Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов icon

Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов



НазваниеЛабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов
Дата конвертации07.01.2013
Размер182.2 Kb.
ТипЛабораторная работа
источник
1. /Заготовка к лабораторной работе УЗ1 Накопители на гибких магнитных дисках.docЛабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов

Лабораторная работа УЗВ-1

НАКОПИТЕЛИ НА ГИБКИХ МАГНИТНЫХ ДИСКАХ

Цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов.


I. Общие сведения о системах записи на гибкие магнитные диски. Разновидности гибких магнитных дисков.

История создания накопителей на гибких магнитных дисках (ГМД) неразрывно связана с именем Алана Шугарта, который в 1967 г. возглавил исследовательскую группу лаборатории фирмы IBM. Первый гибкий магнитный диск диаметром 8" размещался а защитном чехле с чистящим внутренним покрытием и имел ем­кость 1 Мбайт. Начиная с 1971 г. к разработке и выпуску накопи­телей на ГМД приступили другие фирмы, чго привело к появлению дисков различных размеров - от 2 до 12 дюймов, однако стандар­тами на десятилетия стали ГМД 8; 5,25 и 3,5".

В начале 80-х гг. для портативных компьютеров типа Macin­tosh фирмы Apple потребовались гибкие диски меньшего размера. В результате перешли на использование дисков 3,5". Такой размер был первоначально предложен фирмой Sony в 1981 г. и вскоре стал стандартом. В 1986 г. фирма IBM начала выпуск ГМД 3,5" емкостью 720 Кбайт, а в 1987 г. многие фирмы-производители на­чали выпуск ГМД З,5" емкостью 1,44 Мбайт. Новые диски емко­стью 2,88 Мбайт были разработаны фирмой Toshiba в конце 1989 г. С 1991 г. фирмы Sony, Mitsubishi, Panasonic также выпускают накопители этого формата.

Накопители на гибких магнитных дисках, или дискетах, явля­ются сложными высокоточными устройствами. Дискета состоит из двух частей: собственно магнитного диска и защитного конверта, в который этот диск помещен. Рассмотрим устройство дискеты 5,25" (133 мм). Магнитный диск выполнен из эластичного пружинящего пластика, покрытого слоем ферромагнитного материала. Защитный пластиковый конверт, выполненный в форме квадрата, покрыт внутри антифрикционным материалом (нетканым сукном). Он предохраняет поверхность магнитного диска от механических повреждений и загрязнений, фиксирует его в дисконте и уменьшает биения при вращении.

Большое отверстие в центре оболочки предназначено для ступицы дисковода и дает возможность механизму дисковода фикси­ровать диск и вращать его без прокручивания. Поперечный и про­дольный люфты диска в своей оболочке позволяют точно отцен­трировать его на ступице. Зажим ступицы имеет форму усеченного конуса, благодаря чему фиксируется магнитный диск.

Посадочная область диска наиболее подвержена износу. Она коробится и рвется, если вращение диска начинается без предва­рительной его фиксации. Чтобы предотвратить такие последствия и укрепить центральную часть диска, используются защитные кольца. По мере совершенствования технологических процессов изготовления магнитных дисков фирмы-производители отказыва­лись от защитных колец. Меньшее отверстие в оболочке гибкого диска предназначено для механической идентификации дискового пространства. Это отверстие необходимо для корректного пози­ционирования диска в дисководе и обозначает начало области хранения информации.

В первых моделях ГМД имелось несколько таких отверстий. Диски такой конструкции назывались дисками с жесткими секто­рами потому, что позиционирование информационных секторов производится с помощью аппаратных средств. В гибких магнитных дисках IBM PC такая схема идентификации не применяется. Вме­сто этого используются информационные идентификаторы секто­ров, записываемые на магнитное покрытие. Такие диски называ­ются дисками с гибкими секторами. Дисковые накопители IBM FC могут работать и с дисками с жесткими секторами. Обратное, од­нако, невозможно.

Большое овальное отверстие в конверте предназначено для доступа к дисковой поверхности головок чтения/записи.

Два небольших выреза, расположенных по краю конверта, предназначены для предотвращения его деформации и снятия ста­тического заряда. Наконец, на одной из сторон имеется паз защи­ты от запаси: если он закрыт, то запись на диск невозможна.

Иногда можно встретить гибкие диски без паза защиты от записи, т.е. они защищены изначально и применяются для хранения оригинальных копий и программ.

Конструкция трехдюймовой дискеты имеет несколько пре­имуществ по сравнению с пятидюймовой. У трехдюймовой диске­ты конверт жесткий, он лишь слегка гнется и хорошо защищает магнитный диск. В отличие от пятидюймовой дискеты, в конверте которой имеется большой открытый вырез для доступа головок чтения/записи, у трехдюймовой он закрыт металлической или пла­стиковой задвижкой, которая открывается автоматически только тогда, когда дискета вставлена в дисковод, что предотвращает по­падание пыли на рабочую поверхность диска. Один угол дискеты срезан так, что диск запускается только тогда, когда правильно вставлен в дисковод. Это служит защитой от некорректной уста­новки. Трехдюймовая дискета снабжена отверстием со скользящей пластиковой задвижкой. Если задвижка закрывает отверстие, то возможны чтение, запись и форматирование дискеты, если нет - дискета защищена от записи.

Хотя площадь рабочей поверхности трехдюймовой дискеты в два раза меньше, чем пятидюймовой, на ней можно хранить боль­ше информации – 1,44 или 2,88 Мбайт. Это является результатом использования улучшенного магнитного покрытия и более точных конструкционных составляющих. Проблема повышения износо­стойкости центрального кольца магнитного диска была решена пу­тем использования металлической накладки. В трехдюймовых дис­кетах плотность записи достигает 135 дорожек на дюйм (на прак­тике обычно 80).

Почти во всех современных компьютерах применяются ГМД 3,5 дюйма, рассчитанные на хранение 1,44 Мбайт данных. Емкость новейших дисков доведена до 2,88 Мбайт. Однако в старых PC иногда применяются диски емкостью 720 Кбайт (стандарт DD-двойной плотности). Диски высокой плотности (HD), используе­мые в PS/2, позволяют увеличить плотность записи, на каждой до­рожке в два раза (18 секторов на дорожку), благодаря ему объем хранимой информации увеличивается до 1,44 Мбайт. Дискеты стандарта QD - учетверенной плотности пока не нашли широкого применения. На диске HD в углу имеется небольшое -квадратное отверстие, свидетельствующее о том, что этот диск высокой плот­ности.

Кроме того, существуют трехдюймовые дискеты со сверхвысо­кой плотностью записи (стандарт ED), обеспечивающие хранение информации то 2,88 Мбайт (36 секторов на дорожку). Основу их магнитного слоя составляет феррит бария, а само покрытие более толстое, чем у дисков других стандартов, что позволяет использовать, метод вертикальной записи, при котором магнитные домены оказываются ориентированными в вертикальной, а не в горизон­тальной плоскости. Располагаются они компактно, обеспечивая более высокую плотность записи.

Сравнительные характеристики ГМД наиболее распростра­ненных стандартов (а также некоторых устаревших) приведены в табл. 1.

Таблица 1

Параметры гибких магнитных дисков





Формат

Параметр


совре­менный

устаревший



Диаметр диска, дюйм

3,5


3,5


3,5


5,25


5,25


5,25


5,25


5,25


Емкость, Кбайт

2880

ED

1440

HD

720

DD

1200

HD

360

DD

320

180

160

Количество рабо­чих сторон

2

2

2

2

2

2

1

1

Количество до­рожек

80

80

80

80

40

40

40

40

Количество секторов на дорожке

36

18

9

15

9

8

9

8

Размер сектора, байт

512

512

512

512

512

512

512

512

!Количество секторов в кластере

2

1

1

1

2

2

1

1

Общее количест­во секторов на дискете

5760

2880

1440

2400

720

640

360

320

Ширина дорож­ки, мм

0,11

0,11

0,115

0,115

0,115

0,3

0,3

0,3

Магнитный слой

FeBa

FeCo

FeCo

FeCo

Fe

Fe

Fe

Fe

Коэрцитивная сила, А/М

750

720

600

600

300

-

-

-

Толщина магнитного слоя, мкм

2,5

1

1,75

1,25

2,5

-

-

-
Несмотря на то, что большинство пользователей знают прави­ла обращения с гибкими дисками, отметим наиболее существен­ные. Основную опасность представляют внешние магнитные поля. Источниками таких полей являются телевизоры и цветные мони­торы (нельзя хранить дискеты ближе 30 см от них), телефонные аппараты, пылесосы, кондиционеры, электровентиляторы, холо­дильники и т.д. В этот же список можно внести громкоговорители (динамики) звуковоспроизводящей аппаратуры и дроссели ламп дневного света. Нельзя хранить дискеты рядом с такими прибора­ми. Необходимо соблюдать следующие правила обращения с дис­кетами:

  • Нельзя перегибать или подвергать другим механическим на­грузкам ее конверт.

  • Нельзя касаться пальцами, грязными или твердыми предметами рабочих поверхностей магнитного диска.

  • Хранить в специальных упаковках. После работы (речь идет о дискетах 5,25") их следует класть в бумажные конверты.

  • Необходимо пользоваться ими только при температуре воз­духа от +10 до +52С.

Извлекать дискеты из дисковода можно лишь после того, как погаснет индикатор его работы на передней панели (FDD). В противном случае можно повредить рабочую поверхность магнит­ного диска или головку чтения/записи.

Низкие температуры воздуха представляют серьезную опас­ность для информации, хранящейся на дискетах. Как было заме­чено многими пользователями, после переноски дискет в портфе­лях (дипломатах) в холодное время года возникают проблемы при считывании данных. При проверке с помощью утилиты Norton Disk Doctor заведомо исправных дискет, подвергшихся охлажде­нию, отмечались случаи появления “плохих” секторов (Bad Sectors).


2. Логическая структура гибких дисков.

Перед записью информации необходимо логически разбить рабочую поверхность магнитного диска на определенные участки, что выполняется путем форматирования с помощью специальной команды (например в DOS — команда Format).

После выполнения форматирования поверхность диска раз­бивается па дорожки (tracks) и секторы (sectors) (рис. 1).




Рис.1

Количество байт, которое может быть записано в секторе, произвольно. Для DOS оно составляет 512. Другие операционные системы устанавливают свои размеры секторов.

Информационная емкость дискеты вычисляется по формуле:

Емкость дискеты = Число сторонЧисло дорожек на сторонеЧисло секторов на дорожкеКоличество байт в секторе.

Для дискеты 3,5" HD формула имеет вид

1474560 байт = 28018512.

Однако весь объем дисковой памяти недоступен пользователю. Операционная система для организации записи резервирует опре­деленные области дисков. При логическом разбиении дисков опе­рационная система разделяет их на две части (рис. 2):

  • Системная область

  • Область данных




Рис.2


2.1. Системная область

В системной области располагаются:

  • Загрузочная запись диска.

  • Таблицы размещения файлов.

  • Корневой каталог файлов.

Загрузочная запись, или блок начальной загрузки, является самой первой частью диска, содержащей короткую программу (длиной всего несколько сот байтов), которая инициирует загрузку операционной системы в память компьютера, Загрузкой (booting) называется процедура запуска компьютера.

Нулевая дорожка первого сектора на нулевом стороне диска - это так называемый Boot-сектор (загрузочный). В этом месте за­грузочной (системной) дискеты, содержащей компоненты опера­ционной системы, находится программа загрузки системы.

Следующая часть системной области диска, таблица размеще­ния файлов – FAT (File Allocation Table), помещается два раза подряд (с копией) и требует также определенного количества сек­торов. Эта таблица необходима для того, чтобы "система могла знать, какая информация располагается на дискете и в каких об­ластях она находится. Таким образом, FAT содержит как бы опись дискеты. В FAT отражается каждое изменение данных, хранящихся на дискете. Для управления областью данных диска операционная система разделяет ее на кластеры. Размер кластера зависит от типа диска. Кластеру могут соответствовать сектор или несколько сек­торов. Размеры кластера DOS гибких дисков (размер одного сек­тора составляет 512 байт или 0,5 Кбайт) приведены в табл. 2.


Таблица 2

Размеры кластеров гибких дисков

Диаметр диска, дюйм

Емкость диска, Мбайт

Размер кластера, байт

3,5

2,88

1024

3,5

1,44

512

3,5

0,72

1024

5,25

1,20

512

5,25

0,36

1024

В зависимости от емкости диска длина элементов FAT состав­ляет 12 или 16 бит. Чем длиннее элемент FAT, тем за большим числом кластеров может следить операционная система и, следова­тельно, работать с дисками большей емкости. Длина элементов FAT гибких дисков равна 12 бит, а для жестких – 16.

Таблица размещения файлов FAT предоставляет операцион­ной системе возможность учета распределения дискового пространства, поэтому FAT является наиболее критичной частью диска и требует максимальной защиты. Вот почему на каждом диске записываются две отдельные копии FAT. причем используется только первая копия (вторая служит для восстановления повреж­денных дисков).

Последней частью системной области диска является корневой каталог, или встроенное оглавление содержащихся на диске фай­лов. На дисках можно организовать и подкаталоги, но они обра­зуют необязательную часть диска и создаются по мере необходи­мости. Например, в DOS для каждого файла имеется элемент ка­талога, который содержит восьмисимвольное имя файла, трехсимвольвое расширение имени файла, размер файла, а также инфор­мацию о дате и времени последнего изменения файла. Кроме того, в элементе каталога записываются номер начального кластера и атрибуты файла, которые применяются для регистрации характе­ристик факта. Например, подкаталоги имеют особую отметку ат­рибута, системные файлы DOS имеют два специальных атрибута, Называемых "системным" и "скрытым". Атрибут "только для чте­ния" защищает файлы от изменения и удаления, а атрибут "архивный" показывает, какие файлы на диске уже имеют резерв­ные копии, а какие - нет.

Для каждого типа диска размер корневого каталога фиксиро­ван. Каждый элемент каталога имеет длину 32 байта, в одном сек­торе размешаются 16 элементов. Например, на гибком диске 3,5" емкостью 1,44 Мбайт для корневого каталога выделено 14 секто­ров, в которых может быть записана информация о 224 файлах ( 1614=224).


2.2. Область данных.

Область данных предназначена для хранения файлов. В ре­зультате выполнения нескольких операций записи/удаления фай­лы данных могут быть записаны, на диске в несмежных кластерах. Диск, на котором значительное число файлов размешено отдельными фрагментами по всей поверхности, называется фрагментированным. Для фрагментированного диска возрастает среднее время доступа к данным. Поэтому в целях поддержания высокой производительности накопителя следует регулярно выполнять одну из утилит дефрагментации.


3. Дисководы накопителя на гибких магнитных дисках.

Дисководы служат для считывания и записи информации, со­держащейся на дискетах. Дисководы (Floppy Disk Drive – FDD) являются исторически первыми, периферийными устройствами персональных компьютеров. В качестве носителя информации в них применяются дискеты (Floppy) диаметрами 3,5 и 5,25". Дисководы для .дискет 5,25" и 3,5" действуют на основе одних и тех же принципов.

В состав дисковода входят четыре основных элемента:

• Рабочий двигатель.

• Рабочие головки.

• Шаговые двигатели.

•Управляющие электронные элементы.

Рабочий двигатель включается только тогда, когда в дисковод вставлена дискета и задвижка дисковода защелкнута (для 5,25" FDD). Двигатель имеет постоянную скорость вращения: для 3,5" FDD - 300, для 5,25" FDD - 360 об/мин. Для запуска двигателя не­обходимо в среднем 400 мс.

Для записи и чтения данных дисковод оснащается двумя ком­бинированными головками (для чтения и записи), которые распо­лагаются над рабочей поверхностью дискеты. Поскольку дискеты обычно являются двухсторонними, т.е. имеют две рабочие поверх­ности, то одна головка предназначена для верхней, другая - для нижней поверхности дискеты.

Движение и позиционирование головок выполняются при помощи двух шаговых двигателей. Они издают характерный звук при включении PC: перемещают головки для проверки работоспособности привода.

Электронные элементы дисковода чаще всего размещаются с нижней стороны и выполняют функции передачи сигналов к кон­троллеру, т.е. отвечают за преобразование информации, которую считывают или записывают головки и управляют работой двигате­лей.

На всех дисководах есть два разъема для подключения к PC. Первый (информационный) предназначен для подключения к контроллеру через 34-жильный плоский кабель. Другой разъем (питающий) предназначен для подключения кабеля питания дис­ковода. Современные дисководы питаются постоянным напряже­нием +5 В, однако по кабелю, подключаемому к блоку питания, дополнительно подается еще и напряжение +12 В (оно необходи­мо для питания накопителей на жестких дисках). Вы не сможете неправильно подключить питание ни к 3,5", ни к 5,25" FDD. Оба штекера имеют соответствующие направляющие, которые предот­вращают ошибочное подключение.

При подключении информационного кабеля возможны ошиб­ки. Корректное подключение дисководов важно не только для обеспечения их правильного функционирования, но и для опреде­ления приоритета.

Обратите внимание на два основных правила, которые необ­ходимо соблюдать при подключении кабелей:

•Дисковод A (FDD1) связывается тем разъемом, который находятся в конце кабеля.

• Если ключ на разъеме отсутствует, найдите контакт 1 на разъеме дисковода и подсоедините кабель таким образом, чтобы к этому контакту подключался массированный провод (провод но­мер 1).

Будем считать, что меньший дисковод вы хотите конфигури­ровать как дисковод А, а больший - как В.

Для того чтобы уведомить систему о наличии дисковода и со­общить ей код его опознавания (А или B), необходимо лишь уста­новить тип привода в начальных установках системы - CMOS Setup. Способ входа в CMOS Setup устанавливается изготовителем базовой системы ввода/вывода (BIOS) и определяется комбинаци­ей клавиш клавиатуры. Обычно при запуске PC на экране монитора появляется сообщение (вызов CMOS Setup):

Press if you want to run setup

При выбранной конфигурации в CMOS Setup должны быть установлены опции:

Floppy drive A: 1,44 МB. 3 1/2"

Floppy drive В: 1,2 MB. 5 1/4"

Если при загрузке PC сначала мигнет индикатор дисковода 3,5", а затем 5,25", значит, вы все сделали правильно. Если один из индикаторов (или оба) не засветится, то ошибки могут быть следующими:

  • Возможно, вы правильно изменили соответствующие уста­новки, но CMOS Setup не был сохранен. Проверьте еще раз уста­новки CMOS Setup.

  • Возможно, вы неверно подключили кабель данных. Устано­вите его таким образом, чтобы цветная маркированная жила кабе­ля данных подходила к контакту I разъема.

  • Возможно, кабель данных подсоединен к дисководу пра­вильно, а к контроллеру - неправильно.

  • Возможно, вы забыли подключить или плохо подключили кабель питания.

• Если индикаторы не светятся, то это не обязательно являет­ся следствием дефекта дисковода или ошибок их подключения. Проверьте в Advances CMOS Setup, установлена ли опция Floppy Drive Seek at Boot в положении Enabled. Если эта опция не задей­ствована, то дисководы при запуске PC не проверяются.

После окончательной установки дисководов можно еще раз их протестировать. Для этого с помощью команд DOS:

C:\DOS\FORMAT а:

C:\DOS\FORMAT b:

отформатируйте в каждом дисководе дискеты типа DD и HD.

Для изменения идентификатора дисковода достаточно выпол­нить следующие две операции:

• Поменять местами разъемы кабеля данных.

• Внести изменения в установки Standard CMOS Setup в соот­ветствии с новой конфигурацией.


4. Задание.

4.1. Найдите и покажите на дискете 3,5" скользящую крышку, окно защиты от записи, окно идентификации дискеты емкостью 1,44 Мбайт.

4.2. В дисководе найдите рабочий двигатель привода, шаговый двигатель, головки чтения/записи, разъемы для подключения к компьютеру.

4.3. Подключите информационный кабель к двум накопителям, покажите накопитель А и В. Введите установку в CMOS Setup.

4.4. Используя Norton Commander, прочитайте оглавление дискеты с накопителя А и В.

4.5. Измените идентификацию дисководов.

4.6. Используя Norton Commander, снова прочитайте оглавление дискеты с накопителей А и В и убедитесь в изменении конфигурации дисководов.




Похожие:

Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов iconТема: Внешняя память. Дисковая память. Память на гибких магнитных дисках. Общие сведения о raid – технологиях
Внешней называют память на магнитных (жесткие и гибкие диски), оптических носителях (cd-rom) и т п
Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов iconУрок Практическая работа. Тренировка ввода текстовой и числовой информации с помощью клавиатуры Цель урока: иметь представление о различных устройствах ввода информации
Запись и считывание информации в дисководах для гибких дисков осуществляются с помощью
Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов iconЭлектронный осцилограф и его применение. Цель работы
Ознакомиться с устройством, принципом действия и применением осциллографа в электроизмерительной технике
Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов iconУстройство и управление сверлильным станком
Цель: обучить учащихся приемам сверления; ознакомить с устройством сверлильного станка и принципом его работы
Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов iconУстройство и управление сверлильным станком
Цель: обучить учащихся приемам сверления; ознакомить с устройством сверлильного станка и принципом его работы
Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов iconЛабораторная работа №4 создание запросов на выборку к однотабличным и многотабличным бд. Цель работы: Освоить принципы создания запросов выборки
Задачи работы: Создать запросы выборки и получить сведения о данных с использованием различных критериев
Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов iconИсследование вертикальных магнитных токов Земли (токов Шмидта-Бауэра) Цель эксперимента
Цель эксперимента – получение исходных данных по вертикальным магнитным токам Земли в интересах разработки модели энергоинфор-мационных...
Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов iconЛабораторная работа №3 Изучение учебного отладочного устройства уоу «Электроника-580» иязыка Ассемблер
Ознакомление с учебным отладочным устройством уоу «Электроника-580», методами его программирования и отладки программ, изучение языка...
Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов iconПлан работы управления образования администрации Грайворонского района на 2012 год
Это потребует создания для обучающихся возможностей реализации гибких индивидуальных образовательных программ в условиях оптимально...
Лабораторная работа узв-1 накопители на гибких магнитных дисках цель работы: ознакомление с устройством и принципом рабо­ты накопителей на гибких магнитных дисках различных форматов iconЛабораторная работа № принципы работы битового процессора в составе мк-51 Цель работы
Цель работы: изучить аппаратные и программные средства микроконтроллера, ориентированные на обработку битовой информации
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib2.podelise.ru 2000-2013
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы