Лабораторная 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
 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 сторон  Число дорожек на сторонеЧисло секторов на дорожкеКоличество байт в секторе.Для дискеты 3,5" HD формула имеет вид 1474560 байт = 2 8018512.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):
 Рис.2 2.1. Системная область В системной области располагаются:
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
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 ( 16 14=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 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:
• 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:
 | Тема: 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 | | Урок 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 |
| Электронный осцилограф и его применение. Цель работы Ознакомиться с устройством, принципом действия и применением осциллографа в электроизмерительной технике | | Устройство и управление сверлильным станком Цель: обучить учащихся приемам сверления; ознакомить с устройством сверлильного станка и принципом его работы |
| Устройство и управление сверлильным станком Цель: обучить учащихся приемам сверления; ознакомить с устройством сверлильного станка и принципом его работы | | Лабораторная 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 |
| Исследование 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 №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... |
| План 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 № принципы работы битового процессора в составе мк-51 Цель работы Цель работы: изучить аппаратные и программные средства микроконтроллера, ориентированные на обработку битовой информации |