Физическое устройство накопителя на гибких дисках



Предыдущая | Следующая

Физическое устройство накопителя на гибких дисках
Когда вы вставили и зафиксировали гибкий диск в накопителе, он готов к работе. При неправильном размещении диск вращаться не будет. В накопителях с 5,25м дисками есть фиксирующая ручка. В накопителях с 3,5" нужно просто вставить диск и пружинный механизм зафиксирует его. После этого накопитель работает по командам процессора.
Диски вращаются внутри чехла со скоростью 300 (накопители малой емкости) или 360 (накопители большой емкости) обор./мин. При вращении диска головки перемещаются с верхней и нижней сторон диска. Расстояние перемещения головок на 40 или 80 дорожек составляет около дюйма. В накопителях, имеющих 80 дорожек, сами дорожки расположены плотнее. Например, в накопителе 5,25" на 360 Кбайт ширина дорожки составляет 0,33 мм, а в накопителе 5,25" на 1,2 Мбайт — 0,16 мм.
Головки с верхней и нижней сторон перемещаются одновременно, обращение к данным на обеих сторонах также проводится одновременно. Обе стороны образуют так называемый цилиндр. Число цилиндров на диске, разумеется, равно числу дорожек.
Различная ширина дорожек не вызывает проблем, когда данные в накопителе большей емкости счи-тываются с диска меньшей емкости. Однако попытка записать на такие диски может вызвать некоторые сложности. Следует придерживаться правила — не записывать данные на диски, которые не соответствуют накопителю. Конечно, данные можно записать, но это может привести к их потере. Выше было указано, что накопители 3,5" разной емкости не совместимы.
Компоненты накопителя. Головки в накопителе преобразуют направление намагниченности (в микроскопических постоянных магнитах) в электронный сигнал. В старых односторонних накопителях была одна головка, а в двусторонних накопителях есть две головки — по одной для верхней и нижней сторон.
По существу, головки преобразуют магнитное поле в напряжение при считывании и напряжение в магнитное поле при записи, поэтому они называются головками считывания-записи. Головки перемещаются по прямой вдоль поверхности вращающегося диска. Обе головки подпружинены и осторожно касаются поверхности диска. Трение при касании диска не вызывает проблем, так как диски покрыты специальным твердым смазывающим материалом, предотвращающим износ. Единственная проблема возникает при проникании в головки окисла железа, поэтому время от времени головки нужно чистить.
Головки сделаны из мягкого железа и имеют конфигурацию электромагнитных катушек. Каждая головка фактически состоит из трех головок. Имеется одна головка считывания-записи и две головки стирания (рис. 24.3). При перемещении первой движется головка считывания-записи, а затем две головки стирания. Обращение к диску проводит катушка считывания-записи, а две стирающих катушки находятся сбоку и стирают внешние полоски дорожки, к которой обращаются. При этом данные остаются на очень узкой рабочей полоске дорожки. Если данные выходят за пределы дорожки, они могут взаимодействовать с данными на соседних дорожках. Стирающие головки обеспечивают размещение данных в границах дорожки.
Важно, чтобы головки, перемещаясь в прорези чехла диска, касались диска точно в указанном месте. Если головки хотя бы немного отклоняются, возникает так называемая проблема выравнивания. Можно проверить выравнивание гибких дисков с помощью специального контрольного диска.

Шаговый двигатель. Головки монтируются на рычаге, для перемещения которого используется специальный механизм, преобразующий вращение оси шагового двигателя в поступательное движение рычага. Ось шагового двигателя не вращается с постоянной скоростью, она может повернуться на фиксированный угол за один шаг. Благодаря этому двигатель может передвигать головки считывания-записи по дорожкам диска. Если накопитель работает с дисками, имеющими 40 дорожек, шаговый двигатель может сделать 40 шагов. В случае дисков с 80 дорожками двигатель за один оборот делает 80 шагов. Двигатель
МЮЖет передвинуть головки с одной дорожки на любую другую дорожку. Он легко перемещает головки в любом направлении и обеспечивает позиционирование на любую нужную дорожку.
Шаговый двигатель может передвинуть головки по всем дорожкам примерно за 0,2 с. Перемещение на половину общего числа дорожек займет 0,1 с. Шаговый двигатель определяет такую характеристику накопителя, как среднее время обращения, т.е. среднее время позиционирования головок в каждой операции считывания или записи. Обычно среднее время обращения составляет примерно 0,1 с.
Шпиндельный двигатель. Это двигатель, который вращает диски со скоростью 300 или 360 обор./с. В новых накопителях применяются двигатели прямого управления, которые точно выдерживают скорость вращения.

В первых накопителях применялись шпиндельные двигатели с ременной передачей. Со временем ремень изнашивался, провисал и протирался. Это приводило к изменению скорости вращения и последующим ошибкам при обращении. При изменении скорости вращения в накопителе с ременным приводом необходимо отрегулировать скорость вращения.
Электроника. Для каждого накопителя требуются электронные схемы, которые монтируются на печатной плате. Эти схемы выполняют много функций. Прежде всего они обеспечивают интерфейс с контроллером в компьютере. Контроллер содержит специальные схемы, которые смонтированы на плате адаптера или на материнской плате. Контроллер соединяется со специальными платами накопителя. Между контроллером и печатной платой накопителя находятся схемы, которые управляют работой шагового двигателя, головками считывания-записи, шпиндельным двигателем и другими компонентами накопителя. Когда в этих печатных платах возникает неисправность, поиск ее проводится так же, как в других печатных платах. Вам потребуется документация и контрольно-измерительные приборы. Часто можно купить новую плату или заменить дефектную плату.
Разъемы. В накопителе на гибких дисках есть два типа разъмов. Один из них предназначен для подачи переменного тока для питания, а второй — для передачи данных и сигналов управления, когда компьютер осуществляет считывание или запись. Силовой разъем имеет четыре контакта, а данные и управляющая информация передаются по 34-контактному краевому разъему. В различных моделях накопителей эти разъемы могут несколько отличаться, но их всегда легко узнать. Силовые разъемы всегда имеет мало контактов и с ним присоединяются толстые проводники. Линий данных и управляющих сигналов всегда больше, и они выполнены из тонких проводников. Тип краевого разъема и число контактов могут быть различными. Для обслуживания накопителя нужно знать все его соединения. Они служат тест-точками, позволяющими просмотреть напряжения, токи и осциллограммы.
Замечания о гибких дисках. В каждом руководстве по накопителю указывается, что можно и чего нельзя делать с гибкими дисками. Типичные предупреждения не разрешают сгибать диски, не касаться поверхности диска пальцами, напоминают о хранении дисков подальше от тепловых и магнитных полей, о надписях только мягким фломастером, а не шариковой ручкой и т.п. Конечно, при работе с дисками нужно выполнять эти инструкции.
Однако есть устройства, которые могут разрушить данные на дисках и которых следует избегать. Напомним, что в главе 23 говорилось о применении размагничивающей катушки для размагничивания металлических частей цветного монитора. Такие катушки могут размагнитить и близко расположенные гибкие диски. Кроме того, катушки искажают данные и на жестком диске, если их электромагнитное поле пересекает накопитель. Будьте осторожны с размагничивающими катушками и при включении держите их подальше от дисков.
Многие цветные телевизоры и мониторы имеют встроенные размагничивающие катушки, которые включаются при каждом включении телевизора или монитора. К счастью, встроенные размагничивающие катушки значительно слабее внешних и устанавливаются в мониторе для ослабления электромагнитной радиации. Обычно они безопасны, но все же не кладите гибкие диски на цветной монитор. Держите гибкие диски подальше от всех электрических приборов. Будьте особенно внимательны к пылесосам и телефонам. Держите гибкие диски в безопасном, прохладном месте, свободном от электромагнитов.
Типичные гибкие диски. Очевидно, все знают, как выглядят гибкие диски (рис. 24.4). Конструктивно различают диски 5,25" и 3,5".
В центре чехла диска 5,25" имеется круглое отверстие. Из чехла выступает центрирующее кольцо собственно диска. Когда вы вставляете диск в накопитель и поворачиваете рычажок, конусообразный зажим захватывает выступающую часть диска и фиксирует диск в определенной позиции. Справа на чехле имеется также небольшое индексное отверстие. Если повернуть диск внутри чехла, вы увидите отверстие в самом диске, которое совпадает с индексным отверстием. Индексные отверстия имеются с обеих сторон чехла. Накопитель использует индексное отверстие как точку отсчета для нахождения секторов.
Под основным отверстием имеется вырез, в котором виден материал диска. Вырезы имеются с обеих сторон чехла. Через эти вырезы головки считывания-записи касаются диска. Имеется вырез для верхней и для нижней головки. Головки могут перемещаться в обоих направлениях, когда диск вращается внутри защитного чехла. Эти вырезы называются отверстиями доступа к носителю.

В верхней половине диска справа от этикетки находится небольшой квадратный вырез, называемый отверстием разрешения записи. Такие вырезы есть только на рабочих дисках. Если вы купили диск с программой, вырез либо отсутствует, либо заклеен; на такой диск записывать невозможно. Запись на диск разрешается, когда вырез открыт. Чтобы запретить запись на диск, нужно заклеить вырез.
На обычном гибком диске с лицевой (верхней) стороны наклеена этикетка. Этикетка идентифицирует лицевую сторону диска, обычно содержит информацию о типе диска и может быть использована для записей пользователя. С помощью двух нижних вырезов накопитель обеспечивает правильное позиционирование чехла и диска.

Диски 3,5м конструктивно оформлены по-другому. Их чехол из пластика твердый, хотя сам диск по-прежнему гибкий. Центральное отверстие на лицевой строне отсутствует. Имеется только отверстие в чехле с обратной стороны диска, в котором видна круглая металлическая крышка. В центре крышки есть небольшое квадратное отверстие. Шпиндель накопитель входит в это отверстие и фиксирует крышку, которая жестко соединена с самим диском. После этого накопитель может вращать диск внутри чехла.
Рядом с квадратным отверстием в металлической крышке имеется индексное отверстие, которое служит точкой отсчета для локализации секторов. Отверстия, через которые головки считывания-записи касаются диска, скрыты подпружиненной металлической шторкой, которую при желании можно сдвинуть влево и посмотреть материал диска.
Внизу слева в чехле имеется небольшое квадратное отверстие, а с другой стороны чехла — подвижный элемент, который может открывать и закрывать отверстие. Когда отверстие разрешения записи открыто, на диск можно записывать, а при закрытом отверстии записать на диск нельзя. Стандартный диск имеет отверстие и подвижный элемент, а диск с лицензионной программой может не иметь отверстия, чтобы случайно не записать на диск.
В дисках большой емкости есть еще одно индикаторное отверстие. Когда оно имеется, накопитель знает, что он работает с диском большой емкости (HD). При отсутствии индикаторного отверстия накопитель работает с диском двойной плотности. С обратной стороны чехла предусмотрены два позиционирующих отверстия.
Сам диск выполнен из майлара, который покрыт компаундом-лаком, содержащим магнитные вещества. В дисках небольшой емкости применяется окись железа, а в дисках большой емкости вместо железа используется кобальт. Гибкие диски являются надежным и недорогим средством хранения данных. При правильном обращении они могут служить много лет.

 

 Поиск и устранение неисправностей в персональных компьютерах