Накопители на гибких магнитных дисках

8.2.2. Накопители на гибких магнитных дисках.

Накопители на гибких дисках устроены практически в полном соответствии с рис. 8.4. Для позиционирования головок применяются шаговые двигатели. Шпиндельные двигатели современных накопителей совместно с платой электроники автоматически поддерживают требуемую частоту вращения. В старых накопителях иногда предусматривалась возможность подстройки частоты вращения с помощью регулировочного потенциометра. Для определения номинальной скорости на маховик шпинделя наносили кольцо штрихов для стробоскопического контроля. При освещении лампами дневного света, которые дают мерцание с частотой 100 или 120 Гц (в зависимости от частоты питающей сети, которая может быть 50 или 60 Гц), на нормальной 'скорости вращения штрихи будут казаться неподвижными. Из-за невысокой стабильности частоты вращения, которую обеспечивали первые накопители, был принят формат трека с существенным запасом по числу секторов. Более точное поддержание частоты позволило использовать большее число секторов (для обычной плотности 10 вместо 9 на трек) без риска наползания последнего сектора на первый при большей скорости вращения, чем номинальная.

Среди 5" устройств наиболее распространены 40-дорожечные дисководы DD и 80-дорожечные HD. 80-дорожечные накопители QD, широко используемые в компьютерах семейства ZX-Spectrum, в PC широкого распространения не получили, хотя и встречались в некоторых моделях XT-подобных машин: Olivetti, ЕС-1841 и некоторых других. Для их использования в 40-дорожечном режиме BIOS должна сообщать контроллеру удвоенный номер трека. По количеству проводов, подходящих к шпиндельному двигателю 5" дисковода, можно определить тип накопителя: если их 4—то дисковод режим HD не поддерживает, если их 5 — поддерживает.

При работе с дискетами приходится сталкиваться с проблемой совместимости накопителей. Несовместимость главным образом обусловлена неточностью позиционирования: как ошибкой определения нулевого трека, так и отклонением шага треков от номинального. Точности позиционирования (к сожалению, только положение нулевого трека) добиваются с помощью юстировки — довольно тонкой регулировочной операции, которую лучше всего выполнять на специальном оборудовании с помощью специальной эталонной юстировочной дискеты. Из-за необходимости применения этих специальных и дорогих средств, качественная юстировка накопителя может обойтись пользователю не дешевле нового накопителя. «Любительскую» юстировку можно производить и по обычной дискете, отформатированной на накопителе, принятом за эталонный (какому дисководу пожаловать такой титул — тоже вопрос непростой). Кроме положения начального трека, которое подбирают вращением корпуса шагового двигателя (в редких случаях и положением фотодатчика нулевого трека), существенно и положение головок обеих сторон относительно друг друга. При нарушении юстировка окажется невозможной. Дисковод со сбитым позиционированием будет уверенно читать и записывать информацию на дискеты, на нем же отформатированные, и «не любить» чужие.

Другое чувствительное место накопителей твердость головок. Ее загрязнение первым делом приводит к ухудшению записи (поскольку этот процесс более критичен к зазору между головкой и носителем, чем процесс чтения). Признак грязных головок - не узнавание «своих» дискет. Для чистки головок предназначены специальные чистящие комплекты, в которые входит дискета-салфетка и чистящий раствор (обычно на основе изопропилового спирта). Раствор капают на дискету-салфетку, которую вставляют в накопитель, и делают несколько попыток чтения (например, командой DIR). При этом головки опускаются на вращающуюся влажную салфетку и очищаются. Правда, такая чистка 1нс рассчитана, например, на клубничное варенье — иногда и оно попадает па Оголовки. Если приходится чистить головки, разбирая накопитель, следует обратить внимание на положение прижимных пружин. Слишком слабый прижим головки к поверхности дискеты приведет к неустойчивости записи, а слишком сильный — к повышению износа и головок и дискет.

При записи данных на дискету, которые не хотелось бы потерять (бывают ли другие?), есть смысл включать верификацию записи. И в MS-DOS и в Windows 95 работает команда VERIFY ON, включающая контрольное считывание после каждой записи. Конечно, при этом запись происходит несколько дольше, но риск больших потерь становится несколько меньше. Чтобы впоследствии верификация не тормозила процесс записи на жесткий диск, имеется обратная команда VERIFY OFF, которую вводят после записи файлов на дискету. Некоторые накопители чувствительны к свету. Доводилось наблюдать дисководы, которые не работают при открытой крышке компьютера — внешний icbct попадет в датчик нулевого трека, при этом накопитель не может позиционировать головки.

Все НГМД, применяемые в PC, независимо от типа и размера имеют одинаковый интерфейс и унифицированные 34 контактные разъемы двух типов: с печатными двусторонними ламелями у 5"-устройств и двухрядными штырьковыми контактами у 3"-устройств. Используемый в PC кабель-шлейф имеет перевернутый фрагмент из 7 проводов с номерами 10-16 (рис. 8.7). Этот поворот позволяет подключать к контроллеру одним шлейфом до двух НГМД, причем адрес накопителя определяется его положением на шлейфе: для привода А: фрагмент перевернут, для В: — нет. Универсальный шлейф с пятью разъемами, изображенный на рис. 8.7, позволяет подключать пару любых дисководов, которые должны располагаться в разных зонах. Некоторые разъемы могут и отсутствовать, что сковывает свободу конфигурирования дисководов.

Состав сигналов интерфейса приведен в табл. 8.11, где показано, как эти сигналы приходят на разные накопители. Все сигналы интерфейса являются цифровыми (ТТЛ) с низким активным уровнем.

Таблица 8.11. Кабель интерфейса НГМД.

Контроллер	Дисковод В:	Дисковод A:
Контакт	Сигнал	Контакт	Сигнал	Контакт	Сигнал
2	Reduce Write	2	Low Cur	2	Low Cur
4	Reserved	4	Reserved	4	Reserved
6	Reserved	6	DS3	6	DS3
8	Index	8	Index	8	Index
10	Motor On A	10	DSO	16	Motor*
12	Drive Sel 1	12	DSI*	14	DS2
14	Drive Sel 0	14	DS2	12	DSI*
16	Motor On В	16	Motor*	10	DSO
18	Direction	18	Direction	18	Direction
20	Step	20	Step	20	Step
22	Write Data	22	WData	22	Wdata
24	Write Gate	24	WGate	24	Wgate
26	Track 00	26	TROO	26	TROO
28	Write Protect	28	WProt	28	Wprot
30	Read Data	30	RData	30	Rdata
32	Side 1	32	Side 1	32	Side 1
34**	Disk Changed	34	DC	34	DC

Нечетные контакты 1-33 — земля Для 5" дисководов ключ между контактами 4-5 и 6-7

* Пара сигналов, обеспечивающая выборку FDD (Motor On А и Dnve Sel 0 для дисковода А и Motor On В и Dnve Sel 1 для дисковода В) ** Контакт 34 используется только в AT

Интерфейс дисководов подразумевает наличие терминаторов на устройствах. Теоретически их предполагалось включать только на последнем дисководе в шлейфе, практически же их никогда и не отключают. Современные трехдюймовые накопители используют «распределенный терминатор».

Логически интерфейс довольно прост. Для перемещения головок на один шаг контроллер должен подать импульс Step, направление перемещения определяется уровнем сигнала Direction: при низком уровне (сигнал активен) перемещение происходит в сторону центра диска (номер трека увеличивается). Нулевой трек контроллер находит, перемещая головки от центра до появления сигнала Track 00. Выбор номера головки производится сигналом Side 1. Начало трека накопитель отмечает импульсом Index, который вырабатывается при прохождении индексного отверстия вращающейся дискеты мимо датчика. Считываемые данные в закодированном виде (но усиленные и сформированные в ТТЛ-сигнал) поступают от накопителя по линии Read Data. Для включения режима записи служит сигнал Write Gate, закодированные данные в цифровом виде поступают от контроллера по линии Write Data. Если установлена дискета, защищенная от записи, накопитель сообщит об этом сигналом Write Protect. Для снижения тока записи, которое требуется при работе накопителей HD с дисконтами
DD и QD, предназначен сигнал Reduce Write. Накопители HD при смене дискеты устанавливают сигнал Disk Changed, который сбрасывается после обращения к этому накопителю. Этот сигнал заслуживает особого внимания. Он имеется только у дисководов HD и ED, причем использование этого контакта может определяться джамперами дисковода. В PC соответствующий джампер останавливается в положение «DC» (Disk Change). Альтернативное использование этой линии — сигнализация готовности устройства, что может обозначаться как RY, RDY или SR. Такая установка джампера приводит к постоянной Ошибке «Drive not ready». При обрыве цепи 34 возникают «фантомные директории»: сменив дискету, система видит каталог предыдущей и при записи, естественно, испортит данные. Это явление объясняется тем, что, не получив оригинала смены носителя, операционная система воспользуется копией каталога Предыдущей дискеты, хранящейся в буфере (в ОЗУ). От таких «призраков», часто принимаемых за действие вируса, в среде DOS спасает нажатие комбинации ctrl+c (ctrl+break) при каждой смене диска, что приводит к принудительной очистке буферов.

Для того чтобы заставить накопитель работать, нужно включить его мотор сигналом Motor On и выбрать накопитель сигналом Drive SeL. Для выборки накопитель имеет четыре сигнала DSO...DS3, но отзывается только на один из них, определенный установкой джамперов. Только выбранный накопитель воспринимает управляющие сигналы от контроллера и передает контроллеру свои выходные сигналы. О том, что накопитель выбран, свидетельствует светодиодный индикатор на его лицевой панели.

Контроллер НГМД и интерфейсный кабель, принятый в PC, позволяют адресоваться к одному из двух накопителей и включать мотор сигналами Drive Sel О Motor On А для накопителя А: и сигналами Drive Sel 1 и Motor On В для накопителя В:. При этом на обоих накопителях джамперы устанавливаются так, что они называются на сигнал Drive Sel 1 (контакт 12 разъема). Обычно джамперы на дисководе обозначаются DSO/DSI/DS2/DS3, и следует установить джампер DS1. Если джамперы обозначаются как DSI/DS2/DS3/DS4, что встречается не часто, то следует установить DS2. Принятая система выборки позволяет все дисководы конфигурировать однотипно, а адрес задавать положением на шлейфе. Современные версии BIOS Setup имеют опцию Swap Floppy, при включении которой дисководы А: и В: меняются местами без переключения кабеля.

Некоторые специфические клоны PC используют иную систему выборки накопителей и «прямой» кабель-шлейф. При этом используется выборка устройства сигналом DSO, но переключение выборки на эту линию некоторыми накопителями не поддерживается, в результате чего замена накопителей в этих «фирменных» машинах может стать хлопотным делом, особенно при отсутствии технической документации.

Правильность конфигурирования и подключения накопителей легко проверить при начальной загрузке. Если обращение к дискетами при загрузке не запрещено опциями BIOS Setup, то должны мигнуть индикаторы сначала устройства А:, затем — В:. Если они светятся постоянно, скорее всего, перевернуты разъемы шлейфа. Если они мигают одновременно, то оба устройства оказались на одном адресе.

Типы установленных дисководов задаются стандартными опциями BIOS Setup и хранятся в памяти CMOS. Установка неверного типа приводит к ошибкам обращения к дисководам.