Unitate de dischetă

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 28 august 2018; verificările necesită 18 modificări .

O unitate de dischetă ( NGMD ; unitate de dischetă în limba engleză ) este o unitate concepută pentru a citi și scrie informații de pe o dischetă .

Unitățile (poziționarea și rotația capului) și sistemul de citire-scriere sunt controlate de un circuit electronic situat pe o placă de circuit imprimat, care se află în interiorul carcasei unității. În terminologia internă, sistemul de control a fost numit KNGMD - controlerul unității de dischetă.

Unitățile de dischetă, la fel ca mediile în sine - dischetele, au fost distribuite masiv din anii 1970 până la sfârșitul anilor 1990. În secolul 21, NGMD cedează locul unor CD-uri , DVD -uri mai încăpătoare și unități flash ușor de utilizat .

Istorie

1967 - Alan Shugart a condus o echipă care a dezvoltat unități de disc în laboratorul IBM , unde au fost create unități de dischetă. David Noble , unul dintre inginerii seniori care lucrează sub conducerea sa, a propus un disc flexibil (prototipul unei dischete de 8 inchi) și o husă de protecție cu o căptușeală din material textil.
1971 - IBM a introdus prima dischetă cu un diametru de 8 ″ (200 mm ) cu o unitate adecvată.
1973 - Alan Shugart își fondează propria companie, Shugart Associates .
1976 - Finne Conner ( ing. Finis Conner ) l-a invitat pe Alan Shugart să ia parte la dezvoltarea și producția de hard disk-uri cu un diametru de 5¼ ″, drept urmare Shugart Associates, după ce a dezvoltat controlerul și Shugart Associates SA inițial -400, a lansat o unitate pentru dischete miniaturale (mini-floppy) de 5¼″, care, înlocuind rapid unitățile de discuri de 8″, au devenit populare în computerele personale. Shugart Associates a creat și Shugart Associates System Interface ( SASI ), care a fost redenumită Small Computer System Interface ( SCSI ) după aprobarea oficială de către comitetul ANSI în 1986.
1981 - Sony introduce pe piață discheta de 3½″ ( 90 mm ). În prima versiune (DD), volumul este de 720 kilobytes ( 9 sectoare ). În 1984, Hewlett-Packard a folosit pentru prima dată această unitate în computerul său HP-150. Versiunea târzie (HD) are o capacitate de 1440 kilobytes ( 1,44 megabytes ; 18 sectoare ).
1984 - Apple a început să folosească unități de 3½" în computerele Macintosh
1987 - Unitatea HD de 3½″ apare în sistemele informatice PS/2 ale IBM și devine standardul pentru PC-urile mainstream.
1987 - Au fost introduse oficial unitățile de disc cu densitate ultra-înaltă de la Toshiba ( în engleză Extra High Density, ED ), dezvoltate în anii 1980 de Toshiba , purtătorul pentru care era o dischetă cu o capacitate de 2880 kilobytes ( 2,88 megabytes ; 36 de sectoare ). ).

Constructii

Mecanica

Pentru citirea de pe suprafața discului, motorul care mișcă capetele pe disc în două direcții cu un anumit increment, sau pas, se numește motor pas cu pas . Motorul este controlat de controlerul discului, care poziționează capetele în funcție de orice increment relativ în limitele de deplasare ale actuatorului. În antrenările miniaturale de 3½", capetele sunt montate pe un angrenaj melcat antrenat direct de un arbore de motor pas cu pas.

Discurile au două tipuri de densitate - radială și liniară. Densitatea radială indică câte piese pot fi înregistrate pe un disc și este exprimată ca număr de piese pe inch (de exemplu , Track Per Inch, TPI ). Densitatea liniară este capacitatea unei singure piste de a acumula date și este exprimată în numărul de biți pe inch ( English Bits Per Inch, BPI ). Motoarele pas cu pas nu pot efectua poziționare continuă, de obicei se rotesc la un unghi precis definit și se oprește. Majoritatea motoarelor pas cu pas găsite în unitățile de dischetă se mișcă în trepte în funcție de distanța dintre pistele de pe disc. Cu excepția unității de dischetă de 5¼″ 360 KB, care era disponibilă numai cu o densitate de 48 TPI și folosea un motor pas cu pas cu 3,6°, toate celelalte tipuri de unități (96 sau 135 TPI) folosesc de obicei un motor pas cu 1 pas. 0,8° . În plus, motorul pas cu pas se deplasează între opriri fixe și trebuie să se oprească la o anumită poziție a opritorului.

Poziționarea capului este operația de aranjare a capetelor în raport cu pistele de pe disc (inele concentrice înguste pe disc), care vă permite să începeți să citiți sau să scrieți informații pe disc. Cylinder ( cilindru englezesc ) - numărul de piste de pe care puteți citi informații fără a mișca capetele. Urmele inelare situate una sub alta pe diferite laturi ale discului formează un cilindru imaginar, de unde și numele. Termenul este folosit în mod obișnuit ca sinonim pentru pistă și, deoarece o dischetă are două fețe și o unitate de dischetă are doar două capete, există două piste pe cilindru într-o dischetă.

Designul unității
Desene din brevetele IBM
Capete de citire/scriere unitate de dischetă de 3½″

Electronică

Designul unității
Shugart SA 400 Minifloppy - unitate de dischetă de 5¼″ cu interfață Shugart SA400 .
Shugart SA 400 Minifloppy - vedere din spate.
Controler pentru unitatea de dischetă (KNGMD) IBM PC/XT pentru conectarea unei unități interne și externe.

Conexiune

Pentru a conecta unitatea, există doi conectori: unul pentru energie electrică și celălalt pentru semnale de date și control. Acești conectori sunt standardizați în industria calculatoarelor: un conector AMP Mate-N-Lock liniar cu patru pini de dimensiuni mari și mici este utilizat pentru conexiunea de alimentare, conectorii cu 34 de pini sunt utilizați pentru semnal. Unitățile de 5¼″ folosesc de obicei un conector de alimentare mare, în timp ce majoritatea unităților de 3½″ folosesc un conector de alimentare mai mic.

„Ciudatitatea” cablului de semnal este că liniile 10-16 sunt tăiate și rearanjate (răsucite) între conectorii de unitate. Această răsucire inversează prima și a doua poziție a jumperului de selectare a unității și a semnalelor de activare a motorului și, prin urmare, inversează setările semnalului DS pentru unitatea din spatele răsucirii. În consecință, toate unitățile dintr-un computer cu acest tip de cablu au jumperi instalate în același mod, iar configurarea și instalarea unităților (în loc de prima și a doua, acestea sunt denumite în sistem A și B) este simplificată. De regulă, placa de bază conține un controler de unitate integrat (exact ca placa de control separată care exista mai devreme), oferind instalarea unei perechi de unități.

La conectarea cablurilor, este necesar să se țină cont de orientarea acestora, dacă cablul de semnal nu este conectat corect, lumina de pe panoul frontal al unității se va aprinde imediat după alimentarea cu energie. În cazul orientării incorecte a cablului de alimentare, circuitul de control electronic al convertizorului este furnizat 12 V în loc de 5 V, ceea ce este garantat că va duce la defectarea acestuia. Având în vedere că costul reparației unei bucăți de placă depășește costul angro al unității în sine, repararea unității nu este de obicei viabilă din punct de vedere economic.

Conexiunea electrică a acţionărilor
Interfață pentru conectarea unei unități de dischetă de 3½″: un conector de alimentare de dimensiuni mici și un conector pentru conectarea unui cablu de semnal cu 34 de pini.
Cabluri: alimentare în stânga, semnal în dreapta.
Cablu de semnal răsucit „ciudat”.
Padurile pentru conectarea unităților de 5¼″ (în stânga în fotografie) și 3½″ (în dreapta) sunt diferite. Pentru a conecta o unitate de 3½″ la un compartiment de unitate de 5¼″ pe un cablu, ar putea fi folosit un adaptor special.

Programarea controlerului

Controlerul de dischetă, din punctul de vedere al programării moderne, arată destul de primitiv - registrele, care au o organizare de octeți, sunt reduse la un bloc de opt celule aranjate secvenţial (doar o parte dintre ele sunt de fapt utilizate).

Abordare	Desemnare	Citeste, scrie	Scop
3F0 16	-	-	Nefolosit
3F1 16	-	-	Nefolosit
3F2 16	DOR	Citeste, scrie	Registrul de ieșire digitală
3F3 16	TSR	Citeste, scrie	Registrul unității de bandă
3F4 16	MSR	Citind	Registrul principal de stare
3F4 16	DSR	Înregistrare	Baud Rate Selectează Register
3F5 16	FIFO	Citeste, scrie	Registrul tampon de date
3F6 16	-	-	Nefolosit
3F7 16	DIR	Citind	Registrul de intrare digitală
3F7 16	CCR	Înregistrare	Registrul de control al configurației

Registrul de ieșire digitală ( DOR )

biții 0 și 1 (DS0 și DS1) - codificare binară a unității selectate (una din patru),
bit 2 (nRES) - activați controlerul (1) / resetați controlerul (0),
bit 3 (DMAE) - controlul funcționării circuitului de regenerare a semnalului de întrerupere și acces direct la memorie (0 - activat, 1 - dezactivat),
bit 4 (ME0), 5 (ME1), 6 (ME2) și 7 (ME3), - controlul motorului de rotație a discului de antrenare 0, 1, 2 și respectiv 3 (1 - motorul este pornit).

Registrul unității de bandă ( TDR )

Conceput pentru a servi o unitate de bandă , de aceea utilizează cifre libere (de la a treia la a opta), dar nu are un singur standard.

Registrul principal de stare ( MSR )

Disponibil doar pentru înregistrare. Bitul corespunzător este setat la „1” în cazul următoarei condiții:

bit 0 (D0B) - unitatea 0 este în starea de căutare,
bit 1 (D1B) - unitatea 1 este în starea de căutare,
bit 2 (D2B) - unitatea 2 este în starea de căutare,
bit 3 (D3B) - unitatea 3 este în starea de căutare,
bit 4 (CB) - controlerul este ocupat cu executarea unei comenzi,
bit 5 (NDMA) - operația efectuată de controler nu utilizează DMA (NonDMA),
bit 6 (DIO) - direcția curentă de transfer de date de la procesor la controlor (0) sau de la controler la procesor (1),
bit 7 (RQM) - Registrul de date FIFO este gata pentru a fi schimbat cu procesorul.

Data Rate Select Register ( DSR )

biții 0 și 1 (DRATE) - codifică rata de transfer de date:

Înțelesul biților DRATE		Rata de transfer
Bit 1	bit 0	Modul FM	modul MFM
0	0	250 kb/s	500 kb/s
0	unu	150 kb/s	300 kb/s
unu	0	125 kb/s	250 kb/s
unu	unu	-	1 Mb/s

biții 2, 3 și 4 (PRECOMP) - codifică parametrul de întârziere de precompensare:

Înțeles PRECOMP Bits			Întârziere precompensare, ns
Bit 4	Bit 3	Bit 2	Întârziere precompensare, ns
0	0	0	"Mod implicit"
0	0	unu	41,67
0	unu	0	83,34
0	unu	unu	125.00
unu	0	0	166,67
unu	0	unu	208.33
unu	unu	0	250,00
unu	unu	unu	0 (fără precompresie)

bitul 5 nu este folosit, trebuie să fie 1,
bit 6 (Power Down) - dacă 1, atunci controlerul intră în modul de putere redusă, se folosește o resetare software sau hardware pentru a ieși,
bit 7 (S/W Reset) - Setarea acestui bit la 1 va reseta controlerul. La sfârșitul operațiunii, acesta este resetat automat.

Data Buffer Register ( ing. DATA sau ing. FIFO )

Participă la toate operațiunile de citire și scriere pe disc. Capacitate - 16 octeți.

Registrul de intrare editează _

Numai citire. Cel mai semnificativ bit ( de exemplu Disk Change, DCH ) afișează semnalul de schimbare a discului, restul sunt rezervate.

Registrul de control al configurației ( CCR )

Disponibil doar pentru înregistrare. Cei doi biți mai puțin semnificativi dublează funcțiile registrului DSR în ceea ce privește sarcina ratei de transfer de date, biții rămași sunt rezervați.

Informații despre starea controlerului ST0-ST3

Informațiile despre starea controlorului sunt stocate în registre care nu au propriile adrese și, prin urmare, sunt inaccesibile.

Formate

8″

Primele unități au fost proiectate să funcționeze cu dischete de 8 inchi care ar putea conține 80, 256 sau 800 KB de informații.

5¼″

Următorul format de masă a fost dischetele de 5¼″; distribuție cu acestea primite și drive-urile corespunzătoare.

Primul computer personal produs în masă , IBM PC , lansat în 1981 de IBM , trebuia să folosească una sau două unități de dischetă de 5¼ inci ca dispozitiv de stocare permanent .

Înălțimea unei unități de dischetă de 5¼ inci este de 1 U , iar lățimea este de aproape trei ori înălțimea acesteia. Aceasta a fost uneori folosită de producătorii de carcase de computere , unde trei dispozitive plasate într-un „coș” pătrat puteau fi reorientate împreună cu acesta de la o aranjare orizontală la una verticală.

3½″

Unitățile de disc de 3½″ de înaltă densitate (capacitatea neformatată a unei dischete, determinată de densitatea de înregistrare și aria media, este de 2 MB ) au apărut pentru prima dată pe computerele IBM PS / 2 în 1987. Aceste unități scriu Pattern: Număr cilindri cu 18 sectoare pe pistă, rezultând o capacitate de 1,44 MB , au o viteză de rotație de 300 rpm și scriu de 1,2 ori mai multe date decât unitățile în format 5¼″ la 1,2 MB (transfer de date cu viteză mare în aceste unități). unitățile de densitate sunt aceleași și sunt compatibile cu aceleași controlere de înaltă și joasă densitate). Pentru a utiliza viteza maximă de transfer de date de 500.000 bps pentru majoritatea controlerelor standard de unități de înaltă și joasă densitate , aceste unități trebuie să fie de 300 rpm . Dacă unitatea învârte discheta la 360 rpm (ca o unitate de 5¼″), atunci numărul de sectoare pe pistă trebuie redus la 15, altfel controlerul nu va avea timp să proceseze semnalele.

Toshiba a început producția comercială de unități de ultra-înaltă capacitate de 2,88 MB în 1989. În 1991, IBM a adoptat oficial aceste unități pentru a fi instalate în computerele PS/2 și, practic, toate PS/2-urile lansate de atunci includ aceste unități ca echipament standard. Aceste unități necesită instalarea MS -DOS versiunea 5.0 sau ulterioară.

Unitatea de 2,88 MB necesită o actualizare a controlerului de disc pentru a funcționa corect , deoarece aceste unități au aceeași viteză de 300 RPM, dar scriu 36 în loc de 18 sectoare pe pistă. Spre deosebire de controlerele de format anterioare, care au o rată maximă de transfer de date de 500.000 bps , pentru ca aceste 36 de sectoare să fie citite sau scrise în același timp, este nevoie de o unitate de 1,44 MB pentru a citi și scrie 18 sectoare , controlerul necesită mult rata de date mai mare, 1.000.000 bps .