Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД)

Устройство НГМД включает ГМД, пять основных систем (приводной механизм, механизм позиционирования, механизм центрования и крепления, систему управления и контроля, систему записи-считывания) и три специальных датчика (датчик индексного отверстия, датчик запрета записи, датчик дорожки 00).

Дисковод имеет две головки для чтения и записи данных, т.е. головки приводятся в движение устройством, которое называется приводом головок. Они могут перемещаться по прямой линии и устанавливаться над различными дорожками. Головки двигаются по касательной к дорожкам, которые они записывают на диск.

Верхняя и нижняя головка монтируются на одном держателе и двигаются. Головки представляют собой электромагнитные катушки с сердечниками из мягкого сплава железа.

увеличить изображение

Цилиндр - это общее количества дорожек, с которых можно считать информацию, не перемещая головок.

Кластер - это ячейка размещения данных, отдельный кластер представляет собой наименьшую область диска, которую DOS может использовать при записи файла. Кластер занимает один или несколько секторов.

Метод записи называется туннельной подчисткой (дополнительные головки стирают внешние границы, аккуратно подравнивая их на диске).

Позиционирование - это расположение головок относительно дорожек, которые используются ими для чтения и записи.

Головки снабжены пружинами и прижимаются к диску под небольшим давлением. Это означает, что они находятся в непосредственном контакте с поверхностью диска во время чтения и записи.

В результате контакта между головками и диском на головках постепенно образуется налет оксидного материала диска. Этот слой должен периодически счищаться с головок во время профилактического ремонта или обычного обслуживания.

Привод головок

 

Это устройство с механическим двигателем, которое заставляет головки перемещаться над поверхностью диска (используется шаговый двигатель). Шаговый двигатель осуществляет перемещения в двух направлениях с определенным приращением (шагом). Этот двигатель поворачивается на точно определенный угол и останавливается. Шаговый двигатель выполняет перемещение между фиксированными ограничителями, или упорами, и должен останавливаться при определенном положении ограничител. Шаговые двигатели не могут осуществлять непрерывное позиционирование. Каждый шаг перемещения определяет дорожку на диске. Двигателем управляет контроллер диска.

Обычно шаговый двигатель соединен с держателем головок свернутой в спираль стальной лентой. Лента наматывается на ось шагового двигателя, что делает вращательное движение поступательным. В некоторых дисководах вместо ленты используется червячная передача. В устройствах этого типа головки монтируются на червячной передаче, приводимой в движение непосредственно валом шагового двигателя (устанавливается на дискетах диаметром 3,5 дюйма).

Двигатель привода диска

Этот двигатель вращает диск (скорость вращения 300-360 об/мин). В старых дисководах двигатель вращал ось диска с помощью ременной передачи (больший вращающий момент), но во всех современных дисководах используется система прямого привода. Она надежнее, дешевле и компактнее.

Платы управления

В дисководе всегда есть одна или несколько плат управления, или логических плат, на которых расположены схемы управления приводом головок, головками чтения/записи, вращающимся двигателем, датчиками диска и другими компонентами дисковода. Логическая плата осуществляет взаимодействие дисковода и платы контроллера в компьютере.

Во всех дисководах гибких дисков для ПК используется интерфейс Shugart Associates SA-400, созданный Шугартом в 1970-х годах.

Контроллер

В первых моделях компьютеров НГМД подключались к плате расширения, установленной в разъем ISA системной платы. Позднее эти платы были усовершенствованы: кроме поддержки накопителя на гибких дисках, была добавлена поддержка последовательного и параллельного портов, интерфейса IDE/ATA. В настоящее время все эти устройства интегрированы в системную плату.

Независимо от типа (внешний или интегрированный), контроллер использует следующие ресурсы:

• запрос на прерывание - 6;
• канал DMA - 2;
• порты ввода-вывода - 3F0-3F5, 3F7 (ввод-вывод).
• Эти ресурсы стандартизированы и изменять их не следует.

Один для подводимого к дисководу электрического питания, а другой для передачи сигналов управления и данных к дисководу и от него. Четырехконтактный линейный разъем Mate-N-Lock компании AMP большого и малогоразмеров используется дляподключения питания, а34-контактные разъемы - для сигналов данных и управления.

Pазъемы

Контакт	Сигнал	Контакт	Сигнал
	Общий		Направление (шаговый двигатель)
	Не используется		Общий
	Общий		Импульс шага
	Не используется		Общий
	Общий		Запись данных
	Не используется		Общий
	Общий		Запись разрешена
	Индекс		Общий
	Общий		Дорожка 0
	Активизация двигателя A		Общий
	Общий		Запрещение записи
	Выбор дисковода В		Общий
	Общий		Чтение данных
	Выбор дисковода А		Общий
	Общий		Выбор головки 1
	Активизация двигателя		Общий
	Общий		Общий

Разъемы со стороны кабеля питания являются разъемами-"мамами". Они насаживаются на штыревой разъем ("папу"), который прикреплен к дисководу.

 

В 34-контактном кабеле линии 10-16 разрезаны и перекручены между разъемами дисководов. Это перекручивание переставляет первое и второе положения перемычки выбора дисковода и сигналы включения двигателя, а следовательно, меняет на противоположные установки DS для дисковода, находящегося за перекручиванием.

Полезная поверхность диска представляет собой набор дорожек, расположенных с определенным шагом. Нумерация дорожек начинается с внешней стороны (нулевой дорожки). Позиция дорожки 00 определяется в накопителе с помощью специального фотоэлектрического датчика. Дорожка разбивается на отдельные участки записи равной длины - секторы. Начало участков записи-считывания на дорожках определяется имеющимся на диске специальным круглым индексным отверстием. Когда индексное отверстие при вращении диска проходит под соответствующим окном кассеты, другой фотоэлектрический датчик вырабатывает короткий электрический импульс, по которому обнаруживается позиция начала дорожки.