Реферат: Дисковая система IBM PC. 
Реферат: Дисковая система IBM PC.
____________________________________________________________________
_@Содержание :
_ Введение
...................................................3
_ Физическая организация хранения информации на
дискете ......3
_ Методы__ _ кодирования информации на дискете
__..................._ 4
_ Физическая структура диска ...............................5
_ Интерфейс адаптера НГМД
....................................7
_ Логическая организация диска
...............................7
_ Работа BIOS с НГМД
.........................................9
_ Некоторые форматы дисков, принятые в MS-DOS
...............10
_ Как__ _ увеличить скорость чтения дискет
......................11
_ О восстановлении дискет
...................................12
_ Методы защиты от копирования
..............................12
_ Использованная литература
.................................14
_@Введение
В настоящее время во всех вычислительных системах
имеются ус-
тройства внешней памяти, использующие для накопления
информации
гибкие и жесткие диски. Независимо от типа и емкости,
они ис-
пользуют один и тот же принцип долговременного хранения
информа-
ции в виде намагниченных участков поверхности
накопителя. При
движени мимо них считывающего устройства, в нем
возбуждаются им-
пульсы тока.
Сначала ( в 1981 году ) IBM PC имели
один-единственный тип
внешней памяти - пятидюймовые односторонние гибкие
магнитные дис-
ки двойной плотности с програмной разбивкой секторов
емкостью
150K. С тех пор IBM значительно увеличила емкость
дисков, был
добавлен новый стандартный размер дисков (три с половиной
дюйма),
однако физическая и логическая структура диска не
притерпела зна-
чительных изменений.
_@ Физическая организация хранения информации на
дискете
Гибкий диск имеет пластиковую основу с нанесенным на
нее маг-
нитным покрытием. В центре находится шпиндельное
отверстие , а на
некотором смещении от центра имеется одно индексное
отверстие.
Назначение индексного отверстия - обеспечить накопителю
точку от-
счета при счытывании или записи данных. Гибкий диск
помещен в
квадратный чехол, в котором также имеются шпиндельное
и индек-
сное отверстие. Находящееся на внутренней окружности
магнитного
диска метализированное кольцо предназначено для
усиления места
посадки диска на шпиндель электродвигателя дисковода,
чтобы пре-
дотвратить нежелательную деформацию тонкого магнитного
диска.Кро-
ме того, в чехле есть прорезь для контакта головки
считывания/за-
писи с поверхностью диска и вырез защиты от записи.
При записи информации на магнитный диск
используется потен-
циальный метод записи без возвращения к нулю. Запись по
этому ме-
тоду осуществляется путем изменения направления тока
записи в
магнитной головке в соответсвии с обрабатываемыми
данными. Изме-
нение направления тока записи вызывает перемену
магнитного потока
в магнитной головке, что приводит к изменению
намагниченности
учаска носителя информаци, проходящего в это время под
головкой.
В зависимости от направления вектора намагниченности
рабочего
слоя магнитного носителя по отношению к направлению
вектора ско-
рости перемещения носителя, различают продольную,
поперечную и
перпендикулярную намагниченность. В накопителях IBM
формата
( имеются в виду накопители 34 и 3740 фирмы IBM )
используется
только продольная намагниченность, поэтому в дальнейшем
речь пой-
дет именно о ней.
Процесс записи может быть представлен в виде следующих
переда-
точных звеньев:
__i(t) -> F(t) -> H(x,y,z,t) -> M(l,y,z)
Процесс воспроизведения:
__M(l,y,z) -> Ф(t) -> e(t)
Здесь
__i(t)__ - ток в обмотке записи магнитной головки;
__F(t)__ - магнитодвижущая сила магнитной головки
записи;
__H(x,y,z,t)__ - поле записи;
__M(l,y,z)__ - остаточная намагниченность после
воздействия поля
записи;
__Ф(t)__ - магнитный поток в сердечнике магнитной
головки вос-
произведения;
__e(t)__ - электродвижущая сила, наводимая в обмотке
магнитной го-
ловки воспроизведения;
__x,y,z__ - пространственные координаты, связанные с головкой;
__l=vt__ - координата, связанная с носителем записи;
__v__ - скорость записи.
Во время считывания на выходной обмотке головки
воспроизведе-
ния наводятся разнополярные сигналы в те моменты
времени, когда
под головкой проходят участки поверхности с изменением
направле-
ния намагниченности. Эти сигналы воспринимаются
усилителем-форми-
рователем, который преобразует их в выходные
униполярные им-
пульсы считывания "единиц". Записи
"нуля" соответствует отсут-
ствие импульсов в некоторые определенные моменты времени.
_@ Методы кодирования информации на дискете
Для записи информации на магнитные носители
применяют спе-
циально разработанные модуляционные коды записи. Данные
коды раз-
рабатываются специалистами и должны обладать высокой
информатив-
ностью и способностью с самосинхронизации. Под
информативностью
способа записи понимают количество записанной
информации, прихо-
дящийся на один период намагниченности.
В накопителях 3740 ( IBM ) используется метод частотной
моду-
ляции, а в накопителях 34 - метод модифицированной
частотной мо-
дуляции.
_"Метод частотной модуляции
Начало каждого элемента отмечается тактовым импульсом
в виде
смены направления намагниченности. Если элемент должен
представ-
лять 1, то в его центральной части записывается еще
один такто-
вый импульс ( что бы создать изменение магнитного потока
), а ес-
ли 0, то смены напрвления намагниченности не происходит
вплоть до
начала следующего элемента. Таким образм, если тактовая
частота
равна F, то поток двоичных единиц дает частоту 2F.
┌┐ ┌┐ ┌┐ ┌┐
┌┐ ┌┐ ┌┐ ┌┐
─┘└──┘└──┘└──┘└──┘└──┘└──┘└──┘└───
__тактовые импульсы
┌┐ ┌┐ ┌┐
┌┐ ┌┐
───┘└──────────┘└──────┘└──┘└──┘└─
__данные
__ 1 0 0 1 0 1 1 1
┌┐┌┐┌┐ ┌┐
┌┐┌┐┌┐ ┌┐┌┐┌┐┌┐┌┐┌┐
─┘└┘└┘└──┘└──┘└┘└┘└──┘└┘└┘└┘└┘└┘└──
__сигналы записи
_"Метод модифицированной частотной модуляции
В этом методы 1 всегда представляется переходом
намагниченности
в центре элемента. Переход вводиться в начале элемента,
если это
0, а за ним НЕ следует 1. При том же разнесении
переходов этот
метод позволяет записывать на единицу длины в два
раза больше
символов, чем метод частотной модуляции.
┌┐┌┐┌┐┌┐┌┐┌┐┌┐┌┐┌┐
┘└┘└┘└┘└┘└┘└┘└┘└┘└─
__тактовые импульсы
┌┐ ┌┐ ┌┐┌┐┌┐
─┘└────┘└──┘└┘└┘└──
__данные
__1 0 0 1 0 1 1 1
┌┐ ┌┐ ┌┐ ┌┐┌┐┌┐
─┘└─┘└─┘└──┘└┘└┘└──
__сигналы записи
При записи информации по методу модифицированной
частотной моду-
ляции возникает так называемое смещение синхронизации.
Это возни-
кает потому, что в общем случае при считывании информации
с дис-
кеты невозможно отличить тактовые сигналы от сигналов
данных.
Поэтому в зависимости от точки отчета одна и таже
последова-
тельность импульсов может трактоваться по-разному. Для
устране-
ния этой в высшей мере неприятной неоднозначности на
каждой до-
рожке вводят специальные поля, заполненные нулями,
размером каж-
дого поля 12 байт. При считывании информации
контроллер НГМД
знает, что в них находятся нули, поэтому трактует
поступающие
сигналы как тактовые импульсы, одновременно
соответствующим об-
раз подстраивая схему сепаратора данных.
Помимо рассмотренных выше методов частотной и
модифицированной
частотной модуляции используется _ кодирование с
ограниченным рас-
_ стоянием между периодами намагниченности__ ( RLL -
кодирование ).
По сравнению с методом модифицированной частотной
модуляции об'ем
хранимой на диске информации увеличивается на 50%. Метод
RLL ос-
нован на записи с групповым кодированием. В этом методе
каждый
байт поступающих данных разбивается на две тетрады, а
затем тет-
рада шифруется специальным 5-ти разрадным кодом,
характерным тем,
что каждое число в нем содержит, по крайней мере, одну
перемену
направлении потока. При считывании две 5-ти разрядные
тетрады
снова сливаются в байты.
_@ Физическая структура диска
Емкость диска зависит от характеристики дисковода и
особеннос-
тей операционной системы; однако структура диска, в
сущноcти,
всегда одна и та же. Данные всегда записываются на
магнитной по-
верхности в виде концентрических окружностей, называемых
дорож-
ками.Каждая дорожка, в свою очередь, состоит из
нескольких секто-
ров, количество которых определяется при операции
форматирования.
Сектор является единицей хранения информации на
дискете.Количес-
тво информации на диске, таким образом, зависит от числа
дорожек
( от плотности записи ) и общего размера секторов на
каждой до-
рожке. Старые модели дисководов работали с 40 дорожками,
нынешние
модели - с 80, большинство современных дисководов
позволяют фор-
матировать дискеты плотностью до 85 дорожек.
Для стандартных дискет IBM расположение каждой дорожки
не мо-
жет быть изменен, потому что это прежде всего зависит не
от ОС и
не от дискеты, а от конструктивных особенностей
дисковода.Однако,
число, размер и расположение секторов задаются
программно при
первоначальной разметке ( форматировании ) дискеты.
Разметка осу-
ществляется либо ОС, либо используются функции BIOS.
Хотя MS-DOS
поддерживает размеры сектора дискет 128, 256, 512 и
1024 байта,
однако используется сектор размером 512 байт и,
по-видимому, это
в ближайшее время не изменится ( если и измениться, то
только в
сторону увеличения ).
Структура формата дорожки зависит от типа контроллера,
но, как
правило, включает в себя байты синхронизации, указывающие
на на-
чало каждого сектора, идентификационные заголовки,
cостоящие из
номера цилиндра, головки, сектора и размера сектора, и
поля, хра-
нящего байты циклического контроля, предназначеные для
обнаруже-
ния ошибок при считывании данных и служебной информации.
На сле-
дующем рисунке представлен формат дорожки для стандарта
IMB 34.
индекс
───┐ ┌───────────────────────────────────────────────────────────
│ │
└─┘
──┬────────┬───────┬──────┬──────────┬──∙∙──┬──────────┬─────────
│ gap4a │ index │ gap1 │
sector 1 │ │ sector n │ gap4b
──┴────────┼───────┼──────┼──────────┼──∙∙──┴──────────┴─────────
┌────┘ └───┐
│ │
├───────┬────────┤
│ │
│ sync │ IAM │ │
│
└───────┴────────┘
│ │
┌──────┘
└───┐
├────────┬────────────┤
│ header │ data field │
├────────┴────────────┤
┌────────────────┘
└──────────────────────┐
├─────┬─────┬─┬─┬─┬─┬────┬──────┬─────┬─────┬──────┬────┬─────┤
│ sync│ SAM │c│h│r│n│
crc│ gap2 │ sync│ DAM │ data │ crc│ gap3│
└─────┴─────┴─┴─┴─┴─┴────┴──────┴─────┴─────┴──────┴────┴─────┘
На приведенной выше схеме :
┌────────┬──────────────────────────────────┬───────────┬──────┐
│ Обозн. │ Назначение поля │
Содержимое│ Длина│
├────────┼──────────────────────────────────┼───────────┼──────┤
│ GAP4A │ Предындексный зазор дорожки │
4E │ 50 │
│ SYNC │ Поле синхронизации │
00 │ 0C │
│ IAM │ Адресный маркер начала дорожки─┬─┼──
C2* │ 3 │
│ │ └─┼──
FC │ 1 │
│ SAM │ Маркер начала сектора──────────┬─┼──
A1 │ 3 │
│ │ └─┼──
FE │ 1 │
│ C │ Номер цилиндра │
-- │ 1 │
│ Н │ Номер головки │
-- │ 1 │
│ R │ Номер сектора │
-- │ 1 │
Страницы: 1, 2, 3
|
