Інформатика: апаратні засоби персонального комп’ютера

Рекомендується для підготовки дисципліни «Інформатика». Для студентів, аспірантів, викладачів вузів та всіх, хто цікавиться питаннями сучасних інформаційних технологій.

Інформатика: апаратні засоби персонального комп'ютера

6.7.1. Накопичувачі інформації на гнучких магнітних дисках

Як накопичувач інформації використовуються зовнішні ЗУ, які реалізуються у вигляді відповідних технічних засобів для зберігання інформації. Всі накопичувачі, що застосовуються в персональному комп'ютері, уніфіковані за конструктивним виконанням. Їх типорозміри стандартизовані: найбільш жорстко визначається ширина і висота пристроїв, глибина обмежена тільки максимально допустимим значенням. Така стандартизація необхідна уніфікації конструктивних відсіків корпусів персональних комп'ютерів. Розглянемо послідовно кожен із цих носіїв.

Накопичувачі інформації на гнучких магнітних дисках (НГМД) відносяться до зовнішніх ЗП та призначені для довготривалого зберігання відносно невеликих обсягів інформації. НГМД відносяться до ЗП з прямим (довільним) доступом до даних, що зберігаються на магнітному диску. Конструктивно НГМД складається з дисководу(Floppy Disk Drive - FDD)та магнітного носія інформації (гнучкого магнітного диска, званого також дискетою). НГМД поділяються на внутрішні, які встановлюються в системний блок комп'ютера, і зовнішні (переносні) стосовно системного блоку. Зовнішні НГМД переважно використовуються для портативних комп'ютерів і відрізняються лише конструктивним виконанням. Принцип їхньої дії нічим не відрізняється від внутрішніх НГМД. Підключаються зовнішні НГМД до ПК аналогічно зовнішнім НЖМД.

Сучасні дисководи призначені для записута зчитування інформації з дискет розміром 3,5" (89 мм) та з заявленим обсягом неформатованої дискети 1,44 Мбайт. Підключається НГМД до системної магістралі ПК через відповідний контролер.

Запис та зчитування інформації в НГМД реалізуються електромагнітним способом. В основі цього способу лежить взаємодія магнітного носія інформації (дискети) і магнітних головок - мініатюрних електромагнітів, що розташовуються біля поверхні магнітного носія, що рухається, з невеликим зазором при безконтактному способі запису і зчитування інформації або без зазору при контактному способі. Магнітні головки входять до складу дисководу. У процесі запису інформації на магнітні головки дисководу надходять послідовності електричних імпульсів (відповідних послідовності логічних одиниць та нулів), які створюють у головках магнітне поле. В результаті відбувається послідовне намагнічування (логічна одиниця) або ненамагнічування (логічний нуль) ділянок поверхні диска. При зчитуванні інформації намагнічені ділянки носія викликають у магнітних головках дисководу імпульси електричного струму (явище електромагнітної індукції), які через контролер дисководу передаються в системну магістраль і далі – оперативний пристрій комп'ютера.

Конструктивно дисковод складається з великої кількості механічних та електронних компонентів і включає наступні вузли та блоки:

• електричний двигун, який автоматично вмикається під час встановлення дискети в дисковод. Двигун забезпечує постійну швидкість обертання дискети 300 об/хв;

• крокові двигуни, призначені для переміщення та позиціонування магнітних головок;

• магнітні голівки. Зазвичай їх дві, оскільки дискети двосторонні та одна головкапризначена для верхньої, а інша для нижньої поверхні дискети;

• електронний блок, що забезпечує перетворення, узгодження та передачу електричних сигналів.

Як носій інформації в НГМД використовується дискета. За допомогою дискет можна зберігати дані або переносити їх з одного комп'ютера на інший. Дискета є конструктивним вузолом, основним елементом якого є круглий полімерний диск. Диск покритий з обох боків магнітним матеріалом (магнітний окис) з великою залишковою намагніченістю. Диск поміщений у пластикову упаковку, на внутрішню поверхню якої нанесено покриття, що очищає. В упаковці з двох сторін зроблено радіальні прорізи, через які магнітні головки дисководу отримують доступ до диска. Ці радіальні прорізи в неробочому стані дискети закриті спеціальною металевою клямкою, яка відсувається під час встановлення дискети в дисковод. При установці дисковод дискета автоматично в ньому фіксується, після чого розкручується до частоти обертання 300 об/хв. Надалі, якщо дискета не видалена з дисководу, дискета обертається тільки при зверненні до неї, про що свідчить індикатор, що горить, на передній панелі дисковода. Для видалення дискети на дисководі є спеціальна кнопка, натискання якої дискета висувається. На дискеті є спеціальний перемикач-клапан, що дозволяє або забороняє запис на дискету. Запис на дискету заборонено, якщо отвір закрито, і дозволено, якщо відкрито. Крім того, на дискети наноситься маркування, яке включає фірму-виробника, формат запису і т. д. Наприклад, якщо на дискеті нанесено маркування 2HD IBM FORMAT, то це означає, що запис проводиться з двох сторін дискети з високою щільністю запису(2HD – Double Sided/HighDensity)і дискета відформатована фірмою-виробником відповідно до формату фірмиIBM.

Для запису даних на дискету та зчитування з неї дискета має бути попередньо відформатована, тобто на магнітному диску дискети має бути створена фізична та логічна структура.

Формування фізичної структури магнітного диска полягає у створенні на диску концентричних магнітних доріжок (треків), які у свою чергу поділяються на сектори. Для цього в процесі форматування диска магнітні головки дисководу записують у певних місцях магнітного диска службову інформацію (інформаційні мітки) про доріжки та сектори. Форматування диска можна реалізувати за допомогою спеціальних комп'ютерних програм. У ОСWindows ХРє програма, що дозволяє здійснити форматування магнітного диска дискети. Для цього необхідно відкрити папку «Мій комп'ютер», курсор миші перевести на розділ пристроїв зі знімними носіями і далі на диск 3,5" (А:). На екрані монітора комп'ютера з'явиться діалогове вікно «Формат Диск 3,5 (А:)», що представлене на малюнку 6.5.

Мал. 6.5. Діалогове вікно "Формат Диск 3,5 (А:)"

За допомогою цього вікна можна встановити параметри форматування: ємність диска, файлову систему, розмір кластера, мітку тома, а також способи форматування (за замовчуванням встановлюються стандартні параметри форматування). Потім, натиснувши кнопку "Почати", переходять до процесу форматування. Існують два основні способи форматування гнучких дисків: повне та швидке форматування. Повне форматування (за замовчуванням) включає фізичне і логічне форматування. При фізичномуформатуванні здійснюється перевірка якості магнітного покриття диска та його розмітка на доріжки та сектори. При логічному форматуванні створюються каталог та таблиця розміщення файлів. Однак необхідно пам'ятати, що при повному форматуванні диска дані, що зберігаються на ньому, будуть безповоротно втрачені. Швидке форматування (необхідно встановити мітку «Швидке (очищення змісту)») здійснює очищення каталогу та таблиці розміщення файлів. При цьому дані зберігаються і за допомогою спеціальних комп'ютерних програм каталог і таблицю розміщення файлів можна відновити.

Після стандартного форматування параметри гнучкого диска 3,5" будуть такими:

• кількість доріжок з одного боку – 80;

• кількість сторін – 2;

• кількість секторів на доріжці – 18;

• інформаційний обсяг одного сектора – 512 байт.

На рис. 6.6 представлено умовну поверхню магнітного диска після форматування.

Мал. 6.6. Умовна поверхня магнітного диска після форматування

Після форматування магнітного диска на нього можуть бути записані дані. Дані записуються на доріжках, що становлять набір концентричних кілець. Кожна доріжка має таку саму ширину, як і магнітна головка. На поверхні диска за стандартного форматування диска розміщується 80 доріжок. Сусідні доріжки диску розділені проміжками (інтервалами). Це значно зменшує виникнення помилок, спричинених некоректним положенням головки або простою інтерференцією магнітних полів. На кожній доріжці записується однакова кількість бітів. Отже, щільність запису в бітах на одиницю довжини зростає під час переходу від зовнішньої доріжки до внутрішньої. Дані записуються на диск та зчитуються з нього блоками.Інформаційний обсяг блоку менший, ніж інформаційний обсяг доріжки. Відповідно, дані зберігаються в областях, що мають інформаційний обсяг, що дорівнює інформаційному обсягу блоку, які називаються секторами. На одній доріжці при стандартному форматуванні розміщується 18 секторів фіксованого обсягу, що дорівнює 512 байт. Щоб уникнути помилок, сусідні сектори на доріжці також розділені проміжками (інтервалами).

Таблиця 6.7

Таким чином, логічна структура гнучкого диска, створювана файловою системою, виділяє певну кількість секторів для виконання службових функцій, розміщення файлів та каталогів на гнучкому диску.

Перерахуємо основні характеристики НГМД:

• Об'єм пам'яті (заявлена інформаційна ємність) 1,44 Мбайт;