Владимир Яшин - Информатика: аппаратные средства персонального компьютера

Запись и считывание информации в НГМД реализуются электромагнитным способом. В основе этого способа лежит взаимодействие магнитного носителя информации (дискеты) и магнитных головок – миниатюрных электромагнитов, располагаемых у поверхности движущегося магнитного носителя с небольшим зазором при бесконтактном способе записи и считывания информации или без зазора при контактном способе. Магнитные головки входят в состав дисковода. В процессе записи информации на магнитные головки дисковода поступают последовательности электрических импульсов (соответствующих последовательности логических единиц и нулей), которые создают в головках магнитное поле. В результате происходит последовательное намагничивание (логическая единица) или ненамагничивание (логический нуль) участков поверхности диска. При считывании информации намагниченные участки носителя вызывают в магнитных головках дисковода импульсы электрического тока (явление электромагнитной индукции), которые через контроллер дисковода передаются в системную магистраль и далее – в оперативное запоминающее устройство компьютера.

Конструктивно дисковод состоит из большого числа механических и электронных компонентов и включает в себя следующие узлы и блоки:

• электрический двигатель, который автоматически включается при установке дискеты в дисковод. Двигатель обеспечивает постоянную скорость вращения дискеты 300 об./мин;

• шаговые двигатели, предназначенные для перемещения и позиционирования магнитных головок;

• магнитные головки. Обычно их две, так как дискеты двусторонние и одна головка предназначена для верхней, а другая – для нижней поверхности дискеты;

• электронный блок, обеспечивающий преобразование, согласование и передачу электрических сигналов.

В качестве носителя информации в НГМД используется дискета. С помощью дискет можно хранить данные или переносить их с одного компьютера на другой. Дискета представляет собой конструктивный узел, основным элементом которого является круглый полимерный диск. Диск покрыт с обеих сторон магнитным материалом (магнитный окисел) с большой остаточной намагниченностью. Диск помещен в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке с двух сторон сделаны радиальные прорези, через которые магнитные головки дисковода получают доступ к диску. Эти радиальные прорези в нерабочем состоянии дискеты закрыты специальной металлической защелкой, которая отодвигается при установке дискеты в дисковод. При установке в дисковод дискета автоматически в нем фиксируется, после чего раскручивается до частоты вращения 300 об/мин. В дальнейшем, если дискета не удалена из дисковода, дискета вращается только при обращении к ней, о чем свидетельствует загорающийся индикатор на передней панели дисковода. Для удаления дискеты на дисководе имеется специальная кнопка, при нажатии которой дискета выдвигается. На дискете есть специальный переключатель-защелка, разрешающий или запрещающий запись на дискету. Запись на дискету запрещена, если отверстие закрыто, и разрешена, если открыто. Кроме того, на дискеты наносится маркировка, которая включает в себя фирму-изготовителя, формат записи и т. д. Например, если на дискете нанесена маркировка 2HD IBM FORMAT, то это означает, что запись производится с двух сторон дискеты с высокой плотностью записи (2HD – Double Sided/High Density) и дискета отформатирована фирмой-изготовителем в соответствии с форматом фирмы IBM.

Для записи данных на дискету и считывания с нее дискета должна быть предварительно отформатирована, т. е. на магнитном диске дискеты должна быть создана физическая и логическая структура.

Формирование физической структуры магнитного диска состоит в создании на диске концентрических магнитных дорожек (треков), которые в свою очередь делятся на сектора. Для этого в процессе форматирования диска магнитные головки дисковода записывают в определенных местах магнитного диска служебную информацию (информационные метки) о дорожках и секторах. Форматирование диска может быть реализовано с помощью специальных компьютерных программ. В ОС Windows ХР имеется программа, позволяющая осуществить форматирование магнитного диска дискеты. Для этого необходимо открыть папку «Мой компьютер», курсор мыши перевести на раздел устройств со съемными носителями и далее на диск 3,5" (А:). С помощью правой кнопки мыши вызвать контекстное меню и щелчком левой кнопки мыши активизировать команду «Форматировать». На экране монитора компьютера появится диалоговое окно «Формат Диск 3,5 (А:)», представленное на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Диалоговое окно «Формат Диск 3,5 (А:)»

С помощью этого окна можно задать параметры форматирования: емкость диска, файловую систему, размер кластера, метку тома, а также способы форматирования (по умолчанию устанавливаются стандартные параметры форматирования). Затем, нажав кнопку «Начать», переходят к процессу форматирования. Существуют два основных способа форматирования гибких дисков: полное и быстрое форматирование. Полное форматирование (по умолчанию) включает в себя физическое и логическое форматирование. При физическом форматировании осуществляется проверка качества магнитного покрытия диска и его разметка на дорожки и сектора. При логическом форматировании создаются каталог и таблица размещения файлов. Однако необходимо помнить, что при полном форматировании диска данные, хранящиеся на нем, будут безвозвратно потеряны. Быстрое форматирование (необходимо установить метку «Быстрое (очистка оглавления)») осуществляет очистку каталога и таблицы размещения файлов. При этом сами данные сохраняются и с помощью специальных компьютерных программ каталог и таблицу размещения файлов можно восстановить.

После стандартного форматирования параметры гибкого диска 3,5" будут следующими:

• количество дорожек на одной стороне – 80;

• количество сторон – 2;

• количество секторов на дорожке – 18;

• информационный объем одного сектора – 512 байт.

На рис. 6.6 представлена условная поверхность магнитного диска после форматирования.

Рис. 6.6. Условная поверхность магнитного диска после форматирования

После форматирования магнитного диска на него могут быть записаны данные. Данные записываются на дорожках, представляющих набор концентрических колец. Каждая дорожка имеет ту же ширину, что и магнитная головка. На поверхности диска при стандартном форматировании диска размещается 80 дорожек. Соседние дорожки на диске разделены промежутками (интервалами). Это значительно уменьшает возникновение ошибок, вызванных некорректным положением головки или простой интерференцией магнитных полей. На каждой дорожке при записи сохраняется одинаковое количество битов. Следовательно, плотность записи в битах на единицу длины возрастает при переходе от внешней дорожки к внутренней. Данные записываются на диск и считываются с него блоками. Информационный объем блока меньше, чем информационный объем дорожки. Соответственно, данные сохраняются в областях, имеющих информационный объем, равный информационному объему блока, которые называются секторами. На одной дорожке при стандартном форматировании располагается 18 секторов фиксированного объема, равного 512 байт. Во избежание ошибок соседние секторы на дорожке также разделены промежутками (интервалами).