Kontroler napędu dysków elastycznych.doc

(311 KB) Pobierz

Kontroler napędu dysków elastycznych              231

Rozdział 5. Kontroler napędu dysków elastycznych

Zapis informacji na dyskietce

Modele IBM PC posługiwały się systemem zapisu magnetycznego określanym mianem FM (ang. Freąuency Modulatiori). Jest to bardzo prosty i zarazem mało wydajny sposób kodowania informacji na nośniku magnetycznym. Najstarsze modele jako pamięć zewnętrzną wykorzystywały magnetofon, ale ma to znaczenie wyłącznie historyczne, dlatego też nie będzie tutaj omawiane.

Pamiętajmy, że tylko zmiana namagnesowania podłoża magnetycznego dyskietki niesie z sobą informację. Stałe namagnesowanie nośnika nie wywołuje impulsów w głowicy napędu. Źródłem impulsów jest zmiana namagnesowania nośnika, przy czym stan po­czątkowy namagnesowania nie ma absolutnie znaczenia (tzn. symboliczna zmiana N-»S i S-»N niesie tę samą informację).

Ideę zapisu magnetycznego FM można wyrazić następującymi regułami:

                      na ciąg danych przeznaczonych do zapisywania nakładany jest prostokątny
przebieg zegarowy, którego okres „pokrywa" jeden bit informacji wejściowej;

                      każdy impuls zegara powoduje zmianę namagnesowania podłoża (Z);

                      jeżeli w danym cyklu zegara ciąg danych wejściowych reprezentuje jedynkę,
pomiędzy impulsami pochodzącymi od zegara wprowadzany jest dodatkowy
impuls (D).

Pokazano to na rysunku 5.1.


232


Anatomia PC


 


 


 

 

3

m

0    i    0

1   i    i

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i    i    Baj

t o wartości

66h    i    i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rysunek 5.1.

Sposób zapisu informacji na dyskietce w standardach FMiMFM


©

-juinnnniuif®

Z   D   Z   D  Z    i    Z    i    Z   D   Z   D  Z    •    Z


FM

Di     i     i    Z    !    D   i    D

MFM


tfm

t MFM


Obecnie powszechnie stosowaną metodą zapisu danych na dyskietkach stał się konku­rencyjny do systemu FM system MFM (ang. Modified Freąuency Modulatioń). Rysu­nek 5.1. przedstawia schematycznie różnicę między tymi dwoma systemami.

Zapis MFM rządzi się następującymi regułami:

                   na ciąg danych przeznaczonych do zapisywania nakładany jest prostokątny
przebieg zegarowy, którego okres „pokrywa" jeden bit informacji wejściowej.
Impuls przemagnesowania dla jednego bitu (impulsu zegara) może pojawić się
tylko raz;

                   impuls zegara powoduje zmianę namagnesowania podłoża tylko wtedy, gdy
stowarzyszony z nim bit danych i poprzedni bit danych mają wartość zero (Z);

                   jeżeli w danym cyklu zegara ciąg danych wejściowych reprezentuje jedynkę, to
generowany jest impuls do przemagnesowania nośnika (D).

Można to przedstawić następująco:

 

Ciąg danych

Impuls przemagnesowujący

00

tak

01

tak

10

nie

11

tak


Kontroler napędu dysków elastycznych              233

W obydwu metodach kodowania na ciąg impulsów wyjściowych będących źródłem przemagnesowywania podłoża składają się impulsy pochodzące od zegara (Z) i odkodo-wanych danych (D).

Widać wyraźnie, że liczba zmian namagnesowania nośnika przypadających na jeden bit informacji jest większa (teoretycznie dwukrotnie) dla zapisu FM. Materiał magnetycz­ny, którym pokryta jest dyskietka, wykazuje ziarnistość; istnieje ściśle określona dolna granica wielkości obszaru, który można indywidualnie przemagnesować. W przypadku dyskietek HD ta granica to około 2 um. Na tej samej długości ścieżki można więc w for­macie MFM zmieścić dwukrotnie więcej informacji.

Do dekodowania impulsów MFM używa się dwóch bramek sterowanych przesuniętymi
p              o pół okresu przebiegami o częstotliwości zegara. Obie bramki otrzymują też dekodo-

|              wany sygnał MFM. Jedna z bramek odfiltrowuje składowe Z i kieruje je do układu

synchronizowania zegara, a druga wydziela dekodowane dane. Należy podkreślić, że przebieg MFM niesie w sobie informację o fazie i częstotliwości sygnału zegarowego tylko w ograniczonym stopniu. Aby zagwarantować właściwą pracę dekodera, co pe­wien czas należy wymuszać obecność sygnałów synchronizacyjnych. Dokonuje się tego wprowadzając pola zawierające same zera — ciąg taki, jak wiemy, powoduje generację sygnału zegarowego. Szczególnie narażone na rozsynchronizowanie są sektory zawiera­jące tylko bajty o wartości FFh.

Fizyczna organizacja danych na dyskietce

Informacja nie jest zapisywana na dyskietce w postaci jednolitego ciągu bajtów, lecz zorganizowana jest w tzw. sektory. Każdy sektor zawiera 512 bajtów, co jest jedno­cześnie najmniejszą porcją informacji, jaka może być z dyskietki odczytana. Z punktu widzenia systemu operacyjnego logiczną strukturę dyskietki tworzą pliki i katalogi, zaś niektóre informacje (zapisane w ściśle określonym miejscu na dysku) mają specjalne znaczenie, np. sektor ładujący (ang. boot sector), katalog (ang. directory). Każdy sektor należy ponadto do tzw. jednostki alokacji (ang. cluster) o kolejnym numerze logicznym, a jednocześnie, z fizycznego punktu widzenia, wchodzi w skład ścieżki (ang. track). Na szczególną uwagę zasługuje tzw. tablica alokacji (ang. FAT - File Allocation Table), będąca specjalną „łańcuchową" strukturą informującą system, które jednostki alokacji (i w jakiej kolejności) składają się na dany plik.

System operacyjny korzysta bardzo intensywnie ze wsparcia kontrolera napędu dysków elastycznych, któremu powierza się zadanie administrowania fizyczną powierzchnią dyskietki. To kontroler musi wiedzieć, gdzie odszukać żądany sektor oraz jak radzić sobie z uszkodzonymi sektorami.

Operacja formatowania dyskietki nanosi na nią określoną fizyczną strukturę ścieżek i ich sektorów. Oprócz znanych nam 512-bajtowych sektorów logicznych, dyskietka zawiera wiele dodatkowych pól służących kontrolerowi do administracji sektorami (odnajdywa­nia sektorów i przechowywania informacji o ich stanie) oraz pomagających korygować


234


Anatomia PC


 


niedokładności mechanicznego wykonania napędu i dyskietki, jak również wahania pręd­kości obrotowej dysku. Dodatkowe pola na ścieżce pomagają w uzyskaniu stabilnego ciągu impulsów synchronizacyjnych potrzebnych w obróbce danych (szczególnie MFM).

W pierwszym przybliżeniu fizyczna organizacja powierzchni dyskietki składa się z jed­nakowych, koncentrycznych ścieżek. Każda z nich zawiera znacznik początku ścieżki (ang. BOT — Beginning of Track), sektory w liczbie zależnej od rodzaju dyskietki oraz znacznik końca ścieżki (ang. EOT - End of Track). Budowę jednej ścieżki dyskietki obrazuje rysunek 5.2.


...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin