Техническая диагностика средств вычислительной техники
p align="left">В последних моделях ЖКИ-дисплеев многие из их недостатков уже устранены использованием современных высоких технологий, поэтому сейчас компьютеры все больше комплектуются именно ЖКИ-мониторами.Газоразрядные панели используют свечение разреженного газа в электрическом поле. Плоские, легкие, но только монохромные, с относительно невысокой разрешающей способностью и требуют для своего питания повышенного напряжения (100-120 вольт). Используются в РС специального назначения. Светодиодные панели (СДП) - плоские, яркие, управляются низким напряжением, цветные, ударопрочные, быстрые, но их разрешающая способность уступает телевизионным кинескопам и ЖКИ-панелям, так как каждый цветной пиксель образован тремя светоизлучающими кристаллами полупроводника, да и мощность потребления СДП довольно значительна (порядка 500 Вт). Интерфейс видеоподсистемы. Видеосигналы управления монитором вырабатываются не системной платой, а на адаптерах-контроллерах монитора, вставляемых в слот расширения системной шины, или интегрированных непосредственно на системную плату компьютера. Плата (карта) видеомонитора, называемая также видео-картой, содержит схему поддержки алфавитно-цифровой информации, она же может поддерживать режим побитовой графики, в отличие от векторной графики, когда изображение формируется не из точек, пикселей, а из отрезков линий. Видеокарта, в зависимости от ее назначения, может вырабатывать следующие сигналы: - полный видеосигнал (выведен на разъем RCA), - набор RGB-сигналов и сигналов строчной и кадровой синхронизации (выведен на 9- или 12-контактный разъем, расположенный под разъемом RCA). RCA работает с видеовходом монитора подобно видеоплейеру с телевизором. В этом случае, дисплей должен уметь работать с полным видеосигналом, характеристики изображения при этом получаются несколько хуже, а монитор - сложнее. RGB-монитор обрабатывает: - три цветовые составляющие: R, G и В (красная, зеленая, синяя), - сигнал яркости (интенсивности), - сигналы синхронизации растра. Видеокарта содержит встроенную RAM, в которую программно записываются страницы информации, подлежащие выводу на дисплей. Видеопамять (VDRAM) видео-карты имеющая объем 256 Кбайт и более, начинается с адреса, определяемого типом видеосистемы (MDA, CGA, VGA, SVGA) и содержит в алфавитно-цифровом режиме по два байта на символ - код символа ASCII и код атрибута символа. Код атрибута определяет цвет символа, цвет фона, яркость символа, негативность высветки символа, режим мерцания. В чисто графическом режиме, не работе псевдографикой, при которой каждый элемент деловой графики - тоже некоторый символ, видео-RAM содержит полную бинарную копию экрана с атрибутами каждого пикселя. Контроллер видеокарты для этого должен быть соответственно перепрограммирован. Для вывода на экран алфавитно-цифровой (АЦ) информации, код символа ASCII должен быть переработан в точечный образец символа, который в дальнейшем и будет воспроизведен на экране. Это преобразование происходит в ПЗУ (или ОЗУ) знакогенератора видеоконтроллера. Опрос знакогенератора происходит по адресам, соответствующим ASCII-кодам символа, из которых считывается уже матрица 8х8 или более точек, составляющая собственно образ символа на экране. Упрощенная блок-схема видеоадаптера VGA приведена на рисунке 1.9. ------¬ -------¬ ------¬ -----¬ канал в/в ¦ ШнФ ¦ ¦видео-¦ ¦ ПЗУ ¦ -------¬ ¦ ЦАП¦ сигнал --------->¦ ¦--T-->¦память¦---->¦ ¦-->¦Рг сдв¦-->¦ ¦------> ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ->L------- ¦ ¦ яркости L------ ¦ L--T---- L--T--- ¦ ---------->¦ ¦ ¦ ¦ряд в строке¦ ¦ ¦ гаш.курс ¦ ¦ ¦ ---+--¬---------- сдв¦ ¦ ------->L----- --------¬ L-->¦контр¦--------------- ¦ ¦ аттр. ¦ген. ТИ¦---->¦ ЭЛТ ¦----------------- ¦ L-------- ¦ ¦-------------------- RGB ¦ ¦--------------------------------------> ¦ ¦ ----------¬ ------¬ КСИ ¦ ¦----->¦секвенсор¦---->¦ ФКИ ¦---------> ¦ ¦ ¦ ¦-¬ L------ L------ L---------- ¦ ------¬ ССИ L-->¦ ФСИ ¦---------> L------ Рисунок 1.9.. Блок-схема видеоадаптера VGA. На приведенной схеме: Контроллер ЭЛТ - основная компонента адаптера - СБИС VGA IC. Генератор точек символов - ПЗУ МК3600 от 8х8 до 9х16 точек в матрице символа. Видеопамять - 4 секции по 64 Кбайт. Рг сдв - регистр сдвига, преобразующий параллельный код строки матрицы символа в последовательность яркостных точек в строке экрана. ЦАП - добавляет к ним бланкирующие сигналы и сигналы гашения обратного хода луча, а также определяет режим вывода символа (яркий, мигающий и т. д.) и формирует амплитудно-модулированный сигнал яркости для ЭЛТ. Контроллер ЭЛТ, в зависимости от атрибутов символа, формирует сигналы цветов символа и фона, мерцания, негативности, яркости. Секвенсор формирует сигналы кадровой (КИ) и строчной (СИ) синхронизации генераторов разверток дисплея. ФКИ и ФСИ - формирователи кадровых и строчных импульсов синхронизации соответственно. Генератор ТИ синхронизирует работу видеоадаптера и имеет две кварцованные частоты 25,175 и 28,322 МГц; меньшая - для вывода 8-битовой строки символа, большая - для 9-битовой. Разрешающая способность дисплея программируется в секвенсоре через контроллер ЭЛТ. Сам контроллер ЭЛТ тоже программируется и, используя информацию об атрибутах символа из VIDEO-RAM, управляет цветовыми и яркостным каналами, вырабатывает синхросигналы разверток, следит за тем, чтобы номер строки выводимого символа соответствовал строке на экране, определяет частоту сдвига в регистре сдвигов, в зависимости от требуемого разрешения (числа точек в строке), и регенерирует VIDEO-RAM. В нем же есть регистр положения курсора на экране и признак его выключения. Для повышения разрешающей способности дисплея против телевизора, где частота строк составляет 14600 Гц, видеомонитор работает с частотой строчной развертки 31500 Гц, а кадровой - 60-100 Гц, против телевизора, где полукадровая частота 50 Гц при чересстрочной развертке. Получаемая при этом разрешающая способность видеомонитора составляет от 640х480 до 1600х1200 пикселей по горизонтали и вертикали соответственно, в зависимости от типа и режима работы видеомонитора. Полоса частот канала яркости видеомонитора составляет 35 МГц (скорость включения/выключения пикселей) вместо 4,5 МГц в телевизоре. Разъем интерфейса видеомонитора VGA - 9-контактный, типа DIN, со следующим распределением сигналов: 1 - GND (0 в) 2 - GND 3 - R (красный) 4 - G (зеленый) 5 - B (синий) 6 - I (яркость) 7 - не задействован 8 - КСИ 9 - ССИ. Упрощенная блок-схема монитора VGA приведена на рисунке 1.10. /¦ ----------¬ ОС / ¦ ------¬ ------¬ ------¬ ¦ ------¦ -------------------/ ¦ R -->¦ бу- ¦ ¦сигн.¦ ¦видео¦---- ¦ ¦) ¦¦R ---\ /---¬ фокус ¦ G -->¦феры ¦-->¦проце¦-->¦усил.¦-------¦-¦----¬ ¦ \/ ¦ -¬ ¦ B -->¦ ¦ ¦ссор ¦ ->¦ ¦---¬ ¦ ¦) ¦¦G ¦кк /\ ск ¦ ¦¦ ¦ L------ L------ ¦ L------ ¦ ¦ ¦ ¦ / \ ¦ ¦¦ ¦ -----¬ -------¬ ¦ ¦ ¦ ¦) ¦¦B ¦ / \ ¦ +- ¦ I -->¦ буф¦-->¦канал ¦-- L---+-+---- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ L----- ¦ ярк. ¦гашение обр. ходаL--------------------------\ ¦ L--------------------------- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ \ ¦ ------------------------------------ ¦ ¦ ¦ ¦ --\¦ ¦ ---------¬ ----¬ -----¬ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ КСИ ----------¬L->¦фазовый ¦ ¦ГСР¦ ¦ УС ¦-------¦----- ¦ ¦ ¦ -->¦интерфейс¦-->¦детектор¦-->¦ ¦-->¦ СР ¦-------¦-------¦-- ¦ -->¦ СИ ¦-¬ L--------- L---- ¦ ¦-------¦-------¦----- ССИ L---------- ¦ L----- ¦ ¦ +25 Кв ¦ ----¬ --------------------------- ¦ на 3-й ¦ ¦ ¦ L>-----¬ -----¬ ¦ анод L-->¦ГКР¦-->¦ ОУ ¦---->¦ УС ¦---------------- L---- L----- ¦ КР ¦ --------¬ L----- 220в 50Гц ¦ Б П +---> +120v --------->¦ +---> +80v ¦ +---> +24v ¦ +---> +5v ¦ +---> +12v L-------- Рисунок 1.10. Блок-схема монитора VGA. На приведенной схеме: ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР СТРОК обеспечивает синхронизацию по фазе сигналов строчной развертки с синхроимпульсом ССИ от видеоадаптера. ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (ОУ) в канале КСИ, поддерживает начало развертки кадра синхронно с КСИ от видеоадаптера и корректирует фазу КСИ в зависимости от реального положения луча. Это позволяет точно выдерживать синхронизацию, устраняя дрожание пикселей и обеспечивая высокую разрешающую способность монитора. ВЫХОДНОЙ КАСКАД СТРОЧНОЙ РАЗВЕРТКИ (УС СР) кроме формирования линейного тока развертки лучей в отклоняющей системе, вырабатывает высокое напряжение на фокусирующие электроды ЭЛТ (+6 КВ) и питание 3-го анода кинескопа (+25 КВ). Блок питания монитора вырабатывает напряжения для выходных усилителей каналов яркости, цветности, строчной и кадровой разверток и дополнительно - напряжения +5 в, +12 в, +24 в для питания логики управления монитором. Монитор VGA имеет высокое разрешение и подключается только к адаптеру VGA, но сам адаптер VGA может эмулировать также сигналы адаптеров CGA и EGA, т.е. позволяет работать с программами, рассчитанными на VGA, EGA и CGA. Аналоговые входные сигналы RGB обеспечивают бесконечное число уровней, но видеоплата генерирует только 256 цветов. Сигналы цветности поступают на модуляторы соответствующих цветовых пушек кинескопа, а сигнал яркости - на их катоды. К устройствам вывода из РС (АРМ) для получения "твердых копий" информации относятся принтеры, плоттеры (графопостроители) и другие подобные устройства. Контрольные вопросы. 1. Какие типы дисплеев используются в РС? 2. В чем достоинства и недостатки ЖК-дисплея? 3. В чем достоинства и недостатки светодиодных матриц? 4. Какой тип дисплеев чаще всего используется в РС DeskTop и почему? 5. Какие функции выполняет видеокарта? 6. Какие составляющие имеет RGB видеосигнал? 7. Для чего служит видеопамять? 8. Где фактически расположена видеопамять? 9. Чем отличается информация видеопамяти в режиме графики от текстового режима? 10. Какой код принимает и обрабатывает видеосистема в текстовом режиме? 11. Каково назначение фазового детектора строк в видеомониторе? 12. Какую задачу выполняет операционный усилитель в канале кадровой синхронизации видеомонитора? 1.5.2 Система внешней памяти 1.5.2.1) Накопители на гибких магнитных дисках В компьютерах IBM и совместимых с ними, использовалось более 30 типов НГМД, различающихся диаметром дискеты, высотой накопителя, плотностью записи и другими параметрами. Применялись дискеты диаметром 5,25" и 3,5" с удвоенной плотностью (40 дорожек на две поверхности 5,25" дискеты) и учетверенной (80 дорожек). В первом случае емкость дискеты составляет 360 Кбайт, во втором - 1,2 Мбайт. 3,5" дискеты имеют тоже 80 дорожек на каждой их двух поверхностей дискеты и емкость 1.44 Мбайт (дискеты емкостью 2,88 Мбайт появились, но широкого распространения не получили, из-за недостаточной надежности хранения информации). Поперечная плотность записи часто обозначается числом дорожек на дюйм TPI (Track-Per-Inch). Так, дискеты с 48-ю TPI - двойной, а с 96-ю TPI - учетверенной, или высокой (high) плотности. Продольная плотность - это число бит на дюйм длины дорожки. Так как запись на дорожке концентрическая, а диаметр дорожек разный (у периферии диска - больше, а у центра - меньше), продольная плотность записи для разных дорожек дискеты разная, но число записанных импульсов (бит) на дорожку, в общем случае, одинаково и не зависит от номера дорожки. Стандартные параметры дисководов определяют: - диаметр дискеты, - высоту дисковода, - плотность записи, - тип интерфейса, - скорость вращения диска. Для стандартных FDD PC расположение дорожек и число сторон неизменны, и определяются типом дисковода, а число секторов на дорожку и размер сектора определяются программно, в процессе форматирования дискеты. Поэтому гибкие диски еще называют дисками с программной разметкой секторов (Soft-Sector). Размер сектора НМД, поддерживаемый системой BIOS, может быть 128, 256, 512 и 1024 байт, но MS DOS ориентирована на размер сектора только в 512 байт. Контроллеры дисководов в РС/ХТ и /АТ-286 используют частоту синхронизации 250 КГц (емкость 360 Кбайт), а РС/АТ-386 и выше - 500 КГц. Дисководы 5.25" могли иметь следующие емкости: - одинарная плотность - 180 Кбайт (уже не встречается), - двойная плотность - 360 Кбайт (использовались только в очень старых РС-286), - высокая (учетверенная) плотность - 1.2 Мбайт. Дисководы 5,25”, как и дискеты для них, уже сняты с производства и могут встретиться только в очень старых компьютерах; впрочем, дисководы 3,5” уже тоже не перспективны, т.к. вытесняются более емкими, надежными, совершенными устройствами обмена информацией между компьютерами - компакт-дисками, DVD-дисками и дисководами и миниатюрными устройствами флешь-памяти. Дисководы 3,5" более совершенны, чем 5,25” и могли иметь следующие емкости: - 720 Кбайт (нормальная) - сейчас уже не встречается, - 1.44 Мбайт (высокая) - обычная для современных РС, - 2.44 Мбайт (высшая)- в серию так и не вышел. Дисководы 5,25" на 360 Кбайт имели скорость вращения дискет 300 об/мин и 40 дорожек на каждую из сторон, дисководы 5,25” на 1.2 Мбайт имеют скорость вращения диска 360 об/мин и содержат по 80 дорожек на каждую сторону. Дисководы 3.5" емкостью 1.44 Мбайт имеют носитель с высокой разрешающей способностью и позволяют размещать 80 дорожек на сторону с 17 секторами на дорожку. При этом линейная плотность записи на таком диске может быть даже выше, чем у некоторых старых жестких дисков с 17 секторами на дорожку. Так как скорости вращения дискет в дисководах невелики и повреждений головками магнитного покрытия дискет на таких скоростях не происходит, головки в рабочем положении прижимаются к поверхности дискет тарированными пружинками. Для автоматического опознавания контроллером дисковода допустимой плотности записи на дискетах, в накопителях 3.5" имеется датчик плотности записи, а дискеты на емкость 1,44 Мбайт - специальное отверстие. Датчик дисковода определяет наличие или отсутствие этого отверстия и информирует контроллер о необходимой плотности записи, что определяет тактовую частоту и уровень тока записи в головке. Совместимость дисководов разной плотности. При работе на дисководе высокой плотности с дискетой удвоенной плотности возникают проблемы, Связанные с тем, что ширина дорожки на дискете емкостью 1.2 Мбайт вдвое меньше, чем на дискете емкостью 360 Кбайт: - если дискета отформатирована на дисководе 360 Кбайт и записи сделаны на таком же дисководе, то такая дискета свободно читается дисководом на 1.2 Мбайт; - если же на эту дискету записывать информацию на дисководе 1.2 Мбайт, то читаться дисководом на 1.2 Мбайт она будет, а дисководом на 360Кбайт нет, так как более широкая головка дисковода 360 Кбайт будет видеть одновременно две смежные дорожки от записи емкостью 1.2 Мбайт, т.е. информацию, записанную на двух соседних дорожках сразу; - в случаях крайней необходимости записи информации на дисководе 1,2 Мбайт, а чтения дискеты - дисководом 360 Кбайт, нужно использовать чистую дискету, новую неформатированную, или старую, но специально размагниченную, разметить эту дискету на дисководе 1.2 Мбайт, но в формате 360 Кбайт, командой FORMAT A: /F:360 (для DOS версии 4.0 и выше), или FORMAT A: /N/T:40 (для DOS версии 3.3), т. е. разметить диск в формате 40 дорожек, 9 секторов на дорожку и с уменьшенным током записи; тогда, и только тогда, эта дискета, записанная на дисководе 1.2 Мбайт, будет читаться на дисководе малой плотности. С дисководами 3.5" таких проблем нет, т.к. все 3.5" дисководы имеют одинаковую ширину дорожек. Сопряжение НГМД с CPU Функцию сопряжения FDD с CPU выполняет контроллер, освобождающий CPU от низкоуровневого управления приводом FDD: - включение-выключение шпиндельного двигателя, управление позиционированием головок на требуемый цилиндр, поиск и чтение сектора, перевод информации из параллельного кода в последовательный, и дополнение его синхросигналами при записи, обратная процедура при чтении, формирование интерфейса НГМД и т. д. CPU только управляет контроллером с помощью команд и слов состояния. Такая иерархия упрощает программирование ввода-вывода и повышает общую производительность вычислительной системы. Связь НГМД с контроллером происходит посредством интерфейса SA-450 (фирмы Shugart Associated). Среда интерфейса - два кабеля: - кабель питания и - кабель данных и управления. Распределение контактов в разъеме питания следующее: 1 - +12в 2 - общий (0v) 3 - общий (0v) 4 - +5в Распределение интерфейсных сигналов в разъеме данных и управления НГМД приведено в таблице 1.6. Таблица 1.6. Распределение сигналов в разъеме данных и управления НГМД: КОНТАКТ СИГНАЛ ВХОД/ВЫХОД НАЗНАЧЕНИЕ со стороны ВЫСОК.ПЛОТН. ДВОЙН.ПЛОТН. контроллера 1,2 reduced write O уменьшить ток записи резерв 3,4 reserved - резерв загрузить головку 5,6 drive select 3 O выбор привода 3 7,8 index I индекс (начало дорожки) 9,10 drive select 0 O выбор привода 0 11,12 drive select 1 O выбор привода 1 13,14 drive select 2 O выбор привода 2 15,16 motor on O включить шпиндельный двигатель 17,18 direction select O направление шагов 19,20 step O шаг позиционирования головок 21,22 write data O записываемые данные 23,24 write gate O признак записи 25,26 track 0 I головки на нулевой дорожке 27,28 write protect I защита от записи 29,30 read data I считанные данные 31,32 side select O выбор головки (поверхности) 33,34 discette change I дискета сменена готов
все четные контакты разъема - сигналы интерфейса, все нечетные - общий (0v) Рекомендованный разработчиками вариант магистральной связи интерфейса НГМД показан на рисунке 1.11. +5v SN7438 (К155ЛА3) -+¬ 744LS14 (К155ЛА11,ЛА18) -----¬ LT-220 oм ------¬ ----¦ & o---------+-- - - - - - - - - - --T-----o 1 ¦---> ----¦ ¦ 330 ом -+¬ ¦ ¦ L----- LT- L------ -+- Рисунок 1.11. Магистраль связи для НГМД. Описание сигналов интерфейса RS232C. Входные от контроллера: Reduced Write - уменьшить ток записи в головке для амплитудной коррекции, при высокой плотности записи. Drive Select 0, 1, 2, 3 - выборка дисковода с закоммутированным адресом (номером), соответствующим затребованному. Разрешает выбранному дисководу принимать все остальные сигналы от контроллера и выдавать данные, осведомительные сигналы и состояние - в контроллер. Motor On - сигнал на включение шпиндельного двигателя. Через секунду после него возможны операции чтения/записи. Direction Select - при высоком уровне на этом контакте разъема, сигнал STEP перемещает головки в направлении - от центра дискеты к периферии, при низком - от центра, к периферии. Step - перемещает головку на один шаг позиционирования (на одну дорожку). Длительность сигнала составляет 1 мксек. Write Data - импульс, длительностью 150 нсек, вызывает запись бита на диск при активном уровне сигнала Write Gate. Write Gate - признак записи. Разрешает работу канала записи дисковода. Он должен оставаться активным (нижний уровень) в течение 4-8 мксек после последнего записываемого бита данных. Перед поступлением этого сигнала шпиндельный двигатель должен быть включен, а головки прижаты. Side Select - выбор верхней (при низком уровне SS = L) или нижней (при высоком уровне SS = H) головки (стороны диска). Выходные от дисковода: Index - сигнализирует о начале дорожки. Track 0 - сообщает контроллеру, что головка находится на начальной, нулевой дорожке. Write Protect - активный уровень сигнала (WP=L) предупреждает контроллер, что запись на дискету запрещена (заклеено окно защиты записи на дискете 5,25", или поднята задвижка защиты записи на 3,5" дискете). При этом запись невозможна и контроллер, при попытке записи, сообщает программе о защите дискеты от записи. Read Data - выход считанной с дискеты смеси информационных и синхронизирующих сигналов. Discette Change - используется только в РС/АТ, для сигнализации о проведенной смене дискеты. В РС/АТ копия таблицы FAT дискеты хранится в буфере ОЗУ и используется для поиска нужных секторов. При смене дискеты старая таблица становится недействительной и должна быть считана с дискеты заново. Формат дорожки НГМД имееет следующую структуру: | AMS |CRC ams| ПОЛЕ ДАННЫХ | CRC поля Dn | ECC поля данных | здесь AMS - адресный маркер сектора в формате: № цил. - № головки - № сектора на дорожке, CRC ams - циклическая контрольная сумма адресного маркера, ПОЛЕ ДАННЫХ - содержание информации в секторе, CRC поля Dn - циклическая контрольная сумма поля данных, ECC - код исправления ошибок в поле данных. Контроллер i8272 (отечественный аналог - КР1810ВГ72А) предназначен для чтения, записи, форматирования гибких дисков с одинарной (FM), удвоенной (MFM) и высокой плотностью в формате "IBM SYSTEM 34". Функционирование контроллера НГМД. Работа контроллера НГМД, на примере чтения сектора. Процедура чтения сектора состоит из шести шагов: 1) включение шпиндельного двигателя накопителя, соответствующего запрошенному адресу; 2) выполнение команды поиска сектора и ожидание прерывания от контроллера, указывающего, что сектор найден и информация считана в буфер сектора без ошибок; 3) инициализация контроллера DМА, для пересылки данных из буфера сектора контроллера в оперативную память; 4) посылка команды ЧТЕНИЕ буфера сектора и ожидание прерывания от контроллера, указывающего, что пересылка данных в память завершена; 5) получение информации о состоянии (статусе) контроллера; 6) выключение шпиндельного двигателя. Подробнее: 1) Посылка от CPU байта с адресом дисковода. Например, 1Сh - включить дисковод А:. Бит 2 = 1 в этой команде указывает, что головки должны остаться на текущей дорожке, если же бит 2 = 0, то требуется выполнить рекалибровку дисковода, т.е. предварительно установить головки на нулевую дорожку. 2) Команда ПОИСК передает байт, в котором указан номер искомой дорожки. После окончания поиска дорожки контроллер инициирует прерывание типа IRQ6 (для АТ), по которому BIOS устанавливает бит 7 статуса поиска = 1 (сектор найден). 3) Инициализация DMA (8237), состоящая из пяти шагов: - посылка кода чтения 46h, или кода записи 4Ah в порты 0В и 0С DMA; - вычисление 20-битового адреса памяти буфера в DRAM, куда будут посылаться данные из буфера сектора; - засылка вычисленного адреса в регистры адреса 04h и страницы 81h канала 2 DMA; - декремент регистра-счетчика байтов канала 2 (порт 05h) DMA; - разрешение работы канала 2 DMA (передача байта 02h в порт 0Аh). Инициализация контроллера DMA переводит его в ожидание данных от накопителя, а драйвер обмена данными с контроллером дисковода (BIOS) должен начать посылку командного файла в контроллер НГМД для пересылки данных. 4) Посылка в контроллер дисковода командного файла ЧТЕНИЕ или ЗАПИСЬ, соответственно. После этого через DMA передаются данные из НГМД в ОЗУ, или наоборот. 5) В фазе контроля, контроллером вырабатывается прерывание и происходит его обработка драйвером BIOS, которая считывает и анализирует байты состояния контроллера по команде ЧТЕНИЕ СОСТОЯНИЯ. Если используются процедуры DOS или BIOS, то байты состояния помещаются в область данных BIOS, начиная с адреса 0040:0042, а байт статуса дискеты сохраняется в адресе 0040:0041. 6) Выключение шпиндельного двигателя происходит через 5 секунд после завершения обмена. Выдержка в 5 секунд нужна, чтобы не проводить заново процедуру включения двигателя, если за это время потребуется новое обращение к НГМД. Контрольные вопросы. 1. Какие частоты синхронизации используются в FDD? 2. Какую емкость сектора FDD поддерживает MS DOS? 3. Можно ли использовать для чтения/записи на дисководе высокой плотности дискету, отформатированную и записанную на дисководе с удвоенной плотностью записи? 4. Каков порядок поиска нужного сектора на дискете? 5. Какие аппаратно-программные и аппаратные средства РС используются для пересылки считанных с дискеты данных в ОЗУ? 6. Что такое рекалибровка дисковода? 7. Как осуществляется контроль считанной с дискеты информации? 8. Находятся ли в контакте с поверхностью дискеты головки НГМД при чтении/записи? 1.5.2.2) Накопители на жестких магнитных дисках Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД, HDD,) содержит: - пакет дисков, - блок головок чтения/записи, - привод головок (позиционер), - плату электроники и интерфейса. Диски и головки. Особенность конструкции HDD в том, что диски, головки и позиционер помещены в герметичный бокс, называемый HDA (Head Disk Assembly - сборка жесткого диска) и встроенная в него система циркуляции воздуха содержит наружный и внутренний фильтры, защищающие диски и головки от пыли. Во время работы, НЖМД очень чувствительны к тряске и ударам: микро-аварии головок (кратковременные падения головок на поверхность диска) приводят к неустранимому повреждению магнитного покрытия пластин дисков. По этим причинам разборка HDD, без повреждений накопителя, в неспециализированных условиях практически невозможна. Воздушная подушка, возникающая при вращении дисков, благодаря аэродинамической форме держателей головок, держит головки над поверхностью дисков на высоте 2-5 мкм, т. е. головки не находятся в контакте с диском, что, вместе с защитой от пыли, позволяет использовать плотность записи в 20 - 30 раз большую, чем на дискетах. Головки НЖМД по технологии их изготовления могут быть композитными, ферритовыми или тонкопленочными. Первые - тяжелее, обеспечивают зазор между головками и поверхностями дисков в 10-20 микродюймов, сравнительно дешевы, позволяют достичь плотности записи в 1500 TPI. Тонкопленочные - используют специальный полупроводниковый кристалл; они легче, допускают зазор до 6 микродюймов и позволяют достичь плотности записи до 2000 TPI и больше. Позиционер. Позиционеры в НЖМД ранее использовались двух типов: с шаговым двигателем (ШД) и с соленоидным приводом (СП), последний называется также позиционером с подвижной катушкой. Сравнительные характеристики дисководов с шаговым и соленоидным приводами приведены в таблице 1.7. Таблица 1.7. Сравнительные характеристики дисководов с шаговым и соленоидным приводами. ПАРАМЕТР ШД СП скорость позиционирования малая высокая чувствительность к темпе- ратурным изменениям высокая нет чувствительность к ориен- тации дисковода высокая нет автопарковка головок нет есть обслуживание периодическое нет надежность малая хорошая сложность малая высокая стоимость низкая высокая. Система с шаговым двигателем - система "открытого управления": сколько выдано сигналов ШАГ, столько и выполнено перемещений головок по цилиндрам. Считается, что головки автоматически точно устанавливаются на дорожки, но, при изменениях температуры, диски сжимаются или расширяются, поэтому позиционирование получается не вполне точным, следовательно, чтение - не вполне устойчивым, особенно при включении холодной системы. В настоящее время жесткие диски с шаговым двигателем не выпускаются и их можно встретить только в очень старых компьютерах типа IBM-286. Соленоидный привод, вследствие существенных преимуществ перед приводом с ШД, что хорошо видно из приведенной выше таблицы 1.7, начал применяется в накопителях, емкостью более 100 Мбайт и используется во всех современных жестких дисках. Накопитель с СП имеет специальный сервопривод, следящий за тем, чтобы головка устанавливалась точно на цилиндр. Для этого одна из поверхностей пакета дисков (служебная) содержит специальную информацию, записанную уже на заводе-изготовителе, и не участвует в запоминании данных, не форматируется и не может быть восстановлена после повреждений. Эта поверхность называется DSS (Dedicaded-Servo-Surface) и содержит также индексные метки, соответствующие цилиндрам и секторам диска. В некоторых типах дисков, сервоинформация пишется в процессе форматирования просто между дорожками. Дисководы с выделенной поверхностью - более быстродействующие и позволяют большие плотности TPI, а с сервоинформацией, встроенной между информационными дорожками имеют большую надежность хранения информации в условиях колебаний температуры, когда взаимные размеры служебного и рабочих дисков могут изменяться. Соленоидная система привода - это система "с замкнутой петлей управления". Сервосистема, имея 100% отрицательную обратную связь, постоянно следит за положением головок относительно дорожек и корректирует его в процессе работы. Парковка головок дисководов с соленоидным приводом - пружинная, а дисководов с ШД электрическая, что, в последнем случае, требует автономных источников тока (накопительных емкостей) питания привода для парковки головок при нештатных отключениях питания. Плата электроники. Плата электроники, называемая иногда интерфейсной платой, содержит: 1) схемы управления шпиндельным двигателем, 2) схемы управления позиционером, 3) тракт чтения информации с диска, 4) тракт записи информации на диск, 5) элементы конфигурирования дисковода, 6) формирователи сигналов от датчиков ИНДЕКС, TRACK-0, 7) схемы сопряжения электроники диска с интерфейсом дисковой системы по уровням, логике и т.д., 8) разъемы для подключения компонент накопителя, интерфейса связи с адаптером дисков и питания. Для выработки сигналов INDEX и TRACK-0, в HDD нет оптических датчиков, как в FDD, а используются специальные индексные дорожки. После включения питания и разгона шпиндельного двигателя ищется служебная дорожка "-1", устанавливается внутренний счетчик цилиндров, головки перемещаются на цилиндр 0 и сигнал TRACK-0 передается через интерфейс контроллеру. Индексная "дорожка -1" содержит специальную метку для опознания дорожки именно как "-1". Эксплуатационные характеристики HDD. Номенклатура HDD включает много типов дисководов, отличающихся: - максимальной емкостью, - интерфейсом, - форм-фактором (физическими размерами),
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
|