Diskettenhet

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 28 augusti 2018; kontroller kräver 18 redigeringar .

En diskettenhet ( NGMD ; engelska diskettenhet ) är en enhet utformad för att läsa och skriva information från en diskett .

Drivenheterna (huvudpositionering och rotation) och läs-skriv-systemet styrs av en elektronisk krets placerad på ett kretskort, som är placerat inuti drivhuset. I inhemsk terminologi kallades kontrollsystemet KNGMD - styrenheten för diskettenheten.

Diskettenheter, precis som själva media - disketter, distribuerades massivt från 1970-talet till slutet av 1990-talet. Under 2000-talet ger NGMD plats för mer rymliga CD- skivor , DVD -skivor och lättanvända flashenheter .

Historik

1967 - Alan Shugart ledde ett team som utvecklade diskenheter i IBM- laboratoriet , där diskettenheter skapades. David Noble , en av senioringenjörerna som arbetar under hans ledning, föreslog en flexibel skiva (prototypen av en 8-tums diskett) och ett skyddande hölje med tygfoder.
1971 - IBM introducerade den första disketten med en diameter på 8 ″ (200 mm ) med en lämplig enhet.
1973 - Alan Shugart grundar sitt eget företag, Shugart Associates .
1976 - Finne Conner ( eng. Finis Conner ) bjöd in Alan Shugart att delta i utvecklingen och produktionen av hårddiskar med en diameter på 5¼ ″, vilket resulterade i att Shugart Associates, efter att ha utvecklat styrenheten och den ursprungliga Shugart Associates SA -400-gränssnitt, släppte en enhet för miniatyr (mini-disketter) 5¼″ disketter, som snabbt ersatte 8″ disketter, blev populär i persondatorer. Shugart Associates skapade också Shugart Associates System Interface ( SASI ), som döptes om till Small Computer System Interface ( SCSI ) efter formellt godkännande av ANSI-kommittén 1986.
1981 - Sony introducerar 3½" ( 90 mm ) disketten på marknaden. I den första versionen (DD) är volymen 720 kilobyte ( 9 sektorer ). 1984 använde Hewlett-Packard denna enhet för första gången i sin HP-150-dator. Den sena versionen (HD) har en kapacitet på 1440 kilobyte ( 1,44 megabyte ; 18 sektorer ).
1984 - Apple började använda 3½"-enheter i Macintosh-datorer
1987 - 3½-tums HD-enheten dyker upp i IBMs PS/2 -datorsystem och blir standarden för vanliga datorer.
1987 - Toshibas hårddiskenheter med ultrahög densitet ( Engelska Extra High Density, ED ), utvecklade på 1980-talet av Toshiba , introducerades officiellt , vars bärare var en diskett med en kapacitet på 2880 kilobyte ( 2,88 megabyte ; 36 sektorer) ).

Konstruktion

Mekanik

För avläsning från skivans yta kallas motorn som flyttar huvuden över skivan i två riktningar med ett visst steg, eller steg, en stegmotor . Motorn styrs av skivstyrenheten, som positionerar huvudena enligt varje relativ ökning inom ställdonets rörelsegränser. I miniatyrdrifter på 3½" är huvudena monterade på en snäckväxel som drivs direkt av en stegmotoraxel.

Skivor har två typer av densitet - radiell och linjär. Den radiella tätheten anger hur många spår som kan spelas in på en skiva och uttrycks som antalet spår per tum ( eng. Track Per Inch, TPI ). Linjär densitet är förmågan hos ett enda spår att ackumulera data och uttrycks i antalet bitar per tum ( engelska Bits Per Inch, BPI ). Stegmotorer kan inte utföra kontinuerlig positionering, vanligtvis roterar den till en exakt definierad vinkel och stannar. De flesta stegmotorer som finns i diskettenheter rör sig i steg relaterade till avståndet mellan spåren på disken. Med undantag för 5¼″ 360 KB diskettenhet, som endast var tillgänglig i 48 TPI densitet och använde en 3,6° stegmotor, använder alla andra drivtyper (96 eller 135 TPI) vanligtvis en stegmotor med 1 steg. 0,8° . Dessutom rör sig stegmotorn mellan fasta stopp och måste stanna vid ett visst läge av stoppet.

Huvudpositionering är operationen att arrangera huvuden i förhållande till spåren på skivan (smala koncentriska ringar på skivan), vilket gör att du kan börja läsa eller skriva information till skivan. Cylinder ( engelsk cylinder ) - antalet spår från vilka du kan läsa information utan att flytta huvudena. Ringspår placerade under varandra på olika sidor av skivan bildar en tänkt cylinder, därav namnet. Termen används ofta som en synonym för spår, och eftersom en diskett har två sidor och en diskettenhet bara har två huvuden, finns det två spår per cylinder i en diskett.

Drive design
Ritningar från IBM-patent
Läs-/skrivhuvuden 3½-tums diskettenhet

Elektronik

Drive design
Shugart SA 400 Minifloppy - 5¼″ diskettenhet med Shugart SA400- gränssnitt .
Shugart SA 400 Minifloppy - bakifrån.
Floppy disk drive controller (KNGMD) IBM PC/XT för anslutning av en intern och extern enhet.

Anslutning

För att ansluta frekvensomriktaren finns det två kontakter: en för elkraft och den andra för data och styrsignaler. Dessa kontakter är standardiserade inom datorindustrin: en fyrpolig linjär AMP Mate-N-Lock-kontakt av stora och små storlekar används för strömanslutning, 34-stiftskontakter används för signal. 5¼″-enheter använder vanligtvis en stor strömkontakt, medan de flesta 3½″-enheter använder en mindre strömkontakt.

Det "konstiga" med signalkabeln är att linjerna 10-16 skärs av och omarrangeras (tvinnas) mellan drivkontakterna. Denna vridning vänder det första och andra läget för drivväljarbygeln och motoraktiveringssignalerna, och vänder därför DS-signalinställningarna för drivenheten bakom vridningen. Följaktligen har alla enheter i en dator med denna typ av kabel byglar installerade på samma sätt, och installation och installation av enheter (istället för de första och andra, de kallas i systemet som A och B) är förenklat. Som regel innehåller moderkortet en integrerad enhetskontroller (exakt som det separata kontrollkortet som fanns tidigare), vilket ger installation av ett par enheter.

Vid anslutning av kablar är det nödvändigt att ta hänsyn till deras orientering, om signalkabeln inte är korrekt ansluten kommer lampan på enhetens frontpanel att lysa omedelbart efter strömtillförseln. Vid felaktig orientering av strömkabeln tillförs 12 V till den elektroniska styrkretsen istället för 5 V, vilket garanterat leder till fel. Med tanke på att kostnaden för att reparera en skiva överstiger grossistkostnaden för själva enheten, är det vanligtvis inte ekonomiskt lönsamt att reparera enheten.

Elektrisk anslutning av drivenheter
Gränssnitt för anslutning av en 3½-tums diskettenhet: en liten strömkontakt och en kontakt för anslutning av en 34-stifts signalkabel.
Kablar: ström till vänster, signal till höger.
"Konstig" tvinnad signalkabel.
Pads för att ansluta 5¼″ (till vänster på bilden) och 3½″ (till höger) enheter är olika. För att ansluta en 3½″ enhet till en 5¼″ enhetsfack på en kabel kan en speciell adapter användas.

Styrprogrammering

Diskettkontrollern, ur modern programmerings synvinkel, ser ganska primitiv ut - registren, som har en byteorganisation, reduceras till ett block med åtta sekventiellt arrangerade celler (bara en del av dem används faktiskt).

Adress	Beteckning	Läsa skriva	Ändamål
3F0 16	-	-	Inte använd
3F1 16	-	-	Inte använd
3F2 16	DOR	Läsa skriva	Digitalt utgångsregister
3F3 16	TSR	Läsa skriva	Bandenhetsregister
3F4 16	MSR	Läsning	Huvudstatusregister
3F4 16	DSR	Inspelning	Baudhastighet Välj Registrera
3F5 16	FIFO	Läsa skriva	Databuffertregister
3F6 16	-	-	Inte använd
3F7 16	DIR	Läsning	Digitalt ingångsregister
3F7 16	CCR	Inspelning	Konfigurationskontrollregister

Digital Output Register ( DOR )

bitar 0 och 1 (DS0 och DS1) - binär kodning av den valda enheten (en av fyra),
bit 2 (nRES) - aktivera regulatorn (1) / återställ regulatorn (0),
bit 3 (DMAE) - styrning av driften av avbrottssignalregenereringskretsen och direkt minnesåtkomst (0 - aktiverad, 1 - inaktiverad),
bit 4 (ME0), 5 (ME1), 6 (ME2) och 7 (ME3), - drivskivans rotation motorstyrning 0, 1, 2 respektive 3 (1 - motorn är på).

Bandenhetsregister ( TDR )

Designad för att tjäna en bandenhet , därför använder den fria siffror (från den tredje till den åttonde), men har inte en enda standard.

Huvudstatusregister ( MSR )

Endast tillgänglig för inspelning. Motsvarande bit är satt till "1" i fallet med följande tillstånd:

bit 0 (D0B) - enhet 0 är i sökläget,
bit 1 (D1B) - enhet 1 är i söktillståndet,
bit 2 (D2B) - enhet 2 är i sökläget,
bit 3 (D3B) - enhet 3 är i sökläget,
bit 4 (CB) - styrenheten är upptagen med att utföra ett kommando,
bit 5 (NDMA) - operationen som utförs av styrenheten använder inte DMA (NonDMA),
bit 6 (DIO) - aktuell riktning för dataöverföring från processorn till regulatorn (0) eller från regulatorn till processorn (1),
bit 7 (RQM) - FIFO -dataregistret är redo att utbytas med processorn.

Data Rate Select Register ( DSR )

bitar 0 och 1 (DRATE) - koda dataöverföringshastigheten:

Betydelsen av DRATE-bitarna		Överföringshastighet
Bit 1	bit 0	FM-läge	MFM-läge
0	0	250 kb/s	500 kb/s
0	ett	150 kb/s	300 kb/s
ett	0	125 kb/s	250 kb/s
ett	ett	-	1 Mb/s

bitar 2, 3 och 4 (PRECOMP) - koda parametern för förkompensationsfördröjning:

Betydelsen av PRECOMP-bitar			Förutsättningsfördröjning, ns
Bit 4	Bit 3	Bit 2	Förutsättningsfördröjning, ns
0	0	0	"Standard"
0	0	ett	41,67
0	ett	0	83,34
0	ett	ett	125.00
ett	0	0	166,67
ett	0	ett	208,33
ett	ett	0	250,00
ett	ett	ett	0 (ingen förkomprimering)

bit 5 används inte, måste vara 1,
bit 6 (avstängning) - om 1 går styrenheten in i lågeffektläge, en återställning av mjukvara eller hårdvara används för att avsluta,
bit 7 (S/W Reset) - Om denna bit ställs in på 1 återställs styrenheten. I slutet av operationen återställs den automatiskt.

Databuffertregister ( eng. DATA eller eng. FIFO )

Deltar i alla diskläs- och skrivoperationer. Kapacitet - 16 byte.

Input Register redigera _

Skrivskyddad. Den mest signifikanta biten ( eng. Disk CHange, DCH ) visar skivbytessignalen, resten är reserverade.

Configuration Control Register ( CCR )

Endast tillgänglig för inspelning. De två minst signifikanta bitarna duplicerar funktionerna hos DSR-registret i termer av uppgiften för dataöverföringshastigheten, de återstående bitarna är reserverade.

ST0-ST3 styrenhetsstatusinformation

Information om den registeransvariges tillstånd lagras i register som inte har egna adresser och därför är otillgängliga.

Format

8″

De första enheterna designades för att fungera med 8-tumsdisketter som kunde innehålla 80, 256 eller 800 KB information.

5¼″

Nästa massformat var 5¼″ disketter; distribution med dem mottagna och motsvarande enheter.

Den första massproducerade persondatorn , IBM PC , som släpptes 1981 av IBM , var tänkt att använda en eller två 5¼-tums diskettenheter som en permanent lagringsenhet .

Höjden på en 5¼-tums diskettenhet är 1 U och bredden är nästan tre gånger höjden. Detta användes ibland av datorfodraltillverkare , där tre enheter placerade i en fyrkantig "korg" kunde omorienteras tillsammans med den från ett horisontellt till ett vertikalt arrangemang.

3½″

Högdensitetsenheter på 3½ tum (den oformaterade kapaciteten för en diskett, bestämd av inspelningstäthet och mediaarea, är 2 MB ) dök upp för första gången i IBM PS/2 -datorer 1987. Dessa enheter skriver mönster: Antal cylindrar med 18 sektorer per spår, vilket resulterar i en kapacitet på 1,44 MB , har en rotationshastighet på 300 rpm och skriver 1,2 gånger mer data än 5¼″-formatenheter vid 1,2 MB (hastighetsdataöverföring i dessa höga densitetsenheter är samma och de är kompatibla med samma hög- och lågdensitetsregulatorer). För att kunna använda den maximala dataöverföringshastigheten på 500 000 bps för de flesta standardstyrenheter med hög och låg densitet måste dessa enheter vara 300 rpm . Om enheten snurrar disketten med 360 rpm (som en 5¼″ enhet), måste antalet sektorer per spår minskas till 15, annars kommer styrenheten inte att hinna bearbeta signalerna.

Toshiba började kommersiell produktion av 2,88 MB hårddiskar med ultrahög kapacitet 1989. 1991 antog IBM officiellt dessa enheter för installation i PS/2-datorer, och praktiskt taget alla PS/2-enheter som släppts sedan dess inkluderar dessa enheter som standardutrustning. Dessa enheter kräver MS -DOS version 5.0 eller senare installerad.

Enheten på 2,88 MB kräver en diskkontrolleruppgradering för att fungera korrekt , eftersom dessa enheter har samma hastighet på 300 rpm men skriver 36 istället för 18 sektorer per spår. Till skillnad från tidigare formatenhetsstyrenheter, som har en maximal dataöverföringshastighet på 500 000 bps , för att dessa 36 sektorer ska kunna läsas eller skrivas på samma tid krävs det en 1,44 MB -enhet för att läsa och skriva 18 sektorer , kräver styrenheten mycket högre datahastighet, 1 000 000 bps .