FDD - Floppy Disk Drive

В 1970 году в фирме IBM работал Алан Шугарт, под его руководством был разработан первый в мире Floppy-диск, на который, при наличии дорогущего 8-дюймового привода, можно было записать 80 КБ информации! Это был самый настоящий прорыв: была решена проблема передачи информации между различными ЭВМ. Дальше - дискета уменьшалась в размерах, рос объем информации, которую можно было на ней разместить, множество фирм подключилось к разработке мобильных носителей информации, что привело к созданию дисков самых различных размеров: от 2 до 12(!) дюймов. В 1981 году увидел свет 3.5'' диск, разработанный фирмой Sony. Это расцвет FDD-технологии, на дискеты записываются программные продукты, операционные системы, они - писк моды, вершина цифровых технологий.

Объемы передаваемой информации многократно увеличились, дискеты уже не справляются с поставленными задачами, их постепенно вытесняют новые стандарты и технологии...

Как я уже говорил, на заре компьютерной эры применялись 8-дюймовые дискеты, позже появились 5.25'' и 3.5'' варианты. Мы рассмотрим конструкцию трехдюймового диска, потому как все остальные безбожно устарели.

Основой дискеты служит корпус, выполненный из жесткого пластика. Внутри него монтируется магнитный диск - носитель информации, представляющий собой тонкую полимерную пластинку, на которую нанесено магнитное покрытие, частички которого способны менять свою ориентацию под воздействием магнитных полей. С двух сторон диск соприкасается с мягким нетканым материалом, который бережно собирает с него пыль. В корпусе есть прорезь, закрытая металлическими шторками и предназначенная для работы с информацией, находящейся на диске. Именно через это окошко магнитные головки осуществляют чтение и запись информации на диск. В центре к намагниченному блину приклеен жесткий металлический круг, через который происходит передача вращающего движения от электродвигателя к диску.

Трехдюймовая дискета снабжена квадратным отверстием со скользящей пластиковой задвижкой для защиты диска от непреднамеренной записи. Если она закрывает окошко, то к дискете возможен rw-доступ. В противном случае возможно только чтение. Несколько слов о логической организации дискеты. Для того чтобы новый диск можно было использовать по назначению, его необходимо отформатировать, то есть разбить на дорожки и сектора, создать файловую систему. Полученная емкость дискеты вычисляется несложной формулой: емкость = число сторон * дорожек * секторов * байт в секторе. Для трехдюймового диска это формула имеет следующий вид: 2*80*18*512=1474560 байт.

Это пространство еще на стадии форматирования дискеты условно разбивается на две части: системную область и область данных. В первой находятся boot-запись, две копии таблицы размещения файлов и корневой каталог. Во второй хранятся файлы пользователя.

В целом FDD - привод для работы с информацией на дискетах - состоит из большого числа механических элементов (целая куча пружинок, хитроумных крепежей, приспособлений) и сравнительно несложной электронной части, управляющей устройством и организующей обмен информацией с контроллером FDD, расположенным в чипсете на материнской плате. Говоря о конструкции FDD, имеет смысл выделить четыре составных части: основной электродвигатель, блок магнитных головок, шаговый электродвигатель и управляющую электронную плату.

Как только в дисковод вставляется дискета, она сугубо механическим путем поджимается к оси электродвигателя, вследствие чего устанавливается жесткая механическая связь между осью электродвигателя и металлическим кругом, закрепленным в центре носителя информации, находящегося внутри дискеты. Сразу после этого контроллер устройства отдает команду на включение двигателя, который раскручивает магнитный диск, находящийся внутри дискеты.

Скорость вращения электродвигателя современного трехдюймового дисковода составляет 300 оборотов в минуту, в более ранних моделях и в 5.25"-вариациях этот показатель составлял 360 об./мин. Для запуска двигателю необходимо около 400 мс, то есть он включается почти сразу после появления в приводе дискеты. Питается электродвигатель от источника напряжения в 5 вольт. Если спросить, с чем ассоциируется слово "дискета", у человека, хоть раз с ней работавшего, уверен, тот в числе первых трех ассоциаций назовет... правильно, своеобразный звук - "кваканье", которым сопровождается работа с устройством. А виновник этих непотребных - это шаговый электродвигатель. Он отвечает за перемещение головок относительно поверхности диска (по направлению к его центру и наоборот), его прямая задача - позиционировать головки над дорожками с информацией. Осуществляется это следующим образом: ось электродвигателя, закрепленного на перегородке внутри корпуса, представляет собой штырь, на котором нарезана некрутая резьба. Магнитные головки крепятся на специальном кронштейне, который с одной стороны насажен на гладкий горизонтальный штырь, а с другой через ползунок взаимодействует с резьбой на оси двигателя, вследствие чего вращательное движение оси преобразуется в поступательное движение кронштейна. Это позволяет ему перемещаться взад-вперед в зависимости от направления вращения оси электродвигателя.

Работой всего устройства (позиционирование головок, включение двигателя, считывание и запись информации на магнитное покрытие) руководит электронная часть устройства. Тут речь идет не только об электронной плате, но и контроллере устройства, который в современных матерях интегрирован прямо в chipset. Для танкистов следует пояснить следующее: никакое устройство не может по ряду причин напрямую взаимодействовать с процессором, как и не может самостоятельно управлять собой. Для взаимодействия между устройством и CPU используются контроллеры - устройства, которые выступают в роли "переводчиков" между, к примеру, 32-разрядным процессором и 16-разрядным устройством. На электронной плате нет ничего интересного, кроме микросхемы управления двигателями - основным и шаговым. Также на плате есть два разъема для подключения к компьютеру. Через первый устройству передается питание - напряжение в 5 вольт, по второму, через 40-жильный кабель, происходит взаимодействие устройства с контроллером.

Сразу после того, как ты вставил дискету в привод, включается основной электродвигатель, который раскручивает диск, находящийся внутри дискеты, относительно неподвижных магнитных головок. При попытке обратиться к нему включается шаговый двигатель, который отводит головки в системную область, где они пытаются прочесть таблицу размещения файлов. В случае удачи информация о записанных на дискете файлах передается контроллеру, который, в свою очередь, отдает ее центральному процессору. В случае, если таблица не может быть прочитана, делается попытка ее восстановления из резервной копии, которая также хранится на дискете. После этого устройство готово к работе. Что происходит, когда ты обращаешься к какому-то файлу? Устройство смотрит в таблицы, шаговый двигатель отводит головки туда, где хранятся требуемые данные. Прочитанная информация транспортируется к контроллеру, тот, после обработки, передает ее по скоростной шине процессору. Аналогично происходит запись информации на дискету. После извлечения диска из привода основной двигатель останавливается, устройство бездействует. До следующей дискеты.

Пионер в области разработки дисковых накопителей, легендарная личность в мире высоких технологий. Под его руководством в 1970 году группа разработчиков компании IBM создала первую в мире дискету, чем решила проблему передачи информации между различными компьютерами. Позднее он покинул IBM и перешел работать в Memorex, где также занимался разработкой hardware. В 1976 году Алан со своим напарником Финисом Конером (Finis Conner) создал собственную фирму - Shugart technologies, которая по заказу Wang Laboratories разработала 5.25"-дисковод. Затем Shugart Technologies была переименована в Seagate Technologies, и Шугарт занял пост председателя директоров. За годы его правления Seagate заняла лидирующие позиции в производстве дисковых накопителей, которое и по сей день удерживает. В 98 году решением акционеров компании он был уволен с занимаемой должности.

Список ссылок: