Самостійна робота 10

Інструкція до самостійної роботи № 10

Тема:  Характеристики магнітнооптичних дисководів

 

Студенти  повинні знати:

  • правила зберігання, записування і зчитування даних;
  • структуру даних на магнітному диску;
  • характеристики магнітних дисків та дисководів;
  • основні параметри приводів.

 

Студенти  повинні вміти:

  • проводити дослідження роботи накопичувачів на магнітних дисках;
  • проводити підключення оптичного приводу до комп’ютера;
  • використовувати програмне забезпечення для запису інформації на магнітний диск;
  • використовувати магнітні дисководи.

 

План

   1. Рекомендована література:

  1. Борзенко А.Е. IBM PC: Устройство, ремонт, модернизация. – М.: ТОО Фирма «Компьютер Пресс», 1995. – 298 с.: ил.  
  2. Злобін Г.Г., Рикалюк Р.Є. Архітектура та апаратне забезпечення ПЕОМ. – К: Каравела, 2006.– с.227-237
  3. Кравчук С.О., Шохін В. О. Основи комп’ютерної техніки. –К: Каравела, 2005.– c.129-133

    2. Завдання до самостійної роботи

  1. Опрацювати рекомендовану літературу.
  2. Ознайомитися з методичними рекомендаціями до роботи.
  3. Надати відповіді на питання згідно вимог.

Питання:

1.Охарактеризуйте пристрій магнітного збереження інформації.

2. Як магнітне поле використовується для збереження даних?

3.Охарактеризуйте фізичні основи магнітного запису.

4. Охарактеризуйте горизонтальний магнітний запис.

5. Охарактеризуйте вертикальний магнітний запис.

6. Які поверхні магнітних дисків вам відомі? Охарактеризуйте кожну з них.

 

Теоретичний матеріал

1 Пристрій магнітного збереження інформації

Принцип роботи магнітних запам'ятовуючих пристроїв заснований на способах збереження інформації з використанням магнітних властивостей матеріалів. Як правило, магнітні запам'ятовуючі пристрої складаються з власне пристроїв читання/запису інформації і магнітного носія, на який безпосередньо здійснюється запис і з якого зчитується інформація.

Магнітні запам'ятовуючі пристрої прийнято поділяти на види в зв'язку з виконанням, фізико-технічними характеристиками носія інформації і т.д. Найбільш часто розрізняють: дискові пристрої і стрічкові пристрої. Загальна технологія магнітних запам'ятовуючих пристроїв складається в намагнічуванні перемінним магнітним полем ділянок носія і зчитування інформації, закодованої як області перемінної намагніченості. Дискові носії намагнічуються уздовж

концентричних полів – доріжок, розташованих по всій площині круглого носія. Стрічкові носії мають подовжньо розташовані поля – доріжки. Запис виконуєтьсяяк правило в цифровому коді.

Як магнітне поле використовується для збереження даних

В основі роботи магнітних нагромаджувачів лежить таке явище, як  електромагнетизм. Суть його полягає в тому, що при пропущенні через провідник електричного струму довкола нього утвориться магнітне поле .Це поле впливає на що потрапила в нього феромагнітна речовина. При зміні напрямку струму полярність магнітного поля також змінюється. Однак існує і протилежний ефект: у провіднику, на якому впливає перемінне магнітне поле, виникає електричний струм. При зміні полярності магнітного поля змінюється і напрямок електричного

струму. Завдяки такій взаємній «симетрії» електричного струму і магнітного поля існує можливість записувати, а потім зчитувати дані на магнітному носії.

Голівка читання/запису в будь-якому дисковому накопичувачі складається з U-образного феромагнітного сердечника і намотаної на нього котушки (обмотки), по якій може протікати електричний струм. При пропущенні струму через обмотку в сердечнику (магнитопроводе) голівки створиться магнітне поле. При переключенні напрямку струму, що протікає,  полярність магнітного поля також змінюється. По суті, голівки являють собою электромагниты, полярність яких можна дуже швидко змінити, переключивши напрямок електричного струму, що

пропускається.

Магнітне поле в сердечнику частково поширюється в навколишній простір завдяки наявності зазору, "пропиляного" у підставі букви U. Якщо поблизу зазору розташовується інший ферромагнетик (робочий шар носія), то магнітне поле в ньому локалізується, оскільки подібні речовини мають меншим магнітним опором, чим повітря. Магнітний потік, що перетинає зазор, замикається через носій, що приводить до поляризації його магнітні частини (доменов) у

напрямку дії нуля. Напрямок поля і, отже, залишкова намагніченість носія залежать від полярності електричного поля в обмотці голівки.

Гнучкі магнітні диски звичайно робляться на лавсановії, а тверді - на алюмінієвій або скляній підкладці, на якій наноситься шар феромагнітного матеріалу. Робочий шар в основному складається з окису заліза з різними домішками. Магнітні поля, створювані окремими доменами на чистому диску, орієнтовані випадковим образом і взаємно компенсуються на будь-якому скільки-

небудь протяжному (макроскопічному) ділянці поверхні диска, тому його залишкова намагніченість дорівнює нулеві.Якщо ділянка поверхні диска при протяганні поблизу зазору голівки піддається впливові магнітного поля, то домены вибудовуються у визначеному напрямку і їхні магнітні поля більше не компенсують один одного. У результаті на цій ділянці з'являється залишкова намагніченість, яку можна згодом знайти. Виражаючи науковою мовою, можна сказати: залишковий магнітний потік, формований даною ділянкою поверхні диска, стає відмінним від нуля.

Основи магнітного запису

Запис і зчитування інформації відбувається в процесі взаємодії магнітного покриття, тобто «поверхні» носія і магнітної голівки (МГ). Магнітна голівка являє собою електромагніт, розташовуваний біля поверхні носія, що рухається; вона складається із сердечника, виконуваного з магнитомягкого матеріалу і токових обмоток. Шар носія, у якому відбувається безпосередня реєстрація інформації і її збереження виконується з магнитотвердого матеріалу. Матеріал магнітного покриття носія можна представити безліччю хаотично розташованих магнітних доменов, орієнтація яких змінюється під дією зовнішнього магнітного поля. На малюнку 1 показані різні можливі стани матеріалу носія: (а) – розмагнічене, коли орієнтація доменов хаотична; (б) і (в) – намагніченості з горизонтальною орієнтацією в одному з двох протилежних станів насичення; (г) і (д) – намагніченості з вертикальною орієнтацією доменов перпендикулярно площини носія. Сучасні ВЗУ використовую для запису інформації два протилежних стани намагніченості, що відповідають розташуванню стрілець на мал.1.3 вправо і вліво або нагору і вниз. Розмагнічений стан, що відповідає хаотичної орієнтації доменов на мал.1.3.а, не використовується, тому що виникають труднощ з перекладом матеріалу в цей стан, зростає вплив перешкод, погіршуються показники щільності запису. Домены матеріалу покриття орієнтуються уздовж силових ліній зовнішнього магнітного поля і зберігають отриману орієнтацію протягом тривалого часу після закінчення дії зовнішнього поля. Зовнішнє магнітне поле, що орієнтує домены у визначеному напрямку, створюється МГ при записі, тобто при подачі в її обмотку струму запису. Якщо поле МГ приводить до орієнтації доменов у площині носія, то магнітний запис називають горизонтальною; якщо під дією полючи голівки домены здобувають орієнтацію перпендикулярно площини носія, те магнітний запис називають вертикальною (перпендикулярної). З двох методів запису найбільш поширена горизонтальна, хоча вертикальний запис потенційно дозволяє одержати більш високі показники щільності. Оскільки кожний з методів запису може використовувати лише два стани намагніченості покриття, то для реєстрації інформації особливого значення набувають переходи від одного стану до протилежного. Цей перехід є «відбитком», що може бути виявлений за допомогою МГ читання.

                                                                                                                                                                                                                               

Горизонтальний магнітний запис. МГ запису являють собою магнитопровод з

магнитомягкого матеріалу з зазором; на магнитопроводе розміщається обмотка, у яку подається струм запису Iw, як показано на мал.1 При протіканні струму Iw по обмотці МГ у її магнитопроводе створюється магнітний потік, що замикається через зазор g. Оскільки магнітний опір зазору g велико, потік частково замикається через магнітний шар носія товщиною s, що відстоїть від зазору голівки на відстань d, що і приводить до зміни орієнтації доменов у запам'ятовуючому шарі. Таким чином, під дією струму в обмотці запису домены магнітного шару носія орієнтуються в одному напрямку на тих ділянках, що виявилися в «зоні дії» МГ при переміщенні носія щодо неї. Якщо змінити напрямок струму запису Iw, то орієнтація доменов на відповідних ділянках носія зміниться на протилежну. При рівномірному русі зберігається пропорційна залежність між часом протікання струму в МГ і переміщенням носія L. У результаті в магнітному шарі залишаються відбитки в тих місцях носія,

що знаходилися під МГ записи в моменти переключення струму Iw. Кожен відбиток відповідає переходові (границі) між ділянками носія з протилежними станами намагніченості. Кількість переходів, розташовуваних на одиниці площі носія, називається фізичною щільністю запису. Магнітна голівка читання дозволяє визначати моменти часу, коли при русі носія під нею виявляються границі між ділянками з протилежними станами намагніченості носія. Магнітний потік, створюваний доменами носія, частково замикається через магнитопровод МГ читання. При проходженні під МГ читання відбитка в ній наводиться ЭРС. Відповідно до закону Фарадея,  зчитування пропорційна швидкості зміни потоку.

 

Вертикальний магнітний запис. Для орієнтації доменов у вертикальному напрямку необхідно сформувати магнітний потік запису таким, щоб він був перпендикулярний поверхні носія і напрямкові його переміщення. Для створення вертикального магнітного поля записи використовуються МГ різних конструкцій. Як носія інформації при цьому використовується багатошарова структура, що включає зовнішній запам'ятовуючий шарі спеціальний шар замикання. Під дією  

струму запису Iw в обмотці виникає магнітний потік, що проходить через запам'ятовуючий шар, де силові лінії вертикальні, і, що замикається через шар замикання. Під дією полючи проходить вертикальна орієнтація доменів у запам'ятовуючому шарі.

2 Представлення цифрової інформації на носії

Способи, що установлюють відповідність відбитків (переходів) на поверхню носія значенням «0» і «1» записуваної цифрової інформації прийнято називати способами запису. При виборі способу запису необхідно враховувати можливість одержання високої точності, вірогідності записуваної інформації і ряд інших факторів.

Спосіб запису без повернення до нуля

Дискові пристрої використовують, як правило, спосіб запису, що називаєтьсяметодом без повернення до нуля (БВН) з інверсією (Not Return Zero – NRZ).

При реєстрації цифрової інформації на магнітному носії способом БВН виробляється зміна напрямку струму запису Iw в обмотці МГ при записі „1”. Таким чином, при записі кожної одиниці магнітний потік у МГ змінює напрямок на протилежне, тобто відбувається «переключення потоку» і на поверхні носія залишаються відбитки – переходи від одного напрямку намагніченості

до протилежного. При записі «0» напрямок струму запису і, отже, стан носія не змінюються; таким чином, при записі «0» на поверхні носія відбитків не залишається. У процесі зчитування інформації з носія в МГ читання индуцируются імпульси в моменти часу, коли під голівкою виявляються переходи – відбитки; ці імпульси відповідають «одиницям» у записаній цифровій послідовності. Оскільки при записі «0» на носії відбитка не залишилося, те для відновлення цифрової послідовності при читанні необхідно визначити кількість нулів, розміщеними між кожними двома прочитаними відбитками. Задачу можна шляхом організації синхронізації. Процес запису розбивається на такти постійної тривалості; у кожнім такті виробляється запис однієї «1» або одного «0», причому при записі «1» на носії утвориться відбиток, а при записі «0» - немає. При зчитуванні границі тактів відновлюються. Якщо в рамках відновленого такту СМГ читання був отриманий імпульс, то це відповідає «1» у цифровій послідовності, а якщо імпульс у такті був відсутній – «0».