UNITATEA DE DISC FLEXIBIL(UDF)

UNITATEA DE DISC FLEXIBIL(UDF

1. CARACTERISTICILE UDF

Unitatea de disc flexibil este un periferic ce intra in categoria memoriilor externe. Pretul de cost scazut al dischetelor si fiabilitatea lor buna a dus la dezvoltarea puternica a acestor periferice. Unitatea de disc flexibil este utilizata pentru stocarea informatiei. Aceasta se face utilizand un mediu magnetic depus pe un suport impreuna cu care constituie asa numita discheta. Pentru a realiza transferul datelor pe si de pe acest suport este necesar un dispozitiv electromecanic adecvat, dispozitiv ce poarta denumirea de driver. In continuare acest driver il vom numi UDF.

Driverul de disc flexibil este privit ca un echipament periferic de catre microprocesor. Pentru a comunica cu microprocesorul, UDF trebuie sa contina un bloc de cuplare cu magistrala microprocesorului, bloc in care datele ce trebuie inscrise pe suportul magnetic sa fie formate intr-un format adecvat suportului magnetic. Acest bloc trebuie sa faca si operatia inversa atunci cand se doreste o citire a informatiei. Blocul ce realizeaza aceste functii, impreuna cu dialogul cu microprocesorul prin semnalele de control si de magistrala, se numeste cuplor de disc flexibil.

In fig.1 prezentam structura unei unitati de disc flexibil. Notatiile au urmatoarele semnificatii:

CAP S/C -cap pentru scrire/citire

MPP -motor pas cu pas

MA -motor asincron

SUI -sesizor usa inchisa

OI -orificiu index

SPS -sesizor protectie scriere

La introducerea unei dischete in UDF un led (daca exista) va fi aprins de SUI. Axul rotorului MA (uneori poate fi de c.c.) va patrunde in orificiul central al dischetei si va incepe sa roteasca discheta in sens orar. Capul pentru scriere/citire se deplaseaza pe o raza a dischetei, actionat de MPP prin intermediul unui car. Orificiul de index trece periodic prin fata unui traductor, generand un semnal de referinta pentru pozitionarea informatiei pe suportul magnetic.

Sezizorul protectiei la scriere - SPS este de fapt un traductor ce sesizeaza daca orificiul din plicul casetei dischetei e opturat sau nu.

Interfata mediu magnetic -cap magnetic, prin care se efectueaza transferul de informatie se realizeaza prin contact direct. Discheta antrenata de MA (sau MCC) se afla in miscare de rotatie constanta. Capul magnetic transportat de car ajunge la pozitia dorita (unde este informatia de transferat) dupa efectuarea unui numar de pasi fata de o pozitie (pista) de referinta

Informatia poate fi inmagazinata pe o fata a dischetei sau pe ambele fete, fiind nevoie de unul sau doua capete citire/scriere respectiv. Cand exista doua capete acestea pot fi deplasate cu ajutorul a doua care (deci independent) sau cu unul singur (solidare). Antrenarea carului de catre MPP se face prin intermediul unui sistem cu sanie si banda elastica

Ajuns la pozitia dorita, capul magnetic este asezat pe pista prin apasarea dischetei pe cap cu ajutorul unui tampon de pasla. Astfel capul magnetic creaza o mica adancitura pe suprafata dischetei, deformare care dispare dupa indepartarea capului de zona prinsa intre tampon si cap. Suportul si capul magnetic sunt proiectate sa reziste la frecarea puternica existenta in zona transferului. Tehnologiile noi au realizat aceasta interfata fara contact, creand un cap mai sensibil si un material magnetic de calitate superioara (tehnologie utilizata si la hard diskuri).

2. Semnale de interfata ale UDF

Interfata UDF asigura comunicarea cu cuplorul UDF si prin acesta cu mP sistemului, pe de o parte. Pe de alta parte, aceasta interfata asigura legaturile cu capul magnetic de citire/scriere, cu traductorii si motoarele de actionare,etc.. Aceasta interfata este prezentata in fig.2 si contine:

-circuite de comenzi/stari (CC/S)

-circuite de scriere (CS)

-circuite de citire (CC)

-surse de alimentare

Liniile de interfata sunt de regula de tip open-colector. Circuitele CS si CC realizeaza transferul informatiei numerice in semnale analogice de comanda a capului magnetic si invers. Astfel circuitele de scriere transforma un sir de impulsuri in variatii ale sensului curentului prin bobinele capului magnetic producand tranzitii in starile de magnetizare de pe suportul magnetic. Circuitele de citire prelucreaza curentul indus in aceste infasurari datorita aparitiei in dreptul capului magnetic a unei tranzitii in magnetizarea materialului magnetic de pe suport, furnizand impulsuri trimise apoi spre cuplor si apoi spre mP (trebuie facuta precizarea ca informatia care circula prin interfata este codata

Blocul CC/S furnizeaza succesiunea de comenzi pentru motoare, traductoare, cap magnetic, alte subansamble, in vederea stabilirii conditiilor normale de lucru, pe baza semnalelor de comanda primite. Magnetizarea se face in directia de parcurgere a pistei, prin saturatia materialului magnetic depus pe suprafata dischetei, functie de cele doua sensuri ale curentului prin bobinele capului de scriere.

DEFINITII:

1) PISTA = spatiu de inregistrare    accesibil capului magnetic la o rotatie completa

2) SECTOR = unitate de inregistrare continand un numar    standardizat de octeti (512 sau 256 sau 128). Sectorul este precedat de octetii de marca functie de care se stabileste natura sectorului: normal sau special. Cele speciale, defecte sau protejate, pot fi sarite la examinarea unei piste.

3) FORMATARE = operatie initiala de premarcare a pistelor. Se inregistreaza complet pistele, cu continut stabilit in sectoarele de date. Numarul de ordine al sectoarelor inscrise acum in marca (blocul de identificare    al sectorului) poate fi normala sau aleatoare.

4) TIMP DE ACCES = timpul de pozitionare pe o alta pista (este format din timpul deplasare + timpul de amortizare a oscilatii mecanice + timpul de acces la datele de pe suport).

5)DENSITATE DE INREGISTRARE = raportul numarului de informatii inregistrate raportate la lungimea fizica a inregistrarii (biti /inch sau biti /mm).

6) CELULA BIT = cuvant de cod cu doua simboluri folosit pentru inregistrare (primul simbol este folosit pentru informatia cu privire la semnalul de ceas iar al doilea reprezinta informatia efectiva

In continuare vom prezenta semnificatia tuturor comenzilor care intervin la interfata din fig.2:

1) SELECTIE - nivelul logic "1" selecteaza UDF. Pot exista pana la 4(8) UDF care sa lucreze cu acelasi cuplor, caz in care exista 2(3) linii de selectie (cate o adresa pentru fiecare UDF).

2) READY - UDF pregatita pentru lucru (Aceleasi consideratii ca mai sus).

3) INDEX - semnal primit de la traductorul de index si transmis mai departe cuplorului. Un impuls "1" semnaleaza trecerea orificiului de index din suportul magnetic prin dreptul traductorului. Este un semnal de referinta ce simbolizeaza inceputul pistei. Exista dischete cu sectorizare "hard" (contin 32 perforatii echidistante pe circumferinta perforatiei de INDEX). La acestea semnalul rezultat da informatii cu privire la inceputul sectoarelor de date.

4) PISTA 0 (TRACK 00) - nivelul "1" indica prezenta capului magnetic pe pista cu circumferinta maxima numita si pista de referinta; este un semnal preluat de la UDF.

5) STEP -un impuls "1" (cu o durata de 1÷10 ms functie de UDF) conduce la deplasarea capului pe o pista alaturata spre interior sau exterior functie de semnalul DIRECTION stabilit cu cel putin 1ms inaintea lui. Apar oscilatii mecanice la oprirea pe pista de destinatie (amortizarea se face in aproximativ 20 ms).

6) DIRECTION - stabileste sensul de deplasare a capului magnetic (spre interiorul/ exteriorul dischetei). Deplasarea se face pe o raza a dischetei.

INCARCARE CAP (HEAD LOAD) - un nivel "1" incarca discheta pe capul magnetic (corespondent este COMANDA ELECTROMAGNET) actionandu-se asupra eletromagnetului ce va apasa discheta pe cap folosind tamponul presor pe cealalta parte a dischetei. Apar oscilatii mecanice (amortizarea se face in aproximativ 30÷60 ms). Pentru a preveni uzura dischetei si a capului se cere ca acest semnal sa fie inactiv daca nu se doreste un transfer de date.

8) LOW CURRENT (comanda curent scriere) - un nivel "1" schimba valoarea curentului de scriere. Se utilizeaza numai pentru a micsora interferenta intersimbol (IIS) ce apare cu pregnanta in cazul inregistrarilor cu densitati mari pe pistele interioare. Actioneaza pentru piste interioare pistei 43.

9) WRITE DATA (date scriere) - un impuls "1" cu durata 250 ms 50 ms conduce pe frontul anterior la o tranzitie in magnetizarea materialului de pe suport (schimbarea orientarii dipolilor magnetici). (aparitia tranzitiei corespunde unei codari diferentiale - apare tranzitie daca urmeaza si lipseste tranzitie daca urmeaza

10) WRITE ENABLE (autorizarea scrierii pe discheta) - un nivel "1" valideaza datele sosite pe W DATA sa fie inscrise pe discheta. La un nivel "0" datele de pe disc sunt validate pentru a fi transmise pe linia R DATA.

11) WRITE FAULT - eroare in scrierea pe disc (codul CRC nu a fost gasit corect).

12) WRITE FAULT RESET - se sterge bistabilul care a memorat eroarea la scriere ( a se vedea comanda WFAULT).

13) WRITE PROTECT - protectie la scriere. "1" semnaleaza absenta crestaturii de pe marginea dischetei. Operatiile de scriere sunt invalidate.

14) READ DATA - date citite de pe discheta. Nivelul "1" indica prezenta in mediul ce trece prin fata capului magnetic a tranzitiilor in magnetizarea lui iar nivelul "0" absenta acestor tranzitii.

15)SECTOR - semnal caracteristic dischetelor cu sectorizare hard. Indica inceputul de sector.

3. Formatul standard pentru inregistrare cu densitate dubla

Pentru obtinerea unei inregistrari in densitate dubla se utilizeaza asa numitul mod de inregistrare MFM (Modified    Frequency Modulation), mod derivat din FM (Frequency Modulation) utilizat la inregistrarile in simpla densitate. In ambele cazuri raportul de codare este de 50%, adica numai jumatate din informatia inregistrata pe disc este informatie utila

In codarea FM, cele doua simboluri ale celulei bit au urmatoarele semnificatii:

-primul simbol constituie impuls de "ceas" pentru sincronizare (este intotdeauna "1");

-al 2-lea simbol corespunde informatiei ce se inregistreaza ("1" sau "0" functie de semnalul DATA)

In codarea MFM cele doua simboluri au aceeasi semnificatie cu observatia ca simbolurile de ceas se elimina (sunt "0") daca in celula precedenta exista simbol de date "1".

Tabelul de codare pentru modul MFM este prezentat in fig.3. Simbolul de ceas este utilizat pentru obtinerea in procesul de citire a unui semnal de referinta necesar citirii datelor.

Formatul unei piste in dubla densitate cuprinde 26 sectoare, fiecare putand sa contina 128, 256, 512 octeti utili, numar ce este programabil. Restul simbolurilor de pe pista sunt redundante si utilizate pentru localizarea, sincronizarea si verificarea datelor utile. Cele 26 de sectoare sunt incluse in 26 de zone cu structura identica Intre ultima zona si prima se afla un numar variabil de octeti 9functie de variatiile de viteza ale discului).

Formatarea dischetei incepe de la impulsul de index si se incheie la intalnirea aceluiasi impuls (deci numarul de octeti ai ultimului interval depinde de viteza discului si de pozitia pistei pe discheta

Structura unei piste este prezentata in fig.4, zonele marcate avand urmatoarea semnificatie:

- 80 de octeti sunt identici si au valoarea 4EH; acesti octeti constituie intervalul de index (informatie rendundanta

- urmeaza 12 octeti 00h pentru sincronizare (la inregistrare octetii formeaza o insiruire de 101010 . de-a lungul a 96 celule bit, aceasta zona este utilizata la sincronizarea ceasului folosit la citire;

- zona A reprezinta marca de index si este formata din 4 octeti care se codeaza in celule bit astfel: 0C2H/14H, 0C2h / 14hH, 0C2h /14H, 0FCH / 01H primul octet reprezinta bitii de date iar al doilea bitii de ceas; aceasta zona indica inceputul de pista

- zona B este formata din 50 octeti 4EH si formeaza un interval intre marca de index si prima zona utila a pistei;

- 12 octeti de sincronizare 00H;

- zona C reprezinta marca de identificare a blocului si indica ca urmeaza un bloc de identificare BI; este formata din 4 octeti: 0A1H/0AH; 0A1H /0AH; 0A1H/0AH; 0FEH/00H;

- zona D contine blocul de identificare format din 4 octeti care furnizeaza codul de recunoastere al sectorului; cei 4 octeti sunt prezentati in tabelul urmator:

- zona E contine 2 octeti ce formeaza codul CRC (cod detector de erori) pentru verificarea corectitudinii blocului de identificare si a marcii sale (4+4=8 octeti);

Controlul erorii se face introducand simbolurile informationale din celulele bit (al 2-lea simbol) ale octetilor de interes (pentru care se face controlul CRC) intr-un registru CRC. Polinomul blocului preinmultit cu un anumit factor va trebui sa fie un multiplu al polinomului generator x¹⁶+x¹²+x⁵+x⁰ (10001000000100001). In caz contrar a survenit o eroare la transmitere si se reia operatia de formatare.

- urmeaza un interval de 22 octeti redundanti 4EH intre marca sectorului si sectorul propriu-zis;

- 12 octeti 00H pentru sincronizare;

- zona G reprezinta marca de sector (normal sau special) formata din 4 octeti: sector normal - 0A1H/0AH;..;..; 0FEH/00H; sector special -0A1H/0AH;..;..; 0FBH/00H;

- zona de date a sectorului (256 octeti);

- zona H este formata 2 octeti CRC pentru controlul erorii in blocul de date;

- zona I este formata din 54 octeti redundanti 4EH intre sfarsitul unui sector si marca unui nou bloc de identificare;

O atentie deosebita trebuie acordata celor trei tipuri de marci datorita violarilor ce le prezinta de la modul de codare MFM. Prezentam mai jos primul octet al marcii de index 02CH/14H, marcand violarea de la codarea impusa

Violarea de cod consta in absenta simbolurilor de sincronizare din unele celule-bit ale marcii. Violarea va deveni referinta pentru stabilirea inceputului de octet la blocul care urmeaza. Se poate observa ca toate cele trei tipuri de marci contin la inceput 3 octeti identici care detin o violare de la codarea MFM urmat de unul corect.

Structura stabilita pentru formatul pistei permite accesul aleator la sector, prin identificarea zonei sectorului (marca de bloc) proprie fiecaruia.