Diskešu iekārtu un diskešu attīstība, uzbūve un nākotne


Ievads


Kopš antīkās vēstures laikiem cilvēks ir centies saglabāt to, ko ir radījis un šim nolūkam ir izmantojis visus tos rīkus, kas ir bijuši pieejami viņa dzīves laikā. Vai tā bija klints alu cilvēkiem no Bronzas laikmeta, vai vaska tāfelītes Senajā Divupē, vai papiruss Ēģiptē un pat Gutenberga iespiedmašīna, cilvēks ir ne vien izmantojis apkārtni sava nodoma īstenošanai, bet arī izveidojis jaunas tehnoloģijas informācijas saglabāšanai. Tieši tā 16. gs. radās iepriekšminētā Gutenberga ierīce masveida rakstu darbu iespiešanai un gramofona plates 20. gs, sākumā.


Lai arī no mūsdienās pieejamo bibliotēku un arhīvu daudzuma varam spriest, ka papīrs ir visnotaļ noturīgs un ilglaicīgs materiāls, pat mūsdienās problēmas sagādā gatava, izdrukāta teksta rediģēšana un mainīšana.
Viens no savulaik izplatītākajiem informācijas nesējiem bija magnētiskās plēves lentu un disku veidā. Šis 20. gs. jaunievedums, kādu laiku, savu lēto izmaksu dēļ, bija kļuvis par ļoti izplatītu informācijas nesēju. Digitālajā laikmetā dzīvojošajiem cilvēkiem tas varētu šķist pārspīlēti novilcinājusies attīstība, bet apmēram 30 gadus magnētiskās lentes bija tikai militāro un akadēmisko struktūru darba uzglabātājs. Tikai pēc 1970. gada magnētiskās lentas sāka izmantot arī sadzīvē – audio un video signālu transportam un glabāšanai. Bet ap šo laiku datoros sāka izmantot ekonomiskākus un ērtākus informācijas nesējus – magnētiskos diskus, kas, pateicoties savai pieejamībai un informācijas kapacitātei, ļoti strauji bija kļuvuši par populārāko informācijas apmaiņas līdzekli starp datoriem un pat par informācijas uzglabātājiem ārpus datora.
Lai gan viena no 8 collu diskešu atzara - datoru cieto disku vēsture ir attīstījusies līdzīgi un darbības metodes arī ir līdzīga, šajā darbā tiks apskatīts tiešais disku turpinājums – mīkstās disketes.

vēsture


Text Box: =
Zīmējums Nr. 1
5.25 collu diskete
Ņemot vērā perfokaršu neefektivitāti laika taupības ziņā, Alans Šugarts no kompānijas IBM 1971. gadā ieviesa magnētiskus diskus (pirms tam tos sauca par “Atmiņas diskiem”), kurus liekot speciālās disku iekārtās IBM lielajos korporatīvajos datoros, varēja izmantot gan kā programmkodu pārnesējus, gan kā diagnosticējošu programmu glabātājus. Šie diski bija pirmie komerciāliem nolūkiem izgatavotie diski, turklāt no tiem informāciju varēja tikai nolasīt (read-only), tie bija 8 collas lieli, informācija glabājās no vienas puses un saturēja tikai 100 kilobaitus, kas, protams, priekš 1970 gada bija pietiekami. Trīs gadus vēlāk – 1973. – tika izveidots tāds pats 8 collu disks, bet jau ar lasīšanas/rakstīšanas iespējām un 250 kilobaitu ietilpību. Šos diskus deva klāt pārdotajiem IBM datoriem. Apzīmējums – floppy (mīkstā) nāk no disketes fiziskās īpašības – lokanības.
1976. gadā A. Šugarts, nu jau no Shugart Associates, sadarbībā ar Dysan Corporation izgatavoja 5.25 collu disketes (zīmējums Nr. 1). Tās tāpat kā 8 collu disketes informāciju spēja uzglabāt tikai no vienas puses un arī 100 kb informācijas. Vēlāk pie šiem parametriem piestrādāja un izveidoja tā sauktās “Double-sided, double (high) density” (Abpusējas augstas ietilpības) disketes, kas spēja saturēt sākumā 356kb, tad 720kb un 1.2Mb. Ietilpība bija atkarīga no operāciju sistēmas, piemēram Macintosh tipa datoriem tā bija mazāka, nekā PC tipa datoriem. Tomēr, ja runā par nekorporatīvajiem datoriem, tad sākumā 356kb disketes piedāvāja tikai IBM Personal Computer datoram 1981. gadā. Ap 1995. gadu 5.25 collu disketes izzuda no apgrozības, salīdzinoši (tā laika prasībām) mazās ietilpības un datu fiziskās drošības dēļ.
Text Box: <
Zīmējums Nr. 2
3.5 collu diskete
Attīstot diskešu kapacitāti, ražotāji sāka piedāvāt arī izmēros mazākas disketes un to iekārtas. Tā 1980. gadā firma SONY piedāvāja 3.5 collu disketes (zīmējums Nr. 2)
Nākamajos gados savus formātus piedāvāja arī citas kompānijas (tika stādītas priekšā 2.0, 2.5, 2.8, 3.0, 3.25 un 4.0 collu disketes), bet SONY ieviestais izmērs – 3.5 collas (turpmāk – 3.5”) – tomēr palika par standartu, jo tieši šā izmēra diskešu iekārtām lasāmās/rakstāmās galviņas darbība bija visstabilākā. Kā arī bija speciāls slīdošs vāciņš, kas aizsargāja disketi pret putekļiem un pirkstu nospiedumiem.
Interesanti, ka mūsdienās 3.5” disketes atļauj uzglabāt 1.5Mb datu, lai gan datu lasīšanas tehnoloģija ir palikusi tā pati, kas 8 collu disketēm.

Diskešu uzbūve


Būtiska atšķirība magnētisko lenšu un disku praktiskajā darbībā ir – sekvenciālā rakstīšana. Lentām dati ir rakstīti no viena sākuma līdz vienām beigām un lai atrastu vajadzīgos datus, nākas meklēt pa visu lentu, pārtinot to no vienas malas uz otru. Diskiem dati glabājas atzīmētās vietās pa visu disku, līdz ar to atliek tikai nolasīt FAT – File Allocation table (Failu Atrašanās Tabulu), lai diskešu lasītājs zinātu, kurās īsti vietās failu un tā daļas meklēt.
Pēc darbības principa, magnētiskais disks ir līdzīgs VHS kasetei: uz abiem atrodas ar ferromagnētisku slāni (dzelzs oksīds) apklāts materiāls, uz kura tiek veidots vai konstatēts magnētiskā lauka izvietojums. Abos var ierakstīt un nolasīt ierakstīto daudz reizes, bet jāņem vērā, ka materiāla kvalitāte šādā gadījumā zūd. Abi ir salīdzinoši nedārgi un viegli lietojami.
Text Box:  
Zīmējums Nr. 3
Informācijas fiziskais izvietojums diskā
Tomēr ir atšķirība abu darbībā un datu izvietojumā. Disketē datu celiņi ir izvietoti koncentriskos riņķos. Tas ir liels pluss laika ekonomijai, jo lai atrastu “Fails19” diskešu lasītāja galviņai nevajag skriet cauri visiem failiem sākot no “Fails1”, bet gan atrast “Fails19” atrašanās vietu no failu saraksta pirmajā celiņā, un tad šķērsām pāri diskam aizkļūt uz faila atrašanās vietu. Precīzākai failu atrašanai, disks ir sadalīts sektoros, cilindros un celiņos (zīmējums Nr. 3).
Rakstīšanas atļaujas vai aizlieguma princips abām (3.5” un 5.25”) disketēm ir līdzīgs. 5.25” disketēm tas tiek noteikts pēc atsegta vai aizklāta (ar līmlentu) roba disketes sānos. 3.5” disketēm ir mazs slēdzītis, kas atsedz vai aizsedz caurumu, pēc kura rakstīšanas iespēja tiek noteikta. Noteikšanas mehānisms var būt gan mehāniska ķēde, gan, jaunākās iekārtās – gaismas diode.

Diskešu iekārtas uzbūve


Diskešu iekārta, saukta arī par FDD – Floppy Disk Drive, tiek definēta, kā “elektromagnētiska iekārta mīksto (floppy) disku lasīšanai un rakstīšanai”. Tā sastāv no vairākām daļām, kas varētu atšķirties dažādām diskešu iekārtu paaudzēm, bet būtībā saglabātos līdzīgas:
Lasīšanas/rakstīšanas galviņām:  Atkarībā no tā, vai diskete un pati iekārta ir  Double-Sided (divpusēja) vai Single-Sided (vienpusēja), galviņu skaits attiecīgi var būt četras vai divas. Lai gan viena galviņa spēj gan lasīt, gan rakstīt, otra – platākā – ir pielikta klāt kā magnēts, kas izdzēš visu kas iet pirms galviņas rakstīšanas režīmā, lai rakstīšana notiktu mehāniski, nevis ar analogu signālu attīrītā, laukumā. Savstarpēji abu galviņu komplekts ir novietots ar mazu nobīdi, lai nenotiktu elektromagnētisko lauku mijiedarbība, rakstot vienlaicīgi no abām pusēm.
Iekārtas motors: Neliels ass motors, kas griež pie disketes centra pievienotu disketes saķeres mehānismu, kas, savukārt, nocentrēts ar metāla/plastmasas disku. Agrāk šis disks bija magnētiskā diska lielumā, bet pēc kāda laika disbalansa dēļ ar šiem rotācijas diskiem radās problēmas, jo diska rotēšana kļuva nevienmērīga, līdz ar to magnētiskā diska lasīšana - apgrūtināta, tādēļ šie diski tika samazināti. Turklāt, ja agrāk, skatoties uz izmontētu vai vēl neiemontētu diskešu iekārtu, tie bija redzami, tad vēlāk tie tika noslēpti aiz aizsargplāksnes, jo putekļi, citu iekārtu kabeļi un mehāniska saskarsme ar korpusu, tāpat maisīja iekārtas darbībai.
Soļa motors: Pie šī motora ir pievienots lasīšanas/rakstīšanas galviņu komplekts, jo šis motors darbojas ar precīziem pagriezieniem tā, lai viens pagrieziens būtu viena diska celiņa platumā. Ja FAT tiek nolasīts, ka “Fails19” atrodas n-tajā celiņā, tad soļa motors veic n darbības un galviņa atrodas vajadzīgajā vietā.
Text Box:  Mehāniska atvilktne: Iestumjot disketi iekārtā, atvilktne to saķer, ar speciālu sliedi atver aizsargplāksni, piespiež pie disketes saķeres mehānisma, lai veicot pirmo apgriezienu, mehānisms atrastu gropītes disketes centrā un veiksmīgi saķertu disketi. Atvilktnei ir pievadmehānisms no “āras” – poga. Ieliekot disketi iekšā, tā pati nobloķējas, šajā mirklī korpusa ārienē ir redzama izbīdījusies poga, kuru piespiežot bloķēšana atceļas un diskete izlien laukā.
Mikroshēmu plāksne: Te ir saliktas visas darbībai nepieciešamās mikroshēmas, kas nodarbojas ar datu apstrādi rakstīšanai uz disketes, vai nolasītās informācijas nodošanu procesoram. Te arī atrodas mikroshēma Soļa motora darbināšanai, kā arī rakstīšanas atļaujas pārbaudes ķēde un galviņu stāvokli attiecībā pret disketi, jo tās tiek piespiestas pie disketes tikai lasīšanas/rakstīšanas procesa laikā.

Kā notiek Rakstīšanas process


Lasīšanas process ir ļoti līdzīgs rakstīšanas procesam, tādēļ aprakstīts tiks tikai viens – rakstīšana.
1.     Datorprogramma nodod rakstīšanas instrukciju procesoram. Līdzīgi notiek arī instrukcijas nodošana cietajam diskam, tikai te tas notiek mazliet lēnāk.
2.     Procesors nodod instrukciju Diskešu iekārtas kontrolierim (iekārtai, kas pati nodarbojas ar izvades/ievades datu apstrādi, lai atslogotu procesoru)
3.     Kontrolieris iedarbina iekārtas motoru, lai tas sāk griezt disketi. Otrs motors – soļa motors, veic dažus apgriezienus, lai noteiktu disketes celiņu platumu (tas atšķiras dažādas ietilpības disketēm). Šo otro darbību sauc par “piekļuves laiku” tas ir laiks, kas paiet, līdz soļa motoru apkalpojošā mikroshēma saprot celiņa platumu un izrēķina, cik liels pagrieziens jāveic, lai pārlektu no viena celiņa uz nākamo.
4.     Lasīšanas/Rakstīšanas galviņa apstājas celiņa sākumā. Katra formatēta celiņa sākumā ir adrese, kas satur informāciju par disketes attiecīgo pusi un celiņa numuru.
5.     Pirms rakstīt datus, dzēšanas galviņa tiek aktivizēta un vispirms pāriet pāri sekcijai, kurā dati tiks ierakstīti. Izdzēstais laukums būs mazliet lielāks par ierakstīto, līdz ar to, pēc tam lasot un rakstot šajā laukumā, nenotiks iejaukšanās no citu celiņu un sektoru magnētiskā lauka.
6.     Rakstīšanas galviņa magnetizē nepieciešamo laukumu, rakstot informāciju uz disketes.
7.     Diskete apstājas griezties un diskešu iekārta gaida nākamo instrukciju.

Nobeigums


Pēc 30 gadus ilgas kalpošanas, diskešu tehnoloģija tiek atstāta vēsturei. Korporācija INTEL paziņoja, ka no 2003. gada vairs neražos diskešu iekārtu kontrolierus, līdz ar to diskešu iekārtas vairs nevarēs lietot bez atsevišķi nopērkamiem kontrolieriem.
Lai gan diskešu iekārtas un diskešu izmaksas ir diezgan nelielas, patērētāji sāk dot priekšroku citām tehnoloģijām. Magnētiskais slānis ar savu nenoturību tomēr nevar apmierināt laikā, kad informācijas vērtība ir kļuvusi nenovērtējama.
Visliekāko uzmanību un atzinību ir guvuši kompaktdiski. Pašlaik ir pieejami 42x CD matricas, kurās 650Mb (~450 disketes) ierakstās apmēram minūtē, tad ir tik pat ilgi cik 1.44Mb vienā disketē. Lai gan CD matricu izturība pret mehāniskiem bojājumiem nav tik liela, kā gribētos patērētājam, tā tomēr ir lielāka nekā disketēm.
Vēl viena tehnoloģija, kas gūst atzinību, ir atmiņas moduļi. Video un foto tehnikā jau kādu laiku izmanto vairāku tipu atmiņas moduļus (Compact Flash, Smartmedia Card, u.c.), bet arī datoros sāk izmantot atmiņas kartes, kas izmanto USB (Universal Serial Bus) pieslēgumu, kurš ir pieejams visos pēdējos 3 gados ražotajiem datoriem. Savukārt, ja USB kontroliera nav, tas maksā apmēram tik pat daudz cik jauna diskešu iekārta.
Tomēr magnētiskie diski tiek vēl izmanoti arī citās jomās, no kurām tie tik ātri nepazudīs – iekārtās, kurās nav patstāvīgas atmiņas (citā diska), bet tomēr ir vajadzība pēc dažādu programmkodu pielietošanas. Piemēram, šujmašīnas, sintezatori, datortīklu maršrutizatori, kā arī citas jomas, kur pirms laika bija pat iedomājama ārējās atmiņas izmantošana, bet tas tikai pierāda, ka disketes gluži neizzudīs, bet gan, kā daudzas citas tehnoloģijas, pāries citās jomās, lai iegūtu jaunu lomu.










izmantotās Literatūras saraksts


4)          http://www.intel.com





Nav komentāru:

Ierakstīt komentāru