3.2. Sistemul floppydisk

INTRODUCERE

Conceptul de disc flexibil a aparut cu mult �naintea PC-urilor. Atunci c�nd au aparut primele dischete, calculatoarele personale nu existau �nca si nimeni nu parea a avea nevoie de un mijloc pentru schimburile de date. �n general, IBM este este considerat a fi creatorul dischetei, dar modelele create de IBM nici nu semanau cu dischetele actuale, nici nu functionau ca acestea. Cea mai avidenta diferenta dintre primele dischete si cele actuale este dimensiunea, primele modele av�nd un diametru de 8 inch si fiind �nchise �n plicuri din Mylar doar cu putin mai mari.

Discheta asigura un mediu de inregistrare cu cateva calitati. Suprafata plana a dischetei permite accesul aproximativ aleatoriu. Ca si in cazul hard-discurilor, datele sunt aranjate pe piste si sectoare. Miscarea de rotatie a discului face ca sectoarele sa treaca pe sub un cap de citire/scriere, care se deplaseaza radial de la o pista la alta. Mai important, discheta este un mediu amovibil.

Termenul discheta(floppy disk - disc flexibil) este unul dintre acei termeni uimitor de descriptivi intr-o era a generalizarilor. In interiorul carcasei protectoare, mediul folosit este flexibil si are forma unui disc. Discurile sunt taiate din role mari de material magnetic, asa cum sunt taiate prajiturile din aluat. Mediul de stocare traditional pentru dischete este discul subtire, flexibil, inchis intr-o carcasa protectoare.Discul este de fapt un sandvis format din trei straturi, partea din mijloc fiind un substrat de poliester cu grosimea de aproximativ 3,15 miimi de inch, respectiv 80 micrometri. Straturile exterioare reprezinta mediul de stocare propriu-zis, avand o grosime de o miime de inch pe fiecare parte a substratului de poliester.

Grosimea stratului magnetic de pe substratul discului depinde de tipul dischetei si de densitatea de stocare.Pentru tipurile de dischete uzuale stratul magnetic masoara de la 0,035 miimi de inch la 0,1miimi de inch (adica de la 0,9 la 2,5 micrometri). In general, cu cat este mai mare densitatea de stocare, cu atat este mai subtire stratul magnetic .De asemenea, particulele individuale sunt mai mici. Tabelul de mai jos prezinta grosimea straturilor magnetice pentru tipurile uzuale de dischete.

Pentru PC-uri, au fost folosite in principal doua tipuri de dischete. Inainte ca dischetele actuale de 3,5 inci sa fie acceptate ca standard, piata a fost dominata de dischetele de 5,25 inci. Noile PC-uri sunt echipate aproape in exclusivitate cu unitati de dischete de 3,5 inci. Dischetele mai mari au supravietuit numai in arhive, pentru fisierele si programele mai vechi care sunt citite doar ocazional. Tabelul de mai jos prezinta formatele conventionale de dischete si versiunea de sistem DOS corespunzatoare fiecarui format.

Pentru cresterea cantitatii de informatii stocate pe fiecare discheta si reducerea numatului de dischete folosite pentru distribuirea aplicatiilor, multi furnizori de software au �nceput sa foloseasca formatul DMF (Distribution Media Format) al firmei Microsoft. Aceasta varianta a modelului de �nregistrare cu densitate mare (high-density) permite stocarea a 1.720.320 octeti pe o discheta standard de 3,5 inci cu densitate mare, �n loc de 1.474.560 octeti ( nominal 1,44). Formatul DMF este diferit fata de standardul DOS prin faptul ca foloseste 21 de sectoare pe pista, �n loc de 18. Formatul DMF face sa �ncapa mai multe sectoare pe fiecare pista, prin reducerea spatiului dintre sectoare la noua octeti.

Totusi, diferentele sunt mai profunde. Fiecare pista foloseste un factor de intercalare de 2:1, astfel �nc�t sectoarele nu sunt stocate �n ordinea normala. Aceasta intercalare are ca rezultat citirea mai lenta, deoarece discul trebuie sa se roteasca de doua ori pentru citirea fiecarei piste. De asemenea, formatul DMF deplaseaza sectoarele de pe pistele adiacente cu trei sectoare, astfel �nc�t sectorul unu de pe pista patru este aliniat cu sectorul unu de pe pista doi. Spatiul mai mic dintre sectoare face dificila scrierea dischetelor DMF �n unitatile de dischete obisnuite. De fapt, Microsoft considera DMF un format numai pentru citire. Nu se poate scrie pe discurile DMF folosind componentele software obisnuite. Exista o serie de utilitare disponibile pentru copierea si chiar pentru crearea dischetelor DMF.

In momentul adoptarii dischetelor de 3,5 inci ca standard pentru calculatoarele desktop, au fost folosite numai dischetele cu densitate mare, cu o capacitate de 1,44 MB.

Carcasa

Principalele imbunatatiri aduse de Sony dischetelor de 3,5 inci au fost mecanice. Din punct de vedere magnetic si logic, acestea functioneaza la fel cu discurile flexibile de 8 inci. Unitatile de dischete au acelasi mod de operare, dar sunt miniaturizate pentru PC-urile moderne. Cea mai remarcabila inovatie adusa de Sony dischetelor de 3,5 inci a fost carcasa dura din plastic rezistent la impact.

Carcasa dischetei de 3,5 inci masoara 3,7 inci (94 milimetri) in lungime si doar putin peste 3,5 inci (90 milimetri)in latime. Discurile au o grosime cu putin mai mare de o optime de inci (3,3 milimetri) si o greutate aproximativa de 22 grame. In contradictie cu numele, discul magnetic din interior nu masoara decat 3,4 inci (86 milimetri,nominal) in diametru. In ciuda rolului protector al carcasei, mediul magnetic trebuie protejat de atingerea cu aceasta. O foaie subtire de material textil netesut ,asemanator cu prosoapele de hartie ,captuseste carcasa ,protejand discul magnetic.Firele acestui material textil au rolul de suport si colecteaza praful. Pentru dischetele de 3,5 inci sunt folosite patru formate, dintre care trei sunt acceptate de PC-uri (PC-urile nu suporta dischetele de 3,5 inci cu o singura fata). Tabelul de mai jos prezinta caracteristicile de baza ale celor patru formate pentru dischetele de 3,5 inci.

Discuri flexibile cu capacitate de peste 100 MB

Cu programe care ajung �n mod obisnuit la zeci de megaocteti si harddisk-uri cu capacitati masurate �n gigaocteti, dischetele au ramas mult �n urma. Pentru arhivarea unui �ntreg harddisk este nevoie de o lada de dischete si c�teva zile de lucru.

Distanta dintre necesitati si realitate este at�t de mare, �nc�t o simpla �mbunatatire a capacitatii dischetelor nu mai este suficienta. Ca urmare companiile producatoare de calculatoare si medii de stocare au �ncercat sa gaseasca o soloutie radicala la aceasta problema, redefinind conceptul de discheta. Rezultatele acestor �ncercari au fost doua generatii incompatibile de sisteme de stocare bazate pe dischete flexibile, fiecare cu capacitati de cel putin 100 de megaocteti.

Iomega ZipDisk

Primul produs de acest tip aparut pe piata a fost ZipDisk, dezvoltat de Iomega Corporation. Desi, initial a fost creat ca un sistem de proprietar, Iomega a autorizat si alte companii pentru producerea sistemelor Zip. At�t unitatile de disc, c�t si mediile, sunt disponibile din mai multe surse. Asa cu se astepta, dischetele Zip pot fi considerate o dezvoltare a tehnologiei Floptical, dar Iomega a obtinut pentru dischetele Zip viteze si capacitati care tin mai degraba de domeniul harddisk-urilor. Mediul Zip foloseste o pista servo citita optic pentru pozitionarea repetabila a capului de citire/scriere cu un increment destul de mic, pentru a permite stocarea unei cantitati de 100 MB pe un singur cartus. De fapt, fiecare cartus stocheaza 100.431.872 de octeti, adica 95,8 MB. Aceasi unitate ZipDisk poate lucra si cu dischete cu capacitate nominala de 25 MB, de fapt stocheaza 25.107.968 de octeti. Datorita tehnicii de formatare laser/mecanica, dischetele ZipDisk de capacitate mai mica nu pot fi reformatate la o capacitate mai mare. De fapt, pistele pe care sunt stocate informatiile servo nu pot fi sterse fara distrugerea cartusului. Carcasa dischetei ZipDisk face din aceasta un cartus adevarat. Pentru obtinerea unor viteze de lucru comparabile cu ale harddisk-urilor, mediul magnetic trebuie sa se roteasca la viteze foarte mari, iar frecarea de captuseala textila a dischetelor normale ar avea efecte negative. Cartusul mai gros ofera mai mult spatiu si permite rotirea discului cu 2968 RPM. �n plus, unitatea ZipDisk ofera viteze de acces cu ale harddisk-urilor mai vechi, unitatile din prima generatie ajung�nd la un timp mediu de acces de 26 milisecunde. Discul are nevoie de aproximativ trei secunde pentru cresterea sau reducerea vitezei, ceea ce se �nt�mpla numai la schimbarea cartuselor.

Discul din interiorul cartuselor Zip are exact 3,5 inch �n diametru. Ca urmare, cartusul trebuie sa fie putin mai mare dec�t dischetele conventionale de 3,5 inch si cartusele MO, fiind un patrat cu latura de 3,7 inch (94 de milimetri) si o grosime de 0,25 inch (5,35 milimetri). Aceste dimensiuni fac dischetele ZipDisk incompatibile cu dischetele traditionale. Unitatile ZipDisk citesc numai dischete ZipDisk. Sunt disponibile produse care folosesc una dintre interfetele IDE, SCSI sau paralela. Generatia curenta de unitati opereaza numai ca unitati slave sau cu numere de identificare care nu permit initializarea PC-ului. Interfata folosita afecteaza drastic performantele. Unitatile de disc SCSI pot transfera datele cam de trei ori mai repede decat modelele conectate la interfata paralela. �n orice caz, transferul datelor este limitat de viteza cu care este citit discul - 1,4 megaocteti pe secunda.

�n locul unui dispozitiv mecanic de protectie la scriere, dischetele ZipDisk sunt protejate electronic. Sistemul Iomega ofera ca parte a produselor software ZipTools trei moduri de protectie cu parole optionale care limiteaza accesul. Cele trei moduri includ protectia conventionala la scriere, care �mpiedica modificarea accidentala a datelor de pe disc, protectia citire/scriere care impune introducerea unei parole �nainte de apermite accesul la disc, si modul neprotejat p�na la scoaterea din unitate (unprotect until eject), care permite folosirea datelor de pe disc, dar protejeaza discul �n momentul scoaterii acestuia din unitate. Acelasi software folosit pentru introducerea parolei este necesar pentru stergerea acesteia. Parolele nu pot fi recuperate nici chiar de Iomega.

Formatul LS-120

Formatul LS-120 a fost dezvoltat �n comun de Compaq Computer Corporation, 3M Company, Matsushita-Kotobuki Electronics Industries, Ltd. Si O.R. Technology, compania parinte a firmei Optics Research, Inc, ca o noua generatie de unitati pe dischete. Prima unitate LS-120 a fost lansata pe piata �n martie 1996. Aceste unitati, produse de MKE, au fost instalate �n PC-uri Compaq si folosesc medii fabricate de 3M. Unitatile folosesc tefnulogia optica dezvoltata de ORT.

Fiecare discheta LS-120 poate stoca p�na la 125.829.120 octeti, adica 120 MB, conform specificatiilor unitatii de disc. Aceasta capacitate nu este disponibila �n totalitate pentru stocarea datelor, o parte fiind folosita pentru tabelul FAT si pentru datele directoarelor.

Unitatea LS-120 combina doua tehnologii pentru cresterea capacitatii: un sistem servo laser opto-mecanic si �nregistrarea pe zone.

Principala crestere de capacitate este determinata de marirea densitatii pistelor la 2490 pe inch, obtinuta prin folosirea sistemului servo laser. La aceasta densitate, diametrul mic al discului nu permite dec�t 1736 de piste pe fiecare parte. Chiar si asa este nevoie de un mediu special, un compus metalic pe doua straturi. Pentru compatibilitatea hardware si software cu PC-urile, organizarea pistelor unei dischete LS-120 este mapata la un format logic (modul �n care acestea sunt vazute de PC) cu 960 de piste de fiecare parte. �n urma acestei mapari, unitatea de disc - care are doua capete de citire/scriere, c�te unul pentru fiecare parte - apare pentru sistem ca si cum ar avea opt capete.

Sistemul LS-120 foloseste o tehnica de �nregistrare cu 55 de zone de-a lungul unei raze a discului. Numarul de sectoare pe pista variaza de la 51 de piste din interior, la 92 pe pistele din exterior. Tabelul de mai jos prezinta formatele logice si fizice ale unei dischete LS-120.

Discurile LS-120 se rotesc cu o viteza constanta de 720 RPM. Ca rezultat al vitezei constante de rotatie si al numarului diferit de sectoare pe piste, unitatea LS-120 citeste datele cu o viteza care variaza �n functie de pozitia capului de citire/scriere. Rata de transfer a datelor este mai mica �n apropiere de centrul discului, ajung�nd la aproximativ 400 Kbps. Pe masura ce capetele de citire/scriere se apropie de marginea exterioara a discului, rata de transfer creste ajung�nd la 665 Kbps. Primele unitati de disc LS-120 aveau un timp mediu de acces de aproximativ 70 milisecunde.

Tehnologia

Mecanismele cu bucla deschisa, bazata pe un motor pas cu pas, folosit de unitatile de discheta conventionale nu pot asigura functionarea capetelor de citire/scriere cu o precizie suficient de mare pentru localizarea pistelor fine ale sistemului LS-120. Pentru obtinerea densitatii necesare a pistelor, unitatile de dischete LS-120 folosesc un sistem servo �nglobat. Datele servo sunt inscriptionate pe disc �n timpul fabricarii. Unitatea de discheta LS-120 foloseste apoi un fascicol laser pentru citirea informatiilor servo gravate pe disc si alinierea corecta pe fiecare pista a capetelor de citire/scriere. De fapt, literele "LS" din numele sistemului sunt o abreviere de la "Laser Servo".

Capetele de citire/scriere au doua moduri de operare, unul folosit pentru pistele fine, specifice �nregistrarii dischetelor LS-120, si unul folosit pentru dischetele obisnuite cu densitate dubla si cu densitate mare. Sistemul laser servo nu creste capacitatea dischetelor flexibile conventionale.

Compatibilitatea

Spre deosebire de unitatile de dischete Zip, unitatile LS-120 sunt compatibile cu dischetele standard de 1,44 MB. Unitatile LS-120 pot sa citeasca si sa scrie dischete standard de 1,44 MB, iar dischetele scrise pe o unitate LS-120 pot fi citite de unitatile de dischete conventionale. Totusi, datorita vitezei de rotatii mai mari, sistemele LS-120 pot atinge rate de transfer mai mari dec�t unitatile de dischete conventionale.

Mediile LS-120 sunt proiectate astfel �nc�t sa fie vazute ca protejate la scriere de catre unitatile de dischete conventionale, datorita unui decupaj �n pozitia orificiului de protectie la scriere de pe dischetele conventionale. Ca urmare, nu exista pericol de modificare accidentala a datelor prin introducerea unei dischete LS-120 �ntr-o unitate de dischete conventionala.

Mediul LS-120 depaseste posibilitatile de control ale cipurilor de controller-ele conventionale de dischete. Primele unitati LS-120 foloseau interfata IDE.

Interfata discurilor flexibile

Generalitati

Interfata de disc flexibil permite cuplarea a maximum patru unitati de disc: doua �n cutia echipamentului nucleu si doua �n exterior. Pentru fiecare din aceste doua perechi exista un conector separat. Exista amplificatoare si terminatori de cablu pentru fiecare conector.

Unitatile de discuri flexibile (UDF)

Suportul magnetic �ncorporat �n discheta are nevoie de un dispozitiv electromecanic pentru crearea conditiilor ca interfata mediu-cap magnetic sa faciliteze transferul de date �ntre mediul magnetic si o interfata electrica stabilita, de regula cu niveluri logice "0" (0V � 0,8V) si "1" (2,4V � 5V). Acest dispozitiv, driver, prezentat �n figura de mai jos este denumit unitate de disc flexibil (UDF), fiind un echipament periferic de sine statator. �mpreuna cu blocul de cuplare la magistrala microcalculatorului, una sau mai multe UDF formeaza un subsistem de disc flexibil (SSDF).
Adaptarea interfetei UDF la magistrala microcalculatorului este realizata �ntr-un modul care organizeaza datele de pe suport conform unui format standardizat sau specializat al pistei. Aceasta parte se numeste formator. Formatorul, �mpreuna cu circuitele de dialog cu magistrala se constituie �ntr-o unitate numita cuplor de disc flexibil.

Interfata mediu-cap magnetic

Interfata mediu-cap magnetic, prin care se efectueaza transferul de informatie, se realizeaza prin contact direct. Discheta, antrenata de un motor electric de curent alternativ sau de curent continuu, se afla în miscare de rotatie cu viteza constanta.

Capul magnetic este transportat pe un car, a carui pozitie fata de o pista de referinta corespunde pistei cu care se face transferul. Capul se aseaza pe pista prin apasarea dischetei între cap, pe de o parte, si un tampon cu pâsla pe de alta parte, acesta din urma fixat pe un brat actionat de un electromagnet. Odata ajuns la pista aleasa, capul magnetic ramâne fixat în timpul "încarcarii", iar tamponul de pâsla aduce suprafata de înregistrare în apropierea întrefierului de înregistrare-redare.

Capul magnetic craza o mica adâncitura pe suprafata dischetei, deformare care dispare dupa îndepartarea de zona prinsa între cap si tampon. Suportul si capul magnetic sunt proiectate sa reziste la frecarea intensa din zona transferului. Variatiile pozitiei capului, ale parametrilor miscarii carului si ale pozitiei dispozitivului de prindere a dischetei stabilesc acuratetea pozitionarii pe pista si excentricitatea parcurgerii ei la diferite treceri, limitând în buna masura performantele UDF.