ikincil saklayıcı cihazlar mağnetik ve optik diskler

BÖLÜM 8
IKINCIL SAKLAYICI CIHAZLAR
MAGNETIK VE OPTIK DISKLER
Ikincil saklayicilar hemen hemen tüm mikrobigisayarlar sistemlerinde gerekli bir
cihaz olmuştur. Bu cihazin olmamasi durumunda, bilgisyar sistemi ya ROM da saklanan
sabit program modüllere veya elle girilen ve RAM da saklanan kisa programlarla sinirli
kalmak zorundadir. Bu iki teknik de yeni program geliştirme veya ticari yazilimlarla erişme
açisindan sistemin kullanilabirliğini oldukça sinirlar.
Bundan dolayi magnetik ve optik saklayicilar bir mikrobilgisararin en yaygin
çevrebirimi haline gelmiştir. 360 K bayttan yaklaşik 1 G bayta kadar uzanan geniş bir
saklama yeteneği sayesinde büyük veri kütükleri saklanabilir, araştirilabilir, ve
güncelleştirilebilir. Aslinda, hesaplama, kelime işleme, ve veri saklama ve kullanim
yetenekleri bakimindan mikrobilgisayarlari iş-istasyonlari olarak düşünmek yaygin hale
gelmiştir.
8.1 MAGNETIK DISKLER
8.1.1 Saklama Ortami
Mikrobilgisayarlarda disket sürücü ve sabit disk sürücü olmak üzere iki cins disk
sürücü yaygin olarak kullanilmaktadir. Ikisi arasindaki en önemli fark saklayici olarak
kullanilan ortamdir. Diskler üzeri demir oksit ile kaplanmiş ince bir plastik taşiyicidan
ibarettir. Disketlere esnek bir malzemeden yapildiği için flopi (floppy) disk adi da
verilmektedir.
Sabit diskler, demir oksit ile kaplanmiş metal disk veya levha kullanir. Disketin
tersine ; sabit disk
disk sürücüsünün bir parçasidir ve sürücüden ayrilamaz. Her iki
sürücüde disk, okuma/yazma kafasi adi verilen magnetik bir toplayici altinda eksen
etrafinda döner.
Sabit disk sürücü ile disket sürücü arasindaki diğer en önemli fark, kafanin diske
göre konumudur. Disketlerde kafa diske doğru bastirilarak yüklenir veya aktif duruma
sokulur. sabit disklerde ise kafa ile disk yüzeyi arasinda 1-3 mm lik küçük bir boşluk
vardir, ve kafa bir hava yastiği üzerinde taşinarak disk üzerinde yüzer. Bu çok küçük
boşluktan dolayi, sabit disk sürücülerdeki disk ortam etkilerinden korunmalidir. Küçük toz
parçaciklari bile kafanin tahrip olmasina ve ve verilerin kaybolmasina sebep olabilir.
Veri kayit tekniği her iki sürücüde de aynidir. veriler, diskin yüzeyi üzerindeki
demir oksit kaplamanin magnetik kutuplarini seçimsel olarak yönlendirerek temsil edilir.
veri kaydindan önce disk üzerindeki magnetik kutuplar şekil 8.1 de gösterildiği gibi
birbirlerine göre yönlendirilmiştir. Bu rasgele yönlendirmeden dolayi, kutuplar tarafindan
üretilen magnetik alanlar disk yüzeyi boyunca çok düşük güçlü düzgün bir magnetik alan
üretme eğilimindedir.
Şekil 8.1. Demir oksit kapli bir disk üzerindeki rasgele yönlendirilmiş magnetik
kutuplar.
Disk dönerken diskin küçük bir alanina magnetik alan uygulayarak veri disk üzerine
yazilabilir. Bu alan disk üzerinde bulunan yazma kafasindaki küçük bir bobine akim
vererek üretilir. Şekil 8.2. Üretilen magnetik alan disk yüzeyindeki kutuplarin uygulanan
alanin ekseni boyunca dizilmelerine yol açar. “1” ve “0” değerlikli veri bitlerini temsil eden
kafa akiminin yönü, demir oksit tabakadaki kutuplarin yönünü belirler. Kafa çekirdeğindeki
küçük aralik, üretilen akinin disk yüzeyinde yoğunlaşmasina sebep olur. Normalde,bu
aralik cam veya seramik gibi magnetik olmayan bir madde ile doldurulmuştur.
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
Şekil 8.2. Bobinden akim akitilarak magnetik kuyuplarin siralanişi
Şekil 8.2’de görüldüğü gibi, lojik-1 yazabilmek için yazma kafasindan akan akimin
yönü değiştirilmelidir. Akim yönünün değiştirilmesi demir oksitle saklanan magnetik
akinin yön değiştirilmesine sebep olur. Aki değişimi yoksa lojik-0 yazilmiş olur. Her bit
hücresi ince bir miknatis olarak düşünülürse, ayni işaretli miknatis kutuplarinin karşi
karşiya gelmesi akinin yön değiştirdiğini ve bunun sonocu olarak lojik-1 değerinin
saklandiğini gösterir. Diskin okunmasi,belirli araliklarla diskin örneklenmesini ve saklanan
her lojik-1 için akimin yön değiştirişinin algilanmasi gerektirir.
Halka, Sektör, ve Saklama Kapasitesi. Disk, kafa altinda dönerken, halka (track) adi
verilen dairesel dar bir yol süpürür. Disk eksenine kafayi yaklaştirmak veya
uzaklaştirmakla böyle bir çok halka tanimlanabilir. Adresleme kolayliği sağlansin diye her
halka çok sayida sektöre bölünmüştür. Genellikle bilgiler bir halka üzerinde peşpeşe gelen
sektörlere değil, tamamen rasgele sektörlere yazilabilir, şekil 8. 3.
Şekil 8. 3. Disk yüzeyinin çok sayida halka ve sektörlere ayrilmasi
Şekil 8. 3. de gösterilen magnetik malzeme ile kaplanmiş dairesel disk genellikle
dikdörtgen bir koruyucu ceket içinde yerleştirilerek kullanilir. 5-inç lik böyle bir disk şekil
8. 4. de gösterilmiştir. Magnetik disk, diskin yüzeyini temizlemek ve disk dönerken
oluşacak sürtünmeleri ve statik yüklenmeleri azaltmak için tasarlanmiş malzemesi ile
astarlanmiş ince plastik birkoruyucu ceket içine alinmiştir. Bu cekette üç pencere vardir.
Pencerelerden biri diski döndürmek için sürücüdeki milin girdiği diskin ortasindaki geniş
araliktir. Ikincisi okuma/yazma kafasinin magnetik malzemeye erişimini sağlamak için kafa
araliğidir. üçüncüsü ise, her disk dönüşünde pencerenin bir kere geçtiği indeks deliğidir. Bu
delik halka başlangicini belirlemek için kullanilir.
Ayrica bu disk üzerinde yazmadan-koruma (Write-protect) çentiği vardir. Bu
çentiğin kapatilmasi, diskin kaza sonucu silinmesini önler. Çentiği kapatilmiş diske
yazmak mümkün değildir.
Şekil 8. 4. 5.25 inçlik disketin kisimlari.
Sert ve Yumuşak Sektörleme. Sektörlerin başlangicini belirlemek için iki teknik
vardir. Sert sektörlenmiş diskte, sektörleri belirlemek için disk üzerinde delikler açilir. Bu
sektör başlangicini gösteren delikleri algilamak için işikli-algilayicilar kullanilir.
Yaygin olarak kullanilan sektörleme tekniği, her sektörün başina sektör ID’ lerini
(tanimlama verilerini) yazmak için yazilim kullanilir. Bu teknik, yeni disketlere veri
saklamadan önce özel bir biçimleme format programinin uygulanmasini gerektirir. Sert
sektörlemeye göre daha karmaşik gözükmesine rağmen, bu teknik daha esnektir. yumuşak
sektörlemiş disk, en iyi saklama verimini sağlamak için değiştirilebilir, veya ayni disk
sürücü tarafindan farkli sektör biçimlerin okunmasina izin verir.
Sert sektörlemenin üstünlüğü, ID gerktirmediği için, belirli bir halka üzerinde daha
fazla saklama alaninin bulunabilmesidir. Ama sistemin esnak olmamasi ve özel diskler
gerektirmeden dolayi pek yaygin değildir.
8.1.2 Disk Sürücüler
Disk sürücünün üç ana görevi vardir. Bunlar :
1. Diski sabit hizinda döndürmek.
2. Istenilen halka üzerine okuma/yazma kafasini konumlandirmak.
3. Veri saklama ortamina/ortamindan disk denetleyiciye veri trasfer etmek.
Disket Sürücü. Disket sürücünün önemli elemanlari şekil 8. 5. de gösterilmiştir.
Disk döndürme motoru 5.25 inçlik sürücülerde 300 devir/dakika hizla diski döndürür.
Motor hizi %F2doğrulukla belirlenir. Bu sürücüler de motor kullandiğindan, hizin istenilen
değerde tutulmasi için özel sabit-hiz denetim devresi gerektirir. Sürücü motor genellikle
yapildiktan 2-5 sn sonra kapatilir (off).
Şekil 8. 5. Disket sürücünün fonksiyonel görünüşü
Okuma/yazma kafasi bir mekanizma yardimiyla disk yüzeyi üzerine oturtulur.
Kafanin disk yüzeyi üzerinde bir halkadan diğerine taşinmasi ise adim motoru tarafindan
sağlanir. Motora uygulanan her darbe kafayi bir halka içeri veya dişari taşir. Adim motorun
dönme hareketini doğrusal harekete dönüştürmek için çeşitli teknikler kullanilmaktadir.
Yaygin olarak kullanilan iki teknik, esnek metal şerit ve sonsuz vidadir.
Kafa disk üzerinde çapraz hareket ederken, yeni halka konumunun hangisi
olduğunu izlemek yazilima aittir. Bazen bu konum bilinmez ve bir kalibrasyon gerekli olur.
Bu kalibrasyon, 0 halkasini algilayici aktif oluncaya kadar, kafanin disk kenarina doğru
adimlanmasiyla başarilir.
Disket sürücülerde indeks deliğini ve yazmadan koruma çentiğini algilamak için
işikli algilayicilar vardir, şekil 8. 5. Bazi sürücülerde yazmadan-koruma için mikro-anahtar
kullanilir.
Disket sürücülerin performansi sürücü tasariminda gözönüne alinmasi gereken en
önemli noktadir. sürücü performansini değerlendirmek amaciyla, disk üzerindeki bir
sektörün bilgisine erişmek için gerekli işlem adimlari incelensin.
1. Istenilen halkaya erişinceye kadar, bir anda bir halka içeri veya dişari olmak
üzere kafayi kaydir. Bu iş için gerekli zamana araştirma süresi (seek time) denir, ve
kaydirma adimlarinin sayisi kere halkadan halkaya erişme zamanina eşittir. Bir halkadan
yerine atlamak ortalama olarak 3 msn almaktadir.
2. Son kaydirma adinindan sonra, kafa titreşiminin durmasi için bir gecikme araya
sokulmalidir. Buna durulma süresi (settling time) denir, ve ortalama 18 msn olur.
3. Daha sonra baski- yastik sargisi aktif yapilarak kafa yüklenir. Yine, disk üzerine
kafanin oturup titreşimin sona ermesi bir gecikmeye ihtiyaç vardir. Buna kafa yükleme
süresi (head load time) denir, ve ortalama 50 msn alir.
4. Şansli olmadiğiniz sürece, yükleme yapildiği zaman, istenilen sektörün kafanin
altinda bulunmasi olasi değildir. En kötü durumda diskin bir tam dönüşü gerekebilir. Buna
dönel gecikme (rotational latency) denir ve ortalam 260 msn civarindadir.
Kafa konumlandirilip yüklendikten sonra, veri transferi başlar. Veri transfer hizi,
sürücü ve saklama ortaminin izin verdiği, saniyedeki maksimum aki değişim sayisina
bağlidir. Verilen bir disk için, disk ne kadar hizli döndürülürse okadar yüksek aki orani
elde edilir.
Aki değişiminin, saniyedeki bit sayisi (bps) cinsinden veri hizina eşit olmasi
gerekmez. Verinin nasil kodlandiğina bağli olarak, bir aki değişimine karşi bir veri biti
(çift yoğunluklu kayitta olduğu gibi) veya iki aki değişimine karşi bir veri biti (tek
yoğunluklu kayitta olduğu gibi) bulunabilir. 5.25 inçlik bir disket sürücünün bit saklama
yetenekleri tablo 8. 1. de verilmiştir.
Tablo 8. 1. 5.25 inçlik disket kullanan yüksek kapasiteli bir disket sürücüsünün
performans özellikleri.
Biçimlenmemiş kapasite
160 Kb
Biçimlenmiş kapasite
1.2 Mb
(15 sektör/halka)
Kayit yoğunluğu
9646/inç
Halka yoğunluğu
96 tpi
Halka sayisi
160
Kodlama yöntemi
MFM
Transfer orani
500 bit/sn
Toplam saklama kapasitesine etki eden diğer önemli özellik birim uzunluk içindeki
halkalarin sayisidir (tpi). Tablo 8. 1. de görüldüğü gibi gelişmiş sürücüler için bu değer 96
tpi’a kadar çikmaktadir. tpi değeri adim motorunun çözünürlüğüne ve okuma/yazma
kafasinin özelliklerine bağlidir.
Disket sürücüde gerçekte üç kafa bulunur, şekil 8. 6. Veri kafasi ortaya ve tünel
silici kafa ise iki yanlara yerleştirilmiştir. Silici kafalarin amaci, halkalar arasindaki bölgede
oluşacak aki geçişlerini silmektir. Silici kafa, silme osilatöründe üretilen işaretle beslenir.
Şekil 8. 6. (a) Disket sürücüsünün tünel sürücülü okuma/yazma kafasi,
(b) Disk dönerken kafa tarafindan yazilan yol.
Okuma/yazma kafasi, magnetik aki geçişlerini elektriksel işaretlere dönüştüren
anolog bir dönüştürücüdür (transducer). Yazilacak veri, denetleyici tarafindan kodlanarak
şekil 8. 7c de gösterilen biçimde şekil 8. 7a daki veri yazma devresine uygulanir. T flipflopuna saat olarak bu işaretin uygulanmasi şekil 8.7d’ deki yazma geçiş işaretinin
üretilmesini sağlar. Bu işaret, okuma/yazma kafasindan akan akimin her veri geçişi ile
terslenmesine sebep olur. Elde edilen sinüzoidalabenzer dalga (şekil 8.7e), her veri geçişi
ile kuzey-güney yönü değişen küçük miknatislar halinde disk üzerinde saklanir.
Okuma işleminde veri geçiş yönünü algilamak için bir fark alici (RC devresi)
kullanilabilir, şekil 8. 7b. Bu devrenin çikiş işareti şekil 8. 7F’de gösterilmiştir. Bu fark
işaretinin her sifir geçişinde tek-kararli devre bir darbe üretir. Şekil 8.7g’ de gösterilen
algilanan işaret, veri yazma işaretiyle ayni biçimdedir.
Şekil 8. 7. Disket sürücüsünün
(a) Veri yazma devresi,
(b) veri okuma
devresi, (c)Okuma /yazma kafasindaki okuma veya yazma işareti, (f) fark devresinin çikiş
şareti, (g) Algilanan işaret.
Sabit-Disk Sürücü.Disket sürücü ile ayni çalişma ilkesine sahip olmasina rağmen,
sabit-disk sürücü daha yüksek performans sağlar. Bunun bir nedeni 2400-3600 rpm
değerine ulaşan dönme hizidir. Bu hiz saniyede 625 000 baytlik bir veri transfer hizi sağlar.
Adim motoru, çok-diskli tasarimda bir kaç çift-yönlü kafa denetleyebilir, şekil 8. 8.
Ortamdan en iyi koruma sağlamak için diskler tamamen lava-süzgeçli oda içine
yerleştirilmiştir. Yüksek dönme hizi ve diske yakin yerleştirilmiş kafa sayesinde, 6000-
9000 bpi (bir inçteki bit sayisi) bit yoğunluğuna erişebilmiştir. Halka yoğunluğu inç başina
500 halkaya kadar çikabilmektedir. Toplam saklama kapasitesi, sürücü türü ve disk
levhalarin sayisi ile değişmektedir. Bu kapasite bugün 500 Mbayta ulaşmiştir.
Şekil 8. 8. (a) Hava basinci sayesinde kafanin diske değmeden askida tutulmasi.
(b) Çok diskli sabit disk sistemi.
b) Sifira Dönmeyen Terslenmiş Kodlama (NRZI). Bu yöntem her “1” değerli bit
için kayit edilecek işaretin seviye değiştirmesini gerektirit, şekil 8. 9b. “0” değerli bitler
için işaret sabit kalir. “1” değerli bit dizisinin her biti için işaret seviye değiştirir. NRZI,
tüm disk sistemlerinde kullanilan standart kayit tekniğidir.
8. 1. 3. Kodlama Teknikleri
Veri bitleri disk üzerine seri olarak yani peşpeşe gelecek biçimde yazilir. Bitlerin
lojik-1 veya -0 değerleri doğrodan gerilim seviyeleri olarak saklanamaz. Ama lojik-1 değeri
aki değişimi yaratacak ve lojik-0 değeri aki değişimi oluşturmayacak tarzda kodlanarak
saklanabilir. Veri çok farkli yöntemler kullanilarak kodlanabilir. Bu yöntemlerin bazilari
magnetik saklama için uygun değildir, ama seri haberleşmede kullanilabilir. Aşağida çeşitli
kodlama yöntemleri incelenmiştir.
1. a) Sifira Dönmeyen Kodlama (NRZ). NRZ kelimesinin üretimi basittir, çünkü bu
durum kaydirmali kaydediciden bitlerin gelişinin doğal biçimidir. Çoğu asenkron
haberleşme cihazlari NRZ biçimini kullanir. Şekil 8. 9’da 10011101 verisinin NRZ
kodlanişi gösterilmiştir. Bu teknik saat senkronizasyonunun peryodik olarak yeniden
kurulmasini gösterir.
Şekil 8. 9. (a) NRZ seri veri dizisi, (b) NRZI seri veri dizisi
Bipolar NRZ’de lojik-1 ve -0 için pozitf ve negatif gerilim seviyeleri kullanilir.
Böylece verilen tepeden tepeye darbe genlik seviyesinde, daha yüksek ortalama işaret gücü
elde edilebilir.
2.Sifira Dönen Kodlama (RZ). RZ kodlamanin ana özelliği, lojik-1 değerini temsil
eden darbenin, bir sonraki bitin gönderilmesinden önce daima sifira dönmesidir. Şekil 8. 10
da 10011101 kelimesinin RZ kodlanmasi gösterilmiştir. Belirli koşullar altinda, gönderen
saat frekansi RZ kodlu işaretten türetilebilir. Esasen lojik-1’ler, bit dizisinde belirli
konumlara yerleştirilir; ve böylece veri dizisinde sezilebilir (periyodik) darbe kenarlari
üretilir. Gönderen saat frekansi bu düzenli araliklara dayanarak kolayca belirlenir. Alicida
ilave bitler veriden atilir. Bu ise saat hatti kullanmadan senkron haberleşmeyi mümkün
kilar.
Şekil 8. 10. RZ kodlu seri veri
NRZ’ye göre RZ kodlamanin sakincasi, verilen bit veri hizinda RZ’nin daha büyük
bandgenişliği gerektirmektedir. Bunun sebebi verilen süre içinde daha fazla alçak-yüksek
ve yüksek alçak geçişi olmasidir.
3. Manchester Kodlama. Manchester veya iki fazli kodlama, veri haberleşme
uygulamalarinad kullanilan başka bir tekniktir. Bu kodlamanin özelliği, gönderen saat
frekansin veri işaretinden kolayca çikarilabilmesidir. Genellikle PLL (faz kilitlemeli
çevrim) devresi kullanilarak saatin yeniden üretimi sağlanir. Şekil 8. 11’ de 10011101 bit
dizisinin Manchester kodlanmiş dalga biçimi gösterilmiştir.
Şekil 8. 11. Manchester veya iki fazli kodlama
Bu kodlamada, verilen bitin lojik-1 veya lojik-0 olduğunu göstermek için kullanilan
şey işaret seviyeleri değil
kenarlaridir. Yüksek-alçak geçişi (düşme kenari) lojik-1
gösterirken, alçak-yüksek geçişi (yükselme kenari) lojil-0 değerini gösterir. Bu kodlama da
yüksek bandgenişliği gerektirir.
NRZ kodlamanin eldesi kolay olmasina rağmen, NRZ veri disk saklayicilarda
kullanilan magnetik kayit tekniklerine uyumlu değildir. Bu uyumsuzluğun sebebi, magnetik
aki alanina göre bobinin hareket ettirilmesi durumunda, bobinde herhangi bir gerilim
doğrulamamasidir. Kafada bir akimin doğrulabilmesi ancak aki değişiminin olmasi
durumunda mümkündür. Verilen bir bit alani üzerinden geçerken, Kafanin hareketi
magnetik akiya paraleldir, ve gerilim üretilmez. Bu durum problemlere yol açar, çünkü
uzun 1 ve 0 dizilerine raslanirsa, arayüz devresi ile diskten okunan veri dizisi arasindaki
senkronizasyon kaybolabilir. Bu problemin çözümü
saat senkronizasyon bilgisinin
türetilebileceği bir veri kodlama tekniği kullanarak disk üzerine yazilacak veriyi
kodlamaktir. Veri ve saat işaretini kodlamak için iki teknik kullanilir. Bunlar tekyoğunluklu kodlama ve çift yoğunluklu kodlama teknikleridir.
1. Tek-Yoğunluklu Kodlama. Bu teknikle veri kodlandiği zaman, her veri biti için
bir saat darbesi yazilir. Tek-yoğunluklu kodlama, FM (frekans modülasyonu) kodlama
olarak da bilinir; çünkü lojik-1 dizisi lojik-0 dizisinden daha farkli bir frekans üretir. Bu
tekniğin kendinden-saatli olduğuda söylenir. Bunun nedeni, bit akişindan saat işaretin
türetilebilmesidir. Kendinden-saatleme, motor hizinda küçük değişimlere izin verdiğinden
dolayi önemlidir. Bu hiz değişimine bir sürücüden diğerine disk taşindiği zaman genellikle
rastlamaktadir.
FM kodlama şekil 8. 12’de gösterilmiştir. Her veri biti iki saat darbesi arasina
alinmiştir. Bu iki darbenin yükselen kenarlari arasindaki zaman araliğina bir bit hücresi
denir. FM kodlamada herbit hücresi bir saat darbesi ile başlar. Eğer lojik-1 saklanacaksa bit
hücresinin ortasina bir darbe yazilir. Darbenin olmasi ise lojik-0 yazildiğini gösterir.
Şekil 8. 12. Tek-yoğunluklu veya FM kodlama. Her bit hücresi bir saat darbesi ile
başlar.
Tek-yoğunluklu verinin kod çözümü basittir. Her saat darbesi algilandiktan 1 birim
zaman sonra 2 birimlik darbe üreten tek-kararli devre tetiklenerek bir veri penceresi
oluşturulur. Bu pencere bir flip-flopun yetki işareti olarak kullanilarak, pencere içindeki
darbe flip-flopu birler; darbenin olmamasi lojik-0 yazilmasini sağlar. 2 birimlik veri
parametresinin kullanilmasi, bit kayma toleransini oldukça artirir.
Fazla güvenilir olmayan tek-kararli devre kullanmak yerine, çoğu FM veri ayiricilar
veri penceresi olarak ya senkron sayici veya faz-kilitli çevrim (PLL) kullanir.
2.Çift-Yoğunluklu Kodlama. Tek-yoğunluklu kodlama iki aki değişimine yer
verebilen bir bit hücresi gerektirir. Bu aki değişimlerinden biri saat darbesi, diğeride veri
biti içindir. Saat darbesi, kullanilacak veri bilgisi taşimadiğindan bu yöntem verimli
değildir. Aslinda mümkün olabilen aki değişimlerin %50 kadari boşuna harcanmiş olur.
Çift-yoğunluklu veya değiştirilmiş FM kodlama (MFM),veri biti başina yalniz bir
aki değişimi gerektirdiğinden %100 verimlidir. MFM deki kodlama mantiği FM’dekinden
daha kapalidir. MFM’de veri biti, her bit hücresinin merkezine yazilir. Lojik-1 yazmak için
bit hücresinin ortasina yüksek seviyeli darbe yerleştirilir. lojik-0 yazmak ise bir önceki bit
hücresine ne yazilmiş olduğuna bağlidir. Eğer bir önceki bit hücresine lojik-0 yazilmiş ise,
eldeki hücreye lojik-0 yazmak için bu hücrenin başina saat darbesi koyulur. Eğer bir önceki
bit hücresine lojik-1 yazilmiş ise, eldeki hücreye hiçbirşey yazilmayip boş birakilir, şekil 8.
13.
Çift yoğunluklu veri özel saat darbeleri taşinamadiğindan, aki değişimlerinin
sayisini artirmadan tek-yoğunluklu hücrenin bir yarisi kadar alana çift-yoğunluklu bit
hücresi siğdirilabilir. Şekil 8. 13’de verilen bit hücresinin bütün boyutlari tekyoğunluktakilerin yarisi kadardir. Bu kodlamada bit başina yalniz bir aki değişimi vardir.
FM’deki bir bitlik alana, burada iki bit yazilabilmektedir. FM’deki bir bitlik alana, burada
iki bit yazilabildiğinden,MFM’nin veri hizi FM’dekinin iki katidir.
Şekil 8. 13. Çift-yoğunluklu veya MFM kodlama. Her veri biti için yalniz bir aki
değişimi gerekmektedir.
MFM kodlamadaki en önemli nokta, bu tekniğin FM’dekinden farkli bir elemanin
gerektirmediği ve performans artişinin tamamen yazilimla sağlandiğidir. Tek-yoğunluklu
veriyi yazmak için kullanilan sürücü,çift yoğunluklu veriyi yazmak için de kullanilabilir.
MFM veriyi saklamak için disk sürücü açisindan hiçbirşey değişmemesine rağmen,
kodçözme devresi MFM’de oldukça karmaşik hale gelir. Bunun sebebi, veri ayiriciyi
senkronlamaya yardim edecek bir saat darbesine her bit hücresinin sahip olmamasidir.
3. Koşu Uzunluğu Sinirli Kod. Son zamanlarad Koşu Uzunluğu Sinirli (RLL)
kodlar, verilen kanal, kafa, ve saklayici ortam bileşimi için kullanici bit yoğunluğunu
oldukça iyileştirmiştir. RLL kod, veri bitlerini birer birer kodlamaktan ziyade gruplar
halinde kodlayarak MFM ilkesini genelleştirir. n veri bitlik gruplar, m kod bitlik gruplar
halinde kodlanir. Bu m kod bitlik gruplar, veya m-boyutlar, NRZI kod kullanilarak
kaydedilir. m-boyutlularin sayisi n-boyutlularin sayisindan daha fazla olduğundan, NRZI
geçişlerinin frekansini denetlemek için m-boyutlular seçilebilir.
Şekil 8. 14’de 5-boyutlu 32 poternli bir takim gösterilmiştir. 3-boyutlari kodlamak
için aşağidaki kurallara uygun olarak bu 32’lik takimdan 5-boyutlular seçilebilir:
•Seçilen 5-boyutlularda komşu geçişler (1’ler) gözükmemeli.
•000 (0) 100 (4)’e kadar olan kullanici 3-boyutlulari iki 5-boyutlunun herhengi
biriyle kodlanabilir. Bu beş 3-boyutludan biri kodlandiği zaman, 5-boyutlunun ilk biti
kendinden önce gelen 5-boyutlunun son bitinin tümleyeni olacak şekilde seçilir.
Onlu
değer
0
1
Ikili
patern
00000
00001
Onlu
değer
16
17
Ikili patern
10000
10001
2
00010
18
10010
*3
00011
*19
10011
4
00100
20
10100
5
00101
21
10101
*6
00110
*22
10110
*7
00111
*23
10111
8
01000
*24
11000
9
01001
*25
11001
10
01010
*26
11010
*11
01011
*27
11011
*12
01100
*28
11100
*13
01101
*29
11101
*14
01110
*30
11110
*15
01111
*31
11111
Şekil 8. 14. Kullanici 3-boyutlulari ve kod 5-boyutlulari
Şekil 8.15’te gösterilen kod izdüşümünde 101,110,ve 111 (5,6,ve7) kullanici 3boyutlari daima ayni 5-boyutlulara kodlanir.
000 dan 100’a kadarki kullanici 3-boyutlulari ise kendilerine karşi düşen satirda
gösterilen iki 5-boyutludan herhangi birine kodlanabilir. her durumda, kod 5-boyutlunun
ilk biti kendinden önce gelen 5-boyutlunun son bitini tümleyecek şekilde seçim yapilir. Bu
yüzden 000-100 arasindaki kullanici 3-boyutlularindan biri 001,010,veya 100 (1,2,veya 4)
kullanici 3-boyutlularindan birini izlediği zaman, sol sütündan gelen 5-boyutlu seçilir.Eğer
önce gelen kullanici 3-boyutlu geri kalan beş olanaktan biri ise, o zaman sağ sütündan
gelen kod 5-boyutlu seçilir.
onlu değer
0
1
2
veri bit
paterni
000
001
010
3
4
5
6
7
kod paterni
kod paterni
00000
00001
00010
10000
10001
10010
011
100
00100
00101
10100
10101
101
110
111
01000
01001
01010
Şekil 8. 15. RLL kodlama örneği
Ilk kod biti daha önceki
5-boyutlunun son bitinin
tümleyeni olacak şekilde
kod paterni seçilir.
Bu kod ile kayit edilen bir veri paterni şekil 8. 16.da gösterilmiştir. Bu kodun en
önemli özelliği, kullanici veri paterni ne olursa olsun kodlanmiş dizide iki komşu 1’in
(NRZI geçişleri) asla olmamasidir. Bundan dolayi minimum aki tersleme periyodu, t veri
bit hücre süresi olmak üzere, 1.2 t kadardir.
Aki geçişleri arasindaki maksimum aralik, 000 kullanici 3-boyutlusunun 101, 110,
veya 111 tarafindan izlenmesi durumunda meydana gelir. Bu durumda kodlanmiş dizide
peşpeşe gelen alti adet 0 olcaktir, yani aki değişimsiz 4.2 t kadarlik maksimum aralik olur.
Şekil 8. 16. 3/5 RLL kodlu kodlama
Bu 3/5 ( 5 kod biti başina 3 veri biti) kodu, kullanici veri dizisinden bağimsiz çok
doğru saatleme sağlamak için PLL’ye gerekli siklikta darbeler sağlar.
Ayrica bu kod arzulanan başka özellikler de taşir. Bunun kod hizi 1.2 dir ve bu hiz
kendisini oldukça verimli yapar. Üstelik, algilama penceresi 0.6 t olup MFM tekniğinden
%20 daha büyüktür.
Bu geniş algilama, darbe algilama kalitesini artirmak veya eğer problem olmuyorsa
doğrusal bit yoğunluğunu yükseltmek için kullanilabilir. Her iki durumda da bu koşu
uzunluğu sinirli kodun açik üstünlüğü görülmektedir.
Bu çok farkli RLL kod oluşturabilir. RLL kayit kodu tasarimi başli başina karmaşik
bir iştir. RLL kod tasarimcilar, aşağidakiler arasinda uzlaşma sağlamak için n-boyutludan
m-boyutluya izdüşümleri seçer.
•Kod hizi veya minimum aki tersleme periyodu başina veri bitlerin sayisi.
•Tepe kaymasi ve gürültü duyarliğina etki eden pencere genişlik algilamasi.
Saatleme veya darbeler arasindaki maksimum aralik
(uzun aralik, bit
sekronizasyonu sağlamak için daha iyi PLL gerektirir.)
• Frekansin fonksiyonu olarak kafa çikiş gücünün dağilimi veya güç tayfi.
• Hata iletimi veya tek aki geniş hatasinin sebep olduğu veri bit hatalarinin sayisi.
Kodlama karmaşikliği veya kullanici verisini NRZ darbelerine dönüştürmek için
gerekli devre miktari bit hücresi pencereleri yari yariya küçüldüğünden, bit kaymalarina
daha az emniyet payi birakir.
Şekil 8. 17. Tepe-kayma bozulmasi. Okunan veri bitleri birbirinden uzaklaşmiştir.
Yeni disket denetleyiciler, veri bitlerini normal konumlarina göre “erken” veya
“geç” yazarak bit-kayma etkisini ortadan kaldiracak iç-yapili bir yazma öndengeleme
devresine sahiptir. Çoğunlukla öndengeleme en fazla bit kaymasina konu olan 43-76
halkalari için uygulanir. hizinin toleransi ve önceden kaydedilen verinin tamamen
silinmemiş olmasi bit kaymasinin diğer sebepleridir.
Tepe-Kayma Bozulmasi.Iki miknatis çubuğun benzer kutuplarinin birbirlerini itmesi
gibi, birbirine yakin yerleştirilmiş magnetik darbelerin birbirlerini itip uzaklaştirma eğilimi
tepe-kayma bozulmasi olarak bilinir. Bu veri darbelerin birbirinden 2 msn uzak olduklari
varsayilsin, şekil 8. 17. Okuma darbeleri ani işaretler olmadiğindan bir darbenin etkisi
ikincisi algilanmadan önce kaybolmayacaktir. iki darbe toplandiğinda elde edilecek sonuç
şekil 8.17d’de gösterildiği gibi olacaktir. Tepelerin normal konumdan nasil kaydiği ve
genliğin nasil küçüldüğü bu şekilden görülmektedir.
Veri bitleri gerçekte saklayici ortamda kaydirilmamiştir. Iç halkalarda çevre
küçülmesinden dolayi veri bitleriçok kalabaliklaştiğindan, bu sorun iç halkalarda daha
büyüktür. MFM kodlamada
8. 1. 4. Disk Biçimleme
Yumuşak sektörlenmiş disk üzerindeki her sektör, özel başlatimlama programi
tarafindan belirlenmelidir. Bu program her sektörün başina halka ve sektör numarasini ve
özelbir Idadres markasi yazar CRC (dönel fazlalik denetimi) baytlari da doğru veri
gönderme ve almayi temin etmek için ilave edilir. Sektör ID’leri ile veri alanlari arasina
bilgi içermeyen araliklar (gap) inşa edilir, çünkü okuma/yazma kafasini okuma modundan
yazma moduna anahtarlamak için zaman verilmelidir. Bu yapilmazsa, yeni veri
hazirlanmadan önce disk dönmüş olacaktir.
Ilave karakter ve araliklar, halkanin toplam kapasitesini oldukça azaltir. IBM 3740
biçimlemede bir sektörün toplam kapasitesi 188 bayt olduğu halde, bu sektöre yalniz 128
veri bayti yazilir.
Disk üzerindeki verilerin biçimlendirilişi tamamen yazilimla denetlenir. Bu yüzden
farkli disk biçimi kullanan benzer disk sürücüler arasinda disk-değiştirme problemleri
doğmaktadir. Hemen hemen tüm 8-inçlik diskler çift yoğunluklu kodlama için IBM sistem
34 biçimini kullanmaktadir. Bu biçimleme esasen IBM 3740 biçime oldukça benzer, yanliz
araliklar ve veri alani iki kat uzatilmiştir. Ayrica araliklari doldurmak için FF yerine 4E
bayti kullanilmiştir.
Disk biçimleri, disk üzerine verilerin nasil saklanacağini yöneten kurallar
kümesidir. Bu kurallar, değişen motor hizlari ve sonlu okuma-yazma ve yazma-okuma
geçiş süreleri karşisinda güvenilir disk çalişmasi sağlayacak şekilde seçilir. IBM
standartlari en iyisi değildir,ama en tutulur hale gelmiştir ve benzer sistemler arasinda
yazilim takasi sağlar.
Şekil 8. 18’de IBM sistem 34 ile biçimlenmiş 8 inçlik diskin bir halkasi
gösterilmiştir. Diskin her yüzünde 77 halka ve en fazla 26 sektyör vardir. Halkanin
başlangici indeks deliği tarafindan belirlenir. Halkanin başinda birinci sektörden önce öneş
(preamble), indeks adres markasi, ve son indeks araliği gelmektedir. Halkanin son
sektörünün ardindan ön indeks araliği gelir. Her sektörün veri alanini başka aralik alanlari
çevreler.
Öneş, disk üzerindeki indeks deliğinden elde edilen indeks darbesi ile sekronlanir.
Bu darbe halka biçimleme işlemini başlatmak için kullanilir. 4E-00 geçişi algilanir. Bu
geçişin ardindan şekil 8. 19’ da gösterilen özel karakterlerden oluşan indeks adres markasi
gelir. Bu karakterlerde üç saat darbesi atilarak, veri bitleri ile kariştirilmalari önlenmiştir.
D0-D2 bitleri adres markasinin tümünü belirler.
Şekil 8. 18. Çift yoğunluk kodlamali 8-inçlik disk için IBM sistem 34 standarinda
bir halkanin biçimi.
Şekil 8. 19. Disk üzerindeki gelecek baytlari tanimlamak için kullanilan dört özel
adres markasi vardir. Üç saat darbesi atildiğindan dolayi, bu markalar teklif ve veri baytlari
ile kariştirmalar Halka üzerinde
Son indeks markasi (aralik 1) her halkanin başinda görülür ve ardindan gelecek ID
kaydi için hazirlanmak üzere disk denetleyiciye zaman verir.
Her sektör, disk formatlandiği zaman başlatimlama programi tarafindan yazilan bir
ID kaydi ile başlar. Bu ID kaydi özel bir ID adres markasi, halka numarasi, yüz
numarasi,sektör numarasi (standart olmayan uzunluklar için), ve veri doğrulama için iki
CRC baytindan oluşur.
ID araliği ( aralik 2), gelecek veri alani için hazirlanmak üzere disk denetleyiciye
zaman taninmasini sağlar. Bu alanin ilk bayti, ardindan gelen baytlarin veri veya silinmiş
veri (ve bu yüzden verisaklayici olarak kullanilabilecek) olup olmadiğini gösteren özel bir
veri adres markasidir. Silinmiş veri adres markasiyla bir alanin markalanmasi etkin olarak o
sektörü siler. Sektörün gerçek verisi bu veri adres markasinin ardindan gelir. Ilk CRC bayti
veri alanini sonlandirir.
Veri alani sürekli olarak yazma işleminde kullanilabileceğinden, motor hiz
toleransindan dolayi veri alan boyunda meydana gelebilecek küçük değişimlere izin vermek
için veri boşluğu (aralik 3) sağlanmiştir. Böyle yapilmaz ise, veri alaninin sonu bir sonraki
ID alaninin başina yazilabilecekti. Bu aralik ayrica bir sonraki ID alani için hazirlanmak
üzere okuma/yazma kafasinin okuma moduna anahtarlanmasina zaman ayirir.
Halkalar önindeks (aralik 4) ile sonlanir. Bu aralik, veri sonu ile indeks darbesi
arasinda, motor hizindaki toleransi karşilamak için bir boşluktur.
8.15 Geçmeli Sektör Biçimleme
Disket biçimleme, halkanin neresine sektörlerin yerleştirileceğini belirler. Sektörleri
ardişik olarak (1,2,3,....26) halka boyunca yerleştirmek gerekli değildir. Çoğu kez sektörleri
ardişik olmayacak şekilde yerleştirmek bazi üstünlükler sağlayabilir. Ardişik sektörün
transferine izin vererek sektör erişim süresini eniyi yapar. Geçmeli sektör biçimi, sektörlere
ardişik erişilmesine rağmen sektör okuma/yazmalari arasinda az miktarda işlem yapilacaği
zaman erişim süresini eniyi yapar. Örneğin metin araştirmasi yapan bir düzenleyici
program, sektörleri ardişik olarak okur,ve her sektörü okuyuşundan sonr, bir araştirma
yapar. Eğer eşleşme bulamazsa, program bir sonraki sektör için okuma isteği yayinlar.
Araştirma esnasinda disket dönmeye devem ettiğinden okuma işlemi yayinlandiğinda bir
sonraki fiziksel sektör okuma/yazma kafasi altindan zaten geçmekte olacaktir, ve bu
yüzden işlemci diskin diğer tam dönüşünü beklemek zorunda kalacaktir. Geçmeli
biçimlemede, sektörler halka üzerine peşpeşe gelecek şekilde saklanmaz, tersine her sektör
fiziksel olarak bir önceki sektörden geçme faktörü olarak bilinen bir fiziksel sektör sayisi
kadar kaydirilir, şekil 8. 20. Bu sektör tahsisi, disk üzerindeki sektörler arasinda ilave icra
zamani işlemciye sağlar. Bu süre sektör uzunluğuna, geçme faktörüne ve disk dönme
hizina bağlidir.
Doğru geçme faktörünü hesaplamak için, sektör işlemcileri arasindaki maksimum
işlemci süresi, okuma/yazma kafasinin altindan bir tam sektörün geçmesi için gerekli
süreye bölünmesi gerekir. Geçme faktörü belirlendikten sonra, biçimleme işlemi esnasinda
doğru sektör numaralari yani halka üzerinde fiziksel olarak görülecekleri sirada disk
denetleyiciye verilir.
Şekil 8. 20. Geçme faktörü 3 olan 16 sektörlü halkada sektör tahsisi.
8.BÖLÜM 25.SAYFADAN ITIBAREN DEVAM
8.1.6. Disket Denetleyici
Disket denetleyicinin gereksinimlerini görebilmek için disket üzerinden bir
sektörlük verinin okunmasi için gerekli adimlari inceleyelim.
1. Okuma/yazma kafasi istenilen halkaya taşinir.
a. 0 halka algilayici görünceye kadar kafa dişari doğru kaydirilir.
b. Istenilen halkaya erişilinceye kadar adim motoru darbelenir.)
c. Disk yüzeyine kafa yüklenir (8 inçliklerde).
2.Dikketten alinan analog darbeler FM veya MFM biçimindeki sayisal darbelere
dönüştürülür.
3.Veri ve sat darbeleri bileşiminden veri bitleri ayrilir.
4. ID kayidi okunur ve sektör numarasinin eşleşimi denetlenir.
5. Istenilen sektör bulununcaya kadar adim 4 tekrarlanir.
6. Veri alani bitleri okunur ve paralele dönüştürülür.
7. Programli, kesmeli, veya DMA’li giriş/çikiş tekniği kullanilarak veri baytlari
bilgisayara gönderilir.
8. CRT baytlari denetlenir, ve eğer hataya rastlanirsa o sektör 10 kereye kadar
tekrar tekrar okunur.
Yukaridaki gerekleri yerine getirebilecek bir disket denetleyicinin, 82072 FDC’nin
yapisi ve çalişmasi aşağida açiklanmiştir.
8.1.6.1. 82072 Disket Denetleyicinin (FDC) Genel Özellikleri
82072 FDC yüksek kapasite, dört yoğunluklu, çift yüzlü disket sürücü
yeteneklerinin kullanilmasina izin verir. Disk ile kullanici belleği arasindaki veri
transferlerine ilişkin tüm fonksiyonlari gerçekler. Bu yonga üzerinde veri hizi yazilimla
seçilebilen
kendinden-dengelenen
analog
veri
ayirici,
programlanabilen
yazma
öndengeleme devresi ve yazma sati üretme lojiği vardir. Yongadaki 16-baytlik FIFO, veri
transfer süresini azaltir ve hizli disk erişimleri için I/0 darboğazini kaldirir. Ayrica
programlanabilen motor cm/off gecikme özelliği sağlar. Bu denetleyicinin blok yapisi şekil
8.21 de gösterilmiştir.
Şekil 8.21. 82072 FDC’nin blok diyagrami
82072 denetleyicinin diğer denetleyicilerde bulunmayan bacaklarinin görevleri
aşağida verilmiştir.
TC : Veri transfer isteklerini sonlandirmak için DMA denetleyiciden gelen bir
kontrol hattidir
DW (Veri Penceresi): RDDATA girişini örneklemek için kullanilan diş PLL
lojiğinden gelen bir saattir. Iç PLL kullanildiği zaman bu giriş gözardi edilir ve Vcc veya
Vss ucuna bağlanir.
RDDATA (Okuma Verisi): Disk sürücüden gelen FM veya MFM kodlu seri
veridir.
VC0/LD: Okuma Veri Kapisi. Bu aktif yüksek çikiş, disk sürücüdengelen okuma
veri girişine diş PLL’nin senkronlanmasini yetkilendirir.
Alçak Yoğunluk.Bu aktif yüksek çikiş, okuma/yazma kafasini ve veri kanal
özelliklerini değiştirmek için dört yoğunlukla disk sürücüler tarafindan
kullanilir. Bu
işaret, iç PLL yetkilendirildiği ve 300 Kbps değerinde veri transfer hizi seçildiği zaman
aktif yapilir.
WE (Yazma Yetkisi): Dis üzerine yazmak için kafayi yetkilendiren disk sürücü
denetleme işareti.
MEM (MFM Modu): Diş PLL kullanildiği zaman, bu çikiş, tek ve çift yoğunluklu
(FM ve MFM) modlardan birini seçer. L=MFM, O=FM mod.
OTOR otor Yetkisi): Seçilen sürüc
üdeki sürücü motoru aktif yapmak için
kullanilan bir çikiştir.
HDSEL (Kafa Seçme): Diskin iki yüzünden birini seçmek için kullanilan bir
işarettir. 0= yüz 0, 1=yüz 1.
DS1,0
(Sürücü Seçme): Bu çikişlar, dört disk sürücüden birini seçer. DS0,
DS1=0,0 için sürücü 0 seçilir.
WRDATA (Yazma Verisi) : Disk sürücüye giden FM veya MFM kodlanmiş seri
verisidir.Diş öndengeleme gerektirmez.
TRK0 (Halka 0): En diş halka olan 0 halkasi üzerine kafanin bulunduğunu gösteren
disk sürücüden gelen bir denetim hattidir.
WP (Yazma Korumasi): Diske veri yazilmamasi gerektiğini gösteren disk
sürücüden gelen bir giriştir.
RDY (Hazi): Sürücünün çalişmaya hazir olup olmadiğini gösteren disk sürücüden
gelen bir giriştir.
HDL (Kafa Yükleme): Gerektiğinde kafayi disk üzerine yükleyen bir çikiştir.
Genelde 8 inçlik sürücüler için kullanilir.
STP (Adimlama): Disk sürücüyü adimlama darbeleri ile besleyen bir çikiştir.
DIR (Yön): Bu çikiş, STP ile birlikte kullanildiğinda, kafayi içeri veya dişari
hareket ettirmesi için sürücüye emreder.
0= dişari doğru,
1=içeri doğru
8.1.6.2. Mikroişlemci Arayüzü
Mikroişlemcinin erişebileceği 82072 denetleyicide üç kaydedici vardir: FIFO, Ana
Durum Kaydedici (MSR), ve Veri hizi Seçme Kaydedici (DSR). Mikroişlemci ile 82072
arasindaki haberleşme, denetleyicinin hazir olup olmadiğini belirlemek için MSR’nin
okunmasini gerektirir. Denetleyici hazir ise, ardindan uygun sayida parametre gelecek
şekilde bir komut FIFO (veri kapisi) üzerinden denetleyiciye gönderilir. MSR herhangi bir
anda okunabilir ve DSR herhangi bir anda yazilabilir. MSR’deki ROM biti birlendiği
zaman veya DMA transferi yürürlükte ise FIFO’ya erişilmelidir.
1. Ana Durum Kaydedici (MSR). Bu kaydedicinin bit dizisi şekil 8.22 de
gösterilmiştir.
7
6
RQM
5
DIO
MOM
4
3
CB
D3B
2
1
D2B
D1B
0
D0B
Şekil 8.22. Ara Durum Kaydedicinin (MSR) biçimi.
RQM
(Usta Isteği): RQM=1 olmasi, mikroişlemcinin FIFO’ya erişebileceğini
gösterir.
DIO (Veri Giriş/Çikiş): RQM=1 olduğu zaman, veri transferinin yönünü gösterir.
DIO=1 ise mikroişlemci FIFO’dan okur, DIO=0 ise FIFO’ya yazar.
NDM(DMA’siz mod): BELIRLEME (specify) komutunda DMA’siz mod seçilirse,
yalniz komutun icrasi esnasinda bu bit 1 değerini alir.Bu bit programli veri transferini
desteklemek için yapilmiştir.
CB (denetleyici Meşgul): Yürürlükteki bir komutu göstermek için 1 değerini alan
bir durum bitidir.
DOB-D3B (Sürücü Meşgul): Sürücü bir komutun araştirma döneminde olduğu
zaman 1 değerini alabilen durum bitleridir.
2.FIFO.Bu tampon 16-bayt uzunluğundadir ve disk ile bellek arasinda veri transferi
yapilacaği zaman servisten önceki zamani uzatarak sistem esnekliğini artirmak için ilave
edilmiştir. 82072 FIFO’nun boyu yapilanma komutu ile herhangi bir değere sinirlanabilir.
Reset bu değeri; 1 yapar.FIFO’ya yazilirken programlanan sayida FIFO’da bayt kaldiği
zaman, 82072 FDC mikroişlemciden servis ister. FIFO olduğu zaman bu istek kaybolur.
FIFO’dan okunduğu zaman, FIFO’da 16 dan fazla bayt olduğu zaman servis istenir. FIFO
boşaldiği zaman istek sona erer.
FIFO ile mikroişlemci (veya DMA denetleyici) arasindaki disk transferleri
esnasinda, uygun göstericinin (INT, DRQ) aktif yapilişindan itibaren belirli bir süre içinde
FIFO’ya servis yapilmalidir. 24 Mhz saat hizinda çalişildiği zaman paralel veriyi seri
MFM/FM veriye dönüştürmek için 1,5 Msn gecikme gerekir. Diğer veri hizi servis
gecikmeleri aşağidaki bağintidan hesaplanabilir.
1
eşik numarasi x
x8 - 1.5 Msn=Gecikme
veri hizi
Burada eşik numarasi 1, 2, 8, 15 bayt değerlerini alir.
Komut döneminde FIFO yetkisiz kilinir ve veri yalniz MSR’de denetleyicinin hazir
olduğu gösterildikten sonra gönderilmelidir. Denetleyici hazir olmadan önce komut bayti
gönderilirse uygun olmayan çalişma doğacaktir. Denetleyici kesme veya DMA istekleri
yaratarak komut parametrelerini istemez. Tüm komut parametreleri MSR yoklanarak
gönderilir.
82072 denetleyici icra dönemine girince, geçersiz veri diskten okunup yanilmasin
diye denetleyici FIFO’yu temizler. Diske yazarken, süresi içinde mikroişlemci cevap
vermezse, “00” değeri diske yazilir. Okuma esnasinda, tüm veriler FIFO’dan alinincaya
kadar 82072 denetleyici sonuç dönemine girmez.
Taşma ve eksik koşulu, FIFO ile mikroişlemci arasindaki veri transferini
sonlandirir. Diske yazmalar mevcut sektörü (“00” ile) doldurur ve CRT üretir. Sonuç
döneminin başlayabilmesi için, mikroişlemcinin tüm verileri FIFO’dan okumasi gerekir.
Uygun hata biti durum kaydedicide birlenecektir.
3. Veri Hizi Seçme Kaydedici (DSR).Bu kaydedici okuma ve yazma disk verisi
üzerinde kullanici denetimi verir. Kullanici iç veya diş veri ayirici, veri ayiricinin veri hizi
ve yazma öndengeleyici lojik için gecikmeler arasinda seçim yapabilir.
Mikroişlemci DSR’ye yazacaği zaman, iç makina durumuna senkronlamak için bir
gecikmeden sonra veri yüklenir. Bu senkronizasyon süresi geçmeden, mikroişlemci
DSR’ye ardişik yazma yapmamalidir. Diske erişen ve bu kaydedicinin denetleyeceği
değerleri kullanan bir komut verilmeden önce bu kaydedicinin programlanmasi gerekir.
Veri hizi seçme bitlerinin yazimi ile yeni frekansa PLL’nin kararli duruma gelmesi arasinda
2 msn’lik gecikme vardir.
Veri transferleri esnasinda bu kaydediciye yazma yapilmasi, bu kaydedicini,n
içeriğini ve onun denetlediği lojiği değiştirir. Veri hizlari ve öndengeleme değerleri
değişecektir ve bu da istenmeyen sonuçlar doğurabilir.
DSR yalniz yazilan bir kaydedicidir. DSR’nin bit dizisi şekil 8.23 de gösterilmiştir.
7
6
5
SWR
PD
EPLL
4
3
PRE - COMP
2
1
0
DRATESEL
Şekil 8.23. Veri hizi seçme kaydedici (DSR)
SWR (Yazilma Reseti): Bu bit “1” yapildiği zaman, 82072 denetleyicinin yazilim
reseti yetkilendirilir. Yazilim reseti, donanim reseti ile silinebilir. Yazilim reseti
durumunda bite, DRS kendisine daha önce yüklenmiş değerleri korur. Donanimla
resetlendiğinde DSR içeriği 02H olur.
PD (Düşük güç): Bu bit “1” yapildiği zaman, denetleyici Düşük Güç moduna girer.
Bu moddan çikmak için, donanim veya yazilim reseti verilmelidir. Düşük güç esnasinda
yalniz DSR’ye yazmaya izin verilir, ve tüm giriş işaretleri geçerli bir durumda tutulmalidir.
Düşük güç esnasinda, 82072 denetleyici PCN kaydedici içeriğini korur.
Ama tüm durum kaydediciler sifirlanir.
EPLL (PLL yetkilendirme): Bu bit “0” yapildiği zaman, iç PLL veri ayirici, veri
pencere girişi sağlar ve DW bacaği gözardi edilir.
PRECOMP (Öndengelenme): Yazma öndengeleme devresi, WRDATA bacağindaki
sürücüye yazma veri darbesini göndermeden önce ayarlar. Programlanmiş dengeleme
araliği, veri paternin fonksiyonu olarak, normal yazma darbe zamanlamasina eklenir veya
çikarilir. YAPILANMA komutu, öndengelenmenin başlayacaği halka numarasini
belirlemek için kullanilir. Bu komut kullanilmazsa, öndengelenme 0. halkasindan başlar.
DRATESE (Veri Hizi Seçme): Bu bitler okuma ve yazma veri hizlarini programlar.
FM modda veri hizi MFM moddakinin yarisidir.
8.1.6.3. Sürücü Arayüzü
82072 denetleyicinin disket sürücü arayüzü şekil 8.24 de blok dyagram halinde
gösterilmiştir. Bu yüzleştirmenin gerektirdiği diş devre kabloyu sürecek yüksek akimli
tamponlar, sonlandirici, ve motor ve sürücü lojiktir.
Şekil 8.2.4. Sürücü arayüzün blok dyagrami
Okuma işlemi başladiği zaman, sifir değerli sekiz bit hücresinden oluşan bir patern
içeren senkronizasyon alanina rastlayincaya kadar senkronizasyon algilayici lojik okuma
veri akişini örnekler. Bu senkronizasyon alani, iç tek-kararli devre ile bulunur.Bu devre
böyle bir diziyi senkronizasyon alani kabul eder ve OKU (READ) ve YAZ (WRITE)
komutlarinin GAP parametrelerinde belirtilen gecikmeyi bekledikten sonra VC0’yu
referans saatinden veri akişina anahtarlar. Daha sonra senkronizasyon lojiği okuma veri
akişini veri ayiricinin girişine anahtarlar. PLL’nin senkronlandiği saat, anahtarlama
esnasinda, okuma verisi ile ayni fazda olmaya zorlanir. Veri ayiricinin PLL devresi hemen
hemen sifir faz hatasi ile başlar. ve bu da yakalama süresini azaltir. Vco aktif yapilip PLL
seri veriye kilitlenince, ID adres markasi araştirilir. Ilk senkronizasyon bilgisi olmayan veri,
ID markasi değilse;Vco hatti aktif olmaktan çikarilir ve bir senkronizasyon alaninin
araştirilmasi başka bir senkronizasyon alanini bulmak için tek-kararli devreyi bekleyen veri
ayirici ile tekrar başlar. Eğer adres markasi iyi ise, doğru parametreler için ID alani
incelenir ve CRC denetlenir. 82072 denetleyici disk verisine bakmiyorsa, programlanmiş
veri hizina senkronlanmiş olarak kalir.Bu yöntem, harmoniklere PLL’nin kilitlenmediğini
temin eder. Ayrica, disk verisi PLL’ye verilince, daha hizli kilitlenme süresine izin verir.
Iz veri ayirici, şekil 8.25 de gösterildiği gibi, iki analog faz kikitlemeli çevrimden
(PLL) oluşur. Veri ayirici PLL’nin görevi, verinin kodu çözülebilsin diye, veri akişindan
saati kurtarmaktir. Veri ayirici PLL, sürücü hizindaki değişmeleri ve darbedeki küçük
kararsizliklari izler. Veri PLL’sinin verimliliğini artirmak için, ikinci bir PLL ilave
edilmiştir. Bu frekans PLL, sicakliği , gerilim ve veri hizi değişimlerini gözönüne alir ve
veri PLL’yi ayarlar.
Şekil 8.25. Veri ayiricinin blok dyagrami.
8.1.5.4. Sürücülerin Yoklanmasi
82072 denetleyicide sürücülerin yoklanmasi öndeğer (default)
kilinmişitr.
Yoklama
işlevi,
YAPILANMA
komutu
olarak yetkisiz
verilerek
yetkilendirilir.
Yetkilendirildiği zaman, 82072 denetleyici sürücüleri yoklar ve RDY bacağinin durumunda
bir değişimin olup olmadiğini arar. Her sürücü bir zaman periyodu için seçilir ve RDY
bacaği örneklenir. Belli bir gecikmeden sonra bir sonraki sürücü seçilir. Bu sira denetleyici
komut döneminde bulunduğd her zaman meydana gelir. Başlangiçta sürücülerin hazir
olmadiklari
varsayilir
ve
her
sürücünün
“hazir”
değeri
bir
iç
kaydedicide
saklanir.Sürücünün durumu “hazir değilden” “hazir’a” geçtiği zaman bir kesme yayinlanir.
Bu kesmeyi, mikrobilgisayardan gelen KESME DURUMUNUN ALGILAMA komutu
izlemelidir. Bu sürücü ikinci durum değişikliği yaptiği zaman yine bir kesme yayinlanir.
Bu sürücünün seçilme süresi uzunluğu, seçilen veri hizina bağlidir.1 Mbps hizinda
0-2 sürücüler eşit süre için seçilirken, 3 sürücüsü bu sürenin iki kati için seçilir. 500 Kbps
hizinda seçilme periyodu tüm sürücüler için ikiye katlanir. Bu periyot, veri hizi seçimi ile
ölçeklenmeye devam eder. RDY bacağini 82072 denetleyicinin örnekleme süresi 1Mbps’de
15 Msn’dir ve bu da veri hiziyla orantili olarak örneklenir. Bu değer bütün sürücüler için
aynidir. Sürücünün seçilmesinden arda kalan zaman RDY’nin örneklenmemesi halinde
değişir.
8.1.6.5. 82072 FDC Yazilimi
FDC komutlarinin komut dönemi, icra dönemi, ve sonuç dönemi olmak üzere üç
dönemi vardir. RESET verildikten sonra FDC komut dönemine girer ve mikrobilgisayardan
komut almaya hazirdir. komutlarin herbiri için, belirlenen komut kod baytlari ve parametre
baytlari takimi, komut dönemi tamamlanmadan önce FDC’ye yazilmalidir.
FDC’ye yazmadan önce mikrobilgisayar, ana dururm kaydedicinin RQM ve DIO
bitlerini incelemeliidr. Komut bayti yazilmadan önce RQM,DIO=10olmalidir. Alinan bayt
işleninceye kadar her yazma döneminden sonra FDC tarafindan RQM=0 yapilir. Yasal
olmayan komut durumu algilanincaya kadar, komutun parametre baytlarini istemek için
denetleyici RQM bitini yine öne sürer. Son parametre bayti alindiktan sonra, RQM,
DIO=01 olur. ve FDC komutla tanimlanan bir sonraki döneme girer.
FDC’ye veya FDC’den yapilan tüm veri transferleri icra döneminde meydana gelir.
Veri transferi BELIRLEME komutunda belirtildiği gibi DMA’li veya DMA’siz modda
gerçekleştirilebilir. Son komut parametresi alindiktan hemen sonra FDC icra dönemine
girer. Son veri bayti transfer edildikten sonra veya bir hata meydana gelirse icra dönemi
sona erer.
Üçüncü dönem sonuç dönemidir.Komut icrasinin sonunda durum bilgisi
mikroişlemcinin okumasi için hazirdir. Mikroişlemci tüm sonuç baytlarini okuduktan
sonrs,denetleyici tekrar komut dönemine girer ve bir sonraki komutu almaya hazirdir.
Sonuç dönemi bir kesme üretilerek gösterilir. Bir bayt FIFO’dan okunmadan önce
DIO ve RQM bitleri birlenmelidir.Son sonuç bayti mikroişlemcitarafindan okununcaya
kadar bu bitler birlenmiş olarak kalmalidir.
I.BELIRLEME (SPECIFY) KOMUTU
Denetleyiciye reset verildikten sonra, kendisine bağli disk sürücü ile doğru olarak
yüzleşmesini sağlayacak denetletici işaret zamanlamasini belirleyen bir BELIRLEME
komutu gelmelidir. Bu komut dört parametre gerektirir.
1.Adimlama Süresi (SRT):SRT, adim darbeleri arasindaki zaman araliğini
belirler. Adim darbeleri, okuma/yazma kafasini istenen silindirüzerine konumlandirmak
için disk sürücü tarafindan kullanilir. Adim darbesi, YÖN (DIRECTION) bacağini
polaritesine bağli olarak kafanin ileri veya geri bir halkaya hareket etmesine sebep olur.
2.Kafa Yükleme Süresi (HLT): HLT, okuma veya yazma işlemini başlatmadan önce
kafayi yükledikten sonra denetleyicinin bekleyeceği zaman araliğini belirler.
3. Kafa Kaldirma Süresi (HUT): HUT, okuma veya yazma komutunun icra
döneminden sonra kafa kaldirilincaya kadar geçmesi gereken zaman araliğini tanimlar.
4.DMA’siz Mod Bayraği (MD): ND biti, denetleyicinin DMA’li veya DMA’siz
modda çalişmasi için programlanip programlanmadiğini belirler. DMA’siz modda transfer
edilecek her bayt için mikroişlemci kesintiye uğratilir. DMA’li modda ise, denetleyici DRQ
ce DACK işaretleri sayesinde DMA denetleyiciye bağlanir.
Belirleme komutu, sürücünün çalişma özelliklerini belirlemek için herhangi bir
işlemini gerçekleştirmeden önce yayinlanmalidir. Genellikle bu komut gerilim verilerek
yapilan başlatmadan sonra gerçeklenmelidir, ve ne icra dönemine ne de sonuç dönemine
sahiptir.
II.YAPILANMA CONFIGURE) KOMUTU
Sisteme reset verilince, 82072 FDC 8272A’ya uyumlu moda girer. Yapilanma
komutu tarafindan belirlenen bitler aşağidaki öndeğerleri alir.
FIFOTHR = 01. FIFO’yu yetkilendirir (FIFO eşiği “1” değerini alir)
MOFF
=
Sonsuz motor off gecikmesi
PRETRK = 00. Öndengeleyicinin yetkilendirileceği halka numarasi.
EIS
= 0.
Ima edilen araştirma yoktur.
EFIFO
= 0.
Baytlarin birer birer transfer edileceği moda girilir (8272 transfer
modu)
POLL
= 0.
Sürücü yoklamayi yetkisiz kilar.
Öndeğer modu 82072 denetleyiciyi 8272A denetleyici ile yazilim uyumlu yapar.
Yapilanma komutunu aldiktan sonra 82072 denetleyici,istenilen özellikleri oluşturmak için
iç katdedicileri başlatimlamaya koyulur.Belirleme ve yapilanma komutlari 82072
denetleyicinin başlatimlama komutlaridir. Başlatimlama işleminin akiş diyagrami şekil
8.26’da gösterilmiştir.
Şekil 8.25. 82072 denetleyicinin başlatimlanmasi
III. DENETLEME KOMUTLARI
Denetleme komutlari istenilen halka üzerine kafanin konumlandirilmasi ve disk
sürücünün durumu hakkinda bilgi almak için kullanilir. Bu denetleyici aşağida verilen
denetleme komutlarina sahiptir.
1. ARAŞTIRMA (SEEK)
2. YENIDEN AYARLAMA (RECALIBRATE)
3. GÖRECELI ARAŞTIRMA (RELATIVE SEEK)
4. MOTOR ON/OFF
5. KESME DURUMUNUN ALGILAMA (SENSE INTERRUPT STATUS)
6. SÜRÜCÜ DURUMUNU ALGILAMA (SENSE ORIVE STATUS)
7. ID OKUMA
8.DUMPREG
Sürücü durumunu algilama (SDS) komutu, herhangi bir sürücünün durumunu
anlamak için diğer komutlarin arasinda gerçekleştirilebilir. Sürücü durumu hemen hazir
olur. SDS icra dönemine sahip değildir ve kesme üretmez.
ARAŞTIRMA ve YENIDEN AYARLAMA komutlari, istenilen silindir üzerine
okuma/yazma kafasini konumlandirmak için veri transfer komutundan önce gerçekleştirilir.
Bu komutlarin icra dönemi esnasinda mikroişlemciye gerek duyulmaz. Bu komutlarin icra
döneminin sonunda, denetleyici bir kesme üretir. Kesmeye cevap olarak, bir KESME
DURUMUNU ALGILAMA komutu uygulanmalidir.
MON/MOFF komutlari, motor bacaği üzerinde yazilim denetimi sağlar. Bu komut
icra dönemine sahip değildir ve kesme üretmez
DUMPREG komutu, sistemin koşma-ani teşhislerini ve uygulama yazilimi
geliştirmesini desteklemek için tasarlanmiştir. Mikroişlemci ile disket denetleyici arasinda
uygunhaberleşmenin olup olmadiğini belirlemek için BELIRLEME veya YAPILANMA
komutlarin ardindan DUMPREG komutu yayinlanabilir. Bu komut icra dönemine sahip
değildir ve kesme üretmez.
IV. VERI TRANSFER KOMUTLARI
82072 denetleyici alti veri transfer komutuna sahiptir. Bu komutlar aşağida
siralanmiştir.
1. VERI OKUMA
(READ DATA)
2. SILINMIŞ VERIYI OKUMA (READ DELETED DATA)
3. HALKA OKUMA
(READ A TRACK)
4. VERI YAZMA (WRITE DATA)
5. SILINMIŞ VERIYI YAZMA (WRITE DELETED DATA)
6. HALKA BIÇIMLEME (FORMAT A TRACK)
Veri transfer komutlarinin hepsi ayni parametre baytlarini gerektirir ve ayni durum
baytlarini verir. Veri transfer komutlari arasindaki tek fark, 82072 denetleyiciye gönderilen
ilk komut baytindaki D0-D3 kodlama bitleridir.
Komut
D3
D2
D1
D0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
Veri okuma
Silinmiş
okuma
veriyi
Veri yazma
Silinmiş
veriyi
yazma
1
0
0
1
0
0
1
0
Halka okuma
Tablo 8.2. Veri transfer kodlama
Komutlarin ayri ayri incelenişi burada verilmeyecektir. Genel bilgi almasi açisindan
sadece VERI OKUMA ve HALKA BIÇIMLEME
komutlarinin kod ve parametreleri
verilecektir, şekil 8.27.
VERI OKUMA
D
önem
D7
/W
NT
W
D4
D3
D2
MFM SK
0
0
1
D1
Açiklama
1
0
Komut
kodlari
0
W
D5
D0
K
omut
D6
0
0
0
0
HDS
DS1 DS0
C
W
Komut
icrasinda
H
W
Önce sektör
ID
R
W
N
W
EOT
W
GPL
bilgisi
W
DTL
Denetleyici
W
ile ana
I
sistem
cra
arasinda
veri
transferi
ST0
S
onuç
Komut
R
icrasindan
ST1
sonra
R
ST2
R
C
R
H
Komut
R
icrasindan
R
sonra
R
H
R
HALKA BIÇIMLEME
K
omut
0
MFM 0
0
1
1
0
1
W
kodlari
0
W
Komut
0
0
0
0
HDS
DS1 DS0
N
Baytlar/sekt
W
ör
SC
W
Sektör/silin
dir
GPL
Aralik 3
W
D
W
Dondurucu
bayt
Denetleyici
Icra
tüm
silindiri
biçimler
ST0
S
onuç
R
Komut
icrasindan
ST1
R
sonra
durum bilgisi
ST2
R
C
R
H
R
Komut
tamamlan-
R
R
diktan
sonra disk
N
durumu
R
Şekil 8.27. VERI OKUMA ve HALKA BIÇIMLEME komutlarinin kod ve
parametreleri
HDS ve DS0, 1 : Kafa seçme ve sürücü seçme
C
: Silindir adresi. Halen seçilen silindir adresi.
H
: Seçilen kafa adresi
R
: Sektör adresi. Okunacak veya yazilacak sektör numarasini beliritir.
N
: Sektör boyu kodu. Bir sektördeki veri baytlarinin sayisi
EOT
: Halkanin sonu. Mevcut halkanin nihai sektör numarasi
GLP
: Aralik uzunluğu. Okuma veya yazma işlemi için aralik 3’ün boyu.
aralik,
disk biçimlendirilirken oluşturulan bölgelerdir. Bu araliklar
sürücünün
okuma/yazma fafasini off yapmak için kullanilir. Bu durum
disk üzerine
kayitli verilerin bozulmasini önler.
DTL
: Özel sektör boyu. Bu parametre geçici olarak sektör boyunu değiştirmek
için kullanilir. N değeri sifir yapilarak, 1 den 256 bayta kadar değişik
sektör boylarini belirtmek için DTL kullanilabilir.
ST0, ST1,SR2: Durum kaydediciler. 82072 denetleyici beş durum kaydediciye
sahiptir.
Daha
önce anlatilan ana durum kaydedici (MSR)
mikroişlemci tarafindan
herhangi
dört durum
(ST0,ST1,ST2,ST3,)
kaydedici
döneminde hazirdir vr yalniz bir
bir
komut
anda
okunabilir.
ise
başarili
yalniz
bir
Diğer
sonuç
şekilde
tamamlandiktan sonra okunabilir.
Dikkat edilmelidir ki, komutta gösterilen tüm baytlar sonuç döneminde okunmak
zorundadir. Örneğin veri okuma komutu, sonuç döneminde okunmasi gereken yedi baytlik
veriye sahiptir. Okuma komutunun başarili bir şekilde tamamlanabilmesi için bu yedi
baytin hepsi okunmalidir. Bu yedi bayt okununcaya kadar, denetleyici yeni bir komut kabul
etmeyecektir. Burada tüm durum kaydedicilerin ayrintili biçimde sunulmasi mümkün
olmadiğindan,
genel
bilgi
vermesi
açisindan
yalniz durum kaydedici-1 (ST1)
açiklanacaktir. STL’in biçimi şekil 8.28. de verilmiştir
7
6
5
4
3
2
1
0
EN
0
DE
OR
O
ND
NW
MA
Şekil 8.28. Durum kaydedici 1’in biçimi
EN
denetleyici
(Silindir sonu) : Bir silindir nihai sektörünün ilerisindeki bir sektöre
erişmeye kalkiştiğinda bu bayrak birlenir.
DE
(Veri hatasi) : ID alaninda veya veri alaninda bir CRT hatasina denetleyici
raslarsa, bu bayrak birlenir.
OR
(Taşima) : Veri transferleri esnasinda ana-sistem tarafindan belli bir zaman
araliğinda denetleyiciye hizmet yapilmazsa, bu bayrak birlenir.
ND
(Veri yok): VERI OKU, SILINMIŞ VERIYI YAZ veya TARAMA
komutlarinin icrasi
esnasinda,
IRD
kaydedicide
belirtilen
sektörü denetleyici
bulamazsa, bu bayrak birlenir.
ID OKUMA komutunun icrasi esnasinda, denetleyici hatasiz olarak ID
alanini okuyamazsa, bu bayrak birlenir.
Silindiri OKU komutunun icrasi esnasinda, başlama sektörü bulunamazsa,
bu
bayrak birlenir.
NW
(Yazilamaz): VERI YAZ, SILINMIŞ VERIYI YAZ, veya SILINDIR;
BIÇIMLE
komutunun icrasi esnasinda, disk sürücüden gelen bir yazma koruma
işaretine
denetleyici rastlarsa, bu bayrak birlenir.
MA
((Kaçirilan adres markasi): Indeks deliğine ilk defa rastladiktan sonra ID
adres markasini denetleyici algilayamazsa, bu bit birlenir. Ayrice veri adres markasini
veya silinmiş veri adres markasini denetleyici algilayamazsa, bu bayrak yine
birlenir.
Böylece 82072 denetleyicinin yapisi ve çalişmasi hakkinda gerekli temel bilgiler
verilmiş oldu. Uzun olduğundan dolayi, denetleyicinin programlanmasi işine burada
girilmeyecektir.
8.2. OPTIK DISKLER
Son yillarda sayisal bilginin optik kayidi için lazerden yararlanma konusunda
çok büyük gelişmeler olmuştur. Yalniz-oku, bir kere yaz, ve silinebilir kayit yeteneği
sağlayan bir kaç optik kayit bir-kere-yaz ürünleri günümüzde piyasada yaygin olarak
satilmaktadir.
Optik kayidin magnetik kayida göre önemli üstünlükleri vardir.
• Yüksek yoğunluk.Bugün mevcut optik cihazlar, magnetik dislere göre yaklaşik on
kat fazla veri alan yoğunluğu sağlar. Alan yoğunluğu, magnetik kayit yoğunluğu ile ayni
paralelde artacaktir.
•Düşük saklayici ortam maliyeti. Optik saklayicilar, yüksek kaliteli magnetik
teyplerle karşilaştirilabilecek düzeyde saklayici maliyetiyle veriye rastgele ve ardişil erişim
sağlar.
•Taşinabilirlik.Temiz kayit ortaminin gerektiridği koşullar yüksek-yoğunluklu
taşinabilir magnetik disklerin tasarimini zorlaitirmakta,üretimini pahalilaştirmakta, ve
kullanimini zorlaştirmaktadir. Optik disklerin kolay taşinabilirliği, bilgisayar sisteminden
verilerin ayrilmasini gerektiren uygulamalarda optik diskleri çok çekici yapmaktadir.
•Saklayici ortami elleme kolayliği. Taşinabilen disk ve teyplerdeki saklayici
ortamin tersine (bu saklayicilarda kirlenme ve mekanik hasarlardan sakinilmalidir), optik
ortam daha sağlamdir ve fotograf kayitlarindaki kadar dikkat gerektirir. Optik disler
genellikle orta kalinlikta saydam koruyucu kaplama içerir, ve bu yüzden kayit ortamindaki
kirlenmelerden fazla alinmaz.
•Yeni uygulama olanaklari.Yalniz-oku optik bellekler, büyük miktarda verinin çok
ucuz dağitimini sağlarken,
bir-kere-yaz optik saklayici ortam yetkisiz, algilanamayan
değişimlere karşi veri korumasi sağlar.
•Veri okumada diş enerji kaynaği.Ham işaret gücü için kayit ortamindaki enerjinin
dönüştürülmesine dayanan magnetik disklerin tersine; optik kayit, verinin okunmasi için
ortam yüzeyinden uzak lazerdan gelen yansimiş işiğa güvenir. Eğer daha yüksek çikiş
işareti gerekirse, daha yüksek performansli magnetik ortam geliştirmekten lazerin gücünü
artirmak daha kolaydir.
•Minimum kafa/ortam arayüz problemi. Magnetik disklerde kafa saklayici ortama
çok yakin uçmasina rağmen, optik disklerde daha yüksekten uçabilir. Bu durum mekanik
tasarim problemlerini azaltir.
Gerçek zamanda çalişan bilgisayar sistemlerindeki magnetik disklerin yerini optik
kayidin almasi yakin gelecekte olasi değildir. Yalniz-oku ve bir-kere-yaz optik teknolojiler,
magnetik disklere fonksiyonel olarak eşdeğer değildir; çünkü bunlar, kullaniciya saklayici
ortam
üzerinde veri bloklarini üst üste yazma yeteneğini vermez. Silinebilen optik
teknoloji fonksiyonel olarak magnetiğe eşdeğerdir, ama, mevcut silinebilen optik
gerçeklemelerde performans ve ortam sinirlamalari vardir.
Ilk optik disk nesli, magnetik disklere göre bazi yönlerden daha düşük performansa
sahiptir. ama şimdi çoğu yönden karşilaştirilabilir duruma gelmiştir. Anlik transfer orani,
magnetik disklerdekinden %10-20 yüksektir. Araştirma süresi 5-10 kat daha uzundur.
Dönme gecikmesi yaklaşik 3-10 kat büyüktür. Üstelik okuma/yazma uygulamalarinda
silinebilen optik ortam magnetik ortam gibi doğrudan üstüne yazilabilir değildir, ama bir
silme geçişi ile eski duruma sokulabilir.
Optik saklama teknolojisi magnetik disk ve magnetik teyp teknolojilerinin
tümleyenidir. Optik teknoloji bazi yeni bilgisayar sistemleirnin gelişmesini teşfik eder ve
bazi mevcut sistemleri de daha elverişli duruma sokar.
8.2.1. Optik Teknolojiler
Disk ve teyp için ayni magnetik kayit işlemi kullanilmasina rağmen, optik disklerde
üç cins optik kayit teknolojisi kullanilmaktadir.
•Optik yalniz-oku bellek.Yoğun (compact) ses disklerinde (CDROM)
•dahi kullanilan bu teknolojide, enjeksiyon kaliplarinda bir ana diskten çok sayida
kopya üretilir.CDROM teknolojisi, çok sik güncelleştirilmeyen
büyük miktardaki
bilgilerin geniş çapta dağitiminin gerekli olduğu uygulamalar için ümit vermektedir.
•Bir-kere-yaz, çok-kere-oku (WORM). Bu teknoloji, kullanicinin bilgisayar
sistemi tarafindan verinin yazilmasina izin verir. Ama bir kere yazilinca, WORM
ortamdaki veri üzerine yeni veri bu ortami tahrip etmeden yazilamaz. Değiştirip bozmaya
karşi bu koruma özelliğinden dolayi, WORM optik teknoloji özellikle arşiv uygulamalar
için çok uygundur.
•Silinebilir optik.Bu az olgunlaşmiş bir optik teknolojidir. Bu teknoloji fonksiyonel
olarak magnetik disk kayit tekniğine eşdeğerdir, çünkü burada rastgele erişebilen sektörlere
yazilabilmekte, okunabilmekte ve bu sektörler üzerine tekrar yazilabilmektedir. Bu
teknoloji daha ziyade backup uygulamalar için yararli olmaktadir.
8.2.1.2. Yalniz-Oku Optik Saklama
CDROM optik diskler, bir ana (master) diskten yararlanarak enjeksiyon kalibinda
plastik şekillendirilerek üretilir. CDROM ana diski inşa etmek için bir cam taban (bazi),
tümleşik devre üretiminde kullanilan tekniklere benzer forograf teknikleri kullanilarak
işlenir. Bu cam, yüzeyi üzerinde küçük çukurlar biçiminde bilgileri saklar. Daha sonra bu
cam taban bir negatif istampa disk oluşturmak için kullanilir. Son olarak, bu istampa
enjeksiyon kalibina koyulur ve onun plastik bir kopyasi yapilir. Magnetik disklerde olduğu
gibi, bu disk üzerindeki bilgiler, sabit yariçapli bir bit genişlikli halkalar halinde
düzenlenir.
Daha sonra kalipta şekillendirilmiş bu plastik diskler, işiği iyi yansitsin diye yüzeyi
çok ince bir aluminyum tabaka ile kaplanir.Son olarak dayaniklilik ve koruma amaciyla
yüzey bir plastik ile kaplanir. Elde edilen CDROM şekil 8.29 da gösterilmiştir.
Şekil 8.29. CDROM diskin yapisi.
CDROM
disten bilgilerin okunuşu şekil 8.30 da gösterilmiştir. Lazer işini,
aluminyum kapli ortam yüzeyi üzerine çok doğru biçimde odaklanir; ve yansiyan işin için
ayirici tarafindan geri verilir. Yansiyan işin, algilayici tarafindan elektriksel işarete
dönüştürülür. Ortamda çukurun olduğu yerlerde, yansiyan işiğin parlakliği yikici
girişimden dolayi azalir, ve bu yüzden çikiş işareti azalir. Magnetik kayitta kullanilan
senkronizasyon
ve
kodlama
tekniklerine
benzer
teknikler
kullanilarak,
veri
senkronizasyonu korunabilir ve elektriksel çikiş işaretinden verinin kodu çözülebilir.
Şekil 8.30. CDROM diskten verinin okunmasi
CDROM diskin üstünlüğü, yoğun bilgi kayidi yapilabilmesidir. Inç başina yaklaşik
25.000 doğrusal yoğunluk (bugün başarilabilen en yüksek magnetik bit yoğunluğundan
yaklaşik %25 fazla) ve yaklaşik 15.000 değerinde halka yoğunluğu (magnetik kayitta
bugün başarilabilen yaklaşik 10 kati) ile, CDROM diskler bir inç kare başina yaklaşik 400
milyon çukurluk ham alan yoğunluğuna sahiptir. Kodlama, sektördeki veri yükü, ve
magnetik kayittakinden daha yüksek bir ham ortam hata orani ile baş edebilecek çok
ayrintili ECC mekanizmasi için düzenlemeler yapildiktan sonra, kullanilabilen net veri
yoğunluğu inç kare başina yaklaşik 320 Mbit olur veya mevcut en yüksek yoğunluklu
magnetik disk ürünlerdekinin yaklaşik 15 kati olur.
Sabit açisal bit yoğunluğunda kayit yapan (yani eşit dönme miktarlari için en iç ve
endiş halkalardan ayni miktarda bitin okunduğu) ve sabit açisal hizda (CAV) çalişan
magnetik disklerdekinin tersine, CDROM diskler sabit çukur boyuna sahiptir ve şekil 8.31
de gösterildiği gibi çukurlari sabit doğrusal hizda (CLV) hareket ettirir. Bu durum CAV
kayittan daha fazla saklama kapasitesi sağlar, çünkü diş halkalarda içtekilere göre daha
fazla saklama alani vardir. Ama dönme hizi halkadan halkaya değişmek zorunda
olduğundan bu durum daha karmaşik servomekanizmalar gerektirmektedir. Ayrica rastgele
erişim süresi de önemli ölçüde artmaktadir, çünkü amaçlanan halkada veri kodu çözümü,
dönme hizi yeni çap için ayarlanip sabit bir değere oturuncaya kadar başlayamamaktadir.
Verilen bir çukur boyu için bir CLV disk üzerinde CAV biçimli deisktekinden % 50-60
daha fazla veri tutabilir. Ama ortam kapasiteden dolayi erişim performansinda bir düşme
olacaktir. Dönme hizinin
ne kadar çabuk ayarlandiğina bağli olarak, bu düşüş yüz
milisaniye veya daha fazla olabilir.
Şekil 8.31. CLV ve CAV kayit ve bu kayitlara ilişkin disk yerlaşim planlari
Diskin diş halkalarina az bilgi koyulmasi alan israfina yol açtiğindan, CAV yöntemi
CDROM disklsrds kullanilmaz. Bunun yerine, ayni boyutlu dilimlere eşit miktarda olacak
şekilde bilgiler paketlenerek yerleştirilir, ve disk değişken hizda döndürülerek bilgiler ayni
hizda
ortam hata orani ile baş edebilecek çok ayrintili ECC mekanizmasi için
düzenlemeler yapildiktan sonra, kullanilabilen net veri yoğunluğu inç kare başina yaklaşik
320 Mbit olur veya mevcut en yüksek yoğunluklu magnetik disk ürünlerdekinin yaklaşik
15 kati olur.
Sabit açisal bit yoğunluğunda kayit yapan (yani eşit dönme miktarlari için en iç ve
en diş halkalardan ayni miktarda bitin okunduğu) ve sabit açisal hizda (CAV) çalişan
magnetik disklerdekinin tersine, CDROM diskler sabit çukur boyuna sahiptir ve şekil 8.31
de gösterildiği gibi çukurlari sabit doğrusal hizda (CLV) hareket ettirir. Bu durum CAV
kayittan daha fazla saklama kapasitesi sağlar, çünkü diş halkalarda içtekilere göre daha
fazla saklama alani vardir. Ama dönme hizi halkadan halkaya değişmek zorunda
olduğundan bu durum daha karmaşik servomekanizmalar gerektirmektedir. Ayrica rastgele
erişim süresi de önemli ölçüde artmaktadir; çünkü amaçlanan halkada verikodu çözümü,
dönme hizi yeni çap için ayarlanip sabit bir değere oturuncaya kadar başlayamamaktadir.
Verilen bir çukur boyu için, bir CLV disk üzerinde CAV biçimli disktekinden % 50-60
daha fazla veri tutabilir. Ama artan kapasiteden dolayi erişim performansinda bir düşme
olacaktir. Dönme hizinin ne kadar çabuk ayarlandiğina bağli olarak, bu düşüş yüz
milisaniye veya daha fazla olabilir.
Şekil 8.31.
CLV ve CAV kayit
Diskin diş halkalarina az bilgi koyulmasi alan israfina yol açtiğindan, CAV yöntemi
CDROM disklerde kullanilmaz. Bunun yerine ayni boyutlu dilimlere eşit miktarda olacak
şekilde bilgiler paketlenerek yerleştirilir, ve disk değişken hizda döndürülerek bilgiler ayni
hizda taranir. Çukurlar lazer tarafindan sabit doğrusal hizda okunur. Halkalardaki bilgi
miktari merkezden dişariya doğru değiştiğinden, adresler CD biçiminde kullanilan tarzda
ifade edilir, yani 0-59 dakika, 0-59 saniye, ve 0-74 blokluk birimler halinda ifade edilir. Bu
bilgiler her bloğun başinda yürütülür. 60 dakikada (olağan sinir), CDROM disk 270.000
blok saklar. Bu bloklarin herbiri 2048 bayt kullanici verisi içerir ve böylece toplam 533
Mbaytlik bilgi saklanmiş olur. CDROM bloğun biçimi şekil8.32 de gösterilmiştir. Bu
biçim aşağidaki alanlara sahiptir.
•Sync. Sync alani bir bloğun başlangicini gösterir. 0’lardan oluşan bir bayt, 1’lerden
oluşan 10 bayt, ve yine 0’lardan oluşan bir baytlik bilgi içerir.
•Kafa. Blok adresini ve mod baytini içerir. Mod 0, boş veri alanini gösterir, mod 1
ise hata düzeltne kodlu ve 2048 baytlik veriyi beliritr; mod 2 ise hata düzeltme kodu
olmayan 2336 baytlik kullanici verisini gösterir.
•Veri.Kullanici verisi.
•Yardimci. Mod 2’de, burasi ilave kullanici verisidir. Mod 1’de ise 288 baytlik bir
hata düzeltme kodudur (ECC).
CLV yönteminde rastgele erişim çok zordur. Belirli bir adrese erişmek için, kafanin
genel alana kaydirilmasi, dönme hizinin ayarlanmasi ve adresin okunmasi, ve daha sonra o
sektörü bulmak ve erişmek için küçük ayarlamalarin yapilmasi gerekir.
F
S
Veri
Kat
0
fx10
0
ak
an
ektör
od
manli
ESC
b
2
ayt
b
4
2048 bayt
ayt
bayt
Y
S
NC
288
VERI
D
1.
ECC
2352
ayt
Şekil 8.32. CDROM diskin blok biçimi
8.2.1.3. Bir-Kere-Yaz, Çok-Kere Oku (WORM) Optik Diskler
WORM teknoloji, bir çok yönden silinmeyen kalemle yazi yazmaya benzetilebilir.
WORM diskin verilen bir parçasi, fabrikada ana diskten büyük yiğinlar halinde
yazilmaktan ziyade, kullanicinin disk sürücüsü tarafindan bir anda bir blok olmak üzere
ayri olarak yazilir. Adindan da anlaşilacaği üzere WORM diskler yalniz bir kere
yazilabilirler, ilave yazma girişimleri bilgilerin tahrip olmasina yol açar. WORM diskler bir
veri takiminin bir veya az sayida kopyasinin gerekli olduğu uygulamalari kapsamak için
geliştirilmiştir. WORM diskin veri saklama özellikleri, WORM disk teknolojisini arşiv
uygulamalar için çekici yapar. Bu uygulamalarda özellikle veri güvenliği için WORM’un
çekiciliği WORM ortamin bir-kere yazilabilmesinden gelir.
WORM kayit ortami çok çeşitli maddelerden yapilmakla beraber, genellikle şekil
8.23 de gösterilen temel ilkeye göre veri kayidi yapilmaktadir.
Yüksek güçlü bir lazer
bir metalik veya dipolimer ortam yüzeyi üzerine
odaklanarak onu isitir ve yüzeyin yansitma karakteristiklerini değiştirir. Bazi ortamlarda
malzeme kaybi veya metalik malzemenin eriyip gitmesi olayi meydana gelir. Diğer
ortamlar ise kabarir veya şekil bozukluğuna uğrar. Hem malzeme kaybi hem de kabarma
oksijenin varliğini gerektirir, ve bu yüzden bir temas tabakasi ile uyumlu değildir. WORM
diskler genellikle bir hava sandvici veya iki ortam tabakasi arasinda bir hava tabakasi
içerir. Bu ortamin üretimi bir dereceye kadar zordur ve ellenirken dikkat gerektirir. Bu
sebepten, genellikle bir kaset içine koyulmuşlardir.
Diğer ümit verici WORM ortam ikimetalli alandir. Bu ortamda, yazici lazerden
gelen isi, metal tabakalarin birbiriyle etkileşimine sebep olur ve yansitma özelliklerini
değiştirir.
Ortam türü ne olursa olsun, ortam dönerken ortama uygulanan
CDROM ortamdaki çukurlara eşdeğer olan
lazer gücü,
yansitma özelliği değiştirilmiş alanlar
yaratmak için modüle edilir. Bu modülasyon sonucunda ortamdaki kabarciklar patlatilarak
disk yüzeyi üzerinde yansitma özellikleri farkli olan çukurlar oluşturulur.
Şekil 8.33. WORM kayit
Veri okumak için, ayni lazer daha küçük güçte diş modülasyon yapilmadan
çaliştirilir. Patlatilmamiş kabarciklar etrafindaki alandan
daha yüksek kontrast
sağladiğindan, yansiyan işinin şiddeti çukurlarin varliğina bağli olarak değişir. Yansiyan
işin
elektriksel işarete dönüştürülür ve yükseltildikten sonra kodu çözülerek
değerlendirilir.
WORM disk sürücüler CDROM sürücülerdeki ile karşilaştirilabilecek düzeyde
alan yoğunluğuna sahiptir, ama daha büyük disk çapindan dolayi biraz daha yüksek transfer
performansi ve biraz daha yüksek dönme hizina sahiptir. WORM sürücüler 3,5 inç, 5.25
inç, 8 inç, 12 inç, ve 14 inç lik biçimlerde yapilmaktadir. Dönme hizlari dakikada 400600 civarindadir ve bu yüzden saniyede 1000-400 Kbaytlik transfer hizi verir.
Bazi WORM disk sürücüler CAV veya CLV modunda çalişabilecek yetenektedir.
CAV modunda ortam kapasitesi daha düşüktür, çünkü doğrusal yoğunluk diş halkalarda
daha düşüktür. Diğer taraftan, dönme hizi sabit olduğundan, araştirma ve halka merkezleri
magnetik disk uygulamalardakine benzerdir, yani kafa halka üzerine gelir gelmez sürücü
araştirmaya başlayabilir.
CLV modunda kapasite % 50-60 kadar büyük olabilir, ama erişim performansi daha
düşüktür, çünkü sürücü bir halkadan diğerine hareket ederken ortam hizi mutlaka
değişmelidir. Halka merkezlemek için servodenetim ve başlik incelemeleri, yeni çap için
dönme hizi ayarlanincaya ve sabit bir değere oturuncaya kadar başlayamaz.
8.2.1.4. Silinebilen Optik Diskler
CDROM ve WORM optik teknolojiler magnetik kayidin tümleyenleri olduklari ve
muhtemelen yeni uygulamalarin oluşumuyla sonuçlanacaklari
halde; silinebilen optik
kayit, magnetik disk kayidina doğrudan fonksiyonel olarak eşdeğerdir. Silinebilen optik
kayit, magnetik diskin çalişmasina tamamen eşdeğer olarak, ayri veri bloklarina rastgele
okuma/yazma erişimleri sağlar. Silinebilen optik ve magnetik kayit teknikleri arasindaki
farklar, fonsiyonu veya uygulamasindan ziyade maliyet, performans, ve taşinabilirlikte
yatmaktadir.
Tam siilinebilen optik kayit teknikleri, verileri terslenebilecek tarzda temsil etmek
için ortam özelliklerini değiştirecek bir lazerin kullanim problemini çözmeyi amaçlar.
Tersleme gereksinimi,
ortam yansitmasini kalici olarak değiştiren WORM kayit
tekniklerini uygin olmaktan çikarir.
Silinebilen optik kayit için bir kaç farkli ortam
teknolojisi vardir. Sürücü, ortam maliyeti, ve üretilebilirlik açisindan bu teknolojilerden en
ümit vereni magneto-optik kayittir ve şekil 8.34 de gösterilmiştir.
Magneto-optik kayitla; lazer, yerel ortam sicakliğini yükseltmek için kullanilir ve
bu sayede magnetik kayit yapilabilir. Polarize edilmiş işiğin ortam tarafindan
yansitmasindaki değişimleri gözleterek veri magneto-optik ortamdan okunur.
Bazi ortam malzemeleri curie sicakliği adi verilen belirli bir sicakliğa erişinceye
kadar çok büyük bir cebriliğe (coercivity) sahiptir, yani magnetik olarak siralanmasi için
çok büyük bir magnetik kuvvat gerektirir. Curie sicakliğin üzerinde bu malzemelerin
cebirliği çok keskin biçimde azalir, ve ferromagnetik davraniş göstermeye başlar.
Magneto-optik kayitta, küçük bir ortam alani (CDROM çukuruna eşdeğerdir) kendi
Curie sicakliğinin üsyüne çikincaya kadar yüksek güçlü bir lazer
tarafindan isitilir.
Isitilmiş alandaki ilimli derecede güçlü sabit miknatis, ortamin yerel miknatislanmasina
sebep olur. Miknatislanan ortam alani lazer tarafindan isitilmiş küçük bir parça
olduğundan, bu alandan daha büyük sabit miknatis kullanilabilir. Bundan dolayi, magnetik
disk kafalarinin üretimi için gerekli siki denetimli işlemlere gerek yoktur.
Şekil 8.34. Magneto-optik kayit.
Magneto-optik geri-okuma
Keer dönme etkisine dayanir. Bu teknikte okuma
işininin polarizasyonu, ortamin yukari veya aşaği magnetik yönüne uygun olarak ya saat
ibresi yönünde veya saat ibrelerinin tersi yönünde döndürülür. Şimdi düşük güçte çalişan
lazerden gelen polarize edilmiş işik ortam yüzeyi üzerine yönlendirilir, şekil 8.34. Yansiyan
işin, polarize eden işin ayirici sayesinde iki dönüştürücüye uygulanir. Eğer orjinal polarizeli
işin, ortam yüzeyindeki magnetik momentten dolayi döndürülmüş ise, dönüştürücülerden
biri daha yüksek çikişa ve diğeri ise daha zayif çikişa sahip olacaktir. Pratikte iki çikiş
işareti arasindaki fark, net çikişi maksimum yapmak için kullanilir.
Magneto-optik
kayit alçak band genişlikli magnetik bobin kullanildğindan, veri
yazilmadan önce ortam tutarli bir duruma getirilmelidir. Bu sebeple, magneto-optik disk
üzerindeki bir bloğun üzerine yeniden yazma iki aşamali bir işlemdir. Birinci aşamada
(veya silme geçişi aşamasinda) ortam alanini üzerine yeniden yazilabilecek tutarli magnetik
duruma getirebilmek için lazer sürekli olarak yazma gücünde çalişir. Ikinci aşamada (veya
yazma geçişi aşamasinda) kodlanmiş veri patterni tarafindan lazer modüie edilir, magnetik
bobinin anlami terslenir, ve veri yazilir. Mevcut tüm silinebilen optik teknolojiler ikiaşamali yazma gerektirir. Iki-aşamali yazma optik disklerin dönme gecikmesini artirir.
Yeniden yazilabilir olmasi ve bu yüzden ikincil saklayici olarak
kullanilmasindan dolayi silinebilen optik diskler CDROM ve WORM disklere göre
belirgin üstünlüğe sahiptir. Bu özelliğinden dolayi magnetik disklerle yarişabilmektedir.
Magnetik disklere göre üstünlükleri şunlardir:
•Büyük saklama kapasitesi: 5.25 inçlik optik disk 650 Mbayt veri saklayabilir.
•Taşinabilirlik: Optik diskler sürücülerinden dişari alinabilir.
•Güvenirlik: Optik disklerin mühendislik toleranslari,yüksek kapasiteli
magnetik
disklerden daha az ciddidir. Bu yüzden daha yüksek güvenirlik ve uzun ömür
gösterirler.
WORM disklerde olduğu gibi, silinebilen optik diskler, sabit açisal hiz kullanilmasindan
dolayi, silinebilen optik diskler CDROM ve WORM disklere göre belirgin üstünlüğe
sahiptir. Bu özelliğinden dolayi magnetik disklerle yarişabilmektedir. Magnetik disklere
göre üstünlükleri şunlardir:

Download Report