đồ án thiết kế chế tạo và điều khiển tay máy, chương 12

Chia sẻ: Dang Cay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

0
88
lượt xem
49
download

đồ án thiết kế chế tạo và điều khiển tay máy, chương 12

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

chương này sẽ là phần giới thiệu về lịch sử phát triển và cấu tạo của đĩa cứng. Hãng IBM phát minh ra đĩa cứng đầu tiên vào năm 1954. Khi đó đĩa cứng có dung lượng là 5MB, cấu tạo gồm 50 đĩa từ ghép lại. Sau đó 25 năm, hãng Seagate (Seagate Technology) đã giới thiệu một loại đĩa cứng dành cho máy tính cá nhân có dung lượng lên đến 40MB và tốc độ truy xuất tới 625 KBps sử dụng chuẩn mã hoá MFM. Thế hệ sản phẩm đĩa cứng sau đó của hãng này dùng...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: đồ án thiết kế chế tạo và điều khiển tay máy, chương 12

  1. Thieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 90 12 GIAO TIEÁP ÑÓA CÖÙNG 12.1 GIÔÙI THIEÄU VEÀ ÑÓA CÖÙNG Môû ñaàu chöông naøy seõ laø phaàn giôùi thieäu veà lòch söû phaùt trieån vaø caáu taïo cuûa ñóa cöùng. 12.1.1 Lòch söû phaùt trieån cuûa ñóa cöùng Haõng IBM phaùt minh ra ñóa cöùng ñaàu tieân vaøo naêm 1954. Khi ñoù ñóa cöùng coù dung löôïng laø 5MB, caáu taïo goàm 50 ñóa töø gheùp laïi. Sau ñoù 25 naêm, haõng Seagate (Seagate Technology) ñaõ giôùi thieäu moät loaïi ñóa cöùng daønh cho maùy tính caù nhaân coù dung löôïng leân ñeán 40MB vaø toác ñoä truy xuaát tôùi 625 KBps söû duïng chuaån maõ hoaù MFM. Theá heä saûn phaåm ñóa cöùng sau ñoù cuûa haõng naøy duøng chuaån giao tieáp ST506 vôùi kyõ thuaät RLL. Vaøo thaäp kyû 80 maø coù moät ñóa cöùng vôùi dung löôïng 100MB trong maùy PC cuûa baïn laø caû moät gia taøi. Ngaøy nay, vôùi söï phaùt trieån cuûa ngaønh coâng ngheä phaàn meàm thì ñoøi hoûi maùy tính caøng ngaøy caøng maïnh, coù boä nhôù lôùn hôn, dung löôïng ñóa cöùng cuõng lôùn hôn. May thay, söï phaùt trieån dung löôïng cuûa ñóa cöùng tyû leä nghòch vôùi giaù cuûa noù. Ñieàu naøy chuùng ta coù theå thaáy roõ qua giaù caû cuûa caùc loaïi ñóa cöùng trong thôøi gian gaàn ñaây. Vaø khoâng nhöõng dung löôïng taêng maø toác ñoä truy xuaát cuûa ñóa cöùng cuõng khoâng ngöøng ñöôïc caûi tieán. Vôùi söï xuaát hieän cuûa hoï chip Intel Triton, chuaån EIDE PIO mode 4 ra ñôøi cho nhieàu tính naêng vöôït troäi. GVHD: TS. NGUYEÃN VAÊN GIAÙP SVTH: Nguyeãn Nhaät Taân-Nguyeãn Leâ Tuøng
  2. Thieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 91 12.1.2 Caáu truùc vaät lyù cuûa moät ñóa cöùng Ñóa cöùng laø moät taäp goàm nhieàu ñóa töø (platter). Ñóa töø thöôøng ñöôïc laøm baèng vaät lieäu khoâng coù töø tính nhö hôïp kim nhoâm hoaëc hoån hôïp cuûa thuûy tinh vaø goám, sau ñoù ñöôïc phuû moät lôùp vaät lieäu coù töø tính (magnetic-medium), thöôøng laø moät lôùp oxit, nhöng ngaøy nay, ngöôøi ta thay noù baèng moät lôùp kim loaïi moûng goïi laø thin-film medium. Döõ lieäu ñöôïc löu tröõ treân lôùp beà maët naøy. Moãi moät ñóa töø coù theå chöùa ñeán haøng tyû ñieåm döõ lieäu hay coøn goïi laø bpsi (bits per square inch). Hình 12.1 Caáu truùc beân trong cuûa ñóa cöùng Trung bình moät ñóa cöùng coù töø 2 ñeán 3 ñóa töø (hay nhieàu hôn tuøy loaïi) ñöôïc xeáp choàng leân nhau, ôû giöõa coù moät truïc quay (spindle). Truïc quay naøy coù toác ñoä quay raát nhanh khoaûng vaøi ngaøn voøng moät phuùt. Toác ñoä quay naøy goùp phaàn quyeát ñònh toác ñoä truy xuaát döõ lieäu cuûa ñóa cöùng. Caùc ñóa töø ñöôïc xeáp choàng leân nhau sao cho coøn coù moät khoaûng caùch ôû giöõa chuùng (xem hình 12.2). Trong khoaûng khoâng gian naøy laø nôi ñaàu ñoïc (read/write head) ñöôïc ñöa vaøo. Ñaàu ñoïc ñöôïc thieát keá ñeå noù gaàn nhö tieáp xuùc vôùi beà maët cuûa ñóa, khoaûng caùch giöõa ñaàu ñoïc vaø beà maët ñóa thöôøng laø 0,2mm. Nhöng vôùi caùc loaïi ñóa cöùng môùi hieän nay thì khoaûng caùch naøy laø 0,07mm hay nhoû hôn. Moät chuùt khoâng khí baån hay moät laàn voâ tình chaïm tay vaøo beà maët ñóa töø cuõng coù theå daãn ñeán söï traày xöôùt beà maët ñóa töø hoaëc laøm cong ñaàu töø. Cho neân nhaø cheá taïo thöôøng ruùt heát khoâng khí ra khoûi buoàng chöùa caùc ñóa töø. GVHD: TS. NGUYEÃN VAÊN GIAÙP SVTH: Nguyeãn Nhaät Taân-Nguyeãn Leâ Tuøng
  3. Thieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 92 Hình 12.2 Caùc Cylinder, Track, Sector cuûa HardDisk Ñóa töø sau khi ñöôïc ñònh daïng thì ñöôïc chia thaønh caùc Track vaø Sector nhö hình 12.3. Hình 12.3 Caùc Sector vaø Track Track laø nhöõng hình vaønh khaên bao quanh truïc (coù ôû caû hai maët cuûa moãi ñóa töø). Taäp hôïp caùc Track coù cuøng ñöôøng kính treân moãi ñóa töø (platter) taïo thaønh moät Cylinder. Trong töøng Track laïi ñöôïc chia thaønh caùc Sector maø moãi moät Sector chöùa 512 byte. Sector laø ñôn vò chia nhoû nhaát cuûa ñóa cöùng coù theå truy xuaát ñöôïc. 12.1.3 Hoaït ñoäng Döõ lieäu ñöôïc ghi leân ñóa cöùng cuõng gioáng nguyeân taéc ghi leân ñóa meàm. Tröôùc tieân beàmaët ñóa ñöôïc xem nhö laø moät ma traän caùc ñieåm, moãi ñieåm chæ coù giaù trò laø “0” hay “1”. Vò trí cuûa töøng ñieåm (töøng phaàn töû cuûa ma traän) ñöôïc xaùc ñònh nhôø moät baûng, maø ta taïm goïi laø baûng ñaùnh daáu. Nhôø coù baûn naøy maø ñaàu töø coù theå ñònh ñöôïc vò trí teân ñóa. 12.1.4 Chuaån IDE Moät trong nhöõng chuaån giao tieáp ra ñôøi sôùm nhaát cho phaàn cöùng cuûa maùy PC laø chuaån IDE (Integrated Drive Electronics). IDE ban ñaàu ñöôïc phaùt trieån bôûi Western Digital vaø Compaq vaøo naêm 1986 ñeå khaéc phuïc caùc nhöôïc ñieåm cuûa cuûa hai chuaån ñaõ ra ñôøi tröôùc noù laø ST506 vaø ESDI. Chuaån IDE coøn ñöôïc bieát GVHD: TS. NGUYEÃN VAÊN GIAÙP SVTH: Nguyeãn Nhaät Taân-Nguyeãn Leâ Tuøng
  4. Thieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 93 nhö laø chuaån ATA (Advanced Technology Attachment) do söï coäng taùc cuûa caùc nhaø cheá taïo maùy tính quy ñònh vaø thoáng nhaát vôùi nhau. Moät rong nhöõng ñieåm chính cuûa chuaån IDE laø söï tích hôïp cuûa chöùc naêng ñieàu khieån ñóa vaøo beân trong oå ñóa cöùng. Nhöõng ñóa cöùng duøng chuaån IDE coù theå noái tröïc tieáp vaøo ñöôøng bus cuûa heä thoáng maø khoâng caàn moät boä ñieàu khieån taùch döõ lieäu treân bus, ñieàu naøy laøm giaûm giaù thaønh cuûa toaøn boä heä thoáng. Söï chaáp nhaän roäng raõi chuaån IDE cuûa caùc nhaø saûn xuaát vaø cuûa ngöôøi tieâu duøng, laøm thay ñoåi boä maët cuûa PC, taïo ra moät söï chuyeån bieán maïng meõ trong ngaønh naøy. Veà sau, vôùi söï phaùt trieån cuûa caùc boä vi xöû lyù maïnh, thì ñi ñoâi vôùi noù laø söï xuaát hieän cuûa chuaån EIDE (Enhance IDE) vaø ATAPI (AT Attachment Packet Interface). 12.2 GIAÛI THUAÄT ÑIEÀU KHIEÅN Moät ñóa cöùng coù taát caû laø 12 thanh ghi bao goàm: - Thanh ghi Alternate Status. - Thanh ghi Status. - Thanh ghi Command. - Thanh ghi Cylinder High. - Thanh ghi Cylinder Low. - Thanh ghi Data. - Thanh ghi Device Control. - Thanh ghi Device/Head. - Thanh ghi Error. - Thanh ghi Features. - Thanh ghi Sector Count. - Thanh ghi Sector Number. Trong ñoù moãi thanh ghi ñöôïc quy ñònh chöùc naêng raát chaët cheõ. Moãi thanh ghi ñeàu coù ñòa chæ rieâng, vaø vieäc truy xuaát noù ñöôïc thoâng qua vieäc keát hôïp tín hieäu caùc chaân /CS0, /CS1, A0, A1 vaø A2 theo baûng sau: Baøng 12.1 Baûng ñòa chæ moät soá thanh ghi chuû yeáu READ WRITE CS0 CS1 A2 A1 A0 Thanh ghi ñieàu khieån 0 0 x x x Data bus hiZ Khoâng söû duïng 0 1 0 x x Data bus hiZ Khoâng söû duïng 0 1 1 0 x Data bus hiZ Khoâng söû duïng 0 1 1 1 0 Traïng thaùi chuyeån tieáp Ñieàøu khieån thieát bò 0 1 1 1 1 Ñòa chæ oå ñóa Khoâng söû duïng GVHD: TS. NGUYEÃN VAÊN GIAÙP SVTH: Nguyeãn Nhaät Taân-Nguyeãn Leâ Tuøng
  5. Thieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 94 Thanh ghi leänh 1 0 0 0 0 Data Data 1 0 0 0 1 Error register Features 1 0 0 1 0 Sector count Sector count 1 0 0 1 1 Secter number Sector number 1 0 0 1 1 * LBA bits 0-7 * LBA bits 0-8 1 0 1 0 0 Cylinder low Cylinder low 1 0 1 0 0 * LBA bits 8-15 * LBA bits 8-16 1 0 1 0 1 Cylinder high Cylinder high 1 0 1 0 1 * LBA bits 16-23 * LBA bits 16-24 1 0 1 1 0 Drive/head Drive/head 1 0 1 1 0 * LBA bits 24-27 * LBA bits 24-28 1 0 1 1 1 Status Status 1 1 x x x Invalid address Invalid address Vôùi baát kyø moät ñóa cöùng muoán truy xuaát döõ lieäu, chuùng ta phaûi tuaân thuû quy trình sau. GVHD: TS. NGUYEÃN VAÊN GIAÙP SVTH: Nguyeãn Nhaät Taân-Nguyeãn Leâ Tuøng
  6. Thieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 95 Baét ñaàu Ñoïc thanh ghi Status hay thanh ghi Alternate Status BSY =0 ? Ghi vaøo thanh ghi Device bit DEV Ñoïc thanh ghi Status hay thanh ghi Alternate Status BSY=0 ? DRDY=1 A GVHD: TS. NGUYEÃN VAÊN GIAÙP SVTH: Nguyeãn Nhaät Taân-Nguyeãn Leâ Tuøng
  7. Thieát keá, cheá taïo vaø ñieàu khieån tay maùy Trang 96 A Ghi ñöôøng daãn cho caùc thanh ghi Sector, Cylinder, vaø Device Ghi leänh vaøo thanh ghi Command DRQ =1 ? Ñöa döõ lieäu vaøo/Ñoïc döõ lieäu ra Ñoïc thanh ghi Status hay thanh ghi Alternate Status BSY =0 ? Keát thuùc 12.3 CHÖÔNG TRÌNH ÑIEÀU KHIEÅN VAØ SÔ ÑOÀ NGUYEÂN LYÙ MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN Chöông trình ñieàu khieån vaø sô ñoà nguyeân lyù maïch ñieàu khieån ñöôïc in ôû phaàn phuï luïc trang 3. 12.4 KEÁT LUAÄN Nhö theá ta ñaõ nghieân cöùu caùc nguyeân taéc cô baûn nhaát ñeå giao tieáp vôùi moät ñóa cöùng theo chuaån IDE. Baèng caùch naøy ta coù theå löu ñöôïc moät khoái löôïng lôùn döõ lieäu, vaø coù theå truy xuaát deã daøng. Beân caïnh ñoù, ta cuõng ñaõ hieåu ñöôïc caáu taïo chung cuûa moät ñóa cöùng. GVHD: TS. NGUYEÃN VAÊN GIAÙP SVTH: Nguyeãn Nhaät Taân-Nguyeãn Leâ Tuøng

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản