В НЖМД IDE AT применяют систему позиционирования, как с шаговым двигателем, так и с соленоидным приводом (звуковой катушкой), причем в последнее время система позиционирования с соленоидным приводом практически полностью вытеснила систему позиционирования с шаговым двигате-лем. Это связано, прежде всего, с такой характеристикой НЖМД, как среднее время доступа. Второй причиной является все увеличивающаяся плотность записи за счет увеличения количества цилиндров на рабочей поверхности и, как следствие, уменьшение расстояния между двумя соседними дорожками. В современных НЖМД применяют системы сбалансированного ротационного позиционирования, которые более надежны и занимают значительно меньше места по CFAвнению с линейными, используемыми на первых моделях НЖМД. В накопителях с солиноидным двигателем для размещения сервисной информации (необходимой для позиционирования магнитных головок) используется два типа СИ:
-СИ на отдельной (выделенной) поверхности (dedicated surfase) ST1144A, ST3144A, ST3283A,ST3655A, LXT340A, MXT540A;
-Встроенная СИ (embedded).
Последняя в свою очередь подразделяется на СИ, расположенную между секторами и СИ, встроенную в формат. К первой относятся модели WDAC2120A, WDAC2200A и др., семейства Caviar arhitecture-0; Ранние модели семейства СР-Зххх, CFA и CFS фирмы Conner и др. В таких моделях количество сервометок на дорожке точно соответствует количеству секторов накопителя и расположенны они строго между секторами. Причем количество сервометок на дорожке меняется в соответствии с зонным распределением.
В современных накопителях используется СИ, встроенная в формат. При этом количество сервометок на всех дорожках одинаково и равно, как, например, в модели ST3660A - 60. В таких накопителях формат не привязан к сервометкам и дорожку можно отформатировать на различное колличество секторов. Причем когда встречается сервометка, физический формат прерывается (даже если встречается поле данных) и продолжается только после ее идентификации.
В первых НЖМД IDE AT с шаговым двигателем ST157A, KL-343 использовалось обычное фазовое управление шаговым двигателем, которое подробно рассмотренно в литературе, [1] и заключается в том, что для перемещения на заданную дорожку к фазам шагового двигателя необходимо приложить последовательно дискретные напряжения, при этом вал двигателя провернется на заданный угол. Никакой обратной связи о положении головок такая система не имела и емкость накопителей, которые использовали такой принцип позиционирования, не превышала 40 Мбт. В более поздних НЖМД с шаговым двигателем стали использовать широтно-импульсное фазовое управление (ST351A/X, WD9ooooA, KL3100, KL3120). В таких накопителях применяется встроенный сервоформат и поэтому они занимают промежуточное положение между накопителями с шаговым двигателем и накопителями с соленоидным приводом. Идея широтно-импульсного фазового управления заключается в следующем: после перемещения магнитных головок на заданную дорожку происходит подстройка шагового двигателя на максимальную амплитуду считанной сервисной информации и только после этого происходит считывание или запись данных. Структурная схема широтно-импульсного фазового управления шаговым двигателем накопителей семейства WD9xxxxA показана на рис.2.
Рис.2. Структурная схема широтно-импульсного фазового управления шаговым двигателем.
Для перемещения магнитных головок на один цилиндр управляющий микропроцессор подает на контроллер ШИФУ код m, что приводит к перемещению МГ приблизительно на один цилиндр, после этого микропроцессор считывает код п со схемы выделения сервометок и CFAвнивает этот код с эталонным значением. При несовпадении кода (вследствие смещения с дорожки) производится корректировка кода т и процесс повторяется.
Системы управления с соленоидным двигателем (звуковой катушкой) являются самыми сложными, но благодаря появлению однокристальных сервомодуляторов стало возможным использование соленоидного привода в недорогих, массовых моделях НЖМД. В настоящее время практически все производители накопителей стали использовать именно соленоидный двигатель для систем позиционирования. Структурная схема системы управления с выделенной сервоповерхностью показана на Рис.3., со встроенным серво-форматом- на Рис.4.
Рис.3. Структурная схема системы управления позиционированием с соленоидным двигателем с выделенной сервоповерхностью.
Принцип построения системы с выделенной сервоповерхностью заключается в следующем: При изготовлении гермоблока накопителя на одну из поверхностей (обычно это самая нижняя поверхность пакета дисков) записывается специальная сервисная информация. Магнитная головка, которая работает только на чтение, постоянно считывает сервисную информацию. СИ, усиленная и отфильтрованная, поступает в еерводемодулятор, где расшифровывается и затем определяется действительное положение блока магнитных головок. На основании полученной информации подается воздействие на устройство управления соленоидным двигателем. Таким образом осуществляется слежение с помощью устройства тонкой регулировки. Другая задача системы позиционирования заключается в создании токового импульса в каждом конкретном случае при переходе за пределы дорожки. Инициатором такого импульса является управляющий микропроцессор, который указывает сервоконтроллеру номер необходимой дорожки. На основании этого серво-контроллер передает код необходимого токового импульса в схему управления позиционированием, где с помощью ЦАП формируется его точная величина. Рассмотрим сначала работу устройства тонкого регулирования, задачей которого является как можно более точно поддерживать однажды найденную дорожку. Информация о позиции получается с помощью сервоячеек. В зависимости от изготовителя, размера дисков, плотности дорожек и сложности сервоячеек их число колеблется в интервале между 500 и 3000 на дорожку. На рис.5 приведена упрощенная структура сервоячейки. Каждая ячейка состоит из четырех смен направления намагниченности, называемых дибитами. С обеих сторон ячейка ограничена полями синхронизации. Позиция сервоголовки находится строго между четной и нечетной серводорожками. При этом в сервоголовке наводится сигнал, показанный на рис.6. Электроника позиционирования формирует из этого сигнала напряжение ошибки, которое получается как разность импульсов, обозначенных как А и В. Если теперь головка располагается абсолютно правильно, т.е. строго между серводорожками, то это напряжение ошибки будет равно нулю. Если головка смещается по направлению к нечетной дорожке, то в сигнале данных импульс А увеличивается, а В уменьшается. При этом возникает положительное напряжение ошибки, и сервосистема пытается ее скомпенсировать перемещением головки по направлению к четной дорожке.
|
