نظرية عمل مشغلات الأقراص المرنة

نظرية عمل مشغلات الأقراص المرنة

Theory Of Operation Of Floppy Disk Drives

مقدمة

من المعروف أنه لايمكن تسجيل إشارات عن طريق تيار مستمر DC على وسيط مغناطيسي لأ لإشارة الـDC تقوم بعمل محو للوسيط المغناطيسي. وحيث أنه فى مجال الكمبيوتر تكون نوعية البيانات المطلوب تخزينها هى بيانات رقمية، لذا سو نتعرض لحالات خاصة مثل 0000 أو 1111 وفى مثل هذه الحالات تكون نوعية إشارات البيانات DC أى خالية من التغير مما يجعل عملية التسجيل المباشر لهذه الحالات مستحيلة. من هنا تأتى مشكلة التسجيل للبيانات الرقمية "Digital Data" ولحل هذه المشكلات لابد من تحويل تركيبة الأصفار والآحاد للبيانات إلى صورة أخرى تشتمل على التغير "Alternating". ويطلق على عملية التحويل هذه تشفيرالبيانات "Encoding". تستخدم عدة طرق مختلفة للتشفير اليوم، أكثرها استخداما فى أجهزة الكمبيوتر هى طريقة التعديل الترددى “Frequency Modulation” وطرية التعديل الترددى المعدل “Modified Frequency Modulation” وطريقة التسجيل بشفرة المجموعه "Group Code Recording" وطريقة الإزاحة الترددية "Frequency shift Keying".

طرق التشفير وفك الشفرة :Encoding/Decoding Techniqes

كما سبق وأشرنا أنه توجد عدة طرق للتشفير وفك الشفرة فى عمليات تخزين البيانات على الأقراص المرنة× فيما يلى شرح لكل طريقه.

1- طريقة الإزاحة الترددية (:Frequency Shit Keying ( FSK

تستخدم هذه الطريقة اساسا فى أجهزة التسجيل الصوتى

“ Audio Cassette Recorders” . وتستخدم أيضا فى اجهزة موديم التليفونات "Telephone Modems" .فى هذه الطريقة يتم تشفير البيانات الرقمية إلى متواليات نغمات صوتية "aduio tone"كما هومبين فى شكل 2-1

2 (5)

فى جهاز التسجيل الصوتى القياسى المعروف باسم "Kansas City Standard" يتم تمثيل حالة منطق "0" بنغمة ترددها 2400ذبذبة/ثانية بينما يتم تمثيل حالة منطق "1" بنغمه ترددها 1200 ذبذبة/ثانيه. كانت هذه الطريقة تعطى تفاوتا فى الضوضاء والسرعة علاوة على أنها كانت طريقة بطيئة جداً. حيث كان معدل نقل البيانات 300bits فى الدقيقة أى حوالى 30 بايت فى الثانية. فى أجهزة الكمبيوتر من النوع IBM PC التي كانت تحتوى على مشغل شرائط ممغنطة، كانت البيانات تم تشفيرها وفك الشفره عن طريق برامج موجودة برقاقة الـ BIOS ROM. لذلك فإن دائرة الربط Interface لمشغل الشرائط الممغنطة فى أجهزة كمبيوتر IBM PC بسيطة للغاية. فى هذه الدائرة يتم استخدام متابع relay ليتحكم فى تشغيل محرك الشريط الممغنط ومقارن Comparator لتحويل بيانات الاستماع إلى نبضات مربعه.

2- طريقة التعديل الترددى Frequency Modulation (FM):

كانت إحدى الطرق المستخدمة قديما فى نظم الأقراص المرنة هى طريقةالتعديل الترددى. وكانت معروفة هذه الطريقة أيضا بالتسجيل أحادى الكثافة “density Recording-Signal”. تشبه هذه الطريقة طريقة الإزاحه الترددية فى أن التردد يتم إزاحته ليمثل الحالة المنطقية الأرقام الثانئية للبيانات إلا أن التعديل الترددى يستخدم انعكاسات الفيض المغناطيسي لتشفير البينات بدلا من استخدام مميز التردد المستخدم فى طرية الازاحة الترددية. وتتبع طريقة التعديل الترددى قاعدتين أساسيتين هما:

قاعدة (1): يتم تسجيل انتقال الفيض flux transition” “ عند بداية كل خلية ثنائية "bit cell"

قاعدة (2): يتم تسجيل انتقال الفيض عند منتصف الخلية الثنائية إذا كان الرقم الثنائى الحالى للبيانات هو منطق "1".

2 (6)

وهذا يعنى أن الآحاد يتم تسجيلها عن ضعف التردد الذى يتم تسجيل الأصفار عنده. وقد استخدم مصطلح bit cell لتعريف الزمن المخصص لـbit J 1. يبين شكل2-2 أنه عند تسجيل الآحاد يتم تسجيل انعاكاسات للفيض لكل bit. وعند تسجيل الأصفار يتم تسجيل انعكاس واحد فقط للفيض ويظهر هذا فى منحنيات الحالة الانتقالية للفيض "Flux transition"

تحتاج عملية فك هذة الشفرة إلى دائرة توقيت “Timing circuity”. ويمكن أيضاَ فك الشفرة عن طريق برامج الحلقات التكراارية الزمنية “Software Timing Loops” ولكن يحتاج هذا أن يكون المعالج سريع بالقدر الكافي.

وتعرف طريقة التشفير هذ بالاسم self-clocking أى التوقيت الذاتي. علما بأنه يجب أن يكون هناك انعكاس فيض عند بداية كل Bit Cell، ويقال لهذا الانعكاس الأول أنه نبضة ساعة clock. فعندما يتم مقابلة انعكاس آخر فإن هذا يعنى أن الـ لاهف المسجل هو واحد.

3- التعديل الترددى المعدل Modified Frequency Modulation:

هذه الطريقة (MFM ) هى صورة معدلة لطريقة التعديل الترددى FM وهى الأكثر استخداما فى الوقت الحاضر. أهم فرق بين هذه الطريقة وطريقة الـFM أن لكل bit cell انعكاس واحد للفيض بصرف النظر أن الـ bit واحد أم صفر. علماً بأن طريقة الـ FM تخصص لكل bit cell انعكاسان للفيض بالنسبة للآحاد. لهذا السبب تتميز طريقة الـ MFM عن طريقة الـFM بأنها تستطيع أن تسجل ضعف عدد الـbits على نفس المساحه ومن هنا جاءت تسمية الأقراص ذات الكثافة المزدوجة Double density لأنها قد تم التسجيل عليها باستخدام طريقة الـ MFM وتتبع طريقة الـMFM القاعدتين التاليتين:

قاعدة (1): يثم كتابة انعكاس الفيض بواسطة الـ Bit Cell إذا كان البت الحالى هو واحد.

قاعدة (2): يتم تسجيل انعكاس الفيض عند بداية الـBit Cell إذا كان الت الحالى والسابق له أصفار.

يوجد عامل مهم جدا فى طرقة الـMFM يجب أخذه فى الاعتبار وهو عندما يكون الـ bit السابق "1" والحالى "0" فإنه لايتم تسجيل انعكاس فيض فى هذه الحالة على هذه الخلية " Bit Cell " ولهذ السبب لا تعد طريقة الـMFM طريقة توقيت ذاتي “self clocking” ومع ذلك يستخدم مولد نبضات ساعة خارجى “External Clock Generator” وعادة تحتوى دائرة مولد نبضات الساعه هذا على دائرة تسمىPhase-Locked Loop التي يتم ضبط تزامنها اثناء استقرار تركيبة بيانات ثنائية جميع الـBits فيها أصفار. يوضح شكل 2-3 التشفير بطريقة الـMFM.

2 (7)

 

Possibly Related Posts:


كتب في نفس المجال او من نفس الفئة

About farahat 1475 Articles
الــبــاجور - المـنـوفـيـة - جمهورية مصر العربية 0106331333 مهندس /احمد فرحات درس هندسه و علوم النظم و الحاسبات و له خيرة 18 عام في المجالات الهندسية المتعلقه بالنظم الهندسية كافة سواء كانت نظم لها علاقة بالعتاد (كهربيه - الكترونية - ميكانيكية) او نظم لها علاقة بالبرمجيات و قد حصل علي دبلومة مابعد التخرج في هندسه و علم الحاسب

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*