Правила эксплуатации магнитных носителей

Обращение с магнитными носителями сводится к правилам, основанным на минимизации рассмотренных выше неблагоприятных вздейтсвий.

Класс чистоты машинного зала должен иметь высшую (в технике) категорию. Воздух в вычислительный зал должен подаваться обеспыленным и кондиционированным. Колебания температуры относительно номинального значения не должен превышать  2^оС.

Относительная влажность воздуха должна выдерживаться в достаточно жестких пределах 10...40%. В машинном зале должно поддерживаться избыточное давление.

Особенно жесткими должны быть требования к содержанию пыли. Число пылинок на 1 дм³ не должно превышать 10⁴. Пол в машинном зале должен быть обработан пылеотталкивающим препаратом, швы в полу должны быть плотными, без щелей, рекомендуется антистатическая одежда, антистатическое покрытие пола.

Краска для стен и потолка - износоустойчивая. Запрещается белить потолок побелками.

Хранение магнитных носителей осуществляется при t^o 1020^oC, по возможности в контейнерах, экранированных от электрических и магнитных полей, относительная влажность 20-80%.

Важным фактором, обеспечивающим хранения носителя, является периодическая перезапись. По разным источникам требуется перезапись информации раз в квартал - раз в месяц. Смена носителя после 5-10-кратной перезаписи.

Лекция 25

Эксплуатационная надежность оптической записи информации

План лекции:

1. 
   Физические основы оптической записи
   
2. 
   Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске
   
3. 
   Сравнительная характеристика различных носителей информации
   

Физические основы оптической записи

При создании оптических дисков решены следующие проблемы:

11. 
    обеспечение высокой ударопрочности;
    
12. 
    применение материалов и технологий, обеспечивающих простое, но точное формирование дисков;
    
13. 
    обеспечение однородности покрытий;
    
14. 
    обеспечение минимальных деформаций в условиях хранения и эксплуатации;
    
15. 
    использование недорогих материалов.
    

Основа оптических дисков как носителя информации изготовляется из следующих материалов: поликарбонат, стекло, полиметилметакрилат. Поликарбонат - наиболее распространённый материал. Отличается высокой прочностью, малой удельной плотностью, долговечностью, химической стойкостью и стойкостью к воздействию тепла и влаги. Благодаря физической и химической стабильности структуры поликарбоната он характеризуется пренебрежимо малым ухудшением параметров со временем.

К числу главных достоинств стекла относится то, что оно практически не поглощает влаги и устойчиво к воздействию тепла.

Стекло имеет большую удельную плотность, боится ударов, дорого в производстве. Кроме того, диски со стеклянной основой необходимо изготовлять с воздушной полостью, из-за которой записывающий слой может оказаться подверженным загрязнению.

Полиметилметакрилат - самый прозрачный из всех пластиков, стойкий к царапинам. ПММА имеет относительно низкую температуру плавления и активно поглощает влагу из воздуха, следовательно, подвержен физическим деформациям, что делает его непригодным для долговременного хранения.

К основе оптических дисков существуют жестокие требования по размерам возможных отклонений от заданной формы, так как эти требования являются следствием технических возможностей системы автофокусировки , а также определяют возможное количество дорожек на диске.

Существует шесть основных способов записи на оптический носитель.

1. 
   Запись путем преобразования состава сплава записывающего слоя поверхности – технология однократной записи для долговременного хранения. Создается слой двухэлементных сплавов: Sb₂Se₃, Bi₂Te₃. При воздействии луча лазера большой мощности образуется слой четырехэлементного сплава Sb∙Se∙Bi∙Te, отражательная способность которого в 300-400 раз больше, чем у необработанных участков. Важное преимущество – не требуют наличия воздушного зазора между записывающим слоем и основой, что повышает надежность хранения данных и долговечность носителя.
   

1. 
   Запись путем образования впадин (темных пятен) – pit forming – разрушающий способ, используемый для дисков со стеклянной основой. Луч испаряет носитель с образованием темного пятна (кратера). Записывающий слой – теллур с прослойкой воздуха на стеклянной основе.
   

1. 
   Запись путем образования пузырьков - bubble rising – основан на физической или химической реакции (рис.25.1). Если процесс образования пузырька физический (испарение), то можно стереть информацию при воздействии тепла и давления.
   

Рис.25.1. Запись путем образования пузырьков

1. 
   Запись с использованием органического полимерного красителя. Производится путем образования микрорельефа.
   

1. 
   Запись путем изменения фазы вещества. Используется слой аморфного вещества, например, окисел теллура TeO, в котором при воздействии концентрированного света происходит кристаллизация с изменением отражающей способности.
   

1. 
   Магнитооптическая технология. Основана на нагреве магнитного носителя до точки Кюри. При этом записывающее магнитное поле меняет ориентацию доменов только в нагретых элементах. Считывание информации происходит с помощью эффекта Керра (изменение поляризации луча в электромагнитном поле – рис.25.2).
   

Рис.25.2. Поляризация электромагнитной волны

Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске (НОД)

НОД содержит ряд электромеханических и оптических систем: управляемый электрический привод носителя, привод позиционирования магнитной головки, приводы систем слежения за дорожкой, система автофокусировки.

Управляемый привод носителя информации представляет собой двигатель постоянного тока со стабилизацией управляющего тока. При вращении оптического диска с постоянной угловой скоростью обеспечивается поддержка средней и мгновенной скорости вращения. Кроме того, устройство управления определяет момент достижения диском номинальной скорости вращения. В некоторых электроприводах применяют переменную скорость вращения, обратно пропорциональную линейному положению оптической головки относительно края диска.

Двигатель постоянного тока является либо коллекторным (с печатным якорем), либо бесколлекторным (более надежные и часто применяемые). В качестве датчика скорости используется специальный секторный диск, установленный на валу двигателя, либо служебные метки оптического диска– носителя информации.

Система позиционирования оптической головки служит для быстрого перемещения оптической головки в радиальном направлении на заданную дорожку диска. Для построения системы позиционирования оптической головки существенными являются такие количественные характеристики размещения данных, как поперечная плотность записи, оцениваемая числом 400-1000 дорожек на миллиметр и длиной рабочей зоны от 50 мм (130мм) до 100 мм (300мм).

Наряду с этим при построении системы позиционирования оптической головки учитываются радиальное биение рабочих дорожек диска.

Исполнительным звеном системы позиционирования является двигатель, входящий в состав контура обратной связи. Используется двухступенчатая структура система позиционирования оптической головки. Для поиска заданной зоны с помощью грубой (первой) ступени осуществляется перемещением в зону М дорожек, в которой расположена заданная дорожка. Точная установка осуществляется второй ступенью позиционирования, которая используется, если разность меньше М. В качестве датчика позиции первой ступени используется либо предварительная разметка диска, либо специальные позиционные датчики, определяющие шаг дискретизации. Иногда используется только подсчет шагов шагового двигателя.

Работа точной ступени системы позиционирования оптической головки построена прямом отсчете информационных дорожек, пересеченных при перемещении. Переход с режима грубого поиска на режим точного поиска предполагает определение физического адреса дорожки, на которую установилась оптическая головка в результате грубого поиска. При двухступенчатом поиске время доступа состоит из 4-х составляющих:

1. 
   время поиска зоны;
   
2. 
   время определения адреса дорожки, достигнутой в результате грубого поиска;
   
3. 
   время поиска заданной дорожки под управлением точной ступени;
   
4. 
   время ожидания заданного сектора на дорожке.
   

В качестве исполнительных двигателей системы первой ступени используют:

5. 
   линейные двигатели;
   
6. 
   шаговые двигатели (низкая точность);
   
7. 
   поворотные двигатели.
   

Системы точной настройки предназначены для настройки на конкретную дорожку, а также для удержания этой дорожки в поле зрения считывающего луча. Удержание необходимо для компенсации эксцентриситета 70 мкм с частотой 90 Кгц.

Способы радиальной компенсации:

1. 
   отклонение оптического луча по радиусу с помощью гальванометрического зеркала (рис.25.3), линейного микродвигателя, перемещение микрообъектов, комбинации зарядов. Одна из проблем – формирование сигнала обратной связи;
   

Рис.25.3. Гальванооптическая отклоняющая система

2. 
   в системах с предварительной разметкой - по слежению за центром головки измеряется разностный сигнал датчиков D1 и D2 (рис.25.4). Недостаток - требуется предварительная разметка;
   

Рис.25.4. Разностный метод измерения отклонения луча

3. 
   трехлучевой метод измерения (рис.25.5).
   

Рис.25.5. Трехлучевой метод измерения отклонения луча

U₁ - U₂ ~x.

Недостаток - ширина зоны между дорожками больше 2-х диаметров луча. Зона сужается, если лучи смещаются на середину дорожки.