Что такое Zip Drive?
ZIP-дисковод (ZIP Drive) — накопитель на сменном жестком диске с очень высокой плотностью записи. Это аналоги дискет, имеющие большую ёмкость. Были изобретены компанией Iomega в конце 1994 года.
Почему устройство называется дисководом Zip? Имя ("Zip" по-английски значит: «мгновенно перемещать») полностью соответствует ключевым атрибутам продукта: скорость, мобильность, простота и безопасность.
Корпорация Iomega является мировым лидером в области новаторских решений по хранению информации и безопасности информационных сетей для малых предприятий и индивидуальных потребителей. Основана в 1980 году. На сегодняшний день перечень продукции компании Iomega включает широкий диапазон портативных жестких дисков, а также жестких дисков для ноутбуков, мультимедийных устройств и устройств хранения данных со съемным носителем. В 2008 году компания Iomega стала 100-процентной дочерней компанией корпорации ЕМС® Corporation. ЕМС – это одна из 500 крупнейших промышленных компаний США, являющаяся лидером в области систем хранения информации и технологии программирования для предприятий во всем мире. В качестве компании, входящей в состав ЕМС, Iomega еще лучше стабилизировалась для того, чтобы продвигать лидирующие решения отраслей промышленности, в которых она была награждена.
К середине 90-х ёмкости дискет уже было недостаточно. На смену дискете 3,5″ претендовали несколько форматов, среди которых наибольшую популярность завоевали дискеты Iomega Zip. Такие фирмы, как Dell и Apple включали встроенные Zip в свои компьютеры. Так же как и дискета 3,5″, носитель Iomega Zip представлял собой мягкий полимерный диск, покрытый ферромагнитным слоем и заключённый в жёсткий корпус с защитной шторкой. Но в отличие от 3,5″-дискеты, отверстие для магнитных головок располагалось в торце корпуса, а не на боковой поверхности.
Диски CD-R/CD-RW тогда еще не вошли в обиход по причине высокой стоимости как самих болванок, так и соответствующих оптических приводов, а о технологии DVD еще никто и не знал. Компания Iomega выпускает устройство, которое способно записывать до 100 Мб на один диск. По тем временам это было просто феноменально, картридж, который напоминал обычную 3.5” дискету, мог уместить почти в 70 раз больше информации. Успех был ошеломляющий. Но на этом разработчики компании не остановились. Спустя некоторое время былb выпущенs носителb, которыt обладалb емкостью 250 Мб и 750 Мб. Что касается самих приводов, то вначале это были внутренние устройства, которые подключались через интерфейс IDE. Они были способны читать диски емкостью 100 Мб и 250 Мб, скорость передачи данных доходила до 2.4 Мб/с. Дальнейшим развитием явилась внешняя модель, которая подключалась через LPT-порт. Все технические характеристики остались почти неизменными, поменялась скорость обмена информацией с ПК, которая ограничивалась параметрами параллельного интерфейса LPT. В конце концов, эволюционное развитие ZIP-устройств привело к возникновению устройства с интерфейсом USB или FireWire.
Принцип действия
Как только дискета вставлена, на двигатель, который вращает шпиндель, подается напряжение, и он начинает раскручивать магнитный диск до 2941об/мин. После этого из парковочной зоны выдвигаются считывающие головки, которые под действием воздушной силы парят над поверхностью диска. Почти по такому же принципу работает и HDD. Но есть и существенные отличия ZIP-привода, которые в итоге и решили его судьбу. Как известно, жесткий диск – это закрытая конструкция. Она полностью защищена от внешних воздействий: влаги, пыли. В устройствах компании Iomega в момент работы с информацией рабочая область диска и считывающие головки фактически находятся на открытом воздухе. То есть высока вероятность попадания влаги и пыли на самые важные элементы устройства. Надежность таких носителей во много раз меньше. ZIP-приводы отличались и принципом построения механизмов введения считывающих головок в рабочую область.
Для устройства на сменных носителях этот процесс выглядит следующим образом: при подаче напряжения линейный привод резко выдвигает головки в рабочую область, он способен их перемещать лишь в одном направлении. Такое решение не является очень надежным. В жестком диске используется поворотный механизм, который перемешает головки по радиусу. Это позволяет достигать высоких ускорений, а следовательно, уменьшать время поиска. Если взять в руки картридж ZIP-привода и обычную 3.5” дискету, то обнаружится лишь одно существенное отличие: толщина корпуса первого в 1.5 раза больше. В чем же секрет большой емкости? Если уменьшать толщину магнитного диска, то будет возрастать плотность записи информации. Помимо этого при их изготовлении используются специальные материалы с высокой коэрцитивной силой. Но и на эту бочку меда нашлась ложка дегтя. Картриджи очень сильно подвержены влиянию магнитного поля, температуры, механического воздействия, влаги и пыли. Все эти факторы снижают надежность хранения данных. Как была дискета, так она и осталась! Изменилась лишь степень беспокойства за сохранность данных. Если раньше пропало бы всего лишь 1.44 Мб информации, то в случае с дисками ZIP это количество во много раз возрастало.
Устройство Zip привода
Устройство (Приложение № 1) в собранном виде состоит из корпуса, поддона, направляющих и платы с электроникой, закрепленной на дне. Поддон может двигаться, скользя вдоль направляющих боковых пластин с профильными вырезами. (Направляющие устройства расположены вдоль боковых стенок.
Направляющие позволяют поддону двигаться от передней части устройства к задней, причем сам поддон при этом поднимается или опускается. Пружина (их две, на обоих сторонах) подтягивает поддон к передней части устройства, тем самым стремясь вытолкнуть корпус диска из устройства. Без диска в устройстве, поддон будет находиться в передней части, насколько это позволяют направляющие.
Как только диск вставлен и еще не дошел до упора поддона, собачка поворотного рычага ловит край металлической заслонки корпуса диска и начинает двигать заслонку в полностью открытое положение. Натяжение пружины поворотного рычага также создает небольшую противостоящую силу, которая помогает пружине выталкивать диск из устройства.
После того, как корпус диска достигает упора, начинается сдвигание самого поддона к задней части устройства. Канавки направляющих, в которых скользит поддон, направлены вверх так, чтобы, когда поддон затолкнут назад диском, сам поддон подымался до встречи с корпусом диска и шпиндель двигателя сцеплялся с основанием диска. Серое магнитное кольцо вокруг сердцевины двигателя сильно сжимается при этом с сердцевиной диска.
Рычаг уводит головки в зону хранения при критической ситуации. Он механически расцепляет и уводит головки устройства, если электропитание отсутствует и нет возможности сделать это с помощью электроники. Когда поддон закончил движение назад, одна из двух собачек внутри устройства блокирует расцепитель, разрешая движение головок. Тем временем, вторая собачка зацепляется за белый эксцентрик, отодвигая его от центра двигателя. Этим самым снимается механическая блокировка головок, предохраняющая головки от выхода без вставленного диска.
Как только поддон достигает предела движения назад, эта вторая собачка снижается до метки, защелкивая поддон в задней части устройства. Кроме того, корпус диска захватывается в устройстве двумя штырьками, которые входят в отверстия в основании корпуса диска. Это происходит, когда поддон поднялся по направляющей до встречи с корпусом диска. Когда вторая собачка подходит к метке у эксцентрика, маленький выключатель, установленный на схемной плате ниже поддона включается, сообщая электронике устройства, что корпус диска был успешно вставлен и захвачен. Звуковая катушка привода головок получает питание через гибкий кабель (который также несет сигналы чтения/записи головок), чтобы выдвинуть и загрузить головки на диск.
Когда устройство получает команду на выброс диска, головки сначала оттягиваются назад к месту посадки/хранения, затем шпиндель двигателя останавливается. После короткой паузы эжекторный соленоид получает импульс, чтобы отвести эксцентрик от второй собачки. Этим самым отпирается поддон, позволяя пружине тянуть поддон вперед. Поддон следует по направляющим вперед-вниз, разъединяя шпиндель с сердцевиной диска, затем отодвигается сам и расцепляет два штырька от корпуса диска. Это позволяет поворотному рычагу, нагруженному пружиной, выдвинуть корпус диска из устройства, закрывая в процессе движения защитную заслонку диска.
Головки (Приложение № 3) выходят из позиции посадки/хранения и перемещается к диску. Серебристый брусок расположен сверху поперек движения головок и идентичен такому же снизу. Вместе два бруска едут по сторонам (бортикам), которые служат для "подъема и разделения" головок, когда они входят в корпус диска. Войдя внутрь корпуса, головки сперва находятся выше поверхности вращающегося носителя. В процессе движения внутрь сторона (бортик) плавно сходит на нет, позволяя головкам зависнуть над быстро вращающимся диском. Есть также "место посадки/хранения", на которое головки возвращаются, когда они полностью разведены.
В устройствах с подвижной катушкой нет заранее зафиксированных положений. Вместо этого в них используется специальная система наведения (позиционирования), которая точно подводит головки к нужной дорожке.
Система точного наведения головок на дорожки называется сервоприводом, а для его работы требуется сигнал обратной связи, который несет информацию о реальном взаимном расположении дорожек и головок.
Колебания температур не сказываются на точности работы привода. При сжатии и расширении дисков (вращение, температура) все изменения их размеров отслеживаются сервоприводом и положения головок корректируются. Для поиска конкретной дорожки используется заранее записанная на диске вспомогательная информация (сервокод). Поскольку сервокод считывается непрерывно, то изменение размера диска под воздействием температуры приводит к отслеживанию головкой изменений положений дорожки и потерь данных не происходит.
Как правило, сервокоды записываются на носитель производителем и не изменяются в течение всего срока его эксплуатации. Известно также, что для записи сервокодов необходимо очень точное, дорогостоящее оборудование, которое использует лазерный прицел для точной установки головок, а расстояние между позициями, где записываются сервокоды, определяется интерференционным методом, с точностью до долей волны лазерного излучения.
О структуре сервокодов и местах их расположения на дорожках информации нет. Известно, что служебная информация хранится на специальных, закрытых для пользователя дорожках диска картриджа, известных как Z-дорожки. Количество их 4, на каждой стороне две, причем одна из них – дублирующая. Когда все из этих четырех Z-дорожек повреждены, нет возможности прочитать какие-либо данные с диска и информация теряется навсегда.
В Zip-дисководах (Приложение № 4) используется еще одна специальная функция (sweep) – свипирование диска. Ее основное назначение – устранение последствий воздушного трения, возникающего между головкой и поверхностью носителя при больших оборотах вращения диска. (Хотя головки не касаются поверхности носителя, они располагаются настолько близко к нему, что явление истирания поверхности неизбежно возникает). Кроме того, в негерметичной камере бывают еще и встречи головок с пылинками. Если головка будет постоянно находиться в одном месте над дорожкой, то вышеперечисленные причины приведут к преждевременному износу поверхности диска.
Чтобы этого не произошло, и выполняется процедура свипирования: когда обращения к картриджу нет, блок головок движется непрерывно вперед-назад над поверхностью диска, последовательно проходя все дорожки по возрастающей, а потом – по убывающей, и наоборот. Таким образом, происходит постоянное движение блока головок вдоль поверхности диска, даже если нет обращений к диску.
Характеристика дискет Iomega Zip
ZIP-100
Носитель информации емкостью 100 663 296 байт. Скорость передачи данных — около 1 МБ/с и время произвольного доступа — около 28 миллисекунд. Внешний привод имел интерфейс LPT (разъем DB-25), в основном использовался с PC, или SCSI (такой же разъём), который был популярен среди пользователей Mac. Скорость передачи данных через интерфейс LPT определялась возможностями порта и, как правило, была ниже максимальной скорости привода. Внутренние приводы имели интерфейс IDE или SCSI. Дискета ZIP в два раза толще (около 7 мм) обычной дискеты, а по конструкции похожа на нее. Металлическая шторка сдвигается и открывает окошко для доступа к магнитному диску, но головки подходят к нему не с боков, как у обычной дискеты, а с торца. Набор отражателей-катафот вверху слева дискеты позволяет дисководу определить тип дискеты.
ZIP-250
Диск имел ёмкость 250 640 384 байт (около 250 МБ). Модель Zip-250 работала и со старыми картриджами в 100 МБ, и с новыми на 250 МБ. Дисковод выпускался как во внутреннем, так и внешнем исполнении, с подключением по самым разнообразным интерфейсам -IDE, SCSI, LPT, USB и даже FireWire. Поскольку перезаписываемые CD и объемные жесткие диски были тогда еще дорогостоящими, Zip-250 при цене $199 выглядел неплохим дополнением к дискетам на 1,44 Мб. Картриджи стоили около $17 за штуку; их заявленная максимальная скорость составляла 1,7 МБ/с, но в реальности могла падать до 50 КБ/с. Вместо отражателей у них - белая пластмасса). По внешнему виду дискеты Zip на 100 и 250 Мб абсолютно идентичны. Для отличия дискеты на 250 Мбайт маркируют особой, обычно желтой наклейкой. Время наработки на отказ привода Zip-250 — 10 тысяч часов, дискета рассчитана на 2000 установок в привод. Размер дисковода 44х139х193 мм, вес 440 г.
ZIP-750
Ёмкость диска около 750 МБ. Внешний привод имел интерфейс USB 2.0 или FireWire. Привод мог читать и писать диски 750 и 250 МБ, диски 100 МБ поддерживались в режиме только чтения. Вес – 390 г.
«Щелчки смерти»
"Щелчки смерти" (англоязычное выражение "clicks of death") - это досадный недостаток дисководов ZIP. Щелчки возникают, когда головки выезжают в рабочую область и начинают считывать информацию с диска. Если это им не удается (повреждена Z-дорожка), то они возвращаются обратно в парковочную зону, в которой при помощи специальных приспособлений с них снимается статический заряд и попавшая пыль. Затем процесс считывания повторяется заново. Но, так как носитель уже поврежден, эту операцию выполнить не удастся. Привод до бесконечности будет вытаскивать головки из парковочной зоны и всовывать их назад с характерным пощелкиванием. Это уже может привести к более плачевным результатам: повреждение считывающих головок. Они, в свою очередь, могут физически повредить магнитный диск. А если после этого диск установить в другой рабочий привод ZIP, последствия будут катастрофические, можно моментально вывести его из строя. При помощи одной дискеты можно было убить большое количество работающих устройств Iomega ZIP.
Исследования показали, что существует три причины появления «щелчков смерти».
Причины, связанные с физическим состоянием магнитных головок или дискеты - обычно возникают в результате того, что магнитные частицы, состоящие из железа и неодима, повреждают механизм считывания-записи дисковода. Материал, из которого состоит диск, также распадается, образуя твердый сплошной налет на головках дисковода, что не дает головкам возможности читать диск и приводит к его последующему разрушению. Загрязненные головки также могут контактировать с кромкой вращающегося диска, что может привести к обрыву головок.
Причины, связанные с влиянием внешних факторов - причинами щелчков, связанных с внешними факторами, могут быть перебои питания и неисправные соединители, что особенно актуально для внешних (external) Zip-дисководов. Дефекты, допущенные при производстве, чрезмерный износ и плохое обращение с устройствами, магнитные и радиопомехи также могут в конечном итоге привести к «щелчкам смерти».
Причины, связанные с нештатным срабатыванием электроники - при нештатном срабатывании электроники могут возникнуть ситуации, когда на диск записывается информация в места для этого не предусмотренные или с несоблюдением принятых соглашений. Такая запись может настолько отличаться от стандарта, что также может привести к «щелчкам смерти», т.к. на дискете имеется много служебной (фабричной) информации, которая может быть повреждена в результате такой записи.
Достоинства и недостатки Zip Drive
Достоинства:
Недостатки:
нужны специальные устройства для чтения;
отсутствие универсальности (только 10% компьютеров оснащены ZIP-приводом);
непригодность в распространении программного обеспечения (оптические диски оказались более эффективными);
дороговизна носителей.
Закат эры ZIP
Путь приводов компании ZIP был не очень долгим. Это объясняется рядом причин. Не только «щелчки смерти», с которыми столкнулись почти все пользователи этих устройств, но и бурное развитие оптических накопителей. Их надежность во много раз больше по сравнению с магнитными носителями, а объем информации, который они способны разместить, оставляет в «аутсайдерах» приводы ZIP. С приходом эры DVD это положение еще больше упрочнилось. Продажи Zip резко пошли на спад в 2000 году и к 2003 году уменьшились в 4 раза. В дальнейшем спад продолжался и приблизительно к 2006—2007 году продажи практически прекратились.
Приложение № 1
Устройство Zip Drive
Приложение № 2
Дискеты Iomega Zip
Zip-100
Zip-250
Zip-750
Приложение № 3
Магнитные головки в различных положениях
Головки полностью убраны в специальный туннель
Начало извлечения. К упругим держателям головок припаяны металлические штырьки (экстракторы)
Головки полностью вышли из туннеля
Приложение № 4
Внешний вид Zip-дисководов
16