第7章 磁盘存储器

图7-3 软驱的34线电缆
表 7-1
软驱接口的信号定义
引脚编号 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
信号名称（低电平有 效） No Used Head Load Drive Select 3 INDX/Sector Drive Select 0 Drive Select 1 Drive Select 2 Motor ON Direction Select Step
1．外置式LS-120软驱的安装：……
2．内置式LS-120软驱的安装：……
7.1.2.2 ZIP驱动器
ZIP驱动器是一种活动式存储驱动器，它使用的盘
片容量为100MB。它的盘片比传统3.5”盘片厚许多，它 不兼容传统软盘。按接口形式分，ZIP有IDE内置式、 SCSI内置式、SCSI外置式和并口外置式等。采用与硬 盘同样的SCSI和IDE接口，使ZIP驱动器的存取时间大 大提高，达到29毫秒。而采用通用的并行口，则使ZIP 驱动器可以非常方便地接入台式、便携式或其它各式 计算机，但并行口会使ZIP的访问速度明显变慢。 IDE接口、SCSI接口和并行接口的ZIP软驱的安装方法 均与原来的3寸软驱不同。
IDE接口来自IBM AT机，其信号定义与AT机的总线 相似，因此也叫AT总线（AT BUS）。IDE接口的硬盘连 接电缆为40线排线电缆，其中红色为1号线，如图7-6 所示。
在一个IDE接口上连接两个硬盘，一个硬盘上的跳 线应设置为“Master”状态，另一个硬盘上的跳线应设 置为“Slave”状态。 硬盘的电源线为4线，分别为+12V（黄色）、地 （黑色两根）和+5V（红色），12V供给马达，5V供给 电路元件。
5．间隔存取因子（Interleaver）…… 6．写预补偿（Write Pre-Comp）…… 7．磁头着陆区（Landing Zone）……
7.3 硬盘控制器接口
在微机系统中采用过的硬盘接口主要有四种， ST-506、ESDI（Enhanced Small Device Interface） 即增强型小型设备接口、IDE和SCSI。IDE接口广泛用 于普通PC机，SCSI接口多用于服务器和专用图形工作
2.3 UHC软盘驱动器
UHC（Ultra High Capacity）即超高容量软盘驱 动器，由日本Mitsumi公司开发。它的盘片容量为 150MB，也兼容原1.44MB的3.5寸软盘。它的主轴马达 转速为3600RPM。它的磁头与盘面不接触，与硬盘原理 一样。它的平均搜寻时间为20mS，比LS-120的60mS快3 倍。 预言各种新型大容量软盘驱动器的发展前景，到
功能 未使用 磁头加载 选择驱动设备 3 索引或扇区 选择驱动设备 0 选择驱动设备 1 选择驱动设备 2 马达启动 磁头方向选择 磁头步进
22 Write Data 24 Write Gate 26 Track 00 28 Write Protect 30 Read Data 32 Side One Select 34 Ready 1,3,5,…,33 奇数脚均为 GND 接地线
7.2.2.1 硬盘的技术指标
1．道密度与位密度 硬盘道密度是指磁盘径向的磁道密度，单位是 TPI（Track Per Inch）即每英寸磁道数。 2．转速： 硬盘的转速是指硬盘主轴马达也就是盘片的转速， 单位是RPM（Round Per Minute）即每分钟圈数。 3．平均存取时间 平均存取时间（Average Access Time）是反映 硬盘数据操作速度的指标，单位是毫秒（mS）。它包 括三个时间段：平均寻道时间（Seek time），平均定 位时间（Setting time），转动延迟（Rotational latency）。
LS-120盘片容量可达l20MB，是原3.5寸软盘的83 倍。读写速度为原软驱的5倍。LS-120使用标准IDE接 口。它与原3.5寸软驱兼容，即可以读写1.44MB软盘。 许多新的BIOS都支持LS-120软驱，DOS、Win3.x、 Windows 9x和Windows NT可以使用这种软驱。LS-120 软盘驱动器有望成为未来PC机的大容量外存设备。 内外置LS-120的安装是不同的。
缆的红色线应接到两边插座的1号脚，以免电缆接反。
软驱34线电缆如图7-3所示。在一些微机的系统硬件配 置程序CMOS Setup中有“Swap Floppy Drive”这一项，
当将其设置为“Enabled”时则可对调A、B两个软驱的
逻辑名称，而不必在电缆插头上将它们对调。软驱接 口（FDC）的信号定义如表7-1。
图7-6 硬盘的40线电缆
硬盘装好后还要做两件事，首先要进入CMOS Setup设置硬盘类型（HDD Type），即设置硬盘的柱面 数、磁头数和扇区数。其次要用FDISK、FORMAT命令进 行硬盘分区和格式化，也可用硬盘专用管理软件DM进 行，之后才能使用。具体做法在后面有关章节介绍。
7.2.2 硬盘的技术参数
站。
7.3.1 硬盘 IDE 型接口
7.3.1.1 IDE接口
IDE（Intelligent Device Electronics）即智能 设备电子接口，是目前PC机普遍采用的最基本硬盘接 口。IDE接口的40个引脚除了对主板上的ISA总线（也 叫AT总线）的信号进行必要控制之外，基本上是原封 不动地送往硬盘驱动器，所以IDE接口也常被称为ATA 接口。 PC主板通常提供两个IDE接口，每个ID可连接两个 IDE设备，采用一条40线扁平电缆传送控制和数据信号。 硬盘上的IDE插座外形如图7-7所示，其中第20针没有， 为的是电缆定位。IDE接口和电缆的40线信号定义如表 7-2。
动做径向运动，从而使上、下磁头能扫描磁盘上、下
两面的所有磁道，实现读、写操作。
所谓写操作是指软驱接收到主机发来的数据编码 信号，经过写电路的一系列处理后，通过磁头将数据
的电流信号转换为磁信号记录在磁盘上。而读操作是
写操作的逆过程，即把磁盘上记录的磁信息通过磁头
转换为电流信号，然后经过读电路的一系列处理后，
还原出电信号的数据信息发送给主机。
软盘驱动器还有专门用于检测磁盘状态的传感器
元件。比如“0磁道开关”、“写保护传感器ຫໍສະໝຸດ Baidu。
磁盘驱动器软驱或硬驱的基本原理相同，框图如 图7-4所示，主要包括数据读写系统、磁头定位系统、 盘片驱动系统和控制电路等部分。
图7-4 磁盘驱动器的 原理方框
7.1.2 超级软驱
3．扇区数（Sector） 缩写为Sect，指每个磁道上划分的记录数据的基 本小区域的数目，对DOS系统而言，每个小区域包含 512个字节。这个参数也为CMOS Setup中设置硬盘类型 的关键参数。 4．存储容量（Size）
指硬盘可以存储的数据字节数，单位为MB （1MB=1024×1024字节）和GB（1GB=1024MB）。格式 化容量（GB）=柱面数×磁头数×扇区数 ×512÷1024÷1024÷1024。
底谁能够取代传统的软盘驱动器，不仅仅取决于它自 身的性能优良和价格便宜，一个重要因素就是它能否 与当前仍独霸PC机的3.5”1.44MB软盘驱动器相兼容和 方便地交换共享数据。
7.2 硬盘
7.2.1 硬盘驱动器简介
硬盘驱动器（Hard Disk Driver，HDD）也是微机 系统的基本外存设备。与软盘驱动器不同的是，它的 磁盘片是硬质合金的，并固定安装在驱动器内部，所 以也可统称为硬盘。与软盘相比，它的存储容量要大 得多，速度也快得多，而体积也较小。3”软盘的容量 为1.44MB，而目前PC机硬盘容量在10GB到60GB。目前 市面上硬盘的主流品牌为昆腾（Quantum）、希捷 （Seagate）、钻石（Maxtor）、西部数据（Westdata） 和IBM等。
写数据 写选通 0 磁道 写保护 读数据 面选择 准备就绪或换盘
7.1.1.2 软盘驱动器的结构原理
软盘驱动器（FDD）由数据读写系统、磁头定位
系统、盘片驱动系统和控制电路等组成。磁头是其工
作的核心部件。磁头分为上、下两个，上磁头称为“1 号磁头”，下磁头称为“0号磁头”，它们固定在磁头 小车上，并始终接触盘片。当盘片由主轴马达驱动以 每分钟300多转的高速旋转时，磁头小车由步进马达驱
4．缓存容量 缓存容量（Cache Size）是指硬盘内部数据的高
速缓冲存储器的大小，如256KB、512KB、1MB和2MB等。
5．平均故障间隔时间 平均故障间隔时间MTBF（Mean Time Between
Failures）是指硬盘操作时发生故障的时间间隔的平 均数。
6．硬盘控制器的数据传输率 硬盘控制器即接口的数据传输率是指缓存至主机 的数据传送速度。
硬盘驱动器内部硬件主要由电路板和头盘组件
HDA（Head Disk Assemblly）构成。 硬盘的内部结构如图7-5所示。
图7-5 硬盘的内部结构示意
硬盘按其盘片直径大小可分为5.25、3.5、2.5和 1.8英寸等多种，按其接口类型分有IDE接口及SCSI接 口等多种，目前使用最多的是IDE接口的3.5英寸硬盘。
微机常选用的软盘片有直径为5.25英寸、存储容 量为1.2MB和直径为3.5英寸、存储容量为1.44MB这两 种，它们的驱动器分别称为5寸软驱和3寸软驱。由于3 寸软盘体积小、容量大并带有塑料外壳不易损坏，目 前大多数PC机仅仅配备一个3寸软驱。3.5”软驱的外形 如图7-1所示。
图7-1 3.5”软驱和软盘
3.5”软盘的结构如图7-2所示，它的盘片外面有一 个塑料外壳，不易污染和损坏。将它的写保护片拨到 封住写保护孔的位置时，软盘处于可以读写的状态， 反之为写保护状态，这时软盘上的信息不会被改写， 软盘也不会感染病毒。
图7-2
3.5”软盘的结构
软驱上有两个插座。一个电源插座，它有四个插 针，分别为+12V输入、两个接地线和+5V输入，+12V给 各个马达供电，+5V给电路元件供电。另一个为控制及 数据电缆插座，它有34线。用一根34线电缆将它与I/O 多功能卡或主板上的软驱接口（FDD）相连接。34线电
目前还有多种高速大容量的新型软盘驱动器，如 ZIP100、LS-120和UHC等。由于价格较高和软盘交换性 等原因，都尚未被PC机普遍采用。
7.1.2.1 LS-120软盘驱动器
LS-120（Laser Servo-120MB）是一种采用激光
伺服机构的大容量3.5”软盘驱动器，主要部件采用激
光光学轨迹读写技术，并配备高容量高密度软磁盘。
第7章 磁盘存储器
本章简要介绍了软盘驱动器的性能特点、种类、 结构原理和几种大容量的软驱。还介绍了硬盘的性能 特点、技术参数和接口类型等。
7.1 软盘驱动器 7.2 硬盘 7.3 硬盘控制器接口 退出
7.1 软盘驱动器
7.1.1 软盘驱动器
7.1.1.1 软盘驱动器的规格和接口
软盘子系统包括软盘片、软盘驱动器、驱动程序 和软驱控制器这几部分。软盘是微机系统永久保存信 息和交换信息的重要外部磁存储介质。软驱（Floppy Disk Driver，FDD）是对软盘进行读写的机电一体化 的设备。软驱驱动程序是软驱的配套程序，它包含在 系统BIOS程序中。软驱控制器（FDD Controller）提 供主机对软驱的控制信号，也是软驱设备的接口，它 做在I/O卡或主板上或南桥芯片内。
硬盘子系统包括硬盘驱动器（内含硬盘）、驱动
程序和硬盘接口。硬盘的控制器（HDD Controller） 做在硬盘内部，而接口集成在主板上。硬盘的驱动程 序包含在系统BIOS程序中。硬盘的构成和工作原理与 软驱相仿，它以自己专用的微处理器作为控制器，它 的内部ROM固化了控制软件，用来实现加电时的自我诊 断、运行状态检测、主轴电机的转速调节和对磁头的 位置控制等功能。
7.2.2.2 硬盘实例
以 Maxtor 5T060H6 硬 盘 为 例 ， 它 的 技 术 规 格 如
下：……
7.2.3 硬盘的物理类型参数
硬盘的参数很多，其中直接关系到用户安装使用 硬盘的参数有柱面数、磁头数、扇区数和容量，前三 项称为硬盘的物理结构参数，常常以“C/H/S”标注在 硬盘的盘面上。 1．柱面数（Cylinder） 缩写为Cyln，指每个盘面上的磁道数。由于硬盘 盘片是上下叠放的，所以每一个盘面上的同号磁道便 组成一个圆柱面。这个参数为CMOS Setup中设置硬盘 类型（HDD Type）的关键参数。 2．磁头数（Heads） 硬盘的读写磁头总数。因为每个盘片的上下两面 各有一个磁头，所以也是硬盘的盘面总数。这个参数 也是CMOS Setup中设置硬盘类型的关键参数。