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2010-04-09 12:24:25
1．软盘子系统
软盘子系统由软盘、软驱和软盘控制器组成。软盘用来存储数据；软驱用作磁盘信息的读出和写入；软盘控制器是软驱和总线之间的接口。
2．软盘
1）软盘基本结构及分类
软盘由盘片和保护套两部分组成。盘片由聚酯膜作基底，表面涂一层磁性材料。靠磁性材料被不同方向的磁化方式来存储信息。
保护套起保护磁盘表面免划伤、防污染以及防止静电作用引起的数据丢失等。保护套与盘片间是一层柔软的衬里，衬里起清扫盘片的作用。
2）软盘数据的记录格式
软盘存放数据时，需要将软盘按一定的格式划分成若干个小区域。盘面划分成若干个同心圆，即磁道，每个磁道分割成若干扇区，每个扇区可存放一定字节的数据。为方便存取文件必须对扇区进行编号，这编号称为软盘地址。软盘地址由磁道号、面(头)号和扇区号三部分组成。
(1)面(磁头)号。0面对应00号磁头，1面对应01号磁头。
(2)磁道号。从软盘的最外侧00道开始，由外向里排列，3.5英寸高密软盘共80个磁道。
(3)扇区号。各个扇区的顺序号即为扇区号，尽管外磁道和内磁道的记录密度不同，但扇区数相同。3.5英寸高密软盘每个磁道有18个扇区。每个扇区512个字节，容量为2×80×18×512=1474560字节。
(4)簇。系统将扇区分组，构成簇(Cluster)。文件在软盘上以簇为单位存放，不以扇区为单位存放，这样可减少FAT的信息量。一个簇由2n(n= 0、1、…、6)个扇区组成，一个簇含的扇区数与盘容量及FAT表的格式有关，2M以下的磁盘一个簇只有一个扇区。一个文件至少占一个簇。
软盘扇区格式如图6-3所示。每条磁道由前置区、区段区及后置区三部分组成，每个扇区都有识别标志(ID)字段、数据字段和两个间隙(GAP)。软盘的磁道号、磁头号、扇区号就记录在ID字段内。
3）软盘的格式化
软盘格式化是在软盘上划分记录区；写入各种标志信息和地址信息；确定数据记录在磁盘上的方式；确定每个磁盘的磁道数，每道的扇区数目以及间隙、同步字段和 识别标志的字节数，这一过程称为软盘的物理格式化。同时，格式化还要在软盘上建立磁盘的系统格式，称为系统格式化。软盘经格式化后，数据才能存放到这张盘 片上。
经重新格式化后的软盘，其盘上的数据将被全部清除。
4）DOS对磁盘文件的管理(表6-1)
(1)引导记录扇区(DBR)。供启动计算机用。0面0磁道1扇区。引导扇区是为启动系统和存放软磁盘参数而设置的，其作用是提供一张软磁盘参数表和启动 计算机时检查当前根目录中是否存在两个隐含的系统文件(IO.SYS和MSDOS.SYS)，若有这两个文件，将其装入内存。
引导扇区的内容包括以下四个部分：一条跳转指令；厂商标识和DOS版本号；BPB(BIOS Parameter Block，BIOS参数块)；引导程序。
(2)文件分配表(FAT)。软盘上的文件分配表有两个。当一个文件占用多个簇时，这些簇的簇号不一定是连续的，但这些簇号间由存储该文件时确定了的顺序，即每个文件都有其特定的“簇号链”。而文件分配表用于存放这些簇号链。文件分配表备份区是FAT表的备份。
(3)文件目录表(FDT)。文件目录表是存放文件目录的位置。根目录下的所有文件和子目录在文件目录表中都有一个“目录登记项”。用来说明一个文件的相关信息等。
(4)数据区(DAT)。数据区用来记录数据。
二、软驱基本结构及工作原理
软驱磁头定位系统、主轴驱动系统、读写系统(包括磁头)、信号检测系统组成。
1）磁头
磁头能够完成电磁转化。磁头含铁氧体和线圈。当电流通过它的线圈时，可以在磁隙处将磁盘的磁介质磁化，整个磁头由两个抹磁头和一个读写头组成，两个抹磁头分别固定在读写磁头的两侧。
写信息时，磁头中有高频电流通过，它将磁盘表面的磁介质磁化。抹磁头主要用来修整磁道两边参差不齐的飞边，使磁道边线更平整。
读信息时，运动的小磁元在磁头线圈的两端产生感应电势，该线圈中的电信号经过放大、整形、校验后即可送出。
2）磁头定位系统
磁头定位系统由步进电机(无刷电机)、蜗杆、磁头小车、导轨等组成，其作用是将磁头定位在指定的磁道上。
3）主轴驱动系统
主轴驱动系统由主轴电机(无刷电机)、磁盘驱动机构以及稳速电路组成。主轴驱动系统用来带动磁盘匀速旋转。主轴电机转速为300r/min。
4）读/写系统
读写系统用来控制磁头的读写操作。由磁头选择电路选定由哪个磁头来读或写。
5）检测系统
(1)00道检测。用以检测磁头起始道的位置，有微动开关和光电传感器两种。当磁头小车回到00道位置时，检测电路产生00道信号给软驱控制器。
(2)索引信号检测。用来定位磁盘上的第一扇区。由主轴电机上的磁盘驱动机构、磁铁和霍尔元件组成，插入磁盘后，磁盘驱动机构的凸块滑入软盘铁片的大方孔 内，进行粗定位。主轴电机转子上有外露的磁铁，检测用的霍尔元件放在主轴驱动电路板上的某一位置，组成精细定位。
(3)写保护检测。为微动开关式,位置在软驱左边第一个开关。用于检测软盘写保护口的状态。当拨动软盘上的写保护滑块露出方孔，此时写保护开关未被压下，处于写保护状态，只能进行读操作。
(4)软盘更换检测。为微动开关式,位置在软驱左边第二个开关。用于软盘是否更换的检测，有磁盘时开关被压下。
(5)磁盘容量检测。为微动开关式,位置在软驱右边的开关。用于检测软盘的容量规格。1.44MB软盘只使一个开关压下，720KB软盘压下两个。
2．软驱的基本工作原理
(1)盘片放入驱动器后，盘片将随主轴一起恒速旋转。这时驱动器向软盘控制器发出三个状态信号，即索引信号、零磁道信号和写保护信号。
(2)软盘控制器对上三个信号进行检测，根据零磁道信号的有效与否发出寻道检测命令。当零磁道信号有效时，发出磁头步进方向有效信号，使磁头向高位磁道寻道。
(3)读操作。如读磁盘中某一文件，先由软驱读出盘片中该文件存放的磁道、扇区和盘面号地址。软盘控制器根据地址发出相应的方向信号、步进信号和面选信号给软驱。软驱接收到读操作命令后，读出磁盘数据。
(4)写操作。软盘控制器发出写选通信号，转换成允许写信号，选通写电路。写电路将数据信号转换成相应的写电流，通过磁头写到盘片上。
三、软盘控制器
1．软盘控制器的作用
提供了软驱与总线的接口。接收CPU发来的命令和数据，进行解释和转换后，发送到软驱中去。同时，它也接收软驱送来的数据和状态，进行解释和转换，再发给CPU和内存。
2．软盘控制器电路结构
微处理控制电路，它接收来自主机CPU的数据和控制信号，然后进行译码，发给软驱，以控制软驱的全部操作。
时钟及定时电路的作用是使微处理控制芯片能够独立地工作。
写补偿电路的作用是补偿由于记录密度高而造成读出的数据峰点和写入的数据之间产生的偏移。
数据分离电路的作用是把从软盘上读出来的数据中的时钟位和数据位分离开来。写盘时，时钟信号作为0、1的判断基准亦被写入盘中。
软盘驱动器工作原理
存储容量低（只有1.44MB）、存取速度慢、便于保存、携带和交换
作用：用于读取软盘上的数据。
软磁盘系统由软盘、软盘驱动器和软驱适配器组成。
软盘驱动器是对软盘进行读写的装置，它是集电、磁、光、机于一体的精密设备。
1.软驱的结构
无论何种类型的软盘驱动器，均由下列部分组成：
（1）盘片的驱动机构
由驱动盘片的直流伺服电动机、主轴、稳速电路组成
当软盘插入软驱并被锁定以后，磁头加载电路使磁头与盘面接触，它负责以300r/min（转/分）的恒速带动盘片为旋转，等待读写命令。
（2）磁头定位机构
由四相双拍步进电机、磁头组成。
由步进电机带动磁头小车沿着磁盘半径方向直线运行。从适配器接口送来的“方向”和“步进”控制脉冲，驱动步时电机使磁头定位到需要寻址的磁头和扇区。
（3）数据读写抹电路系统
读、写、抹磁头用为一个整体被安装在一起，上、下两磁头共用一套读写电路，完成数据的读出和写入。
（4）状态检测系统
包括四个检测装置，它们各自向适配器输送相关的接口信号。
1）0磁道检测装置
——用于检测磁头起始道00的位置，有微动开关和光电传感器两种。当磁头小车到00道位置时，应检测到“00”信号（Track00）
2）索引孔检测装置
——由发光二极管和光敏电阻组成，用于索引孔进行的检测。
3）写保护检测装置
——有微动开关和光电传感器两种，用于对盘片的写保护状态进行检测。当盘片处于写保护状态时，输出写保护信号。
4）盘片更换检测装置
---由光敏三极管组成，用于对软盘更换的检测。
（5)整机控制系统
----负责控制软盘驱动器各个部分协调工作。
2.软驱的工作原理
尽管不同厂家出品的驱动器有某些差别，但其工作原理基本上都是一样的。
1)装卸磁盘
----可换媒体，可以装载和卸出。利用起落架将软盘放置于主轴端部的吸盘上，由磁铁吸牢，与主轴一同旋转。
2)加载磁头
----在插盘时，上下两个磁头是张开的。盘片插入后，两磁头加载合拢，磁头被向盘面使其间没有空隙，以便写入时磁头磁场不被衰减，读出出时获得信噪比最好的信号。
3)寻找磁道
-----磁头安装在小车上，由微型步进电动机通过丝杆驱动。每发出一个数的脉冲，便将磁头移动一定的磁道数目，并定位在寻找的磁道(目的磁道)上。
4)实现读写
----“写”是指用磁头对磁盘记录(写入)信息。“读”是指恢复(读出)原先录入信息的过程。
5）控制与接口
通过电路控制各种动作，并通过控制器按一定标准与计算机接口交换数据。
软盘介绍
1.软盘的类型和结构
软盘相对于硬盘是可移动的，可以任意从微机中装上或取下，易于携带和保存，所以至今仍是微机中不可缺少的部分。
(1)塑料外壳
---由ABS塑料注塑而成，耐冲击、抗弯曲、起保护盘片的作用。
(2)金属环
---它与驱动器主轴精密配合以带动盘片随主轴转动。
(3)盘片
--- 是磁盘的核心，记录数据的载体，它在塑料外壳内。
(4)快门
--- 当磁盘插入时软驱时，快门自动打开，露出读写窗口以便磁头读写。
(5)写保护
--- 用指甲将保护块拨向下方使写保护孔透光时，磁盘处于写保护状态，此时只能读出而不能写入，以保护原有数据防止误操作。反之则为可写状态。
2. 软盘的技术指标
(1)面数
---软磁盘有两个面，只用一个来存储数据的软盘称为单面盘，且称此面为第0面。
(2)磁道数(Track)
存储的信息是按一系列同心圆记录在其表面上的，每一个同心圆称为一个磁道。磁道从外向内编号0道、1道、2道.....软盘一般有40个或80个磁道。
(3)扇区(Sector)
将每一个磁道划分为若干个弧段，称为扇区。每个扇区容量为512字节，每个磁道一般为8、9、15、18个扇区，扇区按1、2、3....编号。
(4)存储容量
指软盘所能存储的数据量，以字节为单位，分为格式化容量和非格式化容量。
一张新的空白软盘在使用前必须划分磁道和扇区，并建立为使用软盘所必要的各种引导和识别信息。-----磁盘格式化
格式化容量(字节数)=每扇区字节数(512字节)*每磁道扇区数*每面磁道数*面数
3.影响软驱性能的主要技术指标
1）道至道访问时间（Track－Track Access Time）
道至道访问时间是指磁头从一个磁道移动到相邻磁道上所需的时间。
2）平均访问时间（Average Access Time）
平均访问时间是指读写数据的平均时间。平均访问时间与最大磁道数、道至道访问时间、寻道时间有关。平均访问时间越小，读写数据的速度就越快。
3）寻道时间（Setting Time）
寻道时间是指从其它磁道移动到待读写磁道上后，磁头稳定可以读写数据的时间。当磁头刚移动到待读写的磁道上时，磁头并不能立即处于稳定状态，而是处于抖动状态。需要经历一段时间后才稳定，这一时间称为寻道安顿时间，该时间越短越好。
4）出错率（Error Rate）
出错率分为两个方面：软出错率和硬出错率。
● 软出错率与电子噪声、外界电磁干扰等因素有关。软出错可以通过多次重复操作克服；
● 硬出错率是硬件不良造成的错误，例如磁头磨损或位置不正。硬出错不能通过重复操作消除。
