第8章磁盘接口.ppt
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1、第8章 磁盘接口,8.1 磁盘概述 8.2 软盘驱动器接口电路 8.3 硬盘驱动器接口电路 8.4 现代硬盘及接口技术的发展 8.5 磁盘驱动器接口软件,本章学习目标,l 磁盘的工作原理 l 软盘接口电路的组成和原理 l 硬盘接口电路的组成和原理 l 磁盘接口电路的中断服务程序的应用,返回本章首页,8.1 磁盘概述,8.1.1 磁记录原理 8.1.2 写入数据原理 8.1.3 读出数据原理及过程 8.1.4 读写过程 8.1.5 磁盘的种类 8.1.6 软盘驱动器的类型 8.1.7 磁盘数据和数据格式 8.1.8 其他外部存储设备,返回本章首页,8.1.1 磁记录原理,磁记录是以磁介质受外磁场
2、的磁化,当去掉外磁场后仍有介质剩余磁化状态这一性质为基本原理。磁盘机(HDD、FDD)是由介质、读写磁头、读写电路、马达及伺服驱动电路等组成。磁盘的读写原理如图8.1所示。,图8.1 磁盘读写原理示意图,返回本节,8.1.2 写入数据原理,当要记录的电流通过线圈时,为了保持磁化强度,记录信号的脉冲需要一个周期内使磁场方向改变一次,当磁头中写电流从正向稳态变为反向稳态时,使记录在介质上的正向饱和磁化强度翻转到反向饱和磁化强度。,返回本节,8.1.3 读出数据原理及过程,读出是写入的逆过程。当磁头与磁介质作相对运动时,由于磁介质与磁头铁芯的缝隙相接触,使铁芯中出现原记录的散磁通,并且在读出线圈两端
3、产生感生电动势。经过读出电路就可还原成读出电流,读出电流的方向、大小正好与原记录信号相同,使原数据信号还原。,返回本节,8.1.4 读写过程,读写磁头与转动平面垂直接触,在读写窗做前后方向运动;当线圈通过不同方向电流时,在磁铁芯中形成磁场,并产生不同方向的磁通;磁通透过读写缝隙与涂磁盘面接触,使磁化因子运动。这样盘面上的磁化运动与代表数据的电流构成了关系。磁盘读写电路如图8.2所示。,图8.2 磁盘读写控制电路示意图,返回本节,8.1.5 磁盘的种类,1硬磁盘(如图8.3、表8.1所示) 2软盘驱动器,图8.3 硬盘的外形图,正面,反面,接口面,表8.1 常见硬盘的主要性能参数,返回本节,8.
4、1.6 软盘驱动器的类型,软盘驱动器一般分为5.25英寸及3.5英寸,5.25英寸的磁盘容量一般为1.2MB和360KB两种;3.5英寸的磁盘容量一般为1.44MB和720KB两种类型。现在使用的是3.5英寸,且容量为1.44MB。,1软盘驱动器的工作原理: 当软磁盘放入驱动器时,通过软盘驱动器控制电路指示主轴电机和磁头步进电机动作,进行读/写操作。 2磁盘数据的错误校验: 常用数据校验的方法主要有循环冗余码校验及补码校验。,返回本节,8.1.7 磁盘数据和数据格式,1磁盘的磁道和扇区,磁盘基本是按磁道来存储数据的,都含有三类字段:索引字段、标识字段和数据字段。这三种字段有时组合起来,构成几个
5、区域,如地址区、数据区等。 一般1.44MB软盘的磁道为80个磁道,每个磁道为9个扇区。,2磁盘数据的编码格式,图8.4 磁记录的编码,返回本节,8.1.8 其他外部存储设备,其他存储设备主要是光盘。一般光盘驱动器主要有CD-ROM、MO磁光盘、CD-RW、DVD-ROM驱动器等。光盘盘片的尺寸一般为5.25英寸。光盘介质的存储容量各不相同。如CD-ROM光盘的存储容量一般为650MB;MO光盘的存储容量一般为230MB;DVD-ROM的存储容量可达4.7GB。,返回本节,8.2 软盘驱动器接口电路,8.2.1 软盘适配器 8.2.2 软盘控制器 8.2.3 FDC控制器命令与端口寄存器,返回
6、本章首页,8.2.1 软盘适配器,图8.5 软盘适配器电路框图,1总线缓冲器 2FDC NEC765A软盘控制器 3时钟时序电路 4数字信号控制电路(如图8.6所示) 5译码器 6写预补偿电路(如图8.7所示)。 7数据分离电路其原理图(如图8.8所示) 8信号驱动电路 9总线上的接口信号 10传输数据线,图8.6 数字信号控制与译码器示意图,图8.7 软盘适配器写预补偿电路,图8.8 数据分离电路示意图,表8.2 软盘驱动器线缆各引脚信号用途,返回本节,8.2.2 软盘控制器,软盘控制器是磁盘控制的主要部件。通常采用驱动器专用微控制器芯片。软盘控制器的接口部件主要由三部分组成,与系统接口的D
7、MA控制逻辑、MPU控制逻辑;与驱动器控制信号接口的驱动器控制逻辑;与磁盘读写串行数据接口的串行控制逻辑。,1FDC NEC765A的主要特点,FDC可分别受CPU和DMA的控制来自主机系统或直接存储器存取DMA的数据传送;可连接并控制4个磁盘驱动器,可以按MFM/RLL方式读/写单密度或双密度磁盘;可编程记录长度分别为:128、256、512、1024字节;可以与大多数微型计算机系统的CPU相兼容;NEC765A FDC采用LSI DIP的封装形式。,图8.9 软盘驱动器控制器(FDC)内部框图,2NEC765A FDC控制器的接口信号,NEC765A FDC控制器的引脚可分为三类:,()系
8、统接口信号 ()经过串行控制接口(如图8.10所示) ()由驱动器控制接口的若干信号,图8.10 软盘驱动器控制器(FDC)NEC765A外形图,返回本节,8.2.3 FDC控制器命令与端口寄存器,1软盘驱动器的控制命令,软盘驱动器的控制命令如下: READ DATA 读扇区、磁道及磁面数据 READ DELETE 读删除数据的扇区、磁道及磁面 数据 WRITE DATA 写数据到扇区、磁道及磁面数据 WRITE DELETE DATA 写删除的数据到扇区、,磁道及磁面数据 REDA A TRACK 读一个完整磁道上的数据 READ ID 读扇区标识 FORMAT TRACK 格式化所选择的扇
9、区、磁道及磁面数据 SCAN EQUAL 查找信息相等时设置标志 SCAN LOW & EQUAL 查找信息小于相等时设置标志,SCAN HIGH & EQUAL 查找信息大于相等时设置标志 RECALIBRATE 磁头复位 SENSE INTERRUPT STATUS 检测驱动器的中断状态 SPECIFY 设置参数 SENSE DRIVE STATUS 检测驱动器中断状态 SEEK 搜索,2软盘控制器的端口寄存器,软盘控制器FDC共有4个端口寄存器: 3F2H(写):方式选择寄存器 3F4H(读):主状态寄存器 3F5H(写):命令系列寄存器 3F5H(读):结果系列寄存,图8.11 FDC
10、 3F2H方式选择寄存器各位说明,3各寄存器内容,图8.12 FDC 3F4H主状态寄存器各位说明,返回本节,8.3 硬盘驱动器接口电路,8.3.1 硬盘驱动器的组成原理 8.3.2 硬盘适配器 8.3.3 硬盘驱动器数据线的线缆标准 8.3.4 增强IDE(EIDE或ATA-2)接口,返回本章首页,8.3.1 硬盘驱动器的组成原理,硬盘驱动器是将硬盘机构与控制机构的电路密封在一起构成的,硬盘驱动器通过数据电缆线与计算机主板中的硬盘适配器相连。硬盘适配器电路主要包括硬盘接口电路、硬盘控制器电路。其结构如图8.13所示。,图8.13 硬盘驱动器的基本组成示意图,1硬盘主轴系统,主轴的作用是传递硬
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