软盘驱动器基本结构及工作原理
软盘工作原理

软盘工作原理一、什么是软盘?软盘(Floppy Disk)是一种可移动存储介质,由塑料外壳、磁性材料和读写机构组成。
它是早期个人计算机中最主要的外部存储设备之一。
二、软盘的历史2.1 发展背景在计算机普及的早期,硬盘驱动器尺寸较大、价格昂贵,不适合大规模推广使用。
因此,软盘成为了一种主要的存储介质。
2.2 软盘类型软盘根据尺寸和容量的不同,可以分为多种类型,其中最常见的是3.5英寸和5.25英寸两种。
三、软盘的结构软盘通常由外壳、磁性材料和读写机构组成。
3.1 外壳软盘的外壳是由塑料制成,主要包括顶盖、底盖和中间环组成。
它们通过螺纹连接在一起,保护磁性材料和读写机构。
3.2 磁性材料软盘的磁性材料是由一层或多层磁性材料制成的薄膜,常见的是氧化铁粉质材料。
3.3 读写机构读写机构由读写头、驱动电机和控制电路组成。
它们负责将数据写入磁性材料或从磁性材料中读取数据。
四、软盘的工作原理软盘的工作原理可以分为数据读取和数据写入两个过程。
4.1 数据读取数据读取过程如下:1.电脉冲从计算机主板的软盘控制器发送给软盘驱动器,控制磁头的移动。
2.读写头在软盘磁性材料的表面生成一个微弱的磁场。
3.磁头沿着软盘的同一磁道上移动,检测磁场的变化。
4.磁头将检测到的模拟信号转换为数字信号,传输给软盘控制器。
5.软盘控制器将数字信号传输到计算机主板,供计算机处理。
4.2 数据写入数据写入过程如下:1.计算机将数字信号发送给软盘控制器,指示要写入的数据。
2.软盘控制器接收到数据后,将其传输给软盘驱动器。
3.软盘驱动器根据指示,控制读写头在磁性材料上生成磁场,写入数据。
4.写入的数据通过磁性材料的磁化状态被保留。
五、软盘的优缺点5.1 优点1.成本低廉:软盘是一种相对便宜的存储介质,适合大规模使用。
2.可移动性:软盘的便携性使得数据交换和共享变得容易。
3.容量适中:软盘的存储容量虽然相对较小,但对于早期个人计算机的需求来说已经足够。
计算机组成与基本工作原理

输入设备 输入设备是用来接受用户输入的原始数据 和程序,并将它们变为计算机能识别的二 进制数存放到内存中。常用的输入设备有 键盘、鼠标、扫描仪等。
输出设备 输出设备用于将存放在内存中由计算 机处理的结果转变为人们所能接受的 形式。常用的输出设备有显示器、打 印机等。
微机显示系统由显示器和显示控制适配卡 (Adapter,简称显示适配卡或显示卡)组成。 显示器 显示器又称监视器(Monitor),是微机系统的标 准输出设备,它能快速地将计算机输入的原始信 息和运算结果直接转换成人能直接观察和阅读的 光信号,输出信息可以是字符、汉字、图形或图 像。 按所使用的器件,显示器可分为以阴极射线管为 核心的CRT显示器与平板显示器。 显示器的主要技术指标:像素、点距和分辨率、 扫描方式。
Mn
DRAM
外存 n
低成本
外存 外存 ... 1 2
外存
硬盘、光盘、U盘等
信息的存储单位
位(Bit):度量数据的最小单位
字节(Byte):最常用的基本单位
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 1 0 0 1 0 1 0 1 =27+ 24+ 22+ 20 K 字节 1K = 1024 byte M(兆)字节 1M = 1024 K G(吉) 字节 1G = 1024 M T(太)字节 1T = 1024 G
微机结构示意图
地址总线 AB
CPU
存 储 器
I/O 接 口
输 入 设 备
I/O 接 口
输 出 设 备
数据总线 DB
控制总线 CB
微机的硬件由CPU、存储器、输入/输出设备构成; 输入/输出设备通过I/O接口与系统相连; 各部件通过总线连接。
软磁盘存储设备

7.6 软磁盘存储设备
7.5.1 软磁盘存储器与硬磁盘存储器的异同
软磁盘存储器简称软盘 软盘,其原因在于盘片是用类似于塑料薄膜唱片的柔性材料制成。 软盘 软磁盘存储器由软盘驱动器、软盘控制器、软磁盘片三大部分组成。 软盘驱动器、软盘控制器、软磁盘片 软盘驱动器 软磁盘存储器和硬磁盘存储器 硬磁盘存储器的存储原理和记录方式基本相同。但在结构和性能 软磁盘存储器 硬磁盘存储器 上存在一些差别: (1)硬盘转速高,每分钟可达6000转,存取速度快;软盘转速低,每分钟只有300转, 存取速度慢。 (2)硬盘有固定头、固定盘、盘组等结构;软盘都是活动头,是可换盘片结构。 (3)硬盘是浮动磁头读写,磁头不接触盘片;软盘磁头是接触式读写。 (4)硬盘系统及硬盘片价格都比较贵,大部分盘片不能互换;软盘造价低,盘片保管方 便,使用灵活,且具有 互换性。 (5)硬盘对环境要求苛刻,要有超净措施;软盘则对环境要求不太严格。 按所用盘片尺寸不同,软磁盘机有5.25英寸、3.5英寸、2.5英寸等多种。从内部结构 上来看,又可按使用的记录密度不同,分为双面双密度、双面高密度等多种。下 表列出了软盘片规格参数。
每个扇区的纪录格式如图7.19(b)所示。每个扇区有188个字节, 其中真正的数据只有128个字节。前13个字节是地址区:6个字节 的同步信息(全0)1个字节的地址标志(FE)、6个字节的扇区 地址(见图7.19(c),其中地址信息占4个字节,分别表示磁道号、 磁头号、扇区号和记录长度;CRC检验码占2个字节,对整个地址 区数据进行校验)。在扇区与扇区之间,扇区内部以及磁道的头 尾都有间隙或同步区域,目的是补偿盘片转速误差、盘片和驱动 器工艺误差以及写入信息的频率误差。 IBM3740格式适用于8英寸单面单密度软盘,软盘每道26个区段。 对双面双密度软盘,均有相应的格式规定。5.25英寸软盘的IBM 格式与8英寸软盘基本相同,不同的是每条磁道的扇区数分成15, 9,8三种,每个扇区的字节数为512个字节。 记录格式的标准化带来了信息资源的公有化,但是却与知识产权 的私有化发生了矛盾。软件生产厂家为了保护自己软件的产权, 采取各种保密措施,其中改变盘片上信息的数据格式就是一种常 用的保密手段。因为通过对磁盘控制器编程,可以随意指定每条 磁道上的扇区数目和所采用的记录格式,还可以调整间隙长度, 改变磁盘地址的安排顺序等等。经过上述处理,若使用通用软件 就不能正确拷贝磁盘文件,从而达到保护的目的。
第05章硬盘和光驱

(3)平均访问时间 (Average Access Time)
平均访问时间是指磁头从起始位置到达 目标磁道位置,并从目标磁道上找到要 读写的数据扇区所需的时间,它体现了 硬盘的读写速度,是平均寻道时间和平 均潜伏时间的总和。平均访问时间最能 够代表硬盘找到某一数据所用的时间, 越短的平均访问时间越好,目前主流硬 盘一般在8.5ms~9ms。
3.按功能分类
按功能分,光驱分为如下几类,如图5-18 所示。
COMBO光驱:“康宝”光驱是人们对 COMBO光驱的俗称。而COMBO光驱是一 种集合了CD刻录、CD-ROM和DVD-ROM
为一体的多功能光存储产品。
CD-R COMBO
CD-RW
DVD-R
图5-18 不同功能的光驱
CD-ROM驱动器:只读型光盘驱动器。
数 据 传 输 率 分 为 外 部 传 输 率 ( External Transfer Rate ) 和 内 部 传 输 率 ( Internal Transfer Rate)。通常称外部传输率为突发 数据传输率(Burst Data Transfer Rate)或 接口传输率,是指从硬盘的缓存中向外输出 数据的速率,单位为MB/s。
(5)接口
接口技术解决的是硬盘到主板间的数 据传输速率问题,从上个世纪末的ATA 33 标准一直发展到ATA 133标准,PATA走到 了尽头。从三年前开始,SATA逐步占领 市场,而随着SATA II标准的制定完毕, 今年将是SATA II崭露头角的一年。虽然 从速度来看,由于内部传输率还不足以挑 战接口速率,SATA还没有表现出超人一 等的实力,但SATA II相对于SATA, SATA相对于PATA有很多优点。
计算机组装和维护——第7章 软盘驱动器与软盘

第七章 软盘驱动器与软盘软盘驱动器作为计算机的磁存储设备之一,可对计算机进行输入/输出操作,其操作简单、方便。
而且配用的软盘价格低廉、使用很广泛,启动系统、文件存储等用起来都很方便。
软驱安装简易,不需要任何额外的驱动程序,只要插好线就可以使用。
(1)软盘驱动器的种类。
(2)软盘驱动器的结构和分类。
(3)软盘驱动器的性能指标。
(4)软盘的结构。
(5)软盘的性能指标。
第一节 软盘驱动器软盘驱动器(Floppy Diskette Drive ,FDD )又叫软驱,是用来驱动软盘旋转,同时从软盘进行读数据和写数据的设备,软驱是计算机最基本的输入/输出设备,它使得计算机数据转移很方便,同时又是重要的系统启动设备。
一、软盘驱动器的种类软盘驱动器一般按其尺寸的大小可分为5.25英寸的大盘驱动器和3.5英寸的小盘驱动器,5.25英寸的软盘驱动器又可分为低密软驱和高密软驱两种。
图7.1.1 5.25英寸软盘驱动器1.5.25英寸低密软驱5.25英寸低密软驱的容量为360 KB ,该软盘驱动器是IBM PC 和IBM PC/TX 计算机系统的标准配置,在过去的286,386,486机型中能够经常见到,但是由于其容量太小,因此早已被淘汰,如图7.1.1所示。
2.5.25英寸高密软驱 5.25英寸高密软驱曾是IBM PC/AT 电脑系统的标准配置之一,并且也被用于286,386,486机型中,其使用的软磁盘存储容量为1.2 MB ,而且这种高密软驱可以兼容低密软驱的特性,可用来读写低密软盘,不过这种软驱也早已被淘汰。
计算机培训重点核心课程教材新编计算机组装与维护培训教程3.3.5英寸软驱这种软盘驱动器主要应用于PC/AT 电脑中,它用的是1.44 MB 容量的软盘。
与前两种软驱相比,3.5英寸软驱有体积小、容量大的特点。
软盘基本被封装在硬塑料盒中,抗挤压性好,且具有很好的防尘效果,并且盘片上的数据不易丢失。
这种软盘驱动器也是目前使用最为广泛的软驱,如图7.1.2所示。
软盘读取的原理

软盘读取的原理软盘是一种常见的存储设备,用于读取和写入数据。
软盘读取的原理涉及到软盘的结构、数据编码、磁道和扇区、驱动器控制等多个方面。
首先来了解软盘的结构。
软盘通常由一个塑料外壳和一个可旋转的磁盘组成。
磁盘被分为多个同心圆,并且每个同心圆分为多个扇区,扇区是存储数据的最小单位。
外壳包含了一个驱动器电机和读写磁头。
软盘的尺寸通常为3.5英寸,容量通常为1.44MB。
软盘中的数据使用磁场来存储和读取。
磁场的方向表示二进制的0和1。
数据被编码为磁场的强弱或磁场的方向变化。
软盘的数据被划分为多个磁道和扇区。
磁道是同心圆上的一个环,扇区则是磁道上的一个小区域。
每个磁道和扇区都有一个唯一的地址,用于确定数据的位置。
软盘通常有80个磁道,每个磁道有18个扇区。
软盘驱动器负责控制软盘的读取和写入。
它通过一个读写磁头来进行操作。
读写磁头由磁盘上的磁场探测器和写入磁场的电磁线圈组成。
读取数据时,磁头定位在指定的磁道上,通过测量磁场的强弱和方向来读取数据。
写入数据时,磁头会产生一个电流,通过电磁线圈改变磁场的方向和强度来存储数据。
软盘读取的具体过程如下:首先,操作系统或应用程序向软盘驱动器发送读取命令。
驱动器控制电路根据命令控制电机转动,将磁头定位到指定的磁道上。
一旦磁头定位好,电驱动电路就会向磁头的电磁线圈施加电流,使磁头产生一个磁场。
磁场会通过磁盘上存储的磁场相互作用,改变电磁线圈中的电流。
这个电流的变化通过控制电路转换为二进制的0和1。
控制电路根据扇区的数量和数据编码方式将这些二进制数据从磁盘中读取出来,并将其存储到计算机的内存中。
读取完成后,软盘驱动器会将结果返回给操作系统或应用程序。
总结起来,软盘读取的原理包括软盘的结构、磁场数据编码、磁道和扇区的划分,以及驱动器控制等方面。
软盘驱动器通过控制磁头的位置和产生电磁场的方式来读取软盘上的数据,并将其转换为计算机可以识别的二进制数据。
这样,操作系统或应用程序就可以在计算机内存中使用软盘中的数据。
3.5英寸软盘驱动器磁头结构参数分析与计算

3.5英寸软盘驱动器磁头结构参数
分析与计算
3.5英寸软盘驱动器磁头结构参数分析与计算,一般涉及以下几个方面:
1. 磁头尺寸:磁头的尺寸是根据软盘的尺寸来确定的,3.5英寸软盘的尺寸为90mm×90mm,而磁头的尺寸一般要比软盘小,一般为25mm×25mm。
2. 磁头位置:磁头的位置关系到数据读写的准确性,一般磁头距软盘中心位置不能超过7mm,另外磁头距软盘边界也需要考虑,以保证磁头能顺利读取软盘上的所有数据。
3. 磁头计算:磁头计算包括磁头转速、磁头力度和磁头精度等三个方面。
磁头转速指设备在单位时间内读写数据的速度,一般软盘的转速为300RPM-2400RPM;磁头力度指磁头读写数据时的压力值,一般在0.8-1.4mN之间;磁头精度表示磁头读写数据时的准确度,一般在400mV~900mV 之间。
4. 磁头型号:磁头型号是根据软盘的磁头结构参数来确定的,一般有3.5英寸软盘磁头、2.88英寸软盘磁头、
5.25英寸软盘磁头等不同型号。
(电脑硬件知识)第7章 硬盘驱动器

4. 硬盘缓存容量 缓存的容量和速度直接关系到硬盘的传输速度。 所以我们在选购硬盘时应首先考虑大容量缓存的 硬盘,目前 500GB 容量的 SATA 接口的硬盘缓存 容量一般是32MB。 容量一般是32MB。 5. 单碟容量 硬盘中的存储盘片一般有1 硬盘中的存储盘片一般有1~4片。单张盘片的存 储密度越高,则其达到相同容量所用的盘片就越 少,其系统可靠性也就越高。同时,高密度盘片 可使硬盘在读取相同数据量时,磁头的寻道动作 和移动距离减少,从而使平均寻道时间减少,加 快硬盘速度。
2.按存储介质分类 新型的硬盘采用半导体存储技术,即固态硬盘(solid新型的硬盘采用半导体存储技术,即固态硬盘(solid-state disk,SSD)。三星电子、TDK、SanDisk、PQI、 Data等 disk,SSD)。三星电子、TDK、SanDisk、PQI、A-Data等 公司采用Flash芯片制造了32GB、64GB、128GB等容量, 公司采用Flash芯片制造了32GB、64GB、128GB等容量, 使用IDE、SATA接口的SSD固态硬盘,这种产品主要用于 使用IDE、SATA接口的SSD固态硬盘,这种产品主要用于 小型笔记本电脑(UMPC)、平板电脑(Tablet PC)等。 小型笔记本电脑(UMPC)、平板电脑(Tablet PC)等。 固态硬盘有许多优势,但目前价格太贵。SSD的外观如图 固态硬盘有许多优势,但目前价格太贵。SSD的外观如图 7-2所示。
2.硬盘接口 3.硬盘转速 硬盘的转速是指硬盘盘片每分钟转过的圈数,即 硬盘内主轴的转动速度,单位为r/min。数值越大, 硬盘内主轴的转动速度,单位为r/min。数值越大, 内部传输率就越快,访问时间就越短,硬盘的整 体性能就越好。一般硬盘的转速都可达到 5400r/min,目前台式微机硬盘的主流转速是 5400r/min,目前台式微机硬盘的主流转速是 7200r/min,有些SCSI硬盘使用了液态轴承技术, 7200r/min,有些SCSI硬盘使用了液态轴承技术, 转速可达10000~15000r/min。 转速可达10000~15000r/min。
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软盘驱动器基本结构及工作原理
一.软盘子系统及软盘结构
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MSDO S.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。