《磁盘接口》PPT课件.ppt

第 12章 磁 盘 接 口第12章 磁盘接口12.1 磁 盘 概 述 12.2 软 盘 驱 动 器 接 口 电 路12.3 硬 盘 驱 动 器 接 口 电 路12.4 现 代 硬 盘 及 接 口 技 术 的 发 展12.5 磁 盘 驱 动 器 接 口 软 件 第 12章 磁 盘 接 口本 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 第 12章 磁 盘 接 口12.1 磁 盘 概 述12.1.1 磁 记 录 原 理12.1.2 写 入 数 据 原 理12.1.3 读 出 数 据 原 理 及 过 程12.1.4 读 写 过 程12.1.5 磁 盘 的 种 类12.1.6 软 盘 驱 动 器 的 类 型12.1.7 磁 盘 数 据 和 数 据 格 式12.1.8 其 他 外 部 存 储 设 备 返 回 本 章 首 页 第 12章 磁 盘 接 口12.1.1 磁 记 录 原 理 磁 记 录 是 以 磁 介 质 受 外 磁 场 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 。 第 12章 磁 盘 接 口图 12.1 磁 盘 读 写 原 理 示 意 图 返 回 本 节 读 写 缝 隙 磁 盘 面 导 磁 磁 铁 芯 读 写 电 流 第 12章 磁 盘 接 口12.1.2 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 第 12章 磁 盘 接 口12.1.3 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 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 第 12章 磁 盘 接 口12.1.4 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 12.2所 示 。 第 12章 磁 盘 接 口图 8.2 磁 盘 读 写 控 制 电 路 示 意 图 返 回 本 节磁 头 伺 服 控 制电 路 主 轴 电 机 伺 服控 制 电 路 磁 盘 检 索 电 路 （ FDD） 磁 盘 读 写 电 路 磁 盘 盘 片 数 据 数 据 主 轴 电 机 磁 头 读 写 第 12章 磁 盘 接 口12.1.5 磁 盘 的 种 类1 硬 磁 盘 （ 如 图 12.3、 表 12.1所 示 ）2 软 盘 驱 动 器 第 12章 磁 盘 接 口图 12.3 硬 盘 的 外 形 图 正 面 反 面 接 口 面 第 12章 磁 盘 接 口表12.1 常见硬盘的主要性能参数 返 回 本 节 第 12章 磁 盘 接 口 12.1.6 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。 第 12章 磁 盘 接 口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 第 12章 磁 盘 接 口12.1.7 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 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 。 第 12章 磁 盘 接 口2 磁 盘 数 据 的 编 码 格 式 图 12.4 磁 记 录 的 编 码 返 回 本 节位 元 1 1 1 0 1 0 0 0 1 C D C D C D C C D C C C C D FM D D D D C C D MFM D D D D C D M2 FM 第 12章 磁 盘 接 口12.1.8 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 第 12章 磁 盘 接 口12.2 软 盘 驱 动 器 接 口 电 路12.2.1 软 盘 适 配 器12.2.2 软 盘 控 制 器12.2.3 FDC控 制 器 命 令 与 端 口 寄 存 器 返 回 本 章 首 页 第 12章 磁 盘 接 口12.2.1 软 盘 适 配 器 图 12.5 软 盘 适 配 器 电 路 框 图 10MHz 写 数 据 写 数 据 出 500KHz 原 始 数 据 磁 道 0 VCC 同 步 读 出 数 据 读 出 时 钟 方 向 步 进 写 允 许 索 引 写 保 护 磁 头 选 择 驱 动 器 选 择 INTR 驱 动 器 开 关 数据缓冲 NEC 765A 软 盘 控 制 器 时 钟 电 路 补 偿 电 路 数 字 控 制 译 码 器 数 据 分 离 电 路 马 达 第 12章 磁 盘 接 口1 总 线 缓 冲 器2 FDC NEC765A软 盘 控 制 器 3 时 钟 时 序 电 路4 数 字 信 号 控 制 电 路 （ 如 图 12.6所 示 ）5 译 码 器6 写 预 补 偿 电 路 （ 如 图 12.7所 示 ） 。7 数 据 分 离 电 路 其 原 理 图 （ 如 图 12.8所 示 ）8 信 号 驱 动 电 路9 总 线 上 的 接 口 信 号10 传 输 数 据 线 第 12章 磁 盘 接 口图 12.6 数 字 信 号 控 制 与 译 码 器 示 意图 复 位 RESET 驱 动 器 马 达 14A1 DB B1A2数 据 线 B2 驱 动 器 地 址 代 码 选 择 INTR自 NEC765A 控 制 器 读 写 信号 并 进并 出 控制 电 路 译码器 第 12章 磁 盘 接 口图 12.7 软 盘 适 配 器 写 预 补 偿 电 路 写 数 据输 入 10MHz 时 钟 PS0 PS1 写 数 据 输 出07 D1 Q1D2 Q2D3 Q3D4 Q4 74LS175CLKCLK 1C0 1Y1C11C2 1C32C0 2Y 74LS153 2C2AB1G 2G 第 12章 磁 盘 接 口图 12.8 数 据 分 离 电 路 示 意 图 原 始 读 出 时 钟 读 数 据 读 出 数 据 读 出 数 据 读 出 数 据 500KHz 10MHz 锁 相 环 电 路 施 密 特 触 发 器 相 位 比 较 器 低 通 滤 波 器 VCO 控 制 逻 辑 第 12章 磁 盘 接 口表12.2 软盘驱动器线缆各引脚信号用途 返 回 本 节 第 12章 磁 盘 接 口12.2.2 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 DMA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 。 第 12章 磁 盘 接 口1 FDC 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 。 第 12章 磁 盘 接 口图 12.9 软 盘 驱 动 器 控 制 器 （ FDC） 内 部 框 图 PS0 PS1 内部总线 WE TC WDA DRQ2 WCK RDW DACK RD VCO INTR RD RDY WR WP/TS RESET IDX A0 CS FLT/TR00 HD D0 D7 FR/STP LCT/DIR HDL 系 统 总 线 驱 动 器 电 缆 线 RW/SEEK MFM US0 US1 DMA 控制 逻 辑 MPU 控 制 逻 辑 串 行 控 制 接 口 输 出 口 内 部 寄 存 器 驱 动 控制 接 口 输 入 口 数 据 缓 冲 器 FDC NEC765A 第 12章 磁 盘 接 口2 NEC765A FDC控 制 器 的 接 口 信 号 NEC765A FDC控 制 器 的 引 脚 可 分 为 三 类 ：（ ） 系 统 接 口 信 号（ ） 经 过 串 行 控 制 接 口 （ 如 图 12.10所 示 ）（ ） 由 驱 动 器 控 制 接 口 的 若 干 信 号 第 12章 磁 盘 接 口 图12.10 软盘驱动器控制器（FDC ）NEC765A 外形图 返 回 本 节 RESET Vcc RD RW/SEEK RW LCT/DIR CS FR/STP A0 HDL DB0 RDYWP/TSFLT/TRK PS0PS1WR DATADS0 DB7 DS1 DRQ HDSEL DACK MFM TC WE IDX VCO INT RD DATA CLK DW GN D WRCLK 1 402 393 384 37 5 366 357 348 NEC765A 33 9 3210 3111 3012 29 13 2814 2715 2616 25 17 2418 2319 2220 21 第 12章 磁 盘 接 口12.2.3 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 、 第 12章 磁 盘 接 口磁 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 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 第 12章 磁 盘 接 口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 第 12章 磁 盘 接 口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 第 12章 磁 盘 接 口图 12.11 FDC 3F2H方 式 选 择 寄 存 器 各 位 说 明3 各 寄 存 器 内 容 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 驱 动 器 马 达 4 接 通 驱 动 器 马 达 3 接 通 驱 动 器 马 达 2 接 通 驱 动 器 马 达 1 接 通 允 许 收 发 DMA、 INT 请 求 允 许 FDC 工 作 在 非 DMA 状 态 软 盘 驱 动 器 1、 2、 3、 4 的 选 择 第 12章 磁 盘 接 口图 12.12 FDC 3F4H主 状 态 寄 存 器 各 位 说 明 返 回 本 节 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0数 据 可 用传 送 方 向 0：CPU FDC、 FDC CPU 非 DMA 工 作 方 式FDC 正 在 进 行 读 写软 盘 驱 动 器 4 正 在 查 找软 盘 驱 动 器 3 正 在 查 找 软 盘 驱 动 器 2 正 在 查 找软 盘 驱 动 器 1 正 在 查 找 第 12章 磁 盘 接 口12.3 硬 盘 驱 动 器 接 口 电 路12.3.1 硬 盘 驱 动 器 的 组 成 原 理12.3.2 硬 盘 适 配 器12.3.3 硬 盘 驱 动 器 数 据 线 的 线 缆 标 准12.3.4 增 强 IDE（ EIDE或 ATA-2） 接 口 返 回 本 章 首 页 第 12章 磁 盘 接 口12.3.1 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 12.13所 示 。 第 12章 磁 盘 接 口图 12.13 硬 盘 驱 动 器 的 基 本 组 成 示 意 图 硬 盘 适 配 器 硬 盘 驱 动 器 磁 头 盘 片 定 位 命 令 状 态 信 息 写 数 据 读 数 据 读 标 志 索 引 标 志 扇 区 标 志 接口电路 磁 盘控制器 定位逻辑 磁 头 电 机 磁 头 选 择 读写逻辑 缓冲 器 主 轴 电 机 空 气 滤 化 驱 动 控 制 第 12章 磁 盘 接 口1 硬 盘 主 轴 系 统 主 轴 的 作 用 是 传 递 硬 盘 主 轴 电 机 的转 速 ， 使 硬 盘 盘 片 以 额 定 的 速 度 稳 定 地转 动 。 硬 盘 主 轴 系 统 由 主 轴 电 机 和 电 机控 制 电 路 组 成 。 其 工 作 过 程 如 图 12.14所示 。 第 12章 磁 盘 接 口图 12.14 主 轴 电 机 稳 速 电 路 示 意 图 转 速 索 标 脉 冲 晶 体 振 荡 器 计 数 器 译 码 器 控 制 电 路 索 标 传 感 器 主 轴 电 机 第 12章 磁 盘 接 口2 硬 盘 读 写 磁 头 系 统 硬 盘 读 写 磁 头 系 统 由 悬 浮 式 或 浮 式 磁 头 、 读写 头 控 制 电 路 组 成 。 硬 盘 采 用 悬 浮 式 磁 头 而 不 是软 盘 驱 动 器 的 接 触 式 磁 头 ， 读 写 头 电 路 如 图 12.15所 示 ， 由 磁 头 选 择 逻 辑 、 磁 头 写 驱 动 电 路 、 磁 头驱 动 线 圈 、 读 出 电 路 及 状 态 检 测 电 路 组 成 。 第 12章 磁 盘 接 口图 12.15 硬 盘 写 电 路 组 成 示 意 图 写 数 据 写 命 令 磁 头 选 择 写 驱 动 电 路 磁 头 线 圈 状 态 检 测 电 路 选 择 逻 辑 第 12章 磁 盘 接 口3 磁 头 定 位 系 统（ ） 初 始 定 位 （ ） 准 备 定 位 （ ） 检 查 出 错 标 志 （ ） 磁 头 小 车 启 动 （ ） 返 回 信 息需 要 分 成 以 下 几 步 进 行 ： 第 12章 磁 盘 接 口4 硬 盘 驱 动 器 的 控 制 逻 辑 硬 盘 驱 动 器 的 控 制 逻 辑 包 括 控 制 与 检 测 两 个过 程 。 前 者 包 括 对 主 轴 电 机 、 磁 头 控 制 电 机 等 进行 的 稳 速 控 制 、 位 置 控 制 、 启 动 停 止 控 制 过 程 ；后 者 包 括 主 轴 索 标 传 感 器 、 位 置 传 感 器 、 速 度 传感 器 测 量 的 索 标 周 期 、 定 位 标 记 和 磁 头 运 动 速 度的 检 测 过 程 。 返 回 本 节 第 12章 磁 盘 接 口12.3.2 硬 盘 适 配 器 硬 盘 驱 动 器 的 控 制 电 路 主 要 包 括 两 个 部分 ， 一 是 硬 盘 适 配 器 部 分 它 位 于 微 机 系 统 的一 侧 ； 二 是 读 写 逻 辑 ， 位 于 硬 盘 驱 动 器 内 。它 们 通 过 数 据 及 控 制 电 缆 线 相 连 接 。 第 12章 磁 盘 接 口硬 盘 适 配 器 的 组 成1） 扇 区 缓 冲 器 2） 数 据 缓 冲 器3） 硬 盘 控 制 器 4） 接 口 控 制 器5） 驱 动 器 选 择 控 制 器 6） 数 据 分 离 电 路7） 写 预 补 偿 电 路 8） 驱 动 电 路9） 系 统 接 口 信 号 10） 硬 盘 驱 动 器 接 口 信 号（ 1） 硬 盘 适 配 器 （ 如 图 12.16所 示 ） 第 12章 磁 盘 接 口 主 机 系 统 数 据 电 缆 硬 盘 驱 动 器 计 算 机 信 号 驱 动 器 信 号 磁 头 选 择 DB0 写 选 通 写 数 据 DB7 提 前 滞 后 写 数 据 到 每 马 达 3 写 电 流 减 少 个 磁 头 马 达 2 缓 冲 区 片 选 读 取 选 通 马 达 1 数 据 运 行 数 据 运 行 马 达 0 缓 冲 区 计 数 读 数 据 数 据 请 求 读 各 磁 头 数 据 准 备 就 绪 读 时 钟 8 位 缓 冲 数 据 步 进 方 向 驱 动 器 准 备 好 磁 道 000 进 出 各 个 马 达 的 信 号 写 错 误 搜 索 完 成 索 引 驱 动 器 0 3 选 择 硬 盘 控 制 器 INTEL 82726 写 预 补 偿 电 路 数 据 分 离 电 路 脉 冲 接 收 磁 盘 微 控 制 器 驱 动 器 选 择 数 据 缓 冲 器 扇 区 缓 冲 存 储 器 图 12.16 硬 盘 适 配 器 电 路 框 图 第 12章 磁 盘 接 口常 见 几 种 硬 盘 接 口 的 数 据 及 信 号 电 缆 ：1） 进 出 数 据 分 离 电 路 的 信 号 线2） 到 达 写 预 补 偿 和 同 步 电 路 的 信 号 线3） 进 出 缓 冲 /接 收 （ I/O） 的 信 号 线（ 2） 硬 盘 驱 动 器 数 据 电 缆 信 号 第 12章 磁 盘 接 口 图 12.17 Intel 8272A 内 部 结 构 示 意 图 （ 3） 硬 盘 控 制 器 INTEL 8272ADB0BD7 读 /写 时 钟 读 /写 数 据允 许 读 /写预 移 位 0预 移 位 1 终 止 计 数 读 数 据DRQ 数 据 窗 口DACK# Vco同 步 INTRD# 。 WR# 。 A0RESET 指 示CS# 错 误 /磁 道 0 驱 动 器 选 择 0驱 动 器 选 择 1MFM方 式CLK RW/搜 索VCC 磁 头 装 入 GND 磁 头 选 择低 电 流 /方 向INTEL 8272A内 部 数 据 总 线 出 错 后 复 位 /步 进 数 据 总 线 缓 冲 器 读 /写 DMA 控 制 逻 辑 寄 存 器 组 串 行 接 口 控 制 器 驱 动 器 接 口控 制 器 输 入 端 口 输 出 端 口 准 备 就 绪写 保 护 /双 面 第 12章 磁 盘 接 口（ 4） HDC的 硬 盘 命 令 及 端 口 寄 存 器（ 如 表 12.312.6、 图 12.18所 示 ）1） 硬 盘 驱 动 器 命 令2） 硬 盘 驱 动 器 控 制 器 的 端 口3） 序 列 寄 存 器4） 端 口 编 程 第 12章 磁 盘 接 口表12.3 硬盘驱动器控制器的端口寄存器地址、内容、用途端口寄存器地址内容用途320H（ 写 ）320H（ 读 ）321H（ 读 ） 321H（ 写 ） 命 令 序 列 寄存 器错 误 序 列 寄存 器硬 件 状 态 寄存 器方 式 选 择 寄存 器 发 出 磁 盘 操 作 命 令出 错 与 否 及 错 误 住处 序 列返 回 控 制 状 态驱 动 器 、 工 作 模式 等 选 择 第 12章 磁 盘 接 口表12.4 320H命令序列寄存器的内容寄存器数据位 7 6 5 4 3 2 1 0 字 节 0 操 作 类 型 操 作 码 字 节 1 驱 动 器 号 磁 头 号 （ 03） 字 节 2 磁 道 号 H 扇 区 号 （ 117） 字 节 3 磁 道 号 L（ 306/7120） 字 节 4 读 写 块 字 节 5 控 制 字 段 第 12章 磁 盘 接 口表12.5 320H错误序列寄存器字节的格式寄存器中的各位字 节 0 地 址 有 效 0 错 误 类 型 错 误 码字 节 1 驱 动 器 号 磁 头 号 （ 03）字 节 2 磁 道 号 H 扇 区 号 （ 017）字 节 3 磁 道 号 L7 6 5 4 3 2 1 0 第 12章 磁 盘 接 口表12.6 命令序列寄存器字节0的错误类型错误码错误类型出错内容 ST0 硬 件 故 障 命 令 非 正 常 结 束无 效 命 令驱 动 器 未 准 备 就 绪 ST1 传 送 数 据 故 障 无 标 识 IDCRC校 验 错 误找 不 到 指 定 扇 区 ST2 磁 盘 故 障 磁 道 不 符磁 道 坏 标 记 FF读 时 含 删 除 标 记 第 12章 磁 盘 接 口图 12.18 321H硬 件 寄 存 器 各 位 的 含 义 返 回 本 节 7 6 5 4 3 2 1 0 系 统 保 留 系 统 保 留 中 断 标 志 系 统 保 留 控 制 器 忙 总 线 忙 控 制 模 式 请 求 发 送 第 12章 磁 盘 接 口12.3.3 硬 盘 驱 动 器 数 据 线 的 线 缆 标 准 硬 盘 驱 动 器 最 常 用 的 数 据 线 缆 有 五 种线 缆 标 准 。 变 频 锁 相 环 （ MFM/PLL） 式 数据 线 缆 、 行 程 长 度 受 限 制 （ RLLC） 式 线 缆 、增 强 小 型 设 备 接 口 （ ESDI） 线 缆 、 小 型 计算 机 系 统 接 口 （ SCSI） 式 线 缆 和 集 成 驱 动接 口 （ IDE/EIDE） 式 线 缆 五 种 。 第 12章 磁 盘 接 口 表12.7 增强小型设备接口（ESDI）20线数据线缆1 增 强 小 型 设 备 接 口 （ ESDI） 第 12章 磁 盘 接 口表12.8 增强小型设备接口（ESDI）34线控制线缆 第 12章 磁 盘 接 口2 小 型 计 算 机 接 口 （ SCSI） 小 型 计 算 机 接 口 （ SCSI） 的 数 据 线 缆 有 50线 和 80线 两 种 形 式 的 数 据 线 缆 。 如 表 12.9所 示为 50线 的 SCSI数 据 线 缆 ， 其 尺 寸 一 般 有 5.25英寸 和 3.5英 寸 两 种 。 第 12章 磁 盘 接 口表12.9 SCSI接口驱动器50线缆 返 回 本 节 第 12章 磁 盘 接 口12.3.4 增 强 IDE（ EIDE或 ATA-2） 接 口 EIDE接 口 规 范 中 还 通 过 一 种 被 称 为 ATAPI的 新标 准 ， 使 IDE（ 或 ATA） 接 口 支 持 CD-ROM驱 动 器 。EIDE接 口 外 形 如 图 12.21所 示 。 应 用 在 硬 盘 接 口 上时 ， EIDE接 口 一 般 都 采 用 PIO模 式 ， 表 12.11定 义了 EIDE传 输 模 式 及 其 最 小 总 线 周 期 时 间 。 第 12章 磁 盘 接 口图 12.21 EIDE接 口 插 座 外 形 第 12章 磁 盘 接 口 表12.11 EIDE传输模式及其最小总线周期时间 第 12章 磁 盘 接 口1 超 级 DMA/33接 口 协 议 超 级 DMA/33接 口 协 议 是 一 种 用 于 数 据 传 输 的新 型 协 议 。 通 过 标 准 的 总 线 主 控 制 器 IDE的 接 口 电路 来 启 动 和 控 制 这 种 传 输 。 超 级 DMA/33通 过 一 个源 同 步 信 号 协 议 来 传 输 数 据 ， 以 支 持 数 据 传 输 的 突发 操 作 。 是 采 用 总 线 主 控 制 方 式 ， 在 硬 盘 上 安 装 控制 硬 盘 读 写 的 DMA控 制 器 。 第 12章 磁 盘 接 口2 超 级 DMA/33接 口 信 号 当 工 作 在 超 级 DMA/33模 式 时 ， 只 是 对 一 些标 准 的 IDE控 制 信 号 进 行 了 重 新 的 定 义 ， 这 些 重新 定 义 的 信 号 如 表 12.12所 示 。 从 IDE设 备 到 IDE接 口 的 数 据 传 输 定 义 为 读 周 期 ， 从 IDE接 口 到IDE设 备 的 数 据 传 输 定 义 为 写 周 期 。 第 12章 磁 盘 接 口表12.12 超级DMA/33接口控制信号的重新定义 第 12章 磁 盘 接 口3 超 级 DMA/33工 作 过 程 使 IDE接 口 工 作 在 超 级 DMA/33模 式 时 ， 必 须预 进 行 初 始 化 编 程 ， 这 种 初 始 化 编 程 分 成 两 个部 分 ： 一 个 是 对 IDE接 口 的 使 能 和 配 置 ， 一 个是 对 IDE设 备 的 使 能 和 配 置 。 对 于 IDE接 口 ， 必须 允 许 工 作 在 同 步 DMA模 式 和 建 立 适 当 的 同 步DMA时 序 。 第 12章 磁 盘 接 口4 超 级 DMA/33时 序 超 级 DMA/33时 序 可 以 通 过 超 级 DMA/33时 序寄 存 器 进 行 编 程 ， 可 编 程 的 时 序 包 括 周 期 时 间CT和 准 备 暂 停 时 间 RP。 CT为 数 据 有 效 使 能 信 号STROBE的 最 小 脉 冲 宽 度 ， PR为 期 望 停 止 突 发 读/写 传 输 从 DMARDT无 效 到 STOP有 效 IDE接 口 需要 等 待 的 PCI时 钟 数 。 第 12章 磁 盘 接 口5 超 级 DMA/66/100接 口 超 级 DMA/66的 逻 辑 时 钟 运 行 在 66MHz， 数据 传 输 率 达 到 66MB/s。 DMA/66协 议 也 支 持44MB/s的 传 输 模 式 ， 此 时 完 成 一 次 16位 的 数 据传 输 需 要 3个 66MHz的 时 钟 周 期 。 返 回 本 节 第 12章 磁 盘 接 口12.4 现 代 硬 盘 及 接 口 技 术 的 发 展12.4.1 磁 头 技 术 的 发 展12.4.2 硬 盘 内 部 传 输 速 度12.4.3 采 用 全 新 的 硬 盘 保 护 技 术12.4.4 硬 盘 接 口 新 技 术 返 回 本 章 首 页 第 12章 磁 盘 接 口12.4.1 磁 头 技 术 的 发 展 现 代 硬 盘 中 在 磁 头 技 术 上 普 遍 采 用 的GMR巨 磁 阻 磁 头 技 术 、 OAW光 学 辅 助 温 氏磁 头 技 术 ， 使 磁 盘 的 容 量 更 大 、 磁 道 的 密 度更 高 。 如 现 在 已 经 出 现 了 100GB以 上 容 量 的硬 盘 。 返 回 本 节 第 12章 磁 盘 接 口12.4.2 硬 盘 内 部 传 输 速 度 在 硬 盘 速 度 方 面 除 提 高 主 轴 电 机 转 速 外 ，采 用 更 大 的 硬 盘 高 速 缓 存 （ 有 的 硬 盘 具 有 高达 512KB4MB的 高 速 缓 存 ） 和 UltraDSP超级 数 字 信 号 处 理 技 术 ， 使 硬 盘 的 数 据 传 输 速度 更 快 ， 现 代 硬 盘 的 内 部 数 据 传 输 率 可 达 到300MB/s甚 至 更 快 。 返 回 本 节 第 12章 磁 盘 接 口12.4.3 采 用 全 新 的 硬 盘 保 护 技 术 在 硬 盘 保 护 技 术 方 面 采 用 S.M.A.R.T（ 硬 盘 故 障 自 动 检 测 、 分 析 报 告 ） 技 术 、SPS磁 盘 振 动 保 护 技 术 、 DPS数 据 保 护 系 统等 ， 使 硬 盘 的 防 震 性 能 更 好 、 可 靠 性 更 高 、寿 命 更 长 。 返 回 本 节 第 12章 磁 盘 接 口12.4.4 硬 盘 接 口 新 技 术 在 IDE接 口 技 术 方 面 ， 采 用 Ultra DMA/33/66/100的 ATA/IDE的 新 型 接 口 技 术 。在 SCSI硬 盘 接 口 技 术 方 面 ， 采 用 了 Ultra 160/m接 口 ， 使 数 据 传 输 速 率 高 达 160MB/s。IEEE1394接 口 技 术 。 IEEE1394硬 盘 接 口 规范 的 应 用 ， 使 硬 盘 的 数 据 传 输 率 更 高 。 它 是一 种 高 速 串 行 总 线 ， 二 是 一 个 标 准 接 口 ， 具有 较 好 的 兼 容 性 。 返 回 本 节 第 12章 磁 盘 接 口12.5 磁 盘 驱 动 器 接 口 软 件12.5.1 磁 盘 驱 动 器 的 端 口 操 作12.5.2 磁 盘 的 BIOS服 务 程12.5.3 磁 盘 的 DOS接 口 返 回 本 章 首 页 第 12章 磁 盘 接 口（ 1） 直 接 作 用 于 适 配 器 控 制 器 ， 是 针 对 端 口 进行 的 输 入 /输 出 操 作 及 其 命 令 。（ 2） 作 用 于 BIOS， 是 系 统 提 供 的 磁 盘 服 务 程序 ， 以 INT13中 断 调 用 为 主 。（ 3） 高 级 磁 盘 服 务 程 序 ， 作 用 于 DOS等 磁 盘 操作 系 统 ， 是 系 统 提 供 给 用 户 的 命 令 或 应 用 程 序 。硬 盘 驱 动 器 接 口 软 件 有 若 干 类 型 ： 第 12章 磁 盘 接 口12.5.1 磁 盘 驱 动 器 的 端 口 操 作图 12.22 磁 盘 端 口 一 级 的 命 令 调 用 功 能 示 意 图 返 回 本 节 第 12章 磁 盘 接 口12.5.2 磁 盘 的 BIOS服 务 程图 12.23 BIOS一 级 调 用 示 意 图 第 12章 磁 盘 接 口表12.13 INT 13H软盘服务功能 第 12章 磁 盘 接 口表12.14 INT 13H硬盘服务功能 返 回 本 节 第 12章 磁 盘 接 口12.5.3 磁 盘 的 DOS接 口 用 户 程 序 调 用 过 程 如 图 12.24所 示 。 DOS调 用BIOS设 备 驱 动 程 序 要 经 过 以 下 几 步 ：（ 1） DOS根 据 用 户 程 序 或 命 令 ， 查 找 相 应 的 BIOS服 务 功 能 。（ 2） DOS在 内 存 中 建 立 地 址 ES： BX， 指 向 请 求 处理 段 。（ 3） 策 略 过 程 ， 将 请 求 标 题 存 入 段 SEG寄 存 器 。（ 4） 按 照 请 求 标 题 的 地 址 ， 对 相 应 的 信 息 进 行 处 理 。 第 12章 磁 盘 接 口图 12.24 DOS调 用 过 程 示 意 图 返 回 本 节 （ 1） （ 4） （ 3） （ 2） 应 用 程 序 中 断 过 程 策 略 过 程 变 量 SEG 变 量 OFFSET 请 求 标 题 长 度 单 元 代 码 命 令 号 状 态 字 数 据 地 址 DOS 内 核 ES： BX 缓 存 区 第 12章 磁 盘 接 口THANK YOU VERY MUCH ！本 章 到 此 结 束 ，谢 谢 您 的 光 临 ！ 返 回 本 章 首 页结 束 放 映