第12章磁盤接口

1、第第1212章章 磁盤接口磁盤接口第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.1 12.1 磁盤概述磁盤概述12.2 12.2 軟盤驅(qū)動器接口電路軟盤驅(qū)動器接口電路12.3 12.3 硬盤驅(qū)動器接口電路硬盤驅(qū)動器接口電路12.4 12.4 現(xiàn)代硬盤及接口技術的發(fā)展現(xiàn)代硬盤及接口技術的發(fā)展12.5 12.5 磁盤驅(qū)動器接口軟件磁盤驅(qū)動器接口軟件第第1212章章 磁盤接口磁盤接口本章學習目標本章學習目標l l磁盤的工作原理磁盤的工作原理l l軟盤接口電路的組成和原理軟盤接口電路的組成和原理l l硬盤接口電路的組成和原理硬盤接口電路的組成和原理l l磁盤接口電路的中斷服務程序的應用磁盤接口電路的中斷服務

2、程序的應用返回本章首頁返回本章首頁第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.1 12.1 磁盤概述磁盤概述12.1.1 12.1.1 磁記錄原理磁記錄原理12.1.2 12.1.2 寫入數(shù)據(jù)原理寫入數(shù)據(jù)原理12.1.3 12.1.3 讀出數(shù)據(jù)原理及過程讀出數(shù)據(jù)原理及過程12.1.4 12.1.4 讀寫過程讀寫過程12.1.5 12.1.5 磁盤的種類磁盤的種類12.1.6 12.1.6 軟盤驅(qū)動器的類型軟盤驅(qū)動器的類型12.1.7 12.1.7 磁盤數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)格式磁盤數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)格式12.1.8 12.1.8 其他外部存儲設備其他外部存儲設備返回本章首頁返回本章首頁第第1212章章 磁盤接口磁盤接

3、口12.1.1 12.1.1 磁記錄原理磁記錄原理磁記錄是以磁介質(zhì)受外磁場的磁化，當去掉外磁場后仍有介質(zhì)剩余磁化狀態(tài)這一性質(zhì)為基本原理。磁盤機（HDD、FDD）是由介質(zhì)、讀寫磁頭、讀寫電路、馬達及伺服驅(qū)動電路等組成。磁盤的讀寫原理如圖8.1所示。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖12.1磁盤讀寫原理示意圖磁盤讀寫原理示意圖返回本節(jié)返回本節(jié) 讀寫縫隙 磁盤面 導磁磁鐵芯 讀寫電流 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.1.2 12.1.2 寫入數(shù)據(jù)原理寫入數(shù)據(jù)原理當要記錄的電流通過線圈時，為了保持磁化強度，記錄信號的脈沖需要一個周期內(nèi)使磁場方向改變一次，當磁頭中寫電流從正向穩(wěn)態(tài)變?yōu)榉聪蚍€(wěn)態(tài)

4、時，使記錄在介質(zhì)上的正向飽和磁化強度翻轉到反向飽和磁化強度。 返回本節(jié)返回本節(jié)第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.1.3 12.1.3 讀出數(shù)據(jù)原理及過程讀出數(shù)據(jù)原理及過程讀出是寫入的逆過程。當磁頭與磁介質(zhì)作相對運動時，由于磁介質(zhì)與磁頭鐵芯的縫隙相接觸，使鐵芯中出現(xiàn)原記錄的散磁通，并且在讀出線圈兩端產(chǎn)生感生電動勢。經(jīng)過讀出電路就可還原成讀出電流，讀出電流的方向、大小正好與原記錄信號相同，使原數(shù)據(jù)信號還原。返回本節(jié)返回本節(jié)第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.1.4 12.1.4 讀寫過程讀寫過程讀寫磁頭與轉動平面垂直接觸，在讀寫窗做前后方向運動；當線圈通過不同方向電流時，在磁鐵芯中形成磁

5、場，并產(chǎn)生不同方向的磁通；磁通透過讀寫縫隙與涂磁盤面接觸，使磁化因子運動。這樣盤面上的磁化運動與代表數(shù)據(jù)的電流構成了關系。磁盤讀寫電路如圖12.2所示。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖8.2磁盤讀寫控制電路示意圖磁盤讀寫控制電路示意圖返回本節(jié)返回本節(jié)磁頭伺服控制電路 主軸電機伺服控制電路 磁盤檢索 電路（FDD） 磁盤讀寫 電路 磁盤盤片 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 主軸電機 磁頭 讀寫 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.1.5 12.1.5 磁盤的種類磁盤的種類1硬磁盤硬磁盤（如圖12.3、表12.1所示）2軟盤驅(qū)動器軟盤驅(qū)動器第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖12.3硬盤的外形圖硬盤的外形

6、圖 正面正面反面反面接口面接口面第第1212章章 磁盤接口磁盤接口表12.1 常見硬盤的主要性能參數(shù)返回本節(jié)返回本節(jié)第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.1.6 12.1.6 軟盤驅(qū)動器的類型軟盤驅(qū)動器的類型軟盤驅(qū)動器一般分為5.25英寸及3.5英寸，5.25英寸的磁盤容量一般為1.2MB和360KB兩種；3.5英寸的磁盤容量一般為1.44MB和720KB兩種類型?，F(xiàn)在使用的是3.5英寸，且容量為1.44MB。 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口1軟盤驅(qū)動器的工作原理軟盤驅(qū)動器的工作原理： 當軟磁盤放入驅(qū)動器時，通過軟盤驅(qū)動器控制電路指示主軸電機和磁頭步進電機動作，進行讀/寫操作。2磁盤數(shù)據(jù)

7、的錯誤校驗磁盤數(shù)據(jù)的錯誤校驗： 常用數(shù)據(jù)校驗的方法主要有循環(huán)冗余碼校驗及補碼校驗。 返回本節(jié)返回本節(jié)第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.1.7 12.1.7 磁盤數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)格式磁盤數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)格式1磁盤的磁道和扇區(qū)磁盤的磁道和扇區(qū) 磁盤基本是按磁道來存儲數(shù)據(jù)的，都含有三類字段：索引字段、標識字段和數(shù)據(jù)字段。這三種字段有時組合起來，構成幾個區(qū)域，如地址區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)等。 一般1.44MB軟盤的磁道為80個磁道，每個磁道為9個扇區(qū)。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口2磁盤數(shù)據(jù)的編碼格式磁盤數(shù)據(jù)的編碼格式圖圖12.4磁記錄的編碼磁記錄的編碼返回本節(jié)返回本節(jié)位元 1 1 1 0 1 0 0 0 1 C

8、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 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.1.8 12.1.8 其他外部存儲設備其他外部存儲設備其他存儲設備主要是光盤。一般光盤驅(qū)動器主要有CD-ROM、MO磁光盤、CD-RW、DVD-ROM驅(qū)動器等。光盤盤片的尺寸一般為5.25英寸。光盤介質(zhì)的存儲容量各不相同。如CD-ROM光盤的存儲容量一般為650MB；MO光盤的存儲容量一般為230MB；DVD-ROM的存儲容量可達4.7GB。返回本節(jié)返回本節(jié)第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.2 12.2 軟盤驅(qū)動器接口電

9、路軟盤驅(qū)動器接口電路12.2.1 12.2.1 軟盤適配器軟盤適配器12.2.2 12.2.2 軟盤控制器軟盤控制器12.2.3 FDC12.2.3 FDC控制器命令與端口寄存器控制器命令與端口寄存器返回本章首頁返回本章首頁第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.2.1 12.2.1 軟盤適配器軟盤適配器圖12.5 軟盤適配器電路框圖 10MHz 寫數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)出 500KHz 原始數(shù)據(jù) 磁道 0 VCC 同步 讀出數(shù)據(jù) 讀出時鐘 方向 步進 寫允許 索引 寫保護 磁頭選擇 驅(qū)動器選擇 INTR 驅(qū)動器開關 數(shù)據(jù)緩沖 NEC 765A 軟盤 控制 器 時鐘 電路 補償 電路 數(shù)字 控制 譯碼器

10、 數(shù)據(jù) 分離 電路 馬達 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口1總線緩沖器總線緩沖器2 2FDC NEC765AFDC NEC765A軟盤控制器軟盤控制器 3時鐘時序電路時鐘時序電路4數(shù)字信號控制電路數(shù)字信號控制電路（如圖12.6所示）5譯碼器譯碼器6寫預補償電路寫預補償電路（如圖12.7所示）。7數(shù)據(jù)分離電路數(shù)據(jù)分離電路其原理圖其原理圖（如圖12.8所示）8信號驅(qū)動電路信號驅(qū)動電路9總線上的接口信號總線上的接口信號1010傳輸數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)線 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖12.6數(shù)字信號控制與譯碼器示意數(shù)字信號控制與譯碼器示意圖圖復位 RESET驅(qū)動器馬達 14A1DBB1A2數(shù)據(jù)線

11、B2驅(qū)動器地址代碼選擇INTR自 NEC765A 控制器讀寫信號并進并出控制電路譯碼器第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖12.7 軟盤適配器寫預補償電路寫數(shù)據(jù)輸入10MHz 時鐘PS0PS1寫數(shù)據(jù)輸出07D1 Q1D2 Q2D3 Q3D4 Q474LS175CLKCLK1C0 1Y1C11C21C32C0 2Y 74LS1532C2AB1G2G第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖12.8數(shù)據(jù)分離電路示意圖數(shù)據(jù)分離電路示意圖 原始 讀出時鐘 讀數(shù)據(jù) 讀出數(shù)據(jù) 讀出數(shù)據(jù) 讀出數(shù)據(jù) 500KHz 10MHz 鎖相環(huán)電路 施密特 觸發(fā)器 相位 比較器 低通 濾波器 VCO 控制 邏輯 第第1212

12、章章 磁盤接口磁盤接口表12.2 軟盤驅(qū)動器線纜各引腳信號用途返回本節(jié)返回本節(jié)第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.2.2 12.2.2 軟盤控制器軟盤控制器軟盤控制器是磁盤控制的主要部件。通常采用驅(qū)動器專用微控制器芯片。軟盤控制器的接口部件主要由三部分組成，與系統(tǒng)接口的DMA控制邏輯、MPU控制邏輯；與驅(qū)動器控制信號接口的驅(qū)動器控制邏輯；與磁盤讀寫串行數(shù)據(jù)接口的串行控制邏輯。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口1FDC NEC765A的主要特點的主要特點FDC可分別受可分別受CPU和和DMA的控制來自主機系的控制來自主機系統(tǒng)或直接存儲器存取統(tǒng)或直接存儲器存取DMA的數(shù)據(jù)傳送；可連接并的數(shù)據(jù)傳

13、送；可連接并控制控制4個磁盤驅(qū)動器，可以按個磁盤驅(qū)動器，可以按MFM/RLL方式讀方式讀/寫寫單密度或雙密度磁盤；可編程記錄長度分別為：單密度或雙密度磁盤；可編程記錄長度分別為：128、256、512、1024字節(jié)；可以與大多數(shù)微型計字節(jié)；可以與大多數(shù)微型計算機系統(tǒng)的算機系統(tǒng)的CPU相兼容；相兼容；NEC765AFDC采用采用LSIDIP的封裝形式。的封裝形式。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖12.9 軟盤驅(qū)動器控制器（FDC）內(nèi)部框圖 PS0 PS1 內(nèi)部總線 WE TC WDA DRQ2 WCK RDW DACK RD VCO INTR RD RDY WR WP/TS RESET ID

14、X A0 CS FLT/TR00 HD D0D7 FR/STP LCT/DIR HDL 系統(tǒng)總線 驅(qū)動器電纜線 RW/SEEK MFM US0 US1 DMA 控制邏輯 MPU 控制邏輯 串行 控制 接口 輸 出 口 內(nèi)部寄存器 驅(qū) 動 控制接口 輸 入 口 數(shù)據(jù)緩 沖器 FDC NEC765A 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口2NEC765A FDC控制器的接口信號控制器的接口信號 NEC765A FDC控制器的引腳可分為三類：（）系統(tǒng)接口信號（）經(jīng)過串行控制接口（如圖12.10所示）（）由驅(qū)動器控制接口的若干信號 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖12.10軟盤驅(qū)動器控制器（軟盤驅(qū)動

15、器控制器（FDC）NEC765A外形圖外形圖返回本節(jié)返回本節(jié) RESETVcc RDRW/SEEK RWLCT/DIR CSFR/STP A0HDL DB0RDYWP/TSFLT/TRKPS0PS1WR DA TADS0DB7DS1 DRQHDSEL DACKMFM TCWE IDXVCO INTRD DA TA CLKDW GN DWRCLK 1 402 393 384 375 366 357 348 NEC765A 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.2.3 FDC

16、12.2.3 FDC控制器命令與端口寄存器控制器命令與端口寄存器1軟盤驅(qū)動器的控制命令軟盤驅(qū)動器的控制命令 軟盤驅(qū)動器的控制命令如下：READ DATA 讀扇區(qū)、磁道及磁面數(shù)據(jù)READ DELETE 讀刪除數(shù)據(jù)的扇區(qū)、磁道及磁面 數(shù)據(jù)WRITE DATA 寫數(shù)據(jù)到扇區(qū)、磁道及磁面數(shù)據(jù)WRITE DELETE DATA 寫刪除的數(shù)據(jù)到扇區(qū)、第第1212章章 磁盤接口磁盤接口磁道及磁面數(shù)據(jù)REDA A TRACK 讀一個完整磁道上的數(shù)據(jù)READ ID 讀扇區(qū)標識FORMAT TRACK 格式化所選擇的扇區(qū)、磁道及磁面數(shù)據(jù)SCAN EQUAL 查找信息相等時設置標志SCAN LOW & EQUAL

17、查找信息小于相等時設置標志第第1212章章 磁盤接口磁盤接口SCAN HIGH & EQUAL 查找信息大于相等時設置標志RECALIBRATE 磁頭復位SENSE INTERRUPT STATUS 檢測驅(qū)動器的中斷狀態(tài)SPECIFY 設置參數(shù)SENSE DRIVE STATUS 檢測驅(qū)動器中斷狀態(tài)SEEK 搜索第第1212章章 磁盤接口磁盤接口2軟盤控制器的端口寄存器軟盤控制器的端口寄存器軟盤控制器FDC共有4個端口寄存器：3F2H（寫）：方式選擇寄存器3F4H（讀）：主狀態(tài)寄存器3F5H（寫）：命令系列寄存器3F5H（讀）：結果系列寄存 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖12.11FD

18、C3F2H方式選擇寄存器各位說明方式選擇寄存器各位說明3各寄存器內(nèi)容各寄存器內(nèi)容位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 驅(qū)動器馬達 4 接通 驅(qū)動器馬達 3 接通 驅(qū)動器馬達 2 接通 驅(qū)動器馬達 1 接通 允許收發(fā) DMA、INT 請求 允許 FDC 工作在非 DMA 狀態(tài) 軟盤驅(qū)動器 1、2、3、4 的選擇 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖12.12FDC3F4H主狀態(tài)寄存器各位說明主狀態(tài)寄存器各位說明返回本節(jié)返回本節(jié)位 7位 6位 5位 4位 3位 2位 1位 0數(shù)據(jù)可用傳送方向 0：CPUFDC、FDCCPU非 DMA 工作方式FDC 正在進行讀寫軟盤驅(qū)動

19、器 4 正在查找軟盤驅(qū)動器 3 正在查找軟盤驅(qū)動器 2 正在查找軟盤驅(qū)動器 1 正在查找第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.3 12.3 硬盤驅(qū)動器接口電路硬盤驅(qū)動器接口電路12.3.1 12.3.1 硬盤驅(qū)動器的組成原理硬盤驅(qū)動器的組成原理12.3.2 12.3.2 硬盤適配器硬盤適配器12.3.3 12.3.3 硬盤驅(qū)動器數(shù)據(jù)線的線纜標準硬盤驅(qū)動器數(shù)據(jù)線的線纜標準12.3.4 12.3.4 增強增強IDEIDE（EIDEEIDE或或ATA-2ATA-2）接口）接口返回本章首頁返回本章首頁第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.3.1 12.3.1 硬盤驅(qū)動器的組成原理硬盤驅(qū)動器的組成原

20、理硬盤驅(qū)動器是將硬盤機構與控制機構的電路密硬盤驅(qū)動器是將硬盤機構與控制機構的電路密封在一起構成的，硬盤驅(qū)動器通過數(shù)據(jù)電纜線與計封在一起構成的，硬盤驅(qū)動器通過數(shù)據(jù)電纜線與計算機主板中的硬盤適配器相連。硬盤適配器電路主算機主板中的硬盤適配器相連。硬盤適配器電路主要包括硬盤接口電路、硬盤控制器電路。其結構如要包括硬盤接口電路、硬盤控制器電路。其結構如圖圖12.13所示。所示。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖12.13硬盤驅(qū)動器的基本組成示意圖硬盤驅(qū)動器的基本組成示意圖 硬盤適配器 硬盤驅(qū)動器 磁頭 盤片 定位命令 狀態(tài)信息 寫數(shù)據(jù) 讀數(shù)據(jù) 讀標志 索引標志 扇區(qū)標志 接口電路 磁盤控制器 定位

21、邏輯 磁頭 電機 磁頭 選擇 讀寫邏輯 緩沖 器 主軸 電機 空氣 濾化 驅(qū)動控制 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口1硬盤主軸系統(tǒng)硬盤主軸系統(tǒng)主軸的作用是傳遞硬盤主軸電機的主軸的作用是傳遞硬盤主軸電機的轉速，使硬盤盤片以額定的速度穩(wěn)定地轉速，使硬盤盤片以額定的速度穩(wěn)定地轉動。硬盤主軸系統(tǒng)由主軸電機和電機轉動。硬盤主軸系統(tǒng)由主軸電機和電機控制電路組成。其工作過程如圖控制電路組成。其工作過程如圖12.14所所示。示。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖12.14主軸電機穩(wěn)速電路示意圖主軸電機穩(wěn)速電路示意圖 轉速 索標脈沖 晶體振蕩器 計數(shù)器 譯碼器 控制電路 索標傳感器 主軸電機 第第1212

22、章章 磁盤接口磁盤接口2硬盤讀寫磁頭系統(tǒng)硬盤讀寫磁頭系統(tǒng)硬盤讀寫磁頭系統(tǒng)由懸浮式或浮式磁頭、讀寫頭控制電路組成。硬盤采用懸浮式磁頭而不是軟盤驅(qū)動器的接觸式磁頭，讀寫頭電路如圖12.15所示，由磁頭選擇邏輯、磁頭寫驅(qū)動電路、磁頭驅(qū)動線圈、讀出電路及狀態(tài)檢測電路組成。 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖12.15硬盤寫電路組成示意圖硬盤寫電路組成示意圖寫數(shù)據(jù) 寫命令 磁頭選擇 寫驅(qū)動 電路 磁頭 線圈 狀態(tài)檢 測電路 選擇邏輯 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口3磁頭定位系統(tǒng)磁頭定位系統(tǒng)（）初始定位（）準備定位（）檢查出錯標志（）磁頭小車啟動（）返回信息需要分成以下幾步進行：需要分成以下幾步進

23、行：第第1212章章 磁盤接口磁盤接口4硬盤驅(qū)動器的控制邏輯硬盤驅(qū)動器的控制邏輯硬盤驅(qū)動器的控制邏輯包括控制與檢測兩個過程。前者包括對主軸電機、磁頭控制電機等進行的穩(wěn)速控制、位置控制、啟動停止控制過程；后者包括主軸索標傳感器、位置傳感器、速度傳感器測量的索標周期、定位標記和磁頭運動速度的檢測過程。返回本節(jié)返回本節(jié)第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.3.2 12.3.2 硬盤適配器硬盤適配器硬盤驅(qū)動器的控制電路主要包括兩個部分，一是硬盤適配器部分它位于微機系統(tǒng)的一側 ；二是讀寫邏輯，位于硬盤驅(qū)動器內(nèi)。它們通過數(shù)據(jù)及控制電纜線相連接。 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口硬盤適配器的組成硬盤適配

24、器的組成1）扇區(qū)緩沖器2）數(shù)據(jù)緩沖器3）硬盤控制器4）接口控制器5）驅(qū)動器選擇控制器6）數(shù)據(jù)分離電路7）寫預補償電路 8）驅(qū)動電路9）系統(tǒng)接口信號10）硬盤驅(qū)動器接口信號（1）硬盤適配器（如圖12.16所示）第第1212章章 磁盤接口磁盤接口 主機系統(tǒng) 數(shù)據(jù)電纜 硬盤驅(qū)動器 計算機信號 驅(qū)動器信號 磁頭選擇 DB0 寫選通 寫數(shù)據(jù) DB7 提前 滯后 寫數(shù)據(jù)到每 馬達 3 寫電流減少 個磁頭 馬達 2 緩沖區(qū)片選 讀取選通 馬達 1 數(shù)據(jù)運行 數(shù)據(jù)運行 馬達 0 緩沖區(qū)計數(shù) 讀數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)請求 讀各磁頭數(shù)據(jù) 準備就緒 讀時鐘 8 位緩沖數(shù)據(jù) 步進 方向 驅(qū)動器準備好 磁道 000 進出各個馬達的

25、信號 寫錯誤 搜索完成 索引 驅(qū)動器 03 選擇 硬盤 控制器 INTEL 82726 寫預 補償 電路 數(shù)據(jù) 分離 電路 脈沖 接收 磁盤 微控 制器 驅(qū) 動 器選 擇 數(shù)據(jù) 緩沖器 扇區(qū) 緩沖 存儲器 圖圖12.16硬盤適配器電路框圖硬盤適配器電路框圖第第1212章章 磁盤接口磁盤接口常見幾種硬盤接口的數(shù)據(jù)及信號電纜：1）進出數(shù)據(jù)分離電路的信號線2）到達寫預補償和同步電路的信號線3）進出緩沖/接收（I/O）的信號線（2）硬盤驅(qū)動器數(shù)據(jù)電纜信號）硬盤驅(qū)動器數(shù)據(jù)電纜信號第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖圖12.17Intel8272A內(nèi)部結構示意圖內(nèi)部結構示意圖（3）硬盤控制器）硬盤控制器I

26、NTEL 8272ADB0BD7讀/寫時鐘讀/寫數(shù)據(jù)允許讀/寫預移位 0預移位 1終止計數(shù)讀數(shù)據(jù)DRQ數(shù)據(jù)窗口DACK# Vco同步 INTRD# 。WR# 。 A0RESET指示CS# 錯誤/磁道 0驅(qū)動器選擇 0驅(qū)動器選擇 1MFM方式CLKRW/搜索VCC磁頭裝入GND磁頭選擇低電流/方向INTEL 8272A內(nèi)部數(shù)據(jù)總線出錯后復位/步進數(shù)據(jù)總線 緩沖器 讀/寫 DMA 控制 邏輯寄存器組 串行 接口 控制 器驅(qū)動器 接口控制器 輸入 端口 輸出 端口準備就緒寫保護/雙面第第1212章章 磁盤接口磁盤接口（4）HDC的硬盤命令及端口寄存器的硬盤命令及端口寄存器（如表12.312.6、圖1

27、2.18所示）1）硬盤驅(qū)動器命令2）硬盤驅(qū)動器控制器的端口3）序列寄存器4）端口編程第第1212章章 磁盤接口磁盤接口表12.3 硬盤驅(qū)動器控制器的端口寄存器地址、內(nèi)容、用途端口寄存器地址內(nèi)容用途320H（寫）320H（讀）321H（讀）321H（寫）命令序列寄存器錯誤序列寄存器硬件狀態(tài)寄存器方式選擇寄存器發(fā)出磁盤操作命令出錯與否及錯誤住處序列返回控制狀態(tài)驅(qū)動器、工作模式等選擇第第1212章章 磁盤接口磁盤接口表12.4 320H命令序列寄存器的內(nèi)容寄存器數(shù)據(jù)位 7 6 5 4 3 2 1 0 字節(jié)0操作類型 操作碼 字節(jié)1驅(qū)動器號 磁頭號（03） 字節(jié)2磁道號H 扇區(qū)號（117） 字節(jié)3 磁

28、道號L（306/7120） 字節(jié)4 讀寫塊 字節(jié)5 控制字段第第1212章章 磁盤接口磁盤接口表12.5 320H錯誤序列寄存器字節(jié)的格式寄存器中的各位字節(jié)0地址有效0錯誤類型錯誤碼字節(jié)1驅(qū)動器號 磁頭號（03）字節(jié)2磁道號H 扇區(qū)號（017）字節(jié)3 磁道號L7 6 5 4 3 2 1 0第第1212章章 磁盤接口磁盤接口表12.6 命令序列寄存器字節(jié)0的錯誤類型錯誤碼錯誤類型出錯內(nèi)容 ST0 硬件故障命令非正常結束無效命令驅(qū)動器未準備就緒 ST1 傳送數(shù)據(jù)故障無標識IDCRC校驗錯誤找不到指定扇區(qū) ST2 磁盤故障 磁道不符磁道壞標記FF讀時含刪除標記第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖12

29、.18 321H硬件寄存器各位的含義返回本節(jié)返回本節(jié)7 6 5 4 3 2 1 0 系統(tǒng)保留 系統(tǒng)保留 中斷標志 系統(tǒng)保留 控制器忙 總線忙 控制模式 請求發(fā)送 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.3.3 12.3.3 硬盤驅(qū)動器數(shù)據(jù)線的線纜標準硬盤驅(qū)動器數(shù)據(jù)線的線纜標準硬盤驅(qū)動器最常用的數(shù)據(jù)線纜有五種線纜標準。變頻鎖相環(huán)（MFM/PLL）式數(shù)據(jù)線纜、行程長度受限制（RLLC）式線纜、增強小型設備接口（ESDI）線纜、小型計算機系統(tǒng)接口（SCSI）式線纜和集成驅(qū)動接口（IDE/EIDE）式線纜五種。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口表12.7 增強小型設備接口（ESDI）20線數(shù)據(jù)線纜1增

30、強小型設備接口（增強小型設備接口（ESDI） 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口表12.8 增強小型設備接口（ESDI）34線控制線纜第第1212章章 磁盤接口磁盤接口2小型計算機接口（小型計算機接口（SCSI）小型計算機接口（SCSI）的數(shù)據(jù)線纜有50線和80線兩種形式的數(shù)據(jù)線纜。如表12.9所示為50線的SCSI數(shù)據(jù)線纜，其尺寸一般有5.25英寸和3.5英寸兩種。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口表12.9 SCSI接口驅(qū)動器50線纜返回本節(jié)返回本節(jié)第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.3.4 12.3.4 增強增強IDEIDE（EIDEEIDE或或ATA-2ATA-2）接）接口口EID

31、E接口規(guī)范中還通過一種被稱為ATAPI的新標準，使IDE（或ATA）接口支持CD-ROM驅(qū)動器。EIDE接口外形如圖12.21所示。應用在硬盤接口上時，EIDE接口一般都采用PIO模式，表12.11定義了EIDE傳輸模式及其最小總線周期時間。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口圖12.21 EIDE接口插座外形 第第1212章章 磁盤接口磁盤接口表表12.11EIDE傳輸模式及其最小總線周期時間傳輸模式及其最小總線周期時間第第1212章章 磁盤接口磁盤接口1超級超級DMA/33接口協(xié)議接口協(xié)議 超級超級DMA/33接口協(xié)議是一種用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌趨f(xié)議是一種用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男滦蛥f(xié)議。通過標準的總線主

32、控制器新型協(xié)議。通過標準的總線主控制器IDE的接口電的接口電路來啟動和控制這種傳輸。超級路來啟動和控制這種傳輸。超級DMA/33通過一個通過一個源同步信號協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)，以支持數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐辉赐叫盘枀f(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)，以支持數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐话l(fā)操作。是采用總線主控制方式，在硬盤上安裝控發(fā)操作。是采用總線主控制方式，在硬盤上安裝控制硬盤讀寫的制硬盤讀寫的DMA控制器?？刂破?。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口2超級超級DMA/33接口信號接口信號當工作在超級當工作在超級DMA/33模式時，只是對一些模式時，只是對一些標準的標準的IDE控制信號進行了重新的定義，這些重控制信號進行了重新的定義，這些重新定義的

33、信號如表新定義的信號如表12.12所示。從所示。從IDE設備到設備到IDE接口的數(shù)據(jù)傳輸定義為讀周期，從接口的數(shù)據(jù)傳輸定義為讀周期，從IDE接口到接口到IDE設備的數(shù)據(jù)傳輸定義為寫周期。設備的數(shù)據(jù)傳輸定義為寫周期。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口表12.12 超級DMA/33接口控制信號的重新定義第第1212章章 磁盤接口磁盤接口3超級超級DMA/33工作過程工作過程使IDE接口工作在超級DMA/33模式時，必須預進行初始化編程，這種初始化編程分成兩個部分：一個是對IDE接口的使能和配置，一個是對IDE設備的使能和配置。對于IDE接口，必須允許工作在同步DMA模式和建立適當?shù)耐紻MA時序。

34、第第1212章章 磁盤接口磁盤接口4超級超級DMA/33時序時序超級DMA/33時序可以通過超級DMA/33時序寄存器進行編程，可編程的時序包括周期時間CT和準備暫停時間RP。CT為數(shù)據(jù)有效使能信號STROBE的最小脈沖寬度，PR為期望停止突發(fā)讀/寫傳輸從DMARDT無效到STOP有效IDE接口需要等待的PCI時鐘數(shù)。第第1212章章 磁盤接口磁盤接口5超級超級DMA/66/100接口接口超級超級DMA/66的邏輯時鐘運行在的邏輯時鐘運行在66MHz，數(shù)，數(shù)據(jù)傳輸率達到據(jù)傳輸率達到66MB/s。DMA/66協(xié)議也支持協(xié)議也支持44MB/s的傳輸模式，此時完成一次的傳輸模式，此時完成一次16位的

35、數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)傳輸需要傳輸需要3個個66MHz的時鐘周期。的時鐘周期。返回本節(jié)返回本節(jié)第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.4 12.4 現(xiàn)代硬盤及接口技術的發(fā)展現(xiàn)代硬盤及接口技術的發(fā)展12.4.1 12.4.1 磁頭技術的發(fā)展磁頭技術的發(fā)展12.4.2 12.4.2 硬盤內(nèi)部傳輸速度硬盤內(nèi)部傳輸速度12.4.3 12.4.3 采用全新的硬盤保護技術采用全新的硬盤保護技術12.4.4 12.4.4 硬盤接口新技術硬盤接口新技術返回本章首頁返回本章首頁第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.4.1 12.4.1 磁頭技術的發(fā)展磁頭技術的發(fā)展現(xiàn)代硬盤中在磁頭技術上普遍采用的GMR巨磁阻磁頭技術、O

36、AW光學輔助溫氏磁頭技術，使磁盤的容量更大、磁道的密度更高。如現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了100GB以上容量的硬盤。 返回本節(jié)返回本節(jié)第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.4.2 12.4.2 硬盤內(nèi)部傳輸速度硬盤內(nèi)部傳輸速度在硬盤速度方面除提高主軸電機轉速外，采用更大的硬盤高速緩存（有的硬盤具有高達512KB4MB的高速緩存）和UltraDSP超級數(shù)字信號處理技術，使硬盤的數(shù)據(jù)傳輸速度更快，現(xiàn)代硬盤的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率可達到300MB/s甚至更快。返回本節(jié)返回本節(jié)第第1212章章 磁盤接口磁盤接口12.4.3 12.4.3 采用全新的硬盤保護技術采用全新的硬盤保護技術在硬盤保護技術方面采用S.M.A.R.T（硬盤故障自動檢測、分析報告）技術、SPS磁盤振動保護技術、DPS數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)等，使硬盤的防