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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