第8章磁盘接口

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1、第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.1 8.1 磁盘概述磁盘概述8.2 8.2 软盘驱动器接口电路软盘驱动器接口电路8.3 8.3 硬盘驱动器接口电路硬盘驱动器接口电路8.4 8.4 现代硬盘及接口技术的发展现代硬盘及接口技术的发展8.5 8.5 磁盘驱动器接口软件磁盘驱动器接口软件第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口本章学习目标本章学习目标l l磁盘的工作原理磁盘的工作原理l l软盘接口电路的组成和原理软盘接口电路的组成和原理l l硬盘接口电路的组成和原理硬盘接口电路的组成和原理l l磁盘接口电路的中断服务程序的应用磁盘接口电路的中断服务程序的应用返回本章首页返回

2、本章首页第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.1 8.1 磁盘概述磁盘概述8.1.1 8.1.1 磁记录原理磁记录原理8.1.2 8.1.2 写入数据原理写入数据原理8.1.3 8.1.3 读出数据原理及过程读出数据原理及过程8.1.4 8.1.4 读写过程读写过程8.1.5 8.1.5 磁盘的种类磁盘的种类8.1.6 8.1.6 软盘驱动器的类型软盘驱动器的类型8.1.7 8.1.7 磁盘数据和数据格式磁盘数据和数据格式8.1.8 8.1.8 其他外部存储设备其他外部存储设备返回本章首页返回本章首页第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.1.1 8.1.1 磁记录原理磁记录原理磁记录是以磁介质受外

3、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。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.1磁盘读写原理示意图磁盘读写原理示意图返回本节返回本节 读写缝隙 磁盘面 导磁磁铁芯 读写电流 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.1.2 8.1.2 写入数据原理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。返回本节返回本节第第

4、8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.1.3 8.1.3 读出数据原理及过程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。返回本节返回本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.1.4 8.1.4 读写过程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

5、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。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.2磁盘读写控制电路示意图磁盘读写控制电路示意图返回本节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 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.1.5 8.1.5 磁盘的种类磁盘的种类1硬磁盘硬磁盘（如图8.3、表8.1所示）2软盘驱动器软盘驱动器第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.3硬盘的外形图硬盘的外形图 正面正面反面反面接口面接口面第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表8.1 常见硬盘的主要性能参数返回本节返回本节第

6、第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.1.6 8.1.6 软盘驱动器的类型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。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口1软盘驱动器的工作原理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。返回本节返回本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8

7、.1.7 8.1.7 磁盘数据和数据格式磁盘数据和数据格式1磁盘的磁道和扇区磁盘的磁道和扇区 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。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口2磁盘数据的编码格式磁盘数据的编码格式图图8.4磁记录的编码磁记录的编码返回本节返回本节位元 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 第第8 8章章

8、磁盘接口磁盘接口8.1.8 8.1.8 其他外部存储设备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。返回本节返回本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.2 8.2 软盘驱动器接口电路软盘驱动器接口电路8.2.1 8.2.1 软盘适配器软盘适配器8.2.2 8.2.2 软盘控制器软盘控制器8.2.3 8.2.3 FDCFDC控制器命令与端

9、口寄存器控制器命令与端口寄存器返回本章首页返回本章首页第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.2.1 8.2.1 软盘适配器软盘适配器图8.5 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 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口1总线缓冲器总线缓冲器2 2FDC NEC765AFDC NEC765A软盘控制器软盘控制器 3时钟时序电路时钟时序电路

10、4数字信号控制电路数字信号控制电路（如图8.6所示）5译码器译码器6写预补偿电路写预补偿电路（如图8.7所示）。7数据分离电路数据分离电路其原理图其原理图（如图8.8所示）8信号驱动电路信号驱动电路9总线上的接口信号总线上的接口信号1010传输数据线传输数据线 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.6数字信号控制与译码器示意图数字信号控制与译码器示意图复位 RESET驱动器马达 14A1DBB1A2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第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图8.7 软盘适配器写预补偿电路写数据输入10MHz 时钟PS0PS1写

11、数据输出07D1 Q1D2 Q2D3 Q3D4 Q474LS175CLKCLK1C0 1Y1C11C21C32C0 2Y 74LS1532C2AB1G2G第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.8数据分离电路示意图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 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表8.2 软盘驱动器线缆各引脚信号用途返回本节返回本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.2.2 8.2.2 软盘控制器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

12、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。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口1FDC NEC765A的主要特点的主要特点FDC可分别受可分别受CPU和和DMA的控制来自主机系的控制来自主机系统或直接存储器存取统或直接存储器存取DMA的数据传送；可连接并的数据传送；可连接并控制控制4个磁盘驱动器，可以按个磁盘驱动器，可以按MFM/RLL方式读方式读/写写单密度或双密度磁盘；可编程记录长度分别为：单密度或双密度磁盘；可编程记录长度分别为：128、256、512、1024

13、字节；可以与大多数微型计字节；可以与大多数微型计算机系统的算机系统的CPU相兼容；相兼容；NEC765AFDC采用采用LSIDIP的封装形式。的封装形式。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图8.9 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 D0D7 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

14、口 内部寄存器 驱 动 控制接口 输 入 口 数据缓 冲器 FDC NEC765A 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口2NEC765A FDC控制器的接口信号控制器的接口信号 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8.10所示）（）由驱动器控制接口的若干信号 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.10软盘驱动器控制器（软盘驱动器控制器（FDC）NEC765A外形图外形图返回本节返回本节 RESETVcc RDRW/SEEK RWLCT/DIR CSFR/STP A0HDL DB0RDYWP/TSFLT/TRKPS0PS1WR DATADS0DB

15、7DS1 DRQHDSEL DACKMFM TCWE IDXVCO INTRD DATA 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8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.2.8.2.3 FDC3 FDC控制器命令与端口寄存器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 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

16、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、第第8 8章章 磁盘接口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第8 8章章 磁盘接口磁盘接口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

17、SENSE DRIVE STATUS 检测驱动器中断状态SEEK 搜索第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口2软盘控制器的端口寄存器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 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.11FDC3F2H方式选择寄存器各位说明方式选择寄存器各位说明3各寄存器内容各寄存器内容位 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、

18、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 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.12FDC3F4H主状态寄存器各位说明主状态寄存器各位说明返回本节返回本节位 7位 6位 5位 4位 3位 2位 1位 0数据可用传送方向 0：CPUFDC、FDCCPU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 正在查找第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.3 8.3 硬盘驱动器接口电路硬盘驱动器接口电路8.3.1 8.3.1 硬盘驱动器的组成原理硬盘驱动器的组成原理8.3.2 8.3

19、.2 硬盘适配器硬盘适配器8.3.3 8.3.3 硬盘驱动器数据线的线缆标准硬盘驱动器数据线的线缆标准8.3.4 8.3.4 增强增强IDEIDE（EIDEEIDE或或ATA-2ATA-2）接口）接口返回本章首页返回本章首页第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.3.1 8.3.1 硬盘驱动器的组成原理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

20、控制器电路。其结构如要包括硬盘接口电路、硬盘控制器电路。其结构如图图8.13所示。所示。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.13硬盘驱动器的基本组成示意图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 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口1硬盘主轴系统硬盘主轴系统主轴的作用是传递硬盘主轴电机的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速，使硬盘盘片以额定的速度稳定地转动。硬盘主轴系统

21、由主轴电机和电机转动。硬盘主轴系统由主轴电机和电机控制电路组成。其工作过程如图控制电路组成。其工作过程如图8.14所所示。示。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.14主轴电机稳速电路示意图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 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口2硬盘读写磁头系统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8.15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。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图

22、8.15硬盘写电路组成示意图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 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口3磁头定位系统磁头定位系统（）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：需要分成以下几步进行：第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口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。返回本节返回

23、本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.3.2 8.3.2 硬盘适配器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。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口硬盘适配器的组成硬盘适配器的组成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8.16所示）第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口 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

24、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 03 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 图图8.16硬盘适配器电路框图硬盘适配器电路框图第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口常见几种硬盘接口的数据及信号电缆：1）进

25、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）硬盘驱动器数据电缆信号第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.17Intel8272A内部结构示意图内部结构示意图（3）硬盘控制器）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CLKRW/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/

26、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/双面第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口（4）HDC的硬盘命令及端口寄存器的硬盘命令及端口寄存器（如表8.38.6、图8.18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）端口编程第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表8.3 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

27、状态驱动器、工作模式等选择第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表8.4 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 控制字段第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表8.5 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第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表8.6 命令序列寄存器字节0的错误类型错误码

28、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读时含删除标记第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图8.18 321H硬件寄存器各位的含义返回本节返回本节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 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.3.3 8.3.3 硬盘驱动器数据线的线缆标准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

29、）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。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表8.7 增强小型设备接口（ESDI）20线数据线缆1增强小型设备接口（增强小型设备接口（ESDI）第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表8.8 增强小型设备接口（ESDI）34线控制线缆第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口2小型计算机接口（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8.9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。第第8 8章章 磁盘接口磁

30、盘接口表8.9 SCSI接口驱动器50线缆返回本节返回本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.3.4 8.3.4 增强增强IDEIDE（EIDEEIDE或或ATA-2ATA-2）接）接口口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8.21所示。应用在硬盘接口上时，EIDE接口一般都采用PIO模式，表8.11定义了EIDE传输模式及其最小总线周期时间。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图8.21 EIDE接口插座外形 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表表8.11EIDE传输模式及其最小总线周期时间传输模式及其最小总线周

31、期时间第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口1超级超级DMA/33接口协议接口协议 超级超级DMA/33接口协议是一种用于数据传输的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新型协议。通过标准的总线主控制器IDE的接口电的接口电路来启动和控制这种传输。超级路来启动和控制这种传输。超级DMA/33通过一个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制硬盘读写的DMA控制器。控制器。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口2超级超级DMA/33

32、接口信号接口信号当工作在超级当工作在超级DMA/33模式时，只是对一些模式时，只是对一些标准的标准的IDE控制信号进行了重新的定义，这些重控制信号进行了重新的定义，这些重新定义的信号如表新定义的信号如表8.12所示。从所示。从IDE设备到设备到IDE接口的数据传输定义为读周期，从接口的数据传输定义为读周期，从IDE接口到接口到IDE设备的数据传输定义为写周期。设备的数据传输定义为写周期。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表8.12 超级DMA/33接口控制信号的重新定义第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口3超级超级DMA/33工作过程工作过程使IDE接口工作在超级DMA/33模式时，必须预进行初始化

33、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。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口4超级超级DMA/33时序时序超级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。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口5超级超级DMA/66/100接口接口超级超级DMA/66的逻辑时钟运行在的逻辑

34、时钟运行在66MHz，数，数据传输率达到据传输率达到66MB/s。DMA/66协议也支持协议也支持44MB/s的传输模式，此时完成一次的传输模式，此时完成一次16位的数据位的数据传输需要传输需要3个个66MHz的时钟周期。的时钟周期。返回本节返回本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.4 8.4 现代硬盘及接口技术的发展现代硬盘及接口技术的发展8.4.1 8.4.1 磁头技术的发展磁头技术的发展8.4.2 8.4.2 硬盘内部传输速度硬盘内部传输速度8.4.3 8.4.3 采用全新的硬盘保护技术采用全新的硬盘保护技术8.4.4 8.4.4 硬盘接口新技术硬盘接口新技术返回本章首页返回本章首页第

35、第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.4.1 8.4.1 磁头技术的发展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。返回本节返回本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.4.2 8.4.2 硬盘内部传输速度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。返回本节返回本节第第8 8章章

36、磁盘接口磁盘接口8.4.3 8.4.3 采用全新的硬盘保护技术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。返回本节返回本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.4.4 8.4.4 硬盘接口新技术硬盘接口新技术在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

37、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。返回本节返回本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.5 8.5 磁盘驱动器接口软件磁盘驱动器接口软件8.5.1 8.5.1 磁盘驱动器的端口操作磁盘驱动器的端口操作8.5.2 8.5.2 磁盘的磁盘的BIOSBIOS服务程服务程8.5.3 8.5.3 磁盘的磁盘的DOSDOS接口接口返回本章首页返回本章首页第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口（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

38、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：硬盘驱动器接口软件有若干类型：第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.5.1 8.5.1 磁盘驱动器的端口操作磁盘驱动器的端口操作图8.22 磁盘端口一级的命令调用功能示意图返回本节返回本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.5.2 8.5.2 磁盘的磁盘的BIOSBIOS服务程服务程图8.23 BIOS一级调用示意图第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表8.13 INT 13H软盘服务功能第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口表8.14 INT 13H硬盘服务功能返回本节返回本节第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口8.5.3

39、 8.5.3 磁盘的磁盘的DOSDOS接口接口用户程序调用过程如图8.24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。第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口图图8.24DOS调用过程示意图调用过程示意图返回本节返回本节 （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 第第8 8章章 磁盘接口磁盘接口THANK YOU VERY MUCH！本章到此结束，谢谢您的光临！返回本章首页返回本章首页结结 束放映束放映