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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。
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，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。
第6章外部存储设备微机的外部存储器主要包扩硬盘、软盘驱动器、光盘驱动器以及移动存储设备。
硬盘驱动器简称硬盘，是微机系统中最重要的外部存储设备，由于硬盘的存储容量极大，速度在所有外部设备中是最快的，所以，操作系统及所有的应用软件等都存储在硬盘中。
6.1 硬盘驱动器硬盘驱动器的盘片是涂有金属氧化物的刚性金属盘片，所以称为硬盘。
它与软盘最明显的区别是，硬盘的生产过程是在无尘环境中进行的，盘片和磁头全部被密封在驱动器内腔的金属盒子中，因此它的容量在出厂之前就已经固定了。
1968年，IBM公司在美国加州坎贝尔市温彻斯特大街的研究所首次提出温彻斯特(Winchester)技术，探讨对硬盘进行技术改造。
1973年，IBM公司制造出了第一台采用温彻斯特技术的硬盘，此后硬盘的发展一直沿用这种技术。
温彻斯特技术的特点是：在工作时，磁头悬浮在高速旋转的盘片上方，而不与盘片直接接触，磁头沿盘片做径向移动。
这也是现代绝大多数硬盘的工作原理。
6.1.1 硬盘的工作原理和结构硬盘基片一般是以钢或铝为主要成分的合金材料，在基片表面涂上磁性介质就形成了磁盘。
大多数硬盘中有2～4个盘片，在盘片的每一面上都有一个读写磁头，所有盘片相同位置的磁道就构成了所谓的柱面。
1．硬盘的工作原理硬盘驱动器加电正常工作后，利用控制电路中的初始化模块进行初始化工作，此时磁头置于盘片中心位置。
初始化完成后，主轴电机启动并高速旋转，装载磁头的小车机构移动，将浮动磁头置于盘片表面的00道，处于等待指令的启动状态。
当主机下达存取盘片的命令时，通过前置放大控制电路，发出驱动电机运动的信号，控制磁头定位机构移动磁头，搜寻定位磁道扇区位置，进行数据读写。
2．硬盘的外部结构硬盘的外观如图6-1所示，在外部结构上可分为三大部分：（1）接口接口包括电源接口插座和数据接口插座两部分，其中电源接口插座与主机电源插头相连接；数据接口插座则是硬盘数据与主板控制芯片之间进行数据传输交换的通道，通过数据线与主板的IDE接口或SATA接口相连接。
驱动器的工作原理
驱动器的工作原理主要涉及到电磁学和机械学的知识。
一般来说，驱动器的工作原理可以分为读取和写入两个过程。
读取数据的过程中，驱动器会发送一个电流信号到读取头（磁头）上。
这个磁头会在磁盘上检测到磁场中的微小变化，并将其转换成电流信号发送给电路板。
电路板会根据信号的强弱和方向来确定磁场中的二进制数据（0和1）。
写入数据的过程中，驱动器会根据要写入的数据转换成电信号，并将其发送到写入头上。
写入头会根据信号的强弱和方向在磁盘中创建一个相应的磁场变化。
通过控制电流信号的方式，可以将特定的二进制数据写入磁盘中的特定位置。
驱动器的读取和写入过程是非常快速的，并且可以在非常短的时间内完成大量的数据传输。
这是因为磁盘上的数据可以同时被多个磁头读取和写入，从而实现并行操作。
此外，驱动器还有磁头定位的机制。
在读取或写入数据之前，磁头需要准确地定位到磁盘上的特定位置。
为了实现磁头的定位，驱动器中通常配备了定位系统，它可以根据电脉冲的指令控制磁头的位置移动。
通过不断地微调磁头的位置，驱动器可以准确地读取和写入数据。
综上所述，驱动器通过利用磁场和电流信号的变化来读取和写入数据。
通过精确的磁头定位和并行操作，驱动器可以高效地进行数据传输。
硬盘结构原理磁道,扇区和柱面图示/pspio/blog/item/313592607bd09b4feaf8f865.html/blog/185252硬盘工作原理（转）硬盘结构原理磁道,扇区和柱面图示我们知道硬盘中是由一片片的磁盘组成的,大家可能没有打开过硬盘,没见过它具体是什么样.不过这不要紧.我们只要理解了什么是磁道,扇区和柱面就够了.在下图中,我们可以看到一圈圈被分成18(假设)等分的同心圆,这些同心圆就是磁道(见图).不过真打开硬盘你可看不到.它实际上是被磁头磁化的同心圆.如图可以说是被放大了的磁盘片.那么扇区就是每一个磁道中被分成若干等分的区域.相邻磁道是有间隔的,这是因为磁化单元太近会产生干扰.一个小软盘有80个磁道,硬盘嘛要远远大于此值,有成千上万的磁道.每个柱面包括512个字节。
那么什么是柱面呢?看下图,我们假设它只有3片.每一片中的磁道数是相等的.从外圈开始,磁道被分成0磁道,1磁道,2磁道......具有相同磁道编号的同心圆组成柱面,那么这柱面就像一个没了底的铁桶.哈哈,这么一说,你也知道了,柱面数就是磁盘上的磁道数.每个磁面都有自己的磁头.也就是说,磁面数等于磁头数.硬盘的容量=柱面数(CYLINDER)*磁头数(HEAD)*扇区数(SECTOR)*512B.这下你也可以计算硬盘的一些参数了.什么是簇？文件系统是操作系统与驱动器之间的接口，当操作系统请求从硬盘里读取一个文件时，会请求相应的文件系统（FAT 16/32/NTFS）打开文件。
扇区是磁盘最小的物理存储单元，但由于操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个簇，然后再对簇进行管理。
每个簇可以包括2、4、8、16、32或64个扇区。
显然，簇是操作系统所使用的逻辑概念，而非磁盘的物理特性。
为了更好地管理磁盘空间和更高效地从硬盘读取数据，操作系统规定一个簇中只能放置一个文件的内容，因此文件所占用的空间，只能是簇的整数倍；而如果文件实际大小小于一簇，它也要占一簇的空间。
软盘原理知识点总结软盘的结构软盘由塑料外壳、软磁盘、读写头、马达和控制电路组成。
软盘通常分为5.25英寸和3.5英寸两种规格，不同规格的软盘存储容量也有所不同。
软盘的表面涂有磁性媒体，可以用于储存数据。
软盘的读写原理软盘的读写是通过读写头和磁性媒体之间的磁性作用来实现的。
当软盘被插入计算机的软盘驱动器中时，驱动器会通过控制电路使软盘旋转起来。
读写头负责读取或写入软盘上的数据，它会在软盘的磁性表面上生成磁场，以实现数据的读写操作。
软盘的存储原理软盘是一种随机存储设备，可以存储任意类型的数据。
软盘的存储原理是利用磁性媒体上的磁性颗粒来表示数据的0和1。
当数据被写入软盘时，读写头会在磁性表面上生成磁场，以改变颗粒的磁性方向，从而存储数据。
当需要读取数据时，读写头会检测磁性表面上的磁场，以获取数据的信息。
软盘的访问原理软盘的存取速度相对较慢，主要是由于软盘的转速低和数据传输率低所致。
当需要读取或写入软盘时，计算机会向软盘驱动器发送指令，驱动器会通过控制电路和马达使软盘旋转起来，并通过读写头对数据进行读取或写入。
软盘的使用软盘广泛用于个人计算机和一些工业控制系统中。
由于其存储容量较小、数据读写速度较慢和易受环境影响等缺点，软盘已经被其他存储设备所取代。
然而，对于一些老式计算机和设备来说，软盘仍然是必不可少的存储介质。
在计算机存储设备的发展过程中，软盘在很长一段时间内扮演了重要的角色。
它的出现极大地方便了计算机用户的数据存储和传输，同时也推动了计算机技术的发展。
然而，随着其他存储设备的不断涌现，软盘逐渐退出了主流市场。
虽然软盘已经不再常见，但它的原理和技术仍然值得我们了解和学习。
通过深入理解软盘的原理，我们可以更好地了解计算机存储设备的发展历程，同时也有助于我们更好地利用和管理现代存储设备。
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。
