硬磁盘驱动器和控制器.ppt

1、7.4.3 硬磁盘驱动器和控制器,1.磁盘驱动器 磁盘驱动器是一种精密的电子和机械装置，因此各部件的加工安装有严格的技术要求。对温盘驱动器，还要求在超净环境下组装。各类磁盘驱动器的具体结构虽然有差别，但基本结构相同，主要由定位驱动系统、主轴系统和数据转换系统组成。图7.15是磁盘驱动器结构示意图。,在可移动磁头的磁盘驱动器中，驱动磁头沿盘面径向位置运动以寻找目标磁道位置的机构叫磁头定位驱动系统，它由驱动部件、传动部件、运载部件（磁头小车）组成。当磁盘存取数据时，磁头小车的平移运动驱动磁头进入指定磁道的中心位置，并精确地跟踪该磁道。目前磁头小车的驱动方式主要采用步进电机和音圈电机两种。步进电机靠

2、脉冲信号驱动，控制简单，整个驱动定位系统是开环控制，因此定位精度较低，一般用于软磁盘驱动器和道密度不高的硬磁盘驱动器。音圈电机是线性电机，可以直接驱动磁头作直线运动，整个驱动定位系统是一个带有速度和位置反馈的闭环控制系统，驱动速度快，定位精度高，因此用于较先进的磁盘驱动器。 主轴系统的作用是安装盘片，并驱动它们以额定转速稳定旋转。其主要部件是主轴电机和有关控制电路。 数据转换系统的作用是控制数据的写入和读出，包括磁头、磁头选择电路、读写电路以及索引、区标电路等。 2.磁盘控制器 磁盘控制器是主机与磁盘驱动器之间的接口。由于磁盘存储器是高速外存设备，故与主机之间采用成批交换数据方式。作为主机与驱

3、动器之间的控制器，它需要有两个方面的接口：一 个是与主机的接口，控制外存与主机总线之间交换数据；另一个是与设备的接口，根据主机 命令控制设备的操作。前者称为系统级接口，后者称为设备级接口。 主机与磁盘驱动器交换数据的控制逻辑如图所示： 磁盘上的信息经读磁头读出以后送读出放大器，然后进行数据与时钟的分离，再进行串-并变换、格式变换，最后送入数据缓冲器，经DMA（直接存储器传送）控制将数据传送到主机总线。,由于控制器与驱动器之间的任务分工没有明确的界限，因而控制器与驱动器之间的交界面划分有多种方式。如果交界面设在A处，驱动器只完成读写和放大，因而数据分离以后的控制逻辑构成磁盘控制器，例如 ST50

4、6磁盘控制器是插在 PC机总线上的一块电路板，控制器与设备之间就采用了这种形式的接口。如果交界面设在B处，则在驱动器中包含数据分离器，而磁盘控制器仅有串-并变换、格式控制等逻辑构成。例如 ESDI（增强型小型设备接口）属于这种形。第三种方式是将接口交界面设在C处，磁盘控制器的功能全部转移到设备中，主机与设备之间采用标准的通用接口。例如SCSI（小型计算机系统接口）、IPI（智能外设接口）属于这种形式。 目前的发展趋势是采用B，C两种接口形式，增强设备的功能，以使设备相对独立。,7.4.4 磁盘上信息的分布 盘片的上下两面都能记录信息，通常把磁盘片表面称为记录面。记录面上一系列同心圆称为磁道。每

5、个盘片表面通常有几十到几百个磁道，每个磁道又分为若干个扇区。如下图所示。 磁道的编址是从外向内依次编号，最外一个同心圆叫0磁道，最里面的一个同心圆叫n磁道，n磁道里面的圆面积并不用来记录信息。扇区的编号有多种方法，可以连续编号，也可间隔编号。磁盘记录面经这样编址后，就可用n磁道m扇区的磁盘地址找到实际磁盘上与之相对应的记录区。除了磁道号和扇区号之外，还有记录面的面号，以说明本次处理是在哪一个记录面上。例如对活动头磁盘组来说，磁盘地址是由记录面号(也称磁头号)、磁道号和扇区号三部分组成。 在磁道上，信息是按区存放的，每个区中存放一定数量的字或字节，各个区存放的字或字节数是相同的。为进行读/写操作，要求定出磁道的起始位置，这个起始,位置称为“索引”。索引标志在传感器检索下可产生脉冲信号，再通过磁盘控制器处理，便可定出磁道起始位置。 磁盘存储器的每个扇区记录定长的数据，因此读写操作是以扇区为单位一位一位串行进行的。每一个扇区记录一个记录块。数据在磁盘上的记录格式如下图所示。 每个扇区开始时由磁盘控制器产生一个扇标脉冲。扇标脉冲的出现即标志一个扇区的开始。两个扇标脉冲之间的一段磁道区域即为一个扇区（一记录块）。每个记录块由头部空白段、序标段、数据段、校验字段及尾部空白段组成。其