微機原理 第四章4

1、綜合性示例之二（綜合性示例之二（8086最小方式）最小方式）8086 8086 CPUCPU最小工作方式最小工作方式DT/R-DT/R-數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送/ /接收控制信號：接收控制信號：高電平時，從高電平時，從CPUCPU輸出輸出M/IO-M/IO-存儲器存儲器/ /輸入輸出輸入輸出控制信號控制信號: :用于區(qū)分用于區(qū)分CPUCPU當(dāng)當(dāng)前是訪問存儲器還是訪問前是訪問存儲器還是訪問I/OI/O接口。接口。WR-WR-寫控制信號寫控制信號: :當(dāng)當(dāng)CPUCPU執(zhí)執(zhí)行對存儲器或?qū)π袑Υ鎯ζ骰驅(qū)/OI/O接口的接口的寫操作時，此信號有效。寫操作時，此信號有效。RD-RD-讀控制信號讀控制信號: :當(dāng)

2、當(dāng)=0=0時，時，表示表示8086 8086 CPUCPU執(zhí)行存儲器執(zhí)行存儲器讀操作或讀操作或I/OI/O讀操作讀操作。BHE-BHE-高高8 8位數(shù)據(jù)總線允許位數(shù)據(jù)總線允許信號。信號。 DEN-DEN-數(shù)據(jù)允許信號數(shù)據(jù)允許信號 M ME EM MR RM ME EM MW WI IO OR RI IO OW WI IN NT TA AC CP PU U 8 80 08 86 6S S2 2S S0 0S S2 2S S0 08 82 28 88 8D DT T/ /R RD DE EN NA AL LE E控控制制8 82 28 82 2和和8 82 28 86 6M MR RD DC CA

3、 AM MW WC CI IO OR RC CA AI IO OW WC CI IN NT TA A最大工作方式下最大工作方式下總線控制信號的形成：總線控制信號的形成：（Intel 2732Intel 2732的容量為：的容量為：4 4KX8KX8位）位）如圖連接，求其地址空間范圍。如圖連接，求其地址空間范圍?；蚧?非非 門門微微處處理理器器A A0 0A A1 15 5I IO O/ /M MA A1 14 4A A1 13 3A A1 12 2A A1 15 5A A1 11 1A A0 0C CS SE EP PR RO OM M2 27 73 32 2微微 處處 理理 器器A A0 0

4、 A A1 15 5I IO O/ /M MA A1 14 4A A1 13 3A A1 12 2A A1 15 5A A1 11 1 A A0 0C CS SE EP PR RO OM M2 27 73 32 20 01 11 10 00 00 01 11 10 00 01 1存存儲儲空空間間地地址址范范圍圍：5 50 00 00 0H H5 5F FF FF FH HCPUCPU與半導(dǎo)體存儲器的連接的注意事項與半導(dǎo)體存儲器的連接的注意事項 1 1 、 CPUCPU總線的負載能力總線的負載能力-CPUCPU能否帶動總線上包括內(nèi)存在內(nèi)的連接器件；能否帶動總線上包括內(nèi)存在內(nèi)的連接器件；2 2 、

5、 CPUCPU的時序和存儲器的存取速度之間的配合問題的時序和存儲器的存取速度之間的配合問題 - -CPUCPU能否與存儲器的存取速度相配合能否與存儲器的存取速度相配合。 硬盤硬盤一、一、 硬盤的發(fā)展歷史硬盤的發(fā)展歷史 在發(fā)明磁盤系統(tǒng)之前，計算機使用穿孔紙帶、磁帶等來存儲在發(fā)明磁盤系統(tǒng)之前，計算機使用穿孔紙帶、磁帶等來存儲程序與數(shù)據(jù)，這些存儲方式不僅容量低、速度慢，而且有個大缺程序與數(shù)據(jù)，這些存儲方式不僅容量低、速度慢，而且有個大缺陷：它們都是順序存儲，無法實現(xiàn)隨機存取數(shù)據(jù)。陷：它們都是順序存儲，無法實現(xiàn)隨機存取數(shù)據(jù)。19561956年年9 9月，月，IBMIBM的一個工程小組向世界展示了第一臺

6、磁盤存的一個工程小組向世界展示了第一臺磁盤存儲系統(tǒng)儲系統(tǒng)IBM 350 RAMACIBM 350 RAMAC，其磁頭可以直接移動到盤片上的任何一其磁頭可以直接移動到盤片上的任何一塊存儲區(qū)域，從而成功地實現(xiàn)了隨機存儲，這套系統(tǒng)的總?cè)萘恐粔K存儲區(qū)域，從而成功地實現(xiàn)了隨機存儲，這套系統(tǒng)的總?cè)萘恐挥杏? 5MBMB，共使用了共使用了5050個直徑為個直徑為2424英寸的磁盤，盤片表面涂有一層英寸的磁盤，盤片表面涂有一層磁性物質(zhì)，它們被疊起來固定在一起，繞著同一個軸旋轉(zhuǎn)。磁性物質(zhì)，它們被疊起來固定在一起，繞著同一個軸旋轉(zhuǎn)。 19731973年，年，IBMIBM又發(fā)明了又發(fā)明了WinchesterWinc

7、hester（溫氏）硬盤溫氏）硬盤，其特點是，其特點是工作時磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動的盤片上方，而不與盤片直接接觸，工作時磁頭懸浮在高速轉(zhuǎn)動的盤片上方，而不與盤片直接接觸，這便是現(xiàn)代硬盤的原型。這便是現(xiàn)代硬盤的原型?！懊芊?、固定并高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片、密封、固定并高速旋轉(zhuǎn)的鍍磁盤片、磁頭沿盤片徑向移動磁頭沿盤片徑向移動”是是“溫徹斯特溫徹斯特”硬盤技術(shù)的精髓。硬盤技術(shù)的精髓。今天個今天個人電腦中的硬盤容量雖然已經(jīng)高達一百人電腦中的硬盤容量雖然已經(jīng)高達一百GBGB以上，但仍然沒有脫離以上，但仍然沒有脫離“溫徹斯特溫徹斯特”模式。模式。19561956年年IBMIBM公司制造出世界上第一臺容量僅為公司制造

8、出世界上第一臺容量僅為5 5MBMB，但卻由但卻由5050片直徑為片直徑為2424英寸的磁盤組成的龐然大物，重達上百公斤。英寸的磁盤組成的龐然大物，重達上百公斤。19821982年用在年用在IBM-XTIBM-XT上的一上的一塊塊1010M M的硬盤，除了外型略的硬盤，除了外型略大，無論外觀還是內(nèi)部結(jié)大，無論外觀還是內(nèi)部結(jié)構(gòu)和現(xiàn)在最先進的硬盤并構(gòu)和現(xiàn)在最先進的硬盤并無大的差別。無大的差別。二、硬盤的結(jié)構(gòu)和原理二、硬盤的結(jié)構(gòu)和原理 從計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲從計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，存儲器分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩大類。內(nèi)存儲器與器兩大類。內(nèi)存儲器與CPUCPU直接聯(lián)系，負責(zé)

9、各種軟件的運行。外直接聯(lián)系，負責(zé)各種軟件的運行。外存儲器包括軟盤、硬盤、光盤、磁帶機等。硬盤和軟盤很相似，存儲器包括軟盤、硬盤、光盤、磁帶機等。硬盤和軟盤很相似，它們的工作原理大致相同，不同的是軟盤與軟盤驅(qū)動器是分開它們的工作原理大致相同，不同的是軟盤與軟盤驅(qū)動器是分開的，而硬盤與硬盤驅(qū)動器卻是裝在一起。另外，在使用時，二的，而硬盤與硬盤驅(qū)動器卻是裝在一起。另外，在使用時，二者速度差異很大。者速度差異很大。硬盤主要由：硬盤主要由：盤片，磁頭，盤片轉(zhuǎn)軸及控制電機，磁頭控盤片，磁頭，盤片轉(zhuǎn)軸及控制電機，磁頭控制器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，接口，緩存等幾個部分組成。制器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，接口，緩存等幾個部分組成。硬

10、盤中所有的盤片都裝在一個旋轉(zhuǎn)軸上，每張盤片之間是硬盤中所有的盤片都裝在一個旋轉(zhuǎn)軸上，每張盤片之間是平行的，在每個盤片的存儲面上有一個磁頭，磁頭與盤片之間平行的，在每個盤片的存儲面上有一個磁頭，磁頭與盤片之間的距離比頭發(fā)絲的直徑還小，所有的磁頭聯(lián)在一個磁頭控制器的距離比頭發(fā)絲的直徑還小，所有的磁頭聯(lián)在一個磁頭控制器上，由磁頭控制器負責(zé)各個磁頭的運動。磁頭可沿盤片的半徑上，由磁頭控制器負責(zé)各個磁頭的運動。磁頭可沿盤片的半徑方向運動，加上盤片每分鐘幾千轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)，磁頭就可以定方向運動，加上盤片每分鐘幾千轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)，磁頭就可以定位在盤片的指定位置上進行數(shù)據(jù)的讀寫操作。硬盤作為精密設(shè)位在盤片的指定位

11、置上進行數(shù)據(jù)的讀寫操作。硬盤作為精密設(shè)備，塵埃是其大敵，必須完全密封。備，塵埃是其大敵，必須完全密封。（一）硬盤的外部結(jié)構(gòu)（一）硬盤的外部結(jié)構(gòu)1.接口接口包括電源插口和數(shù)據(jù)接口兩部分，其中電源插包括電源插口和數(shù)據(jù)接口兩部分，其中電源插口與主機電源相聯(lián)，為硬盤工作提供電力保證。數(shù)據(jù)接口則口與主機電源相聯(lián)，為硬盤工作提供電力保證。數(shù)據(jù)接口則是硬盤數(shù)據(jù)和主板控制器之間進行傳輸交換的紐帶，根據(jù)聯(lián)是硬盤數(shù)據(jù)和主板控制器之間進行傳輸交換的紐帶，根據(jù)聯(lián)接方式的差異，分為接方式的差異，分為EIDE接口和接口和SCSI接口等。接口等。2.控制電路板控制電路板大多采用貼片式元件焊接，包括主軸調(diào)大多采用貼片式元件焊

12、接，包括主軸調(diào)速電路、磁頭驅(qū)動與伺服定位電路、讀寫電路、控制與接口速電路、磁頭驅(qū)動與伺服定位電路、讀寫電路、控制與接口電路等。在電路板上還有一塊高效的單片機電路等。在電路板上還有一塊高效的單片機ROM芯片，其固芯片，其固化的軟件可以進行硬盤的初始化，執(zhí)行加電和啟動主軸電機化的軟件可以進行硬盤的初始化，執(zhí)行加電和啟動主軸電機，加電初始尋道、定位以及故障檢測等。在電路板上還安裝，加電初始尋道、定位以及故障檢測等。在電路板上還安裝有容量不等的高速緩存芯片。有容量不等的高速緩存芯片。3.固定蓋板固定蓋板就是硬盤的面板，標(biāo)注產(chǎn)品的型號、產(chǎn)地就是硬盤的面板，標(biāo)注產(chǎn)品的型號、產(chǎn)地、設(shè)置數(shù)據(jù)等，和底板結(jié)合成一

13、個密封的整體，保證硬盤盤、設(shè)置數(shù)據(jù)等，和底板結(jié)合成一個密封的整體，保證硬盤盤片和機構(gòu)的穩(wěn)定運行。固定蓋板和盤體側(cè)面還設(shè)有安裝孔，片和機構(gòu)的穩(wěn)定運行。固定蓋板和盤體側(cè)面還設(shè)有安裝孔，以方便安裝。以方便安裝。（二）（二） 硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)硬盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)由硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)由固定面板、控制電路板、盤頭組件、接口及固定面板、控制電路板、盤頭組件、接口及附件等幾大部分組成附件等幾大部分組成，而盤頭組件，而盤頭組件( (HardDiskHardDisk Assembly Assembly，HDA)HDA)是是構(gòu)成硬盤的核心，封裝在硬盤的凈化腔體內(nèi)，包括浮動磁頭組件、構(gòu)成硬盤的核心，封裝在硬盤的凈化腔體

14、內(nèi)，包括浮動磁頭組件、磁頭驅(qū)動機構(gòu)、盤片及主軸驅(qū)動機構(gòu)、前置讀寫控制電路等。磁頭驅(qū)動機構(gòu)、盤片及主軸驅(qū)動機構(gòu)、前置讀寫控制電路等。希捷捷豹希捷捷豹Cheetah 36XL硬盤硬盤(Ultra 160,SCSI,36G)希捷希捷Cheetah X15(15000RPM,SCSI,18GB,$410)I B M 公 司 近 日 宣 布 推 出 桌 面 新 型 硬 盤公 司 近 日 宣 布 推 出 桌 面 新 型 硬 盤Deskstar 180GXP，單碟單碟60GB。據(jù)悉，。據(jù)悉，這款硬盤由于采用了這款硬盤由于采用了“tagn seek”技術(shù)，使技術(shù)，使其一躍成為世界最快的臺式機個人電腦硬盤。其一

15、躍成為世界最快的臺式機個人電腦硬盤。IBM宣稱騰龍五代通過采用宣稱騰龍五代通過采用tagn seek技術(shù)、技術(shù)、8MB緩存以及緩存以及699Mbit/sec最大內(nèi)部傳輸最大內(nèi)部傳輸速度使得速度使得Deskstar 180GXP性能比原有性能比原有120GXP產(chǎn)品提高了近產(chǎn)品提高了近25%，與其他公司同，與其他公司同系列型號產(chǎn)品相比，性能最高可超出系列型號產(chǎn)品相比，性能最高可超出20%。這款這款I(lǐng)BM硬盤在速度上有著驚人的表現(xiàn)，但在硬盤在速度上有著驚人的表現(xiàn)，但在耗電量及散熱量表現(xiàn)方面卻很低。耗電量及散熱量表現(xiàn)方面卻很低。 IBM Deskstar 180GXP硬盤主要技術(shù)參數(shù)如下：硬盤主要技術(shù)

16、參數(shù)如下： 容量：容量：18012080604030GB 厚度：厚度：25.4mm 轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速：7200RPM 單面存儲密度：單面存儲密度：455億億bit平方英寸平方英寸 盤片數(shù)：盤片數(shù)：321片（鋁制造）片（鋁制造） 磁頭數(shù)：磁頭數(shù)：642個（個（GMR存儲磁頭）存儲磁頭） 抗沖擊性：抗沖擊性：350G（2ms、非工作狀態(tài)下、非工作狀態(tài)下、21盤片）盤片） 平均等待時間：平均等待時間：4.17ms 耗電量：耗電量：75.95W（空閑、空閑、321盤片）盤片） 平均尋址時間：平均尋址時間：8.5ms（32盤片）、盤片）、8.8ms（1盤片）盤片） 接口：接口：ATA 6 噪音：噪音：3.02

17、.32.6Bels（空閑時、空閑時、321盤片）盤片） 緩存：最大緩存：最大8MB 其它：流體軸承（其它：流體軸承（FDB：Fluid Dynamic Bearing）（三）硬盤的工作原理（三）硬盤的工作原理 概括地說，概括地說，硬盤的工作原理是利用特定的磁粒子的極性來硬盤的工作原理是利用特定的磁粒子的極性來記錄數(shù)據(jù)。記錄數(shù)據(jù)。磁頭在讀取數(shù)據(jù)時，將磁粒子的不同極性轉(zhuǎn)換成磁頭在讀取數(shù)據(jù)時，將磁粒子的不同極性轉(zhuǎn)換成不同的電脈沖信號，再利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些原始信號變成不同的電脈沖信號，再利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將這些原始信號變成電腦可以使用的數(shù)據(jù)，寫的操作正好與此相反。另外，硬盤電腦可以使用的數(shù)據(jù)，寫的操作正

18、好與此相反。另外，硬盤中還有一個存儲緩沖區(qū)，這是為了協(xié)調(diào)硬盤與主機在數(shù)據(jù)處中還有一個存儲緩沖區(qū)，這是為了協(xié)調(diào)硬盤與主機在數(shù)據(jù)處理速度上的差異而設(shè)的。由于硬盤的結(jié)構(gòu)比軟盤復(fù)雜得多，理速度上的差異而設(shè)的。由于硬盤的結(jié)構(gòu)比軟盤復(fù)雜得多，所以它的格式化工作也比軟盤要復(fù)雜，分為低級格式化，硬所以它的格式化工作也比軟盤要復(fù)雜，分為低級格式化，硬盤分區(qū)，高級格式化并建立文件管理系統(tǒng)。盤分區(qū)，高級格式化并建立文件管理系統(tǒng)。LFORMATLFORMATFAT16FAT16FAT32FAT32NTFSNTFS硬盤低級格式化（物理格式化）硬盤低級格式化（物理格式化）1 1 低級格式化的作用是將空白的磁片劃分一個個同

19、心圓、半徑低級格式化的作用是將空白的磁片劃分一個個同心圓、半徑不同的磁道，還將磁道劃分為若干個扇區(qū)，每個扇區(qū)的容量為不同的磁道，還將磁道劃分為若干個扇區(qū)，每個扇區(qū)的容量為512512字節(jié)。字節(jié)。2 2 低級格式化在硬盤出廠時已由硬盤生產(chǎn)商完成了，通常使用低級格式化在硬盤出廠時已由硬盤生產(chǎn)商完成了，通常使用者無需再進行低級格式化操作。者無需再進行低級格式化操作。3 3 關(guān)于低級格式化的種種見解關(guān)于低級格式化的種種見解 (1)(1)如無非常必要，使用者不要對硬盤進行低級格式化操作，因如無非常必要，使用者不要對硬盤進行低級格式化操作，因為硬盤出廠前的初始低級格式化是由生產(chǎn)線上的專用磁頭完成的，為硬盤

20、出廠前的初始低級格式化是由生產(chǎn)線上的專用磁頭完成的，而使用者在硬盤出廠后的使用過程中用軟件進行低級格式化，使而使用者在硬盤出廠后的使用過程中用軟件進行低級格式化，使用的是硬盤本身的讀寫磁頭，其讀寫性能、讀寫準確度，無不如用的是硬盤本身的讀寫磁頭，其讀寫性能、讀寫準確度，無不如生產(chǎn)線上的專用磁頭，因此，格式化的效果肯定不如生產(chǎn)線的初生產(chǎn)線上的專用磁頭，因此，格式化的效果肯定不如生產(chǎn)線的初始低級格式化，從而使硬盤性能下降。始低級格式化，從而使硬盤性能下降。(2)(2)低級格式化是硬盤高損耗的操作，將大大縮短硬盤的使用壽命，低級格式化是硬盤高損耗的操作，將大大縮短硬盤的使用壽命，因此，如非十分必要，

21、建議不要進行低級格式化。因此，如非十分必要，建議不要進行低級格式化。(3)(3)低級格式化容易引起磁片表面的操傷，如非必要，不要低格。低級格式化容易引起磁片表面的操傷，如非必要，不要低格。(4)(4)但是，如遇以下情況，低級格式化可能是有必要的：但是，如遇以下情況，低級格式化可能是有必要的： 受外部強磁體、強磁場的影響，或因長期使用，硬盤磁片上由受外部強磁體、強磁場的影響，或因長期使用，硬盤磁片上由低級格式化劃分出來的扇區(qū)格式磁性記錄部分丟失，因此出現(xiàn)大低級格式化劃分出來的扇區(qū)格式磁性記錄部分丟失，因此出現(xiàn)大量量“壞扇區(qū)壞扇區(qū) 。注意，這并不是磁片的物理損壞。這時，進行低級注意，這并不是磁片的

22、物理損壞。這時，進行低級格式化，重新劃分扇區(qū)，可能是一個有效的辦法。格式化，重新劃分扇區(qū)，可能是一個有效的辦法。 為改善硬盤性能，試圖重新設(shè)置扇區(qū)為改善硬盤性能，試圖重新設(shè)置扇區(qū)“間隔因子間隔因子”（InterleaveInterleave）以提高讀寫的速度，重新進行低級格式化是通常以提高讀寫的速度，重新進行低級格式化是通常采用的方法采用的方法 。間隔因子（交叉因子）釋義間隔因子（交叉因子）釋義低級格式化硬盤時必須設(shè)定扇區(qū)低級格式化硬盤時必須設(shè)定扇區(qū)“間隔因子間隔因子”（交叉因子）值。（交叉因子）值。間隔因子通俗的講，是指低級格式化后，第一個扇區(qū)和第二個間隔因子通俗的講，是指低級格式化后，第一

23、個扇區(qū)和第二個扇區(qū)相隔多少個物理扇區(qū)塊。只有間隔因子扇區(qū)相隔多少個物理扇區(qū)塊。只有間隔因子1時才是連續(xù)的時才是連續(xù)的 。文件系統(tǒng)決定了數(shù)據(jù)在磁盤上的存儲方式，它是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)文件系統(tǒng)決定了數(shù)據(jù)在磁盤上的存儲方式，它是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)格式，在格式化磁盤時，必須指定要使用的文件系統(tǒng)。對于據(jù)格式，在格式化磁盤時，必須指定要使用的文件系統(tǒng)。對于微軟的操作系統(tǒng)，有三種文件系統(tǒng)：微軟的操作系統(tǒng)，有三種文件系統(tǒng)：FAT16 FAT16 (File Allocation Table,(File Allocation Table,文件分配表）文件分配表）FAT32FAT32NTFS NTFS (New Techn

24、ology File System)(New Technology File System)對于對于FAT16,FAT16,其最大的磁盤邏輯分區(qū)為其最大的磁盤邏輯分區(qū)為512512MBMB；FAT32FAT32允許磁盤的允許磁盤的邏輯分區(qū)超過邏輯分區(qū)超過2 2TB,TB,支持長文件名。支持長文件名。NTFSNTFS可以支持更大的邏輯分可以支持更大的邏輯分區(qū)，文件名可以使用空格，并區(qū)分大小寫。區(qū)，文件名可以使用空格，并區(qū)分大小寫。文件系統(tǒng)使用名為文件系統(tǒng)使用名為“簇簇”（clustercluster）的固定大小的磁盤增量的固定大小的磁盤增量來存儲信息。簇的范圍從來存儲信息。簇的范圍從512512

25、字節(jié)到字節(jié)到3232KBKB不等（隨邏輯分區(qū)的不等（隨邏輯分區(qū)的增大而增大）。如果存儲許多小文件，那么使用很大的簇的效增大而增大）。如果存儲許多小文件，那么使用很大的簇的效率是非常低的。率是非常低的。硬盤的磁頭技術(shù)：硬盤的磁頭技術(shù)：一、磁頭一、磁頭 磁頭是硬盤中最昂貴的部件，也是硬盤技術(shù)中最重要和最磁頭是硬盤中最昂貴的部件，也是硬盤技術(shù)中最重要和最關(guān)鍵的一環(huán)。關(guān)鍵的一環(huán)。MRMR磁頭（磁頭（MagnetoresistiveMagnetoresistive heads heads, 利用特殊材利用特殊材料的電阻值隨磁場變化的原理來讀取盤片上的數(shù)據(jù)料的電阻值隨磁場變化的原理來讀取盤片上的數(shù)據(jù)），即

26、磁阻即磁阻磁頭，采用的是分離式的磁頭結(jié)構(gòu)：寫入磁頭仍采用傳統(tǒng)的磁磁頭，采用的是分離式的磁頭結(jié)構(gòu)：寫入磁頭仍采用傳統(tǒng)的磁感應(yīng)磁頭（感應(yīng)磁頭（MRMR磁頭不能進行寫操作），讀取磁頭則采用新型的磁頭不能進行寫操作），讀取磁頭則采用新型的MRMR磁頭，即所謂的感應(yīng)寫、磁阻讀。這樣，在設(shè)計時就可以針磁頭，即所謂的感應(yīng)寫、磁阻讀。這樣，在設(shè)計時就可以針對兩者的不同特性分別進行優(yōu)化，以得到最好的讀對兩者的不同特性分別進行優(yōu)化，以得到最好的讀/ /寫性能。另寫性能。另外，外，MRMR磁頭磁頭對信號變化相當(dāng)敏感，讀取數(shù)據(jù)的準確性也相應(yīng)提對信號變化相當(dāng)敏感，讀取數(shù)據(jù)的準確性也相應(yīng)提高。而且由于讀取的信號幅度與磁道

27、寬度無關(guān)，故磁道可以做高。而且由于讀取的信號幅度與磁道寬度無關(guān)，故磁道可以做得很窄，從而提高了盤片密度，達到得很窄，從而提高了盤片密度，達到200200MB/MB/英寸，而使用傳統(tǒng)英寸，而使用傳統(tǒng)的磁頭只能達到的磁頭只能達到2020MB/MB/英寸，這也是英寸，這也是MRMR磁頭被廣泛應(yīng)用的最主要磁頭被廣泛應(yīng)用的最主要原因。目前，原因。目前，MRMR磁頭已得到廣泛應(yīng)用，而采用多層結(jié)構(gòu)和磁阻磁頭已得到廣泛應(yīng)用，而采用多層結(jié)構(gòu)和磁阻效應(yīng)更好的材料制作的效應(yīng)更好的材料制作的GMRGMR磁頭（磁頭（Giant Giant MagnetoresistiveMagnetoresistive headshe

28、ads）也逐漸普及。也逐漸普及。 二、磁道二、磁道 當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁盤表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁道。會在磁盤表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁道。 三、扇區(qū)三、扇區(qū) 磁盤上的每個磁道被等分為若干個弧段，這些弧段便是磁磁盤上的每個磁道被等分為若干個弧段，這些弧段便是磁盤的扇區(qū)，每個扇區(qū)可以存放盤的扇區(qū)，每個扇區(qū)可以存放512512個字節(jié)的信息。個字節(jié)的信息。 四、柱面四、柱面 硬盤通常由重疊的一組盤片構(gòu)成，每個盤面都被劃分為數(shù)硬盤通常由重疊的一組盤片構(gòu)成，每個盤面都被劃分為數(shù)目相等的

29、磁道，并從外緣的目相等的磁道，并從外緣的“0”“0”開始編號，具有相同編號的磁開始編號，具有相同編號的磁道形成一個圓柱，稱之為磁盤的柱面。磁盤的柱面數(shù)與一個盤道形成一個圓柱，稱之為磁盤的柱面。磁盤的柱面數(shù)與一個盤面上的磁道數(shù)是相等的。由于每個盤面都有自己的磁頭，因此，面上的磁道數(shù)是相等的。由于每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數(shù)等于總的磁頭數(shù)。所謂硬盤的盤面數(shù)等于總的磁頭數(shù)。所謂硬盤的CHS,CHS,即即CylinderCylinder（柱面）、柱面）、HeadHead（磁頭）、磁頭）、SectorSector（扇區(qū)），只要知道了硬盤的扇區(qū)），只要知道了硬盤的CHSCHS的數(shù)目，的數(shù)目，即可確

30、定硬盤的容量。即可確定硬盤的容量。 硬盤的容量硬盤的容量= =柱面數(shù)磁頭數(shù)扇區(qū)數(shù)柱面數(shù)磁頭數(shù)扇區(qū)數(shù)512512ByteByte 硬盤接口硬盤接口是連接硬盤驅(qū)動器和計算機的專用部件，對計算機是連接硬盤驅(qū)動器和計算機的專用部件，對計算機的性能及在擴充系統(tǒng)時計算機連接其他設(shè)備的能力都有很大影的性能及在擴充系統(tǒng)時計算機連接其他設(shè)備的能力都有很大影響。響。 1 1、ST506/412ST506/412接口與接口與ESDIESDI接口接口 ST506/412ST506/412是是PC/XTPC/XT、ATAT時代的標(biāo)準接口標(biāo)準。時代的標(biāo)準接口標(biāo)準。ST506/412ST506/412最最多可安裝多可安裝4

31、 4個硬盤驅(qū)動器，允許最大硬盤空間為個硬盤驅(qū)動器，允許最大硬盤空間為150150MBMB。而而ESDIESDI是是ST506/412ST506/412接口的改進版，但與接口的改進版，但與ST506/412ST506/412接口互不兼容。接口互不兼容。ESDIESDI支支持的硬盤容量上增加到持的硬盤容量上增加到300300MBMB，最大數(shù)據(jù)傳輸率為最大數(shù)據(jù)傳輸率為2 2MB/secMB/sec。目前目前這兩種接口均已遭淘汰。這兩種接口均已遭淘汰。 2 2、SCSISCSI接口接口 SCSISCSI（Small Computer System InterfaceSmall Computer Sys

32、tem Interface）即即“小型計算小型計算機系統(tǒng)接口機系統(tǒng)接口”是一種系統(tǒng)級的接口，支持硬盤的容量突破了是一種系統(tǒng)級的接口，支持硬盤的容量突破了528528MBMB的限制，可以同時掛接的限制，可以同時掛接7 7個不同的設(shè)備。目前個不同的設(shè)備。目前SCSISCSI接口有接口有二個標(biāo)準：二個標(biāo)準：SCSI-2SCSI-2和和SCSI-3SCSI-3。SCSI-2SCSI-2又稱為又稱為Fast SCSIFast SCSI，在在8 8bitbit總線下能達到總線下能達到1010M/sM/s的數(shù)據(jù)傳輸率。而的數(shù)據(jù)傳輸率。而SCSI-3SCSI-3包括包括Ultra SCSIUltra SCSI

33、（8bit8bit）、）、Ultra wide SCSIUltra wide SCSI（含含1616bitbit和和3232bitbit）和和Ultra2 Ultra2 SCSISCSI。其中其中Ultra2 SCSIUltra2 SCSI在在8 8bitbit數(shù)據(jù)寬度下提供數(shù)據(jù)寬度下提供4040M/sM/s的數(shù)據(jù)傳的數(shù)據(jù)傳輸率，在輸率，在1616位總線下最高能達到位總線下最高能達到8080M/sM/s。SCSISCSI接口的硬盤被廣泛接口的硬盤被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站和小型計算機系統(tǒng)上，但由于應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站和小型計算機系統(tǒng)上，但由于SCSISCSI接口硬盤的價格要比接口硬盤的

34、價格要比IDEIDE接口硬盤高，而且使用時還必須另外購接口硬盤高，而且使用時還必須另外購買買SCSISCSI接口卡，接口卡，因而在家用電腦上仍以因而在家用電腦上仍以IDEIDE接口的硬盤為主流。接口的硬盤為主流。 3 3、IDEIDE接口接口 IDEIDE（Integrated Drive ElectronicsIntegrated Drive Electronics）接口是接口是CompaqCompaq公公司為解決老式的司為解決老式的ST506/412ST506/412接口速度慢、成本高而開發(fā)出硬盤接接口速度慢、成本高而開發(fā)出硬盤接口標(biāo)準，亦即口標(biāo)準，亦即ATAATA（AdvancedTec

35、hnologyAttachment）接口標(biāo)接口標(biāo)準。由于準。由于IDEIDE接口的硬盤具有價格低廉、穩(wěn)定性好、標(biāo)準化程度接口的硬盤具有價格低廉、穩(wěn)定性好、標(biāo)準化程度高等優(yōu)點，因此得到廣泛的應(yīng)用。高等優(yōu)點，因此得到廣泛的應(yīng)用。ATAATA接口標(biāo)準亦已由接口標(biāo)準亦已由ATAATA、ATA-2ATA-2、ATA-3ATA-3發(fā)展到今天的發(fā)展到今天的Ultra ATAUltra ATA。 Ultra ATAUltra ATA（也稱為也稱為Ultra DMA 33/66Ultra DMA 33/66）是由是由IntelIntel和和QuantumQuantum公司共同提出的硬盤接口標(biāo)準，與公司共同提出的

36、硬盤接口標(biāo)準，與Fast Fast ATA(ATA(Seagate技技術(shù)術(shù))相比，相比，Ultra ATAUltra ATA有以下幾個優(yōu)點：有以下幾個優(yōu)點： 外部數(shù)據(jù)傳率由外部數(shù)據(jù)傳率由Fast ATAFast ATA的的16.616.6MB/sMB/s提高到提高到6666MB/sMB/s； 采用采用CRCCRC循環(huán)冗余檢驗，通過兩個寄存器的重復(fù)測試來提高循環(huán)冗余檢驗，通過兩個寄存器的重復(fù)測試來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；?shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?由硬盤直接產(chǎn)生選通信號，并且同時將數(shù)據(jù)傳送到總線上，由硬盤直接產(chǎn)生選通信號，并且同時將數(shù)據(jù)傳送到總線上，從而減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時間。從而減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時間。

37、 DMA/66 DMA/66已成為目前已成為目前E-IDEE-IDE硬盤接口事實上的標(biāo)準。硬盤接口事實上的標(biāo)準。4 4、IEEE1394IEEE1394、USBUSBIEEE1394IEEE1394又稱為又稱為FirewireFirewire（火線）或火線）或P1394P1394，它是一種高速它是一種高速串行總線，現(xiàn)有的串行總線，現(xiàn)有的IEEE1394IEEE1394標(biāo)準支持標(biāo)準支持100100MbpsMbps、200Mbps200Mbps和和400400MbpsMbps的傳輸速率，將來會達到的傳輸速率，將來會達到800800MbpsMbps、1600Mbps1600Mbps、3200Mbps

38、3200Mbps甚至更高，如此高的速率使得它可以作為硬盤、甚至更高，如此高的速率使得它可以作為硬盤、DVDDVD、CDCDROMROM等大容量存儲設(shè)備的接口。等大容量存儲設(shè)備的接口。IEEE1394IEEE1394將來有望取代現(xiàn)有將來有望取代現(xiàn)有的的SCSISCSI總線和總線和IDEIDE接口，但是由于成本較高和技術(shù)上還不夠成熟接口，但是由于成本較高和技術(shù)上還不夠成熟等原因，目前仍然只有少量使用等原因，目前仍然只有少量使用IEEE1394IEEE1394接口的產(chǎn)品，硬盤就接口的產(chǎn)品，硬盤就更少了。此外基于更少了。此外基于USBUSB接口的硬盤也問世了，它的價格要比相同接口的硬盤也問世了，它的價

39、格要比相同指標(biāo)的指標(biāo)的IDEIDE硬盤貴一倍，其優(yōu)勢在于支持即插即用和熱插拔，會硬盤貴一倍，其優(yōu)勢在于支持即插即用和熱插拔，會在活動硬盤等領(lǐng)域得到發(fā)展。在活動硬盤等領(lǐng)域得到發(fā)展。 現(xiàn)在的存儲器雖然出現(xiàn)了如現(xiàn)在的存儲器雖然出現(xiàn)了如USB、IEEE1394等新型接口類型，但總得等新型接口類型，但總得來看，還是分為兩大陣營，一類為來看，還是分為兩大陣營，一類為IDE，另一類就是另一類就是SCSI，IDE是普通家用是普通家用PC硬盤所用的接口，也是我們最常經(jīng)常接觸的硬盤接口；而硬盤所用的接口，也是我們最常經(jīng)常接觸的硬盤接口；而SCSI主要是面向主要是面向高端存儲器市場，因此在普通高端存儲器市場，因此在

40、普通PC上并不常見。上并不常見。 SCSI的全稱為的全稱為Small Computer System Interface 即小型計算機即小型計算機系統(tǒng)接口，它最早研制于系統(tǒng)接口，它最早研制于1979年，從名稱上想必大家就可猜出它最早是專為年，從名稱上想必大家就可猜出它最早是專為小型機而設(shè)計的存儲器接口，不過隨著電腦技術(shù)的發(fā)展，慢慢它被移植到普通小型機而設(shè)計的存儲器接口，不過隨著電腦技術(shù)的發(fā)展，慢慢它被移植到普通電腦上了?，F(xiàn)在在一些高端服務(wù)器或者工作上都能看到電腦上了?，F(xiàn)在在一些高端服務(wù)器或者工作上都能看到SCSI的蹤跡，它廣泛的蹤跡，它廣泛應(yīng)用于如掃描儀、應(yīng)用于如掃描儀、SCSI硬盤、磁帶備份

41、器等產(chǎn)品中。硬盤、磁帶備份器等產(chǎn)品中。 相對于普通家用電腦的相對于普通家用電腦的IDE接口，接口，SCSI有它獨特的一些特點。有它獨特的一些特點。 首先首先、SCSI適應(yīng)面很廣：在使用適應(yīng)面很廣：在使用IDE接口時，你會受到接口時，你會受到IRQ（中斷號）及中斷號）及IDE通道的限制，一般情況下每個通道的限制，一般情況下每個IDE通道占用一個通道占用一個IRQ，而一塊標(biāo)準的主板而一塊標(biāo)準的主板只有兩個只有兩個IDE通道（即通道（即IDE1與與IDE2插槽），每兩個設(shè)備要占用一個插槽），每兩個設(shè)備要占用一個IDE通通道，因此一塊標(biāo)準的主板上最多只能連接四個道，因此一塊標(biāo)準的主板上最多只能連接四個

42、IDE設(shè)備，雖然你可以通過增加設(shè)備，雖然你可以通過增加IDE控制卡等其它方式來增加可連接設(shè)備的數(shù)量，但總共連接的控制卡等其它方式來增加可連接設(shè)備的數(shù)量，但總共連接的IDE設(shè)備數(shù)最設(shè)備數(shù)最多也不能超過多也不能超過15個。使用個。使用SCSI則可以使連接設(shè)備數(shù)超過則可以使連接設(shè)備數(shù)超過15個，而且所有設(shè)備個，而且所有設(shè)備只占用一個中斷號，因此它的適應(yīng)面比只占用一個中斷號，因此它的適應(yīng)面比IDE要廣得多。要廣得多。 其次、其次、SCSI的帶寬很寬：目前最新的的帶寬很寬：目前最新的SCSI接口類型接口類型-Ultra 320/SCSI所支持的最大總線速度為所支持的最大總線速度為 320MB/s，雖然雖

43、然實際使用時可能達不到這個理論值，但上百兆比特的傳輸率在實際使用時可能達不到這個理論值，但上百兆比特的傳輸率在SCSI上還是能夠達到了。而現(xiàn)在最快的上還是能夠達到了。而現(xiàn)在最快的IDE接口接口 Ultra ATA/100，它在理論上只能支持它在理論上只能支持 100MB/s的外部數(shù)據(jù)傳輸率，的外部數(shù)據(jù)傳輸率，而且由于普通而且由于普通IDE硬盤及其它各方面的限制，在普通硬盤及其它各方面的限制，在普通PC上上IDE所所能實現(xiàn)的最大傳輸率還不足能實現(xiàn)的最大傳輸率還不足50MB/s，這還不及這還不及Ultra 320/SCSI的一半。的一半。 第三、第三、SCSI支持多任務(wù)、支持多任務(wù)、CPU占用率很

44、低：由于使用占用率很低：由于使用SCSI系統(tǒng)必須要有系統(tǒng)必須要有SCSI控制卡或適配器，在控制卡會有獨立的芯片負控制卡或適配器，在控制卡會有獨立的芯片負責(zé)責(zé)SCSI數(shù)據(jù)的處理；當(dāng)數(shù)據(jù)的處理；當(dāng)CPU將指令傳輸給將指令傳輸給SCSI后，隨即去處理后，隨即去處理后續(xù)的指令，其它的相關(guān)工作就交給后續(xù)的指令，其它的相關(guān)工作就交給SCSI控制卡上的芯片自行處控制卡上的芯片自行處理，等理，等SCSI處理完畢后，再發(fā)出控制信號給處理完畢后，再發(fā)出控制信號給CPU，CPU進行后進行后續(xù)的處理續(xù)的處理因此不難想像因此不難想像SCSI系統(tǒng)對系統(tǒng)對CPU的占用率是很低的占用率是很低的的；至；至于于SCSI的多任務(wù)性

45、則表現(xiàn)在它允許對一個設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐亩嗳蝿?wù)性則表現(xiàn)在它允許對一個設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，另一設(shè)備對其進行數(shù)據(jù)查找，這在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)中非常重時，另一設(shè)備對其進行數(shù)據(jù)查找，這在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)中非常重要得，因為它們經(jīng)常需要同時處理許多并行請求，此時如果存儲要得，因為它們經(jīng)常需要同時處理許多并行請求，此時如果存儲系統(tǒng)不支持多任務(wù)性，那存儲系統(tǒng)都不知道該去響應(yīng)誰的請求了。系統(tǒng)不支持多任務(wù)性，那存儲系統(tǒng)都不知道該去響應(yīng)誰的請求了。第四、第四、SCSI系統(tǒng)昂貴：由于系統(tǒng)昂貴：由于SCSI能給用戶帶來很高的系統(tǒng)能給用戶帶來很高的系統(tǒng)性能同時具有很好的并行處理能力，因此價值不菲，一般組建一性能同時具有很

46、好的并行處理能力，因此價值不菲，一般組建一套完整的套完整的SCSI系統(tǒng)，其設(shè)備與控制器是必不可少得，就假如我們系統(tǒng)，其設(shè)備與控制器是必不可少得，就假如我們需要用需要用SCSI硬盤，那除此你還需另外購買一塊硬盤，那除此你還需另外購買一塊SCSI控制卡，這控制卡，這不像不像IDE硬盤，買來直接插在主板上即可使用。而且硬盤，買來直接插在主板上即可使用。而且SCSI設(shè)備的設(shè)備的價格一般比普通接口的設(shè)備都來得貴，所以總得來說價格一般比普通接口的設(shè)備都來得貴，所以總得來說SCSI系統(tǒng)是系統(tǒng)是很昂貴，正因此在普通很昂貴，正因此在普通PC上不常見它們的蹤影。上不常見它們的蹤影。所謂的所謂的硬盤物理安裝硬盤物理

47、安裝，指的是將硬盤裝進機箱，設(shè)置跳線并，指的是將硬盤裝進機箱，設(shè)置跳線并接好電源線和數(shù)據(jù)線的過程。接好電源線和數(shù)據(jù)線的過程。電源接口：電源接口：將主機的電源與此相連，以給硬盤供電。注意將主機的電源與此相連，以給硬盤供電。注意“梯梯形形”接線方向，方向錯誤將無法插入。接線方向，方向錯誤將無法插入。 主從跳線：主從跳線：主板上一般只有兩個主板上一般只有兩個IDEIDE接口，每一根接線有三個接口，每一根接線有三個接口，其中一個接主板的接口，其中一個接主板的IDEIDE接口，另兩個則可以接兩個接口，另兩個則可以接兩個IDEIDE設(shè)設(shè)備，包括硬盤、光驅(qū)、刻錄機等。在同一根接線上如果接兩個備，包括硬盤、光

48、驅(qū)、刻錄機等。在同一根接線上如果接兩個IDEIDE接口設(shè)備，則其中一個是主盤接口設(shè)備，則其中一個是主盤( (Master)Master)，另一個為從盤另一個為從盤( (Slave)Slave)。究竟是作為主盤還是從盤則要通過硬盤或光驅(qū)背面的究竟是作為主盤還是從盤則要通過硬盤或光驅(qū)背面的“主從跳線主從跳線”進行設(shè)置，否則將無法正常使用。一般來說，硬進行設(shè)置，否則將無法正常使用。一般來說，硬盤缺省的跳線設(shè)置為主硬盤，光驅(qū)的缺省設(shè)置則為從盤。具體盤缺省的跳線設(shè)置為主硬盤，光驅(qū)的缺省設(shè)置則為從盤。具體的設(shè)置方法在硬盤或光驅(qū)的機殼上均有設(shè)置說明。如下圖為西的設(shè)置方法在硬盤或光驅(qū)的機殼上均有設(shè)置說明。如下

49、圖為西數(shù)硬盤的路線設(shè)置方法：數(shù)硬盤的路線設(shè)置方法： 數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線用于連接硬盤與主板數(shù)據(jù)線用于連接硬盤與主板IDEIDE接口，作數(shù)據(jù)傳輸之接口，作數(shù)據(jù)傳輸之用。主板用。主板IDEIDE口與硬盤數(shù)據(jù)線接口均為口與硬盤數(shù)據(jù)線接口均為4040針接口，而數(shù)據(jù)線則分針接口，而數(shù)據(jù)線則分4040線與線與8080線兩種（如下圖）。其中線兩種（如下圖）。其中8080線亦稱為線亦稱為UDMA/66UDMA/66硬盤線，硬盤線，主要用于主要用于Ultra ATA 66Ultra ATA 66硬盤，增加的硬盤，增加的4040根地線作隔離干擾之用。根地線作隔離干擾之用。要發(fā)揮要發(fā)揮Ultra ATA 66Ultra ATA 66硬盤的優(yōu)勢，硬盤的優(yōu)勢，UDMA/66UDMA/66硬盤線。硬盤線。Ultra ATA Ultra A