第 7章 磁盘存储器
本章简要介绍了软盘驱动器的性能特点、种类、
结构原理和几种大容量的软驱。还介绍了硬盘的性能
特点、技术参数和接口类型等。
7.1 软盘驱动器
7.2 硬盘
7.3 硬盘控制器接口
退出
7.1 软盘驱动器
7.1.1 软盘驱动器
7.1.1.1 软盘驱动器的规格和接口
软盘子系统包括软盘片、软盘驱动器、驱动程序
和软驱控制器这几部分。软盘是微机系统永久保存信
息和交换信息的重要外部磁存储介质。软驱（ Floppy
Disk Driver,FDD）是对软盘进行读写的机电一体化
的设备。软驱驱动程序是软驱的配套程序，它包含在
系统 BIOS程序中。软驱控制器（ FDD Controller）提
供主机对软驱的控制信号，也是软驱设备的接口，它
做在 I/O卡或主板上或南桥芯片内。
微机常选用的软盘片有直径为 5.25英寸、存储容
量为 1.2MB和直径为 3.5英寸、存储容量为 1.44MB这两
种，它们的驱动器分别称为 5寸软驱和 3寸软驱。由于 3
寸软盘体积小、容量大并带有塑料外壳不易损坏，目
前大多数 PC机仅仅配备一个 3寸软驱。 3.5”软驱的外形
如图 7-1所示。
图 7-1 3.5”软驱和软盘
3.5”软盘的结构如图 7-2所示，它的盘片外面有一
个塑料外壳，不易污染和损坏。将它的写保护片拨到
封住写保护孔的位置时，软盘处于可以读写的状态，
反之为写保护状态，这时软盘上的信息不会被改写，
软盘也不会感染病毒。
图 7-2 3.5”软盘的结构
软驱上有两个插座。一个电源插座，它有四个插
针，分别为 +12V输入、两个接地线和 +5V输入,+12V给
各个马达供电,+5V给电路元件供电。另一个为控制及
数据电缆插座，它有 34线。用一根 34线电缆将它与 I/O
多功能卡或主板上的软驱接口（ FDD）相连接。 34线电
缆的红色线应接到两边插座的 1号脚，以免电缆接反。
软驱 34线电缆如图 7-3所示。在一些微机的系统硬件配
置程序 CMOS Setup中有, Swap Floppy Drive”这一项，
当将其设置为, Enabled”时则可对调 A,B两个软驱的
逻辑名称，而不必在电缆插头上将它们对调。软驱接
口（ FDC）的信号定义如表 7-1。
图 7-3 软驱的 34线电缆
表 7-1 软驱接口的信号定义
引脚编号 信号名称 （低电平有
效）
功能
2 N o Used 未使用
4 Head Load 磁头加载
6 Drive Select 3 选择驱动设备 3
8 INDX/Sector 索引或扇区
10 Drive Select 0 选择驱动设备 0
12 Drive Select 1 选择驱动设备 1
14 Drive Select 2 选择驱动设备 2
16 Motor ON 马达启动
18 Direction Select 磁头方向选择
20 Step 磁头步进
22 Write Data 写数据
24 Write Gate 写选通
26 Track 00 0 磁道
28 Write Protect 写保护
30 Read Data 读数据
32 Side One Select 面选择
34 Ready 准备就绪或换盘
1,3,5,…,33 奇数脚均为 GND 接地线
7.1.1.2 软盘驱动器的结构原理
软盘驱动器（ FDD）由数据读写系统、磁头定位
系统、盘片驱动系统和控制电路等组成。磁头是其工
作的核心部件。磁头分为上、下两个，上磁头称为, 1
号磁头,,下磁头称为, 0号磁头,,它们固定在磁头
小车上，并始终接触盘片。当盘片由主轴马达驱动以
每分钟 300多转的高速旋转时，磁头小车由步进马达驱
动做径向运动，从而使上、下磁头能扫描磁盘上、下
两面的所有磁道，实现读、写操作。
所谓写操作是指软驱接收到主机发来的数据编码
信号，经过写电路的一系列处理后，通过磁头将数据
的电流信号转换为磁信号记录在磁盘上。而读操作是
写操作的逆过程，即把磁盘上记录的磁信息通过磁头
转换为电流信号，然后经过读电路的一系列处理后，
还原出电信号的数据信息发送给主机。
软盘驱动器还有专门用于检测磁盘状态的传感器
元件。比如, 0磁道开关,,, 写保护传感器, 。
磁盘驱动器软驱或硬驱的基本原理相同，框图如
图 7-4所示，主要包括数据读写系统、磁头定位系统、
盘片驱动系统和控制电路等部分。
图 7-4
磁盘驱动器的
原理方框
7.1.2 超级软驱
目前还有多种高速大容量的新型软盘驱动器，如
ZIP100,LS-120和 UHC等。由于价格较高和软盘交换性
等原因，都尚未被 PC机普遍采用。
7.1.2.1 LS-120软盘驱动器
LS-120（ Laser Servo-120MB）是一种采用激光
伺服机构的大容量 3.5”软盘驱动器，主要部件采用激
光光学轨迹读写技术，并配备高容量高密度软磁盘。
LS-120盘片容量可达 l20MB，是原 3.5寸软盘的 83
倍。读写速度为原软驱的 5倍。 LS-120使用标准 IDE接
口。它与原 3.5寸软驱兼容，即可以读写 1.44MB软盘。
许多新的 BIOS都支持 LS-120软驱,DOS,Win3.x、
Windows 9x和 Windows NT可以使用这种软驱。 LS-120
软盘驱动器有望成为未来 PC机的大容量外存设备。
内外置 LS-120的安装是不同的。
1．外置式 LS-120软驱的安装,……
2．内置式 LS-120软驱的安装,……
7.1.2.2 ZIP驱动器
ZIP驱动器是一种活动式存储驱动器，它使用的盘
片容量为 100MB。它的盘片比传统 3.5”盘片厚许多，它
不兼容传统软盘。按接口形式分,ZIP有 IDE内置式、
SCSI内置式,SCSI外置式和并口外置式等。采用与硬
盘同样的 SCSI和 IDE接口，使 ZIP驱动器的存取时间大
大提高，达到 29毫秒。而采用通用的并行口，则使 ZIP
驱动器可以非常方便地接入台式、便携式或其它各式
计算机，但并行口会使 ZIP的访问速度明显变慢。
IDE接口,SCSI接口和并行接口的 ZIP软驱的安装方法
均与原来的 3寸软驱不同。
2.3 UHC软盘驱动器
UHC（ Ultra High Capacity）即超高容量软盘驱
动器，由日本 Mitsumi公司开发。它的盘片容量为
150MB，也兼容原 1.44MB的 3.5寸软盘。它的主轴马达
转速为 3600RPM。它的磁头与盘面不接触，与硬盘原理
一样。它的平均搜寻时间为 20mS，比 LS-120的 60mS快 3
倍。
预言各种新型大容量软盘驱动器的发展前景，到
底谁能够取代传统的软盘驱动器，不仅仅取决于它自
身的性能优良和价格便宜，一个重要因素就是它能否
与当前仍独霸 PC机的 3.5”1.44MB软盘驱动器相兼容和
方便地交换共享数据。
7.2 硬盘
7.2.1 硬盘驱动器简介
硬盘驱动器（ Hard Disk Driver,HDD）也是微机
系统的基本外存设备。与软盘驱动器不同的是，它的
磁盘片是硬质合金的，并固定安装在驱动器内部，所
以也可统称为硬盘。与软盘相比，它的存储容量要大
得多，速度也快得多，而体积也较小。 3”软盘的容量
为 1.44MB，而目前 PC机硬盘容量在 10GB到 60GB。目前
市面上硬盘的主流品牌为昆腾（ Quantum）、希捷
（ Seagate）、钻石（ Maxtor）、西部数据（ Westdata）
和 IBM等。
硬盘子系统包括硬盘驱动器（内含硬盘）、驱动
程序和硬盘接口。硬盘的控制器（ HDD Controller）
做在硬盘内部，而接口集成在主板上。硬盘的驱动程
序包含在系统 BIOS程序中。硬盘的构成和工作原理与
软驱相仿，它以自己专用的微处理器作为控制器，它
的内部 ROM固化了控制软件，用来实现加电时的自我诊
断、运行状态检测、主轴电机的转速调节和对磁头的
位置控制等功能。
硬盘驱动器内部硬件主要由电路板和头盘组件
HDA（ Head Disk Assemblly）构成。
硬盘的内部结构如图 7-5所示。
图 7-5 硬盘的内部结构示意
硬盘按其盘片直径大小可分为 5.25,3.5,2.5和
1.8英寸等多种，按其接口类型分有 IDE接口及 SCSI接
口等多种，目前使用最多的是 IDE接口的 3.5英寸硬盘。
IDE接口来自 IBM AT机，其信号定义与 AT机的总线
相似，因此也叫 AT总线（ AT BUS）。 IDE接口的硬盘连
接电缆为 40线排线电缆，其中红色为 1号线，如图 7-6
所示。
在一个 IDE接口上连接两个硬盘，一个硬盘上的跳
线应设置为, Master”状态，另一个硬盘上的跳线应设
置为, Slave”状态。
硬盘的电源线为 4线，分别为 +12V（黄色）、地
（黑色两根）和 +5V（红色）,12V供给马达,5V供给
电路元件。
图 7-6 硬盘的 40线电缆
硬盘装好后还要做两件事，首先要进入 CMOS
Setup设置硬盘类型（ HDD Type），即设置硬盘的柱面
数、磁头数和扇区数。其次要用 FDISK,FORMAT命令进
行硬盘分区和格式化，也可用硬盘专用管理软件 DM进
行，之后才能使用。具体做法在后面有关章节介绍。
7.2.2 硬盘的技术参数
7.2.2.1 硬盘的技术指标
1．道密度与位密度
硬盘道密度是指磁盘径向的磁道密度，单位是
TPI（ Track Per Inch）即每英寸磁道数。
2．转速,
硬盘的转速是指硬盘主轴马达也就是盘片的转速，
单位是 RPM（ Round Per Minute）即每分钟圈数。
3．平均存取时间
平均存取时间（ Average Access Time）是反映
硬盘数据操作速度的指标，单位是毫秒（ mS）。它包
括三个时间段：平均寻道时间（ Seek time），平均定
位时间（ Setting time），转动延迟（ Rotational
latency）。
4．缓存容量
缓存容量（ Cache Size）是指硬盘内部数据的高
速缓冲存储器的大小，如 256KB,512KB,1MB和 2MB等。
5．平均故障间隔时间
平均故障间隔时间 MTBF（ Mean Time Between
Failures）是指硬盘操作时发生故障的时间间隔的平
均数。
6．硬盘控制器的数据传输率
硬盘控制器即接口的数据传输率是指缓存至主机
的数据传送速度。
7.2.2.2 硬盘实例
以 Maxtor 5T060H6硬 盘为 例, 它 的技 术规格 如
下,……
7.2.3 硬盘的物理类型参数
硬盘的参数很多，其中直接关系到用户安装使用
硬盘的参数有柱面数、磁头数、扇区数和容量，前三
项称为硬盘的物理结构参数，常常以, C/H/S”标注在
硬盘的盘面上。
1．柱面数（ Cylinder）
缩写为 Cyln，指每个盘面上的磁道数。由于硬盘
盘片是上下叠放的，所以每一个盘面上的同号磁道便
组成一个圆柱面。这个参数为 CMOS Setup中设置硬盘
类型（ HDD Type）的关键参数。
2．磁头数（ Heads）
硬盘的读写磁头总数。因为每个盘片的上下两面
各有一个磁头，所以也是硬盘的盘面总数。这个参数
也是 CMOS Setup中设置硬盘类型的关键参数。
3．扇区数（ Sector）
缩写为 Sect，指每个磁道上划分的记录数据的基
本小区域的数目，对 DOS系统而言，每个小区域包含
512个字节。这个参数也为 CMOS Setup中设置硬盘类型
的关键参数。
4．存储容量（ Size）
指硬盘可以存储的数据字节数，单位为 MB
（ 1MB=1024× 1024字节）和 GB（ 1GB=1024MB）。格式
化容量（ GB） =柱面数 × 磁头数 × 扇区数
× 512÷ 1024÷ 1024÷ 1024。
5．间隔存取因子（ Interleaver） ……
6．写预补偿（ Write Pre-Comp） ……
7．磁头着陆区（ Landing Zone） ……
7.3 硬盘控制器接口
在微机系统中采用过的硬盘接口主要有四种，
ST-506,ESDI（ Enhanced Small Device Interface）
即增强型小型设备接口,IDE和 SCSI。 IDE接口广泛用
于普通 PC机,SCSI接口多用于服务器和专用图形工作
站。
7.3.1 硬盘 IDE 型接口
7.3.1.1 IDE接口
IDE（ Intelligent Device Electronics）即智能
设备电子接口，是目前 PC机普遍采用的最基本硬盘接
口。 IDE接口的 40个引脚除了对主板上的 ISA总线（也
叫 AT总线）的信号进行必要控制之外，基本上是原封
不动地送往硬盘驱动器，所以 IDE接口也常被称为 ATA
接口。
PC主板通常提供两个 IDE接口，每个 ID可连接两个
IDE设备，采用一条 40线扁平电缆传送控制和数据信号。
硬盘上的 IDE插座外形如图 7-7所示，其中第 20针没有，
为的是电缆定位。 IDE接口和电缆的 40线信号定义如表
7-2。
主板上 IDE接口占用的系统硬件资源通常为：
IDE1的 I/O Port地址为 1F0H-1F7H,IRQ 14,IDE2的
I/O Port地址为 170H-177H,IRQ 15。
图 7-7 硬盘 IDE接口的插座
表 7-2 IDE 接口的信号定义
引脚 信号名称 功能 引脚 信号名称 功能
1 - Reset 复位 21 D MARQ DMA 请求
2 GND 接地 22 GND 接地
3 D D7 数据 7 23 -D IOW 写选通
4 D D8 数据 8 24 GND 接地
5 D D6 数据 6 25 -D IOR 读选通
6 D D9 数据 9 26 GND 接地
7 D D5 数据 5 27 IOCHRDY IO 通道就绪
8 D D10 数据 10 28 SPSYNC 同步
9 D D4 数据 4 29 -DMACK DMA 应答
10 D D11 数据 11 30 GND 接地
11 D D3 数据 3 31 I NT R Q 中断请求
12 D D12 数据 12 32 - IOCS16 16 位 数 据 寄 存 器 选
中
13 D D2 数据 2 33 D A1 地址 1
14 D D13 数据 13 34 -PDIAG 诊断通过
15 D D1 数据 1 35 D A0 地址 0
16 D D14 数据 14 36 D A2 地址 2
17 D D 0 数据 0 37 - CS 1FX 片选 1
18 D D15 数据 15 38 - CS 3FX 片选 3
19 GND 接地 39 -DASP 驱动器工作指示
20 KEY 定位 （无针 ） 40 GND 接地
7.3.1.2 IDE硬盘接口的类型
1,IDE的类型
我们现在统称的 IDE（或 ATA）接口，是指接口形
式相同的早期 IDE,EIDE,ATA（ AT Attachment,AT附
加设备）和 Ultra DMA等多种改进型。
EIDE（ Enhanced IDE）即增强型 IDE，是 Pentium
以上主板上配备的标准硬盘接口，也支持 CD-ROM驱动
器等设备。
目前使用的 IDE接口有 ATA（或 Ultra DMA） 33,66、
100等新型高速接口。
2,IDE的工作方式 ……
3,IDE的类型模式 ……
PIO-0,PIO-1,PIO-2模式。以 10bit表示柱面数、
4bit表示磁头数和 6bit表示扇区数，即允许硬盘参数
的最大值是 1024柱面,16磁头和 63扇区，因此能支持
的硬盘的最大容量为 528MB（ =1024× 16× 63× 512）。
在目前的系统 BIOS设置程序（ CMOS Setup）中，被称
为硬盘类型的 Normal方式。不管硬盘容量有多大，只
要选择了 Normal模式，就只能访问该硬盘的 528MB空间。
增强的 EIDE硬盘接口使用 PCI总线适配器，通常做
在主板上，它支持 PIO-3/4和 Multi Word DMA1/2模式
的硬盘，也支持符合 EIDE接口的光驱（ CD-ROM Driver）
和磁带机等。 EIDE以 8bit（ 255）表示磁头数,10bit
柱面数和 6bit扇区数不变。显然它能支持的硬盘的最
大容量应比 Normal方式大 16倍为 8.4GB（ 528MB× 16）。
这在目前的系统 BIOS设置程序（ CMOS Setup）中，被
称为硬盘类型的 LBA（ Logical Block Addressing）逻
辑块寻址方式。
系统 BIOS设置程序中还有一种硬盘类型的 large方
式，它只能将柱面数除以 2，使之不大于 1024，再将磁
头数乘以 2，因此它能支持的硬盘的最大容量为 Normal
方式的 2倍为 1GB。
目前的硬盘都采用 LBA模式。
7.3.2 SCSI接口
7.3.2.1 SCSI接口类型
SCSI（ Small Computer System Interface）即小
型计算机系统接口，其实是一种用于高速外设的外部
接口适配器卡，也有称之为硬盘协处理器卡（ Disk
Coprocessor Board）的，通常也叫做, Scuzzy”卡。
在计算机外设接口尤其是外存储设备接口方面,SCSI
接口始终占据着高贵地位，这不仅是由于它的先进技
术性能，也是由于它的高价位。
SCSI的意义是小型计算机系统接口，它是做在一
个专门的系统扩展卡上。 SCSI开发于 70年代末，至今
已有 SCSI-1,SCSI-2以及 SCSI-3等多种。
1,SCSI-1
SCSI-1是第一个版本，异步数据传输率为 3MB/S，
同步数据传输率为 5MB/S。采用的是特殊的 25针的 SCSI
接口。
2,SCSI-2
SCSI-2最初称为 Fast SCSI,8位并行数据传输，
数据传输率提高到 10MB/S，可连接 7个外设。标准接口
为 50线，信号有差分方式和单端方式两种。 50线的
SCSI插座如图 7-8所示。 Wide SCSI,16位并行数据传
输，数据传输率提高到 20MB/S，可连接 16个外设。
SCSI-2用于硬盘,CD-ROM驱动器和扫描仪等设备。
SCSI的 50线差分方式接口的信号定义如表 7-3，单端方
式接口的信号定义如表 7-4。
图 7-8 50针 SCSI插座
3,SCSI-3
SCSI-3也称为 Ultra SCSI，数据传输率达到
20MB/S，若使用 16位传输模式，则数据传输率可高达
40MB/S。 SCSI-3增加为一个 68针接口，用于将 8位数据
增加到 32位数据。 68针的 SCSI插座如图 7-9所示。它也
分为差分方式和单端方式两种。 SCSI-3的 68线差分方
式接口的信号定义如表 7-5，单端方式接口的信号定义
如表 7-6。
图 7-9 68针 SCSI插座
4．最新型 Ultra SCSI
Ultra 2 SCSI发表于 97年，采用低电压差分技术，
使用 16位传输模式，数据传输率达到 80MB/S。 Ultra
160/m SCSI发表于 98年，采用低电压差分技术，并且
每个时钟可发送两位数据，数据传输率达到 160MB/S。
98年以后生产的硬盘开始采用此类接口。
7.3.2.2 SCSI的特点
SCSI接口设备是链接的,……
安装在系统中的每个 SCSI设备都有自己唯一的标
号 ID（ ID=1… 15）。设备 ID号可由设备前面的跳线来
设置，缺省值为 7。
SCSI接口的优点主要有,
1,SCSI可以连接最多 16个设备，所有设备只需占
用一个 IRQ资源。
2,SCSI允许在对一个设备进行数据传输的同时，
另一个设备对其进行数据查找。这就可以在多任务操
作系统中获得更高的性能。
3,SCSI对 CPU的占用率极低，在多任务系统中的
确占有明显的优势。
4,SCSI设备还具有智能化，提高了工作效率。
5,SCSI快于 IDE。
2.3 SCSI和 IDE硬盘的比较
比较 SCSI和 IDE硬盘，它们的主要差别是,……
习题
1．掌握软驱的种类、规格和接口。
2．熟悉磁盘驱动器的工作原理。
3．掌握硬盘的规格、特点、技术指标和类型参数。
4．熟悉 IDE和 SCSI接口的规格和特点。
本章简要介绍了软盘驱动器的性能特点、种类、
结构原理和几种大容量的软驱。还介绍了硬盘的性能
特点、技术参数和接口类型等。
7.1 软盘驱动器
7.2 硬盘
7.3 硬盘控制器接口
退出
7.1 软盘驱动器
7.1.1 软盘驱动器
7.1.1.1 软盘驱动器的规格和接口
软盘子系统包括软盘片、软盘驱动器、驱动程序
和软驱控制器这几部分。软盘是微机系统永久保存信
息和交换信息的重要外部磁存储介质。软驱（ Floppy
Disk Driver,FDD）是对软盘进行读写的机电一体化
的设备。软驱驱动程序是软驱的配套程序，它包含在
系统 BIOS程序中。软驱控制器（ FDD Controller）提
供主机对软驱的控制信号，也是软驱设备的接口，它
做在 I/O卡或主板上或南桥芯片内。
微机常选用的软盘片有直径为 5.25英寸、存储容
量为 1.2MB和直径为 3.5英寸、存储容量为 1.44MB这两
种，它们的驱动器分别称为 5寸软驱和 3寸软驱。由于 3
寸软盘体积小、容量大并带有塑料外壳不易损坏，目
前大多数 PC机仅仅配备一个 3寸软驱。 3.5”软驱的外形
如图 7-1所示。
图 7-1 3.5”软驱和软盘
3.5”软盘的结构如图 7-2所示，它的盘片外面有一
个塑料外壳，不易污染和损坏。将它的写保护片拨到
封住写保护孔的位置时，软盘处于可以读写的状态，
反之为写保护状态，这时软盘上的信息不会被改写，
软盘也不会感染病毒。
图 7-2 3.5”软盘的结构
软驱上有两个插座。一个电源插座，它有四个插
针，分别为 +12V输入、两个接地线和 +5V输入,+12V给
各个马达供电,+5V给电路元件供电。另一个为控制及
数据电缆插座，它有 34线。用一根 34线电缆将它与 I/O
多功能卡或主板上的软驱接口（ FDD）相连接。 34线电
缆的红色线应接到两边插座的 1号脚，以免电缆接反。
软驱 34线电缆如图 7-3所示。在一些微机的系统硬件配
置程序 CMOS Setup中有, Swap Floppy Drive”这一项，
当将其设置为, Enabled”时则可对调 A,B两个软驱的
逻辑名称，而不必在电缆插头上将它们对调。软驱接
口（ FDC）的信号定义如表 7-1。
图 7-3 软驱的 34线电缆
表 7-1 软驱接口的信号定义
引脚编号 信号名称 （低电平有
效）
功能
2 N o Used 未使用
4 Head Load 磁头加载
6 Drive Select 3 选择驱动设备 3
8 INDX/Sector 索引或扇区
10 Drive Select 0 选择驱动设备 0
12 Drive Select 1 选择驱动设备 1
14 Drive Select 2 选择驱动设备 2
16 Motor ON 马达启动
18 Direction Select 磁头方向选择
20 Step 磁头步进
22 Write Data 写数据
24 Write Gate 写选通
26 Track 00 0 磁道
28 Write Protect 写保护
30 Read Data 读数据
32 Side One Select 面选择
34 Ready 准备就绪或换盘
1,3,5,…,33 奇数脚均为 GND 接地线
7.1.1.2 软盘驱动器的结构原理
软盘驱动器（ FDD）由数据读写系统、磁头定位
系统、盘片驱动系统和控制电路等组成。磁头是其工
作的核心部件。磁头分为上、下两个，上磁头称为, 1
号磁头,,下磁头称为, 0号磁头,,它们固定在磁头
小车上，并始终接触盘片。当盘片由主轴马达驱动以
每分钟 300多转的高速旋转时，磁头小车由步进马达驱
动做径向运动，从而使上、下磁头能扫描磁盘上、下
两面的所有磁道，实现读、写操作。
所谓写操作是指软驱接收到主机发来的数据编码
信号，经过写电路的一系列处理后，通过磁头将数据
的电流信号转换为磁信号记录在磁盘上。而读操作是
写操作的逆过程，即把磁盘上记录的磁信息通过磁头
转换为电流信号，然后经过读电路的一系列处理后，
还原出电信号的数据信息发送给主机。
软盘驱动器还有专门用于检测磁盘状态的传感器
元件。比如, 0磁道开关,,, 写保护传感器, 。
磁盘驱动器软驱或硬驱的基本原理相同，框图如
图 7-4所示，主要包括数据读写系统、磁头定位系统、
盘片驱动系统和控制电路等部分。
图 7-4
磁盘驱动器的
原理方框
7.1.2 超级软驱
目前还有多种高速大容量的新型软盘驱动器，如
ZIP100,LS-120和 UHC等。由于价格较高和软盘交换性
等原因，都尚未被 PC机普遍采用。
7.1.2.1 LS-120软盘驱动器
LS-120（ Laser Servo-120MB）是一种采用激光
伺服机构的大容量 3.5”软盘驱动器，主要部件采用激
光光学轨迹读写技术，并配备高容量高密度软磁盘。
LS-120盘片容量可达 l20MB，是原 3.5寸软盘的 83
倍。读写速度为原软驱的 5倍。 LS-120使用标准 IDE接
口。它与原 3.5寸软驱兼容，即可以读写 1.44MB软盘。
许多新的 BIOS都支持 LS-120软驱,DOS,Win3.x、
Windows 9x和 Windows NT可以使用这种软驱。 LS-120
软盘驱动器有望成为未来 PC机的大容量外存设备。
内外置 LS-120的安装是不同的。
1．外置式 LS-120软驱的安装,……
2．内置式 LS-120软驱的安装,……
7.1.2.2 ZIP驱动器
ZIP驱动器是一种活动式存储驱动器，它使用的盘
片容量为 100MB。它的盘片比传统 3.5”盘片厚许多，它
不兼容传统软盘。按接口形式分,ZIP有 IDE内置式、
SCSI内置式,SCSI外置式和并口外置式等。采用与硬
盘同样的 SCSI和 IDE接口，使 ZIP驱动器的存取时间大
大提高，达到 29毫秒。而采用通用的并行口，则使 ZIP
驱动器可以非常方便地接入台式、便携式或其它各式
计算机，但并行口会使 ZIP的访问速度明显变慢。
IDE接口,SCSI接口和并行接口的 ZIP软驱的安装方法
均与原来的 3寸软驱不同。
2.3 UHC软盘驱动器
UHC（ Ultra High Capacity）即超高容量软盘驱
动器，由日本 Mitsumi公司开发。它的盘片容量为
150MB，也兼容原 1.44MB的 3.5寸软盘。它的主轴马达
转速为 3600RPM。它的磁头与盘面不接触，与硬盘原理
一样。它的平均搜寻时间为 20mS，比 LS-120的 60mS快 3
倍。
预言各种新型大容量软盘驱动器的发展前景，到
底谁能够取代传统的软盘驱动器，不仅仅取决于它自
身的性能优良和价格便宜，一个重要因素就是它能否
与当前仍独霸 PC机的 3.5”1.44MB软盘驱动器相兼容和
方便地交换共享数据。
7.2 硬盘
7.2.1 硬盘驱动器简介
硬盘驱动器（ Hard Disk Driver,HDD）也是微机
系统的基本外存设备。与软盘驱动器不同的是，它的
磁盘片是硬质合金的，并固定安装在驱动器内部，所
以也可统称为硬盘。与软盘相比，它的存储容量要大
得多，速度也快得多，而体积也较小。 3”软盘的容量
为 1.44MB，而目前 PC机硬盘容量在 10GB到 60GB。目前
市面上硬盘的主流品牌为昆腾（ Quantum）、希捷
（ Seagate）、钻石（ Maxtor）、西部数据（ Westdata）
和 IBM等。
硬盘子系统包括硬盘驱动器（内含硬盘）、驱动
程序和硬盘接口。硬盘的控制器（ HDD Controller）
做在硬盘内部，而接口集成在主板上。硬盘的驱动程
序包含在系统 BIOS程序中。硬盘的构成和工作原理与
软驱相仿，它以自己专用的微处理器作为控制器，它
的内部 ROM固化了控制软件，用来实现加电时的自我诊
断、运行状态检测、主轴电机的转速调节和对磁头的
位置控制等功能。
硬盘驱动器内部硬件主要由电路板和头盘组件
HDA（ Head Disk Assemblly）构成。
硬盘的内部结构如图 7-5所示。
图 7-5 硬盘的内部结构示意
硬盘按其盘片直径大小可分为 5.25,3.5,2.5和
1.8英寸等多种，按其接口类型分有 IDE接口及 SCSI接
口等多种，目前使用最多的是 IDE接口的 3.5英寸硬盘。
IDE接口来自 IBM AT机，其信号定义与 AT机的总线
相似，因此也叫 AT总线（ AT BUS）。 IDE接口的硬盘连
接电缆为 40线排线电缆，其中红色为 1号线，如图 7-6
所示。
在一个 IDE接口上连接两个硬盘，一个硬盘上的跳
线应设置为, Master”状态，另一个硬盘上的跳线应设
置为, Slave”状态。
硬盘的电源线为 4线，分别为 +12V（黄色）、地
（黑色两根）和 +5V（红色）,12V供给马达,5V供给
电路元件。
图 7-6 硬盘的 40线电缆
硬盘装好后还要做两件事，首先要进入 CMOS
Setup设置硬盘类型（ HDD Type），即设置硬盘的柱面
数、磁头数和扇区数。其次要用 FDISK,FORMAT命令进
行硬盘分区和格式化，也可用硬盘专用管理软件 DM进
行，之后才能使用。具体做法在后面有关章节介绍。
7.2.2 硬盘的技术参数
7.2.2.1 硬盘的技术指标
1．道密度与位密度
硬盘道密度是指磁盘径向的磁道密度，单位是
TPI（ Track Per Inch）即每英寸磁道数。
2．转速,
硬盘的转速是指硬盘主轴马达也就是盘片的转速，
单位是 RPM（ Round Per Minute）即每分钟圈数。
3．平均存取时间
平均存取时间（ Average Access Time）是反映
硬盘数据操作速度的指标，单位是毫秒（ mS）。它包
括三个时间段：平均寻道时间（ Seek time），平均定
位时间（ Setting time），转动延迟（ Rotational
latency）。
4．缓存容量
缓存容量（ Cache Size）是指硬盘内部数据的高
速缓冲存储器的大小，如 256KB,512KB,1MB和 2MB等。
5．平均故障间隔时间
平均故障间隔时间 MTBF（ Mean Time Between
Failures）是指硬盘操作时发生故障的时间间隔的平
均数。
6．硬盘控制器的数据传输率
硬盘控制器即接口的数据传输率是指缓存至主机
的数据传送速度。
7.2.2.2 硬盘实例
以 Maxtor 5T060H6硬 盘为 例, 它 的技 术规格 如
下,……
7.2.3 硬盘的物理类型参数
硬盘的参数很多，其中直接关系到用户安装使用
硬盘的参数有柱面数、磁头数、扇区数和容量，前三
项称为硬盘的物理结构参数，常常以, C/H/S”标注在
硬盘的盘面上。
1．柱面数（ Cylinder）
缩写为 Cyln，指每个盘面上的磁道数。由于硬盘
盘片是上下叠放的，所以每一个盘面上的同号磁道便
组成一个圆柱面。这个参数为 CMOS Setup中设置硬盘
类型（ HDD Type）的关键参数。
2．磁头数（ Heads）
硬盘的读写磁头总数。因为每个盘片的上下两面
各有一个磁头，所以也是硬盘的盘面总数。这个参数
也是 CMOS Setup中设置硬盘类型的关键参数。
3．扇区数（ Sector）
缩写为 Sect，指每个磁道上划分的记录数据的基
本小区域的数目，对 DOS系统而言，每个小区域包含
512个字节。这个参数也为 CMOS Setup中设置硬盘类型
的关键参数。
4．存储容量（ Size）
指硬盘可以存储的数据字节数，单位为 MB
（ 1MB=1024× 1024字节）和 GB（ 1GB=1024MB）。格式
化容量（ GB） =柱面数 × 磁头数 × 扇区数
× 512÷ 1024÷ 1024÷ 1024。
5．间隔存取因子（ Interleaver） ……
6．写预补偿（ Write Pre-Comp） ……
7．磁头着陆区（ Landing Zone） ……
7.3 硬盘控制器接口
在微机系统中采用过的硬盘接口主要有四种，
ST-506,ESDI（ Enhanced Small Device Interface）
即增强型小型设备接口,IDE和 SCSI。 IDE接口广泛用
于普通 PC机,SCSI接口多用于服务器和专用图形工作
站。
7.3.1 硬盘 IDE 型接口
7.3.1.1 IDE接口
IDE（ Intelligent Device Electronics）即智能
设备电子接口，是目前 PC机普遍采用的最基本硬盘接
口。 IDE接口的 40个引脚除了对主板上的 ISA总线（也
叫 AT总线）的信号进行必要控制之外，基本上是原封
不动地送往硬盘驱动器，所以 IDE接口也常被称为 ATA
接口。
PC主板通常提供两个 IDE接口，每个 ID可连接两个
IDE设备，采用一条 40线扁平电缆传送控制和数据信号。
硬盘上的 IDE插座外形如图 7-7所示，其中第 20针没有，
为的是电缆定位。 IDE接口和电缆的 40线信号定义如表
7-2。
主板上 IDE接口占用的系统硬件资源通常为：
IDE1的 I/O Port地址为 1F0H-1F7H,IRQ 14,IDE2的
I/O Port地址为 170H-177H,IRQ 15。
图 7-7 硬盘 IDE接口的插座
表 7-2 IDE 接口的信号定义
引脚 信号名称 功能 引脚 信号名称 功能
1 - Reset 复位 21 D MARQ DMA 请求
2 GND 接地 22 GND 接地
3 D D7 数据 7 23 -D IOW 写选通
4 D D8 数据 8 24 GND 接地
5 D D6 数据 6 25 -D IOR 读选通
6 D D9 数据 9 26 GND 接地
7 D D5 数据 5 27 IOCHRDY IO 通道就绪
8 D D10 数据 10 28 SPSYNC 同步
9 D D4 数据 4 29 -DMACK DMA 应答
10 D D11 数据 11 30 GND 接地
11 D D3 数据 3 31 I NT R Q 中断请求
12 D D12 数据 12 32 - IOCS16 16 位 数 据 寄 存 器 选
中
13 D D2 数据 2 33 D A1 地址 1
14 D D13 数据 13 34 -PDIAG 诊断通过
15 D D1 数据 1 35 D A0 地址 0
16 D D14 数据 14 36 D A2 地址 2
17 D D 0 数据 0 37 - CS 1FX 片选 1
18 D D15 数据 15 38 - CS 3FX 片选 3
19 GND 接地 39 -DASP 驱动器工作指示
20 KEY 定位 （无针 ） 40 GND 接地
7.3.1.2 IDE硬盘接口的类型
1,IDE的类型
我们现在统称的 IDE（或 ATA）接口，是指接口形
式相同的早期 IDE,EIDE,ATA（ AT Attachment,AT附
加设备）和 Ultra DMA等多种改进型。
EIDE（ Enhanced IDE）即增强型 IDE，是 Pentium
以上主板上配备的标准硬盘接口，也支持 CD-ROM驱动
器等设备。
目前使用的 IDE接口有 ATA（或 Ultra DMA） 33,66、
100等新型高速接口。
2,IDE的工作方式 ……
3,IDE的类型模式 ……
PIO-0,PIO-1,PIO-2模式。以 10bit表示柱面数、
4bit表示磁头数和 6bit表示扇区数，即允许硬盘参数
的最大值是 1024柱面,16磁头和 63扇区，因此能支持
的硬盘的最大容量为 528MB（ =1024× 16× 63× 512）。
在目前的系统 BIOS设置程序（ CMOS Setup）中，被称
为硬盘类型的 Normal方式。不管硬盘容量有多大，只
要选择了 Normal模式，就只能访问该硬盘的 528MB空间。
增强的 EIDE硬盘接口使用 PCI总线适配器，通常做
在主板上，它支持 PIO-3/4和 Multi Word DMA1/2模式
的硬盘，也支持符合 EIDE接口的光驱（ CD-ROM Driver）
和磁带机等。 EIDE以 8bit（ 255）表示磁头数,10bit
柱面数和 6bit扇区数不变。显然它能支持的硬盘的最
大容量应比 Normal方式大 16倍为 8.4GB（ 528MB× 16）。
这在目前的系统 BIOS设置程序（ CMOS Setup）中，被
称为硬盘类型的 LBA（ Logical Block Addressing）逻
辑块寻址方式。
系统 BIOS设置程序中还有一种硬盘类型的 large方
式，它只能将柱面数除以 2，使之不大于 1024，再将磁
头数乘以 2，因此它能支持的硬盘的最大容量为 Normal
方式的 2倍为 1GB。
目前的硬盘都采用 LBA模式。
7.3.2 SCSI接口
7.3.2.1 SCSI接口类型
SCSI（ Small Computer System Interface）即小
型计算机系统接口，其实是一种用于高速外设的外部
接口适配器卡，也有称之为硬盘协处理器卡（ Disk
Coprocessor Board）的，通常也叫做, Scuzzy”卡。
在计算机外设接口尤其是外存储设备接口方面,SCSI
接口始终占据着高贵地位，这不仅是由于它的先进技
术性能，也是由于它的高价位。
SCSI的意义是小型计算机系统接口，它是做在一
个专门的系统扩展卡上。 SCSI开发于 70年代末，至今
已有 SCSI-1,SCSI-2以及 SCSI-3等多种。
1,SCSI-1
SCSI-1是第一个版本，异步数据传输率为 3MB/S，
同步数据传输率为 5MB/S。采用的是特殊的 25针的 SCSI
接口。
2,SCSI-2
SCSI-2最初称为 Fast SCSI,8位并行数据传输，
数据传输率提高到 10MB/S，可连接 7个外设。标准接口
为 50线，信号有差分方式和单端方式两种。 50线的
SCSI插座如图 7-8所示。 Wide SCSI,16位并行数据传
输，数据传输率提高到 20MB/S，可连接 16个外设。
SCSI-2用于硬盘,CD-ROM驱动器和扫描仪等设备。
SCSI的 50线差分方式接口的信号定义如表 7-3，单端方
式接口的信号定义如表 7-4。
图 7-8 50针 SCSI插座
3,SCSI-3
SCSI-3也称为 Ultra SCSI，数据传输率达到
20MB/S，若使用 16位传输模式，则数据传输率可高达
40MB/S。 SCSI-3增加为一个 68针接口，用于将 8位数据
增加到 32位数据。 68针的 SCSI插座如图 7-9所示。它也
分为差分方式和单端方式两种。 SCSI-3的 68线差分方
式接口的信号定义如表 7-5，单端方式接口的信号定义
如表 7-6。
图 7-9 68针 SCSI插座
4．最新型 Ultra SCSI
Ultra 2 SCSI发表于 97年，采用低电压差分技术，
使用 16位传输模式，数据传输率达到 80MB/S。 Ultra
160/m SCSI发表于 98年，采用低电压差分技术，并且
每个时钟可发送两位数据，数据传输率达到 160MB/S。
98年以后生产的硬盘开始采用此类接口。
7.3.2.2 SCSI的特点
SCSI接口设备是链接的,……
安装在系统中的每个 SCSI设备都有自己唯一的标
号 ID（ ID=1… 15）。设备 ID号可由设备前面的跳线来
设置，缺省值为 7。
SCSI接口的优点主要有,
1,SCSI可以连接最多 16个设备，所有设备只需占
用一个 IRQ资源。
2,SCSI允许在对一个设备进行数据传输的同时，
另一个设备对其进行数据查找。这就可以在多任务操
作系统中获得更高的性能。
3,SCSI对 CPU的占用率极低，在多任务系统中的
确占有明显的优势。
4,SCSI设备还具有智能化，提高了工作效率。
5,SCSI快于 IDE。
2.3 SCSI和 IDE硬盘的比较
比较 SCSI和 IDE硬盘，它们的主要差别是,……
习题
1．掌握软驱的种类、规格和接口。
2．熟悉磁盘驱动器的工作原理。
3．掌握硬盘的规格、特点、技术指标和类型参数。
4．熟悉 IDE和 SCSI接口的规格和特点。
