爱华网软驱和软盘
黄迎春根据互联网资料整理而来
主要来源http://baike.baidu.com/view/2938282.htm，
http://wenku.baidu.com/view/309b9b1dc281e53a5802ffce.html
一、概述
软磁盘驱动器（Floppy Disk Drive）简称软驱（FDD），与软驱配套使用的就是软磁盘（FloppyDisk）简称软盘，由软盘、软驱和软盘控制器组成电脑的软盘子系统。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。
在2000年之前软盘是PC电脑主要的移动存储媒介，软盘在其盛行的阶段是一种非常方便的移动存储器，随着优盘、刻录光盘、移动硬盘等移动存储设备的发展，曾经应用最广泛的软盘、软驱逐渐淡出了人们的视线，但软盘、软驱为计算机的发展所做出的卓著贡献将永存史册。
软盘要装入软盘驱动器里才能读出或写入信息，使用时把软盘插入软驱内，软驱中的机械装置会自动顶开铝合金盖板，驱动器内的读写磁头通过长形读写口伸向盘片，磁头先沿盘片径向运动找到相应的磁道，然后盘片在护套内高速旋转，磁头便依次从转到磁头下的盘面上读出信息或向其写入信息。不使用时可把软盘从驱动器中抽出，这样既便于携带，也便于完成不同计算机之间的信息交流。
八十年代至九十年代，我们常看到电脑上配置的是5.25英寸软驱，在九十年代后期看到的大都是3.25英寸的软驱，在5.25英寸向3.25英寸软驱过度的那些年，还能看到一台电脑上既配有5.25英寸的软驱同时又有3.25英寸软驱，由此可见那时候软驱是多么的流行。下面的图就是计算机机箱前部装有5.25英寸1.2M和3.25英寸1.44M双软驱。
二、软盘、软驱的尺寸和容量介绍
1、8英寸软盘是最早的软盘，标准格式化容量是81K（K、M、G、T后面的单位一般是位b即bit或者字节B即Bytes，省略不写时都是指B），单面使用。所谓非标准格式化是指借助于一些用户自己开发的软件对软盘进行格式化和读写，非标准格式化的软盘容量比标准格式化的容量大，存储的内容更多，这样就可以节省购买软磁盘的资金，前提是必须要买到质量较好的软盘，可能导致的问题是软盘的存储稳定性能变差了。因为当时的软盘价格很贵，一片就值好几元甚至高达十几元，这当然是天价了，所以有人又发明了一个办法，就是在软盘套上开读写孔、反向插入软驱，照样能格式化和读写，一片当做两片用，节省费用一半，下图是8英寸的软盘。
2、5.25英寸软盘分单密度、双密度、高密度三种，又按照读写面分为单面和双面两种所以，5.25英寸软盘的标准格式化容量分别有180K、360K、720K、1.2M、2M。最常见的格式化容量是双面双密度360K和双面高密度1.2M。5.25英寸软驱也有高低密度之分，高密度兼容低密度。5.25英寸软盘的价格任然很贵，所以遇到单面盘时有的人任然会在盘套上开孔做双面盘使用，下图是5.25英寸软盘。
3、使用最广泛的软盘是3.5英寸1.44M的软盘，3.5英寸分为高密度和低密度两种，IBMPC机上的标准格式化容量分别是360K、720K、1.44M、2.88M，最常用的是1.44M，驱动器照样有高低密度的区别。3.25英寸软盘普及的时候价格已经降得很低了，一般三、五块钱就能买到质量很好的软盘，下图是3.25英寸1.44M双面高密度（2HD）软盘。
4、后来也发展了一些大容量的软盘，如ZIP及JAZ等，都因为成本的问题没有普及开来，ZIP盘每张盘片的存储容量可达100M以上。
三、3.5英寸软盘的结构
1、软盘的物理结构
软盘是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。保护套与盘片间有一层柔软的隔离层，隔离层起清扫和保护盘片的作用。在护套上开有一些孔洞，其中一个沿半径方向的长方形孔、用带弹簧的铝合金快门盖板遮盖的口称为读写窗口。
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（磁头）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80*18*512B*2面/1024=1440KB（/1000）=1.44MB。
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。
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，确定每个磁道的扇区数目、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
①引导记录扇区（DBR）：0面0磁道1扇区供启动计算机用，引导记录扇区简称为引导扇区。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MSDOS.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(BIOSParameter 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。
5、720K、1.44M的3.5英寸软驱和软盘
3.5英寸720K软驱和软盘早于1.44M面世，1.44M软驱和软盘是在720K的基础上发展起来的。因此，3.5英寸1.44M双面高密软驱，可向下兼容读写3.5英寸720K单面高密软盘，而720K的软驱无法读取1.44M的软盘。
四、软驱基本结构及工作原理
（一）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：磁头含铁氧体和线圈，磁头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，完成电磁转化。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
①00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：微动开关式，位置是软驱左边的第一个开关，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打开方孔，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：微动开关式，位置是软驱左边的第二个开关，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：微动开关式，位置是软驱右边的开关，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。
（二）、软驱的基本工作原理
1、盘片放入软驱后，盘片将随主轴一起恒速旋转，这时软驱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、软盘控制器对以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、步进信号和盘面选择信号给软驱，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。
五、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，然后进行译码后发给软驱，以控制软驱的全部操作。时钟及定时电路是使微处理控制芯片能够独立地工作。写补偿电路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。
