一．軟盤子系統及軟盤結構
1．軟盤子系統
軟盤子系統由軟盤、軟驅和軟盤控制器組成。軟盤用來存儲數據；軟驅用作磁盤信息的讀出和寫入；軟盤控制器是軟驅和總線之間的接口。
2．軟盤
1）軟盤基本結構及分類
軟盤由盤片和保護套兩部分組成。盤片由聚酯膜作基底，表面塗一層磁性材料。靠磁性材料被不同方向的磁化方式來存儲信息。
保護套起保護磁盤表面免劃傷、防污染以及防止靜電作用引起的數據丟失等。保護套與盤片間是一層柔軟的襯裏，襯裏起清掃盤片的作用。
2）軟盤數據的記錄格式
軟盤存放數據時，需要將軟盤按一定的格式劃分成若干個小區域。盤面劃分成若干個同心圓，即磁道，每個磁道分割成若干扇區，每個扇區可存放一定字節的數據。爲方便存取文件必須對扇區進行編號，這編號稱爲軟盤地址。軟盤地址由磁道號、面(頭)號和扇區號三部分組成。
(1)面(磁頭)號。0面對應00號磁頭，1面對應01號磁頭。
(2)磁道號。從軟盤的最外側00道開始，由外向裏排列，3.5英寸高密軟盤共80個磁道。
(3)扇區號。各個扇區的順序號即爲扇區號，儘管外磁道和內磁道的記錄密度不同，但扇區數相同。3.5英寸高密軟盤每個磁道有18個扇區。每個扇區512個字節，容量爲2×80×18×512=1474560字節。
(4)簇。系統將扇區分組，構成簇(Cluster)。文件在軟盤上以簇爲單位存放，不以扇區爲單位存放，這樣可減少FAT的信息量。一個簇由2n(n=0、1、…、6)個扇區組成，一個簇含的扇區數與盤容量及FAT表的格式有關，2M以下的磁盤一個簇只有一個扇區。一個文件至少佔一個簇。
軟盤扇區格式如圖6-3所示。每條磁道由前置區、區段區及後置區三部分組成，每個扇區都有識別標誌(ID)字段、數據字段和兩個間隙(GAP)。軟盤的磁道號、磁頭號、扇區號就記錄在ID字段內。
3）軟盤的格式化
軟盤格式化是在軟盤上劃分記錄區；寫入各種標誌信息和地址信息；確定數據記錄在磁盤上的方式；確定每個磁盤的磁道數，每道的扇區數目以及間隙、同步字段和識別標誌的字節數，這一過程稱爲軟盤的物理格式化。同時，格式化還要在軟盤上建立磁盤的系統格式，稱爲系統格式化。軟盤經格式化後，數據才能存放到這張盤片上。
經重新格式化後的軟盤，其盤上的數據將被全部清除。
4）DOS對磁盤文件的管理(表6-1)
(1)引導記錄扇區(DBR)。供啓動計算機用。0面0磁道1扇區。引導扇區是爲啓動系統和存放軟磁盤參數而設置的，其作用是提供一張軟磁盤參數表和啓動計算機時檢查當前根目錄中是否存在兩個隱含的系統文件(IO.SYS和MSDOS.SYS)，若有這兩個文件，將其裝入內存。
引導扇區的內容包括以下四個部分：一條跳轉指令；廠商標識和DOS版本號；BPB(BIOS Parameter Block，BIOS參數塊)；引導程序。
(2)文件分配表(FAT)。軟盤上的文件分配表有兩個。當一個文件佔用多個簇時，這些簇的簇號不一定是連續的，但這些簇號間由存儲該文件時確定了的順序，即每個文件都有其特定的“簇號鏈”。而文件分配表用於存放這些簇號鏈。文件分配表備份區是FAT表的備份。
(3)文件目錄表(FDT)。文件目錄表是存放文件目錄的位置。根目錄下的所有文件和子目錄在文件目錄表中都有一個“目錄登記項”。用來說明一個文件的相關信息等。
(4)數據區(DAT)。數據區用來記錄數據。
二、軟驅基本結構及工作原理
軟驅磁頭定位系統、主軸驅動系統、讀寫系統(包括磁頭)、信號檢測系統組成。
1）磁頭
磁頭能夠完成電磁轉化。磁頭含鐵氧體和線圈。當電流通過它的線圈時，可以在磁隙處將磁盤的磁介質磁化，整個磁頭由兩個抹磁頭和一個讀寫頭組成，兩個抹磁頭分別固定在讀寫磁頭的兩側。
寫信息時，磁頭中有高頻電流通過，它將磁盤表面的磁介質磁化。抹磁頭主要用來修整磁道兩邊參差不齊的飛邊，使磁道邊線更平整。
讀信息時，運動的小磁元在磁頭線圈的兩端產生感應電勢，該線圈中的電信號經過放大、整形、校驗後即可送出。
2）磁頭定位系統
磁頭定位系統由步進電機(無刷電機)、蝸桿、磁頭小車、導軌等組成，其作用是將磁頭定位在指定的磁道上。
3）主軸驅動系統
主軸驅動系統由主軸電機(無刷電機)、磁盤驅動機構以及穩速電路組成。主軸驅動系統用來帶動磁盤勻速旋轉。主軸電機轉速爲300r/min。
4）讀/寫系統
讀寫系統用來控制磁頭的讀寫操作。由磁頭選擇電路選定由哪個磁頭來讀或寫。
5）檢測系統
(1)00道檢測。用以檢測磁頭起始道的位置，有微動開關和光電傳感器兩種。當磁頭小車回到00道位置時，檢測電路產生00道信號給軟驅控制器。
(2)索引信號檢測。用來定位磁盤上的第一扇區。由主軸電機上的磁盤驅動機構、磁鐵和霍爾元件組成，插入磁盤後，磁盤驅動機構的凸塊滑入軟盤鐵片的大方孔內，進行粗定位。主軸電機轉子上有外露的磁鐵，檢測用的霍爾元件放在主軸驅動電路板上的某一位置，組成精細定位。
(3)寫保護檢測。爲微動開關式,位置在軟驅左邊第一個開關。用於檢測軟盤寫保護口的狀態。當撥動軟盤上的寫保護滑塊露出方孔，此時寫保護開關未被壓下，處於寫保護狀態，只能進行讀操作。
(4)軟盤更換檢測。爲微動開關式,位置在軟驅左邊第二個開關。用於軟盤是否更換的檢測，有磁盤時開關被壓下。
(5)磁盤容量檢測。爲微動開關式,位置在軟驅右邊的開關。用於檢測軟盤的容量規格。1.44MB軟盤只使一個開關壓下，720KB軟盤壓下兩個。
2．軟驅的基本工作原理
(1)盤片放入驅動器後，盤片將隨主軸一起恆速旋轉。這時驅動器向軟盤控制器發出三個狀態信號，即索引信號、零磁道信號和寫保護信號。
(2)軟盤控制器對上三個信號進行檢測，根據零磁道信號的有效與否發出尋道檢測命令。當零磁道信號有效時，發出磁頭步進方向有效信號，使磁頭向高位磁道尋道。
(3)讀操作。如讀磁盤中某一文件，先由軟驅讀出盤片中該文件存放的磁道、扇區和盤面號地址。軟盤控制器根據地址發出相應的方向信號、步進信號和麪選信號給軟驅。軟驅接收到讀操作命令後，讀出磁盤數據。
(4)寫操作。軟盤控制器發出寫選通信號，轉換成允許寫信號，選通寫電路。寫電路將數據信號轉換成相應的寫電流，通過磁頭寫到盤片上。
三、軟盤控制器
1．軟盤控制器的作用
提供了軟驅與總線的接口。接收CPU發來的命令和數據，進行解釋和轉換後，發送到軟驅中去。同時，它也接收軟驅送來的數據和狀態，進行解釋和轉換，再發給CPU和內存。
2．軟盤控制器電路結構
微處理控制電路，它接收來自主機CPU的數據和控制信號，然後進行譯碼，發給軟驅，以控制軟驅的全部操作。
時鐘及定時電路的作用是使微處理控制芯片能夠獨立地工作。
寫補償電路的作用是補償由於記錄密度高而造成讀出的數據峯點和寫入的數據之間產生的偏移。
數據分離電路的作用是把從軟盤上讀出來的數據中的時鐘位和數據位分離開來。寫盤時，時鐘信號作爲0、1的判斷基準亦被寫入盤中