机组1计算机硬件基础

1、计算机硬件基础硬磁盘概述PC机存储器：内存储器、外存储器外存储器：辅助存储器软磁盘存储器由软盘驱动器、软磁盘、软盘控制器构成。软磁盘的尺寸：5.25英寸、3.5英寸概述硬磁盘存储器由硬盘驱动器、硬磁盘构成。硬盘是计算机中容量最大的部件硬盘内部主要由刚性磁片、电机、磁头、控制线路组成磁盘上数据的记录格式1、磁盘的物理寻址 （1）磁盘的三维地址磁盘由磁道（柱面）、扇区、磁头组成硬盘上一般标识为：C/H/S盘面数=2*盘片数，磁头数=盘面数柱面数=磁道数（最外层圆为0磁道），在300到3000之间每一磁道被划分为若干扇区，通常为63磁盘上数据的记录格式1、磁盘的物理寻址 （2）磁盘的容量每个扇区的存

2、储容量为512B硬盘的容量为：C*H*S*512B1KB=1024B，1MB=1024KB磁盘上数据的记录格式1、磁盘的物理寻址 （3）增加硬盘容量的方法加大磁盘密度精确磁头定位系统：出现了MR、GMR磁头加强纠错能力：引入了PRML技术磁盘上数据的记录格式1、磁盘的物理寻址 （4）硬盘容量在发展中遇到的问题528MB问题：硬盘早期出现的问题磁盘上数据的记录格式1、磁盘的物理寻址 （4）硬盘容量在发展中遇到的问题8.4GB问题：由于BIOS中的INT 13H造成的。 早期通过将系统地址重新分配来解决528MB的容量限制，但扩展后，地址为24位，容量有被限制在8.4GB以内。 解决的方法是升级B

3、IOS，使其支持扩展INT 13H操作系统，地址扩展为32位。磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （1）硬盘的分区和簇硬盘分区的原因：合理利用空间分区的情况位于分区表中分区表位于0面0柱1扇区磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （1）硬盘的分区和簇分区表内容：例如磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （1）硬盘的分区和簇簇：将若干个扇区划分为一个单位。不同硬盘容量，一簇中的扇区数不同 当分区介于64MB到128MB之间时，每簇4个扇区； 当分区介于128MB到256MB之间时，每簇8个扇区 当分区大于1024MB时，每簇的扇区数将超过64磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （1）

4、硬盘的分区和簇硬盘在使用时，分为系统区和数据区系统区用于存放系统信息，以扇区为单位数据区用于存放用户数据，文件以簇为单位存放数据区的第一簇不使用，从第2簇开始存放文件，所以簇号从2开始磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （1）硬盘的分区和簇例如：设一款硬盘16面，63扇区/簇，系统取占用0柱1到7面，则数据取从0柱8面开始磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （2）系统区的使用硬盘系统区中存放的内容 分区表 引导记录 文件分配表 根目录磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （2）系统区的使用引导记录占用1个扇区的空间，位置固定在0柱、1面、1扇区0柱、1面、1扇区定义为逻辑扇区的起始点

5、，即逻辑0扇区逻辑扇区与物理扇区的区别磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （2）系统区的使用：系统区的分配磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （3）引导记录的内容：不同硬盘的引导记录不同磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （4）文件分配表（FAT表）FAT表位于系统区中FA表中每2个字节对应数据区中的一簇，FAT表中对应每簇下的2B中，存放的是该簇中的文件所在的下一簇的簇号。文件所存放的最后一簇对应与FAT表中的2B内容为EOF（FFFFH）磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （4）文件分配表（FAT表）FAT表的例子：一个文件存放在硬盘数据取中的第12、13、15、17簇，则

6、在FAT表中，对应的内容如下：磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （4）文件分配表（FAT表）若数据区中的某簇是坏的，则FAT表中对应的2B内容为0700H；若该簇可用，则对应的2B内容为0000H。0、1簇对应于F8FF，FFFFH，用以表示FAT表的开始从第2簇开始，先装如DOS系统文件IO.SYS、MSDOS.SYS、 磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （4）文件分配表（FAT表）FAT表从第2簇开始，头部的内容为：磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （5）根目录根目录中共有512项内容，每一项占用32B。每项内容为： 文件名：8B 扩展名：3B 属性：1B 保留区：10B

7、 文件的建立时间（2B）、日期（2B） 文件的起始簇号（2B）、长度（4B）磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （5）根目录：例如文件名（ASCII码）：INIADRERS（494E49414452455253）扩展名（ASCII码）：HLP（484C50）属性：可存取 （00100000）保留区：00H文件的建立时间：8点 （0040H）文件的建立日期：1994年2月28日（5C1CH）文件的起始簇号：7200 （201CH）文件的长度：575094 （49C60800H）磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （5）根目录：例题分析文件名（ASCII码）：INIADRERS（494E4

8、9414452455253）扩展名（ASCII码）：HLP（484C50）属性：磁盘上数据的记录格式2、硬盘的逻辑寻址 （5）根目录：例如文件的建立时间：读出为：4000H=0100000000000000（时、分、秒）文件的建立日期：读出为：1C5C=0001110001011100（年、月、日）文件的起始簇号：读出为：1C20H=0001110000100000=7200文件的长度：读出为：08C649= 01=575094磁盘上数据的记录格式3、硬盘上的数据记录格式 （1）盘面的组成信息记录在覆盖有磁性物体的盘面上盘面由基盘和磁性物质构成磁性物质分为颗粒状材料和连续材料基盘可以是金属材料

9、也可是玻璃材料磁盘上数据的记录格式3、硬盘上的数据记录格式 （2）硬盘记录数据的方式直接记录方式按位编码记录方式成组编码记录方式磁盘上数据的记录格式3、硬盘上的数据记录格式 （2）硬盘记录数据的方式常用的数据调制方法为MFM调制。例如磁盘上数据的记录格式3、硬盘上的数据记录格式 （3）扇区记录数据的格式磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、硬盘驱动器的简单工作原理 （1）概述硬盘与主机间交换数据通过接口完成IDE磁盘驱动器接收和发送信号是采用串行传送的硬盘接口的作用：并行数据转换为串行数据，以及反向转换目前常见的硬盘接口有IDE和SCSI等磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、硬盘驱动器的简单工作

10、原理 （2）硬盘驱动器硬盘驱动器由主轴系统、磁头定位系统、读写电路组成IDE硬盘驱动器的结构如下图磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、硬盘驱动器的简单工作原理 （2）硬盘驱动器磁头：读写数据的关键部件磁头的工作原理磁头的分类磁头的定位系统磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、硬盘驱动器的简单工作原理 （3）硬盘的简单工作原理工作前，磁头放置在安全区准备阶段读写数据使用完毕磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、硬盘驱动器的简单工作原理 （4）硬盘的面向驱动器的控制信号驱动器选择信号DS0、DS1磁头选择信号HS0、1、2、3驱动器工作方式信号SEEK/RW寻道控制信号DIR、STEP减少写电流控制W

11、C磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、硬盘驱动器的简单工作原理 （5）由驱动器发出的控制信号索引信号INDEX磁道00信号TAK00准备就绪信号RDY磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、硬盘驱动器的简单工作原理 （6）硬控制器的构成接口电路逻辑电路端口寄存器单片机磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、硬盘驱动器的简单工作原理 （6）硬控制器的构成磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、硬盘驱动器的简单工作原理 （6）硬控制器的构成：接口电路串口接口驱动器接口磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、硬盘驱动器的简单工作原理 （6）硬控制器的构成：逻辑电路数据逻辑控制逻辑磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、

12、硬盘驱动器的简单工作原理 （6）硬控制器的构成：端口寄存器1F0H：缓存数据 1F1H：读写控制1F2H：数据长度 1F3H：起始扇区号1F4H和1F5H合在一起用：起始柱面值1F6H：驱动器号和磁头号1F7H：读出时，装驱动器状态，写入时，装操作命令磁盘驱动器的结构、控制和接口标准1、硬盘驱动器的简单工作原理 （6）硬控制器的构成：单片机其中固化了监控程序磁盘驱动器的结构、控制和接口标准2、硬盘的接口标准 （1）数据传输率的概念外部传输率内部传输率磁盘驱动器的结构、控制和接口标准2、硬盘的接口标准 （2）IDE接口的发展IDE的含义IDE采用的传输模式ATA标准接口的发展磁盘驱动器的结构、控制和接口标准2、硬盘的接口标准 （3）SCSI接口的发展SCSI的含义标准接口的发展磁盘驱动器的结构、控制和接口标准2、硬盘的接口标准 （4）IDE接口与SCSI接口的比较速度方面性价比方面接口支持的设备数磁盘驱动器的结构、控制和接口标准2、硬盘的接口标准 （5）其他接口IEEE 1394USB光纤接口电源接口设定跳