432磁表面存储原理

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1、4．3．2磁表面存储原理磁盘和磁带都是典型的磁表面存储器。由于它们具有存储容量大、位成本低、信息的非易失性、读出时不必再生等众多的优点，目前在计算机辅助存储器中得到广泛的应用。1．磁表面存储原理磁表面存储器是利用涂覆在载体表面的磁性材料具有两种不同的磁化状态来表示二进制信息的“0”和“1”。将磁性材料均匀地涂覆在圆形的铝合金或塑料的载体上就成为磁盘，涂覆在聚酯塑料带上就成为磁带。磁头是磁表面存储器用来实现“电←→磁”转换的重要装置，一般由铁磁性材料（铁氧体或玻莫合金）制成，上面绕有读写线圈，在贴近磁表面处开有一个很窄的缝隙，如图4-35所示。写入信息时，在磁

2、头的写线圈中通过一定方向的脉冲电流，磁头铁芯内产生一定方向的磁通，在磁头缝隙处产生很强的磁场形成一个闭合回路，磁头下的一个很小区域被磁化形成一个磁化元（即记录单元）。若在磁头的写线圈中通过相反方向的脉冲电流，该磁化元则向相反方向磁化，写入的就是“0”信息。待写入脉冲消失后，该磁化元将保持原来的磁化状态不变，达到写入并存储信息的目的。读出信息时，磁头和磁层作相对运动，当某一磁化元运动到磁头下方时，磁头中的磁通发生大的变化，于是在读出线圈中产生感应电动势e，其极性与磁通变化的极性相反，即当磁通Φ由小变大时，感应电动势e为负极性；当磁通Φ由大变小时，感应电动势e为

3、正极性，如图4-36所示。这不同方向的感应电动势经放大、检波和整形后便可鉴别读出的信息是“0”还是“1”，从而完成读出功能。SN磁层载体图4-35磁表面存储信息原理Φe图4-36磁通与磁感应电动势的关系e＝－dΦ／dttt从上述读写过程可看出，写入信息是电→磁的转换过程，而读出信息是磁→电的转换过程。2．磁记录方式磁记录方式是一种编码方法。对磁表面存储器来说，记录方式是指采用何种形式的脉冲电流使磁化元能向两个方向磁化，来实现对“1”或“0”信息的记录。采用高效可靠的磁记录方式，是提高记录密度和可靠性的有效途径之一。常用的磁记录方式有以下几种：1．归零制归零制

4、（ReturntoZero，RZ）是用正脉冲写入“1”，用负脉冲写入“0”，每写完一位数据，写入电流都必须恢复到“0”，归零制由此而得名。这种方法简单易行，但抗干扰能力较弱，往往会把各种干扰的电流信号也同时写入。2．不归零制不归零制（NoReturntoZero，NRZ）的特点是线路中始终保持电流，正方向电流写入“1”，反方向电流写入“0”，若特点是：对连续记录的多位“1”或“0”，写电流方向不变，因此，这种记录方式比归零制减少了磁化翻转的次数。由于写“0”、写“1”的电流相差较大，抗干扰能力较强，但功耗比较大。3．不归零—1制不归零—1制（NRZ—1）是一

5、种改进的不归零制，也叫见“1”就翻的不归零制。其特点是流过磁头的电流在记录“1”时改变方向，记录“0”时电流方向不变，磁化元仍保持原来的磁化状态不变。以上三种都属于直接记录方式，适合于记录密度较低的场合，其特点是不编码，直接记录信息的“0”、“1”排序记录，都采用调幅制的记录方式，目前已应用不多。4．调相制调相制（PhaseModulation，PM）是一种按位编码记录方式，其特点是，不管是写入“1”不是写入“0”，写入电流都要在中点改变一次方向，即写入“1”时，写入电流由负变正；写入“0”时，写入电流由正变负，基波相位为“0”，写入“1”，基波相位为180

6、°，写入“1”，调相制因此而得名。由于相位不易受干扰，因此其抗干扰的能力强，此外，采用调相制可方便地从读出信号中提取自同步脉冲，即具有自同步能力。调相制在磁带存储器中得到广泛应用。5．调频制调频制（FrequencyModulation，FM）是根据写电流频率的不同来记录信息，也是一种按位编码的记录方式，其特点是，当记录“0”时，写入电流不改变方向，写入“1”时，写入电流要改变一次方向，而且不管是写入“1”还是写入“0”，相邻的两位之间必须改变写入电流的方向。由于记录“1”时磁化翻转的频率是记录“0”时的两倍，因此又称倍频制。调频制的记录密度高，抗干扰能力强

7、。在调频制的基础上，出现了多种改进型和记录方式，如改进的调频制MFM，改进的改进型调频频制M2FM等，在此不再一一列举。6．成组编码记录方式除了上面5种记录方式外，还有一种成组编码方式，如群码制（GroupCodedRecording，GCR）、三单元调制码（3PositionModulation，3PM）和游程长度受限码（Run-LengthLoop，RLL）等。它们的编码特点是将数据序列中的数据位几位分成一组，然后按一定的变换规则变换成对应的记录码，再采用NRZ-1制写入记录介质，从而使记录密度得以提高。目前，硬盘中最流行的编码方式为游程长度受限码，它的

8、记录密度是调频制的3倍。游程长度受限码通常是每次编码