磁记录原理

磁记录原理

磁记录介质硬磁材料和软磁材料：磁场强度H，使磁性材料产生一定的磁化强度M。外加磁场强度变回0时，对应的磁化强度值Mr称为剩余磁化，磁化强度为0时，对应的磁场强度Hc称为矫顽力。硬磁材料：矫顽力大的磁性材料。也就是，即使去掉磁场，仍有很大剩磁的材料。如磁铁，磁记录材料。软磁材料：矫顽力很小的磁性材料。去掉磁场几乎没有多少剩磁。如磁头，变压器铁芯。磁盘：磁盘高速旋转，磁头可作径向移动，磁头停在某一个位置，就可对磁盘的某一磁道进行读写。磁盘有软磁片和硬磁片之分，有单磁片和多磁片之分，每个磁片有单面和双面之分。磁记录信息的记录与再现：记录：记录电流足够大，产生的磁场强度能克服磁介质的矫顽

力，就能在其表面产生一个磁化区域，它的方向N极指向S极。 1 再现：要想把磁化状态转化为电信号，根据法拉第电磁感应定律，感应的电动势：e = - (dφ/dt)。磁头的线圈为N匝时，可认为磁通量φ 通过线圈N次，这时的电动势为：挲在磁记录中，读取的不是介质上的磁化结果，而是读取磁化的变化。可以说记录过程是安培定律的实际应用，再生过程是法拉第定律的实际应用。01信号的记录与再现实例： 2 数字磁记录的记录方式和编码方式1．记录密度：磁道上单位长度上能记录的二进制数据位的数量。位密度越高，磁盘存储容量越高，存取速度越快，位价格降低。2．自同步能力：于磁盘机械装置的离散性，特别是磁盘转速的误差，使读出信号峰值位置产生漂移，在无自同步提取数据位时极易发生误码。对于串行存储的数据位，只要丢掉一位就会造成整个存储失败。存储

数据的磁盘要求有尽可能高的存储密度和一定的自同步能力。就要采用相应的记录方式和编码方式。记录方式：一．归零制：用正脉冲电流波表示“1”，用负脉冲电流波表示“0”，每次磁化后总要回复到非磁状态。其特点是：1．位密度低：每一个数据位都要翻转两次，有非磁化区。2．具有自同步能力：记录每位数据时都要翻转，所以在读出时每一位信息本身都包含了可作为时钟的同步脉冲。 3 二．归偏制：用正脉冲电流波表示“1”，但对“0”或无信息时，写电流置于反向饱和电流值。其特点是：1．位密度：比归0制高。记录“1”时磁层翻转二次，记录“0”时磁层不翻转。2．无自同步能力。三．不归零制：记录“1”时写线圈通正向电流，记录“0”写线圈通反向电流。1．位密度提高：仅在相邻信息不同时，磁通才有变化。2．无自同步能力。四．逢“1”翻转的不归零制：仅在记录“1”时才改变电流方

向，记录“0”时不改变电流方向。1．位密度与NRZ制相同。2．无自同步能力。在记录连续几个“0”时，读取时没有磁通变化，只能按理论的时间判断是几个“0”，因磁盘转速的离散性，会失去同步。编码方式：一．调频制：在NRZI的基础上，每位数据位前加上同步时钟信息，记录“1”的电流变化频率是记录“0” 的电流变化频率的一倍。1．位密度低。2．具有完整的自同步能力。二．改进调频制：记录“1”时磁化方向仅翻转一次，记录单个“0” 磁化方向不翻转，仅当出现连续两个“0”时，磁化方向才在位元交界处翻转一次。1．位密度是FM制的一倍。2．具有不很完善的自同步能力。提高了对读电路的要求。三．改进的改进调频制：记录“1”和记录“0”的方法同MFM。不同的是，在连续记录几个“0”时，连续两个“0”位元间磁化方向翻转的条件是前面连续两个“0”位元间磁化方向没有翻转。比MFM插入的时钟

位更少。四．调相制：记录“1”时磁化电流负变正，记录“0”时磁化电流正变负。有完整的自同步能力，但位密度低。 4 数据1 011000 1 五．成组编码：如下表磁道格式以5寸软磁盘为例：磁盘存贮空间若干磁道组成。1．磁道首部：间隔GAP1组成，为32B的FFH，用于缓冲，防止索引孔检测装置的误差而影响盘片的互换性。2．扇区段：若干等长的扇区组成，每个扇区都分割成地址场和数据场，另有两个间隙。地址场同步，地址标志，地址字段和校验码组成。SYNC占12B的00H，在读盘时用于锁相电路锁住读出数据所需的同步时间。地址标志表明下一字段是扇区地址。地址字段占4B，依次为磁道号，磁头号，扇区号，每扇区字节数。N用0，1，2，3分别表示每扇区字节数为128，256，512，1024。地址场后留出22B的间隙GAP2，用于从读数据到写数据电路

的切换时间。数据场设置原理与地址场相同。数据场后是间隔GAP3，它的长度随每磁道设置的扇区数而变，是为补偿因主轴转速出现偏差引起的扇区长度的变化。3．磁道尾部：它的长度随每磁道设置的扇区数而变，是为补偿因主轴转速出现偏差引起的扇区段所占磁道长度的变化。 5

硬盘磁道格式见下图。 6 扇区交错数：于硬盘转速高于软盘十倍，当系统欲连续读取同一磁道的几个扇区时，读第一个扇区进入缓冲区后，在向系统传送时，因盘片旋转太快，第二个扇区可能早就从磁头下方越过，必需等待盘片转一圈后再读第二个扇区。因此，扇区的位置号不是顺序编号，根据磁盘数据传输率，让扇区交错排列，当第一个扇区读出并完成传送后，第二个扇区正好位于磁头的下方。例如，扇区交错数为6的排列如下：1，4，7，10，13，16，2，

5，8，11，14，17，3，6，9，12，15 磁盘的文件系统我们平常使用磁盘存取数据是通过操作系统，以文件为单位，用文件名作标示符对某一数据集合进行存贮和读取。具体存在什么位置，到哪去读取是操作系统完成的。为简单地说明文件系统的工作原理，我们介绍DOS如何处理软盘的文件系统。磁盘格式化后，DOS对磁盘的操作均采用逻辑扇区为访问对象。逻辑扇区编号以0磁头0磁道上的第1个扇区为逻辑0扇区，对某一磁道先编低号磁头下的所有扇区号，然后编下一磁头号下的所有扇区号，直到该磁道所有磁头下的扇区都编完，再进到下1磁道，依次类推。磁盘逻辑格式布局：7 1．保留区：主要是磁盘的参数表。2．FAT：文件分配表，表明每个文件都存贮在哪些扇区。3．FDT：目录区，每个文件的目录信息。保留区我们主要关注磁盘I/O参数表，从0BH 位置开始的19个字节。下面按顺序列出

11个参数，其括号内的数字是参数的字节数。每扇区字节数，每簇扇区数，保留扇区，FAT数目，根目录登记项数，总扇区数，磁盘介质标志，每个FAT扇区数，每道扇区数，磁头数，隐含扇区数。以软盘为例：8 说明：1．从0BH位置取2字节：00 02，低字节在前，每扇区是512字节。2．取1个字节：01，每簇1个扇区。3．取2个字节：01 00，保留扇区是1个扇区。4．取1个字节：02，有2个FAT。5．取2个字节：E0 00，根目录登记项数224个。6．取2个字节：40 0B，总扇区数11*256+64=2880个。7．取1个字节：F0，磁介质标志。8．取2个字节：09 00，每个FAT有9个扇区。9．取2个字节：12 00，每个磁道有18个扇区。10．取2个字节：02 00，有2个磁头。11．取2个字节：00 00，0个隐含扇区。文件目录表每个文件目录登记项在FDT中占32个字节，每个扇区是512字节，可