磁盘 磁带
磁记录原理
存储介质：在载体上涂的磁性材料层
读写部件：用铁磁性材料作磁芯，绕有读写线圈的磁头，磁头开有一条很窄的缝隙。按照形状可分为环形磁头和半开磁头。
磁化方式
| 磁化方式 | |
|---|---|
| 水平磁化 | 已录剩余磁化强度的主要分量平行于磁带平面的磁化方式 |
| 垂直磁化 | 已录剩余磁化强度的主要分量垂直于磁带平面的磁化方式 |
垂直磁化的位密度比水平磁化高
读写原理
磁头位于磁表面上方，工作时，磁载体高速运动
写入：在线圈中通入电流，磁层移动，形成连续的小段磁化区
读出：
线圈不加电流，磁层移动。当位单元的转变区经过磁头下方时，线圈两端会产生感应电势e，方向与磁通量变化方向相反
磁记录的编码方式
NRZ1
Non Return to Zero 1
不归零-1制：“见1就翻”
| 写入 | |
|---|---|
| 写0 | 电流方向不变 |
| 写1 | 电流方向翻转 |
| 读出 | |
|---|---|
| 无电势 | 0 |
| 有电势 | 1 |
NRZ1制需要外加同步信号来区分不同的位
自同步能力：从单个磁道读出的脉冲序列中提取同步时钟脉冲的难易程度
同步信号：为了将数据信息分离，设置的时间基准信号
外同步：从专门设置用来记录同步信号的磁道取得同步信号
内同步：直接从读出的信息中提取同步信号
PE
Phase Encoding
调相制：当连续记录相同信息时，每两个相同信息的交界电路方向变化一次；相邻信息不同时，两个信息位的交界电路方向不变
| 写0 | 在中间位置写入电流负跳变 |
| 写1 | 在中间位置写入电流正跳变 |
| 电势为正 | 0 |
| 电势为负 | 1 |
读出的时候，有电势就有一个位，自带同步信号。
PE在磁带存储器用的较多
FM
Frequency Modulation
调频制：用电流变化的频率来区别1和0，记录1的翻转频率是0的两倍
| 每位的开始位置电流跳变1次，作为同步信号 | |
| 写0 | 中间位置电流方向不变 |
| 写1 | 中间位置电流方向改变 |
| 时间窗内无电势 | 0 |
| 时间窗内有电势 | 1 |
FM被广泛应用在硬盘和软盘中
MFM
改进型调频制：只有在连续记录两个或两个以上的0时，才在开始位置翻转1次，而不是每次开始都翻转一次
编码效率
记录一位信息的最大磁化翻转次数的倒数
| 编码效率 | 编码方式 |
|---|---|
| 0.5 | PE、FM |
| 1 | NRZ1、MFM |
磁盘系统
固定磁头磁盘，每一个磁道对应一个磁头，盘片不可更换
活动磁头磁盘，每一个记录面只用一个磁头，磁头需要径向移动来找到目标磁道
浮动式磁头：当盘面高速旋转时，依靠盘面形成的高速气流将磁头微微“托起”
一般最上和最下盘片的外侧面留作保护面
| 基本概念 | |
|---|---|
| 记录面 | 磁盘片表面 |
| 磁道 | 记录面上的一系列同心圆。编址从外向内，最外的同心圆称为零磁道 |
| 柱面 | 各记录面上相同序号的磁道构成一个柱面 |
| 扇区 | 定长记录格式。将每个记录面分成若干个区域，每一个区域称为扇区 |
| 记录块 | 不定长记录格式。将每一个磁道分成若干段 |
磁盘控制器的作用：
- 接受主机发来的命令，将它转换成磁盘驱动器的控制命令
- 实现主机和驱动器之间的数据格式转换和数据传送
- 控制驱动器的读和写操作
寻址方式
| 驱动器号 | 柱面号 | 磁头号 | 扇区号 | 字节序号 |
|---|
当有一个大文件一个记录面写不下时，把其他部分写到相同柱面的不同记录面（相同柱面可以避免磁头移动浪费时间）。当一个柱面都放不行时才考虑换柱面。
磁道信息格式
| G4 | G1 | ID1 | G2 | 数据记录 1 | G3 | ID2 | G2 | 数据记录 2 | G3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 在磁道的开始处 | ID地址标志、磁道地址。扇区地址和两个CRC校验字节 | 标识符间隙，分割记录中的数据和标识段 | 第一个字节是数据或被删除的地址标志，最后两个字节是CRC校验码 | 标记数据记录结束 |
FORMAT时写入盘片的地址信息和控制信息
磁盘基本操作
- 寻找磁道：磁头径向移动
- 寻找扇区：盘片旋转
- 串行读 / 写
- 格式转换
- DMA
磁盘技术指标
- 记录密度
磁道密度：盘面上单位径向长度内的磁道数
位密度：磁道上单位长度可以记录的比特数量 - 存储容量：
格式化容量：盘面数 × 每面的磁道数 × 扇区数 × 记录块的字节数
非格式化容量：记录面数 × 每面的磁道数 × 磁道容量
由于各扇区格式化容量一般为非格式的60%~70%
- 平均存取时间
寻道时间：磁头定位到目标磁道的时间
等待时间：等待盘面旋转让目标区域到达磁头下方的时间 - 数据传输率（带宽）
平均数据传输率 = 每道扇区数 × 扇区容量 × 盘片转速
磁带存储器
和磁盘直接存取不同的是，磁带上的文件是按照磁带头尾顺序存放的，如果磁头在磁带头时要读取磁带尾时，必须等到磁带走到尾，因此磁带的存取时间较长。
磁带的数据格式
磁带机和主机之间进行信息输出的最小单位是数据块（Block）
| 起始间隙 | 数据块标志 | 数据 | 记录尾标志 | 校验码 | 块间间隙 |
|---|
- 起始间隙，块间间隙：磁头停靠的地方，保证磁带机停止或启动时有足够的惯性缓存。
- 记录尾标志：表示数据块结束
- 校验码：由于材料缺陷，表面落尘等原因。需要采用多重校验，由横向奇偶校验、纵向奇偶校验和CRC校验共同完成
