《信息记录与存储技术》第六章 磁盘存储技术

第六章磁盘存储技术【本章要点】●磁记录发展史●磁记录与存储的工作原理●硬盘的结构与工作原理●硬盘数据组织与存储●软盘的结构和工作原理●软盘记录信息的主要格式●磁带的基本组成和工作原理●磁带的物理特性与信息记录●磁盘阵列原理、功能及应用一、存储器在一个计算机系统中，存储器是用以存储信息的，它包括两种情况：一是计算机当前运行时现场要使用的信息；二是计算机当前运行时暂时不需要使用，但必须存储在计算机中的信息。因此，现代计算机都配备有内存储器和外存储器。第一节磁记录发展史二、磁记录技术的发展磁存储，主要指磁表面存储器（MSM，MagneticSurfaceMemory)。磁表面存储器是用非磁性金属或塑料做基体，在其表面涂敷、电镀、沉积或溅射一层很薄的高导磁率、硬矩磁材料的磁面，用磁层的两种剩磁状态记录信息“0”和“1”。基体和磁层合称为磁记录介质。一、磁记录基本原理

(一)磁记录介质1、材料2、特性第二节磁记录与存储的工作原理(二)磁头1、环形磁头2、单极型磁头3、薄膜磁头4、磁阻磁头(三)信息存取原理计算机磁表面存储器采用数字磁记录方式，被记录的是脉冲信号，介质上留下的是一连串的饱和磁化位元，读出时由磁头再转换成电信号。(四)磁表面记录方式在磁表面存储器中，写入操纵按照特定的规律把要写入的二进制数字信息转变成相应的磁化翻转状态记录在磁层上，而这种规律是由不同的记录方式决定的。二、磁表面存储器的结构磁盘存储器属于磁表面存储器，由磁盘和磁盘机(或称磁盘驱动器)构成。磁盘是圆形的、表面涂有磁性材料的金属或塑料基片，是信息的载体，或称磁载体。磁盘机是磁盘的驱动机构，实现对磁盘信息的读/写操作。外存储器包括软盘、硬盘、光盘、磁带机等。硬盘和软盘很相似，它们的工作原理大致相同，不同的是软盘与软盘驱动器是分开的，而硬盘与硬盘驱动器却是装在一起。另外，在使用时，二者速度差异很大。第三节硬盘一、硬盘的外部结构(一)接口(二)控制电路板(三)固定盖板二、硬盘的内部结构

(一)浮动磁头组件

(二)磁头驱动机构

(三)盘片和主轴组件

(四)前置控制电路三、硬盘的工作原理概括地说，硬盘的工作原理是利用特定的磁粒子的极性来记录数据。四、硬盘的分类(一)SCSI硬盘(二)活动硬盘(三)笔记本硬盘(四)磁盘阵列五、硬盘数据组织硬盘在存储数据之前，一般需经过低级格式化、分区、高级格式化这三个步骤之后才能使用。(一)低级格式化1、低级格式化的主要功能2、硬盘低级格式化的方法(二)分区1、分区的作用2、硬盘分区软磁盘由于其容量较小且容错性较差，放置较长时间后磁盘容易损坏，所以软盘一般不用做大量的数据备份，更多的是作为数据交换的介质。第四节软盘一、软盘的结构和工作原理(一)软盘驱动器结构1、盘片驱动机构2、磁头定位机构3、数据读写抹电路系统4、状态检测系统(二)软驱的组成及其工作原理软驱主要由控制电路板、电机、磁头定位器和磁头组成。磁头很小，上下各有一个。二、软盘片的结构

(一)结构

(二)磁头读/写窗口

(三)写保护缺口三、软盘的记录格式软盘的圆形薄膜有两个面(side)，目前所用的软盘，两个面都用于存储数据。我们把无标签的一面称为0面，有标签的一面称为1面。四、软盘磁道的格式磁盘磁道的格式一般为软分段，即在整个磁盘上只有一个索引孔。磁盘每转一圈将产生一个索引信号，用以识别磁道的开始。五、文件目录结构磁盘文件目录结构是一种树形结构。基本目录是根目录，根目录下可以有许多子目录，每个子目录下又可以有自己的子目录。六、新型软盘驱动器

(一)Zip软盘驱动器

(二)LS120软盘驱动器磁带存储可以说是最古老的存储方式之一。从1952年第一台13mm(0、5英寸)磁带机在IBM公司问世以来，它已经走过了50多年的历史，积累了大量的使用经验和可靠性数据。第五节磁带一、磁带的发展目前，磁带产品有磁带机、磁带库、磁带阵列和自动加载磁带机。磁带机一般指单驱动器产品，是一种经济、可靠、容量大、速度快的备份设备。二、磁带的优点(一)高容量低密度(二)高可靠性(三)互换性好三、磁带基本组成和工作原理(一)基本组成(二)基本工作过程四、磁带机的分类磁带机从20世纪50年代起即成为计算机的标准外部设备之一。它是一种顺序存取信息的磁记录设备。磁带机的种类很多，按走带速度划分，可分为高速、中速和低速三种。五、磁带主要部件结构(一)磁头(二)走带机构六、磁带的物理特性磁带是磁表面存储介质，是典型的顺序存取存储设备。磁带有盒式和卷式之分。用于录音、录像的磁带常为盒式磁带，小型的高速数字磁带也使用盒式；大容量文献、信息磁带则使用卷式。七、磁带的标准化在信息检索领域，文献磁带主要用于批式检索。文献磁带是二次文献编辑出版机构的信息产品，1965年首次出现在市场上。为了使文献磁带能广泛应用，图书情报机构对数据形式和记录格式进行了研究和改进。1973年推出了ISO2709书目信息交换磁带格式。八、INSPEC磁带记录特征

(一)磁带规格

(二)记录结构九、磁带格式常见的磁带格式有：DC6000、DLT、SuperDLT、SLR、LTO、DAT、8mm、AIT、VXA等。十、常见的几种磁带规格(一)QIC磁带(二)8mm磁带(三)DOS磁带(四)DLT磁带(五)IBM3480系列十一、磁带的选择磁带品种较多，在选择时要考虑多方面的因素。其中包括：（1）磁带的密度和容量（2）数据传输率。（3）磁带寿命。（4）向下兼容。（5）接口不同的磁带机有不同接口，要选择与机器相一致的。一、磁盘阵列原理RAID是由美国加州大学伯克利分校的DAPatterson教授在1988年提出的。RAID是RedundentArrayofInexpensiveDisks的缩写，直译为“廉价冗余磁盘阵列”，也简称为“磁盘阵列”。第六节磁盘阵列二、磁盘阵列的优点第一，成本低，功耗小，传输速率高。第二，可以提供容错功能。第三，与传统的大直径磁盘驱动器相比，与可靠性和价格都很高的专用硬盘相比，在同样的容量下，价格要低许多，性能与可靠性却不比它们差，这正是RAID风行的原因。三、磁盘阵列的功能使用磁盘阵列的好处，在于数据的安全、存取的速度及超大的存储容量。如何确保数据的安全，则取决于磁盘阵列的设计与品质。四、磁盘阵列的分级(一)RAID0级(二)RAID1级(三)RAIDLevel0+1(四)RAID2级(五)RAID3和RAID4(六)RAID30(七)RAID5(八)RAID50级(九)RAID53级(十)RAID6(十一)RAID7级五、RAID的应用当前的PC机，整个系统的速度瓶颈主要是在硬盘。虽然不断有UltraDMA66、DMA10、DMA133等快速标准推出，但收效不大。【复习思考题