信息记录材料-2磁记录.ppt

1、第二章 磁记录,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2 磁 记 录,2-1 磁记录概述 2-2 磁记录材料 2-3 磁记录技术 2-4 磁介质存储器 2-5 磁记录发展趋势,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2-1 磁记录概述,一、磁记录的起源 标志性事件： 人们一般认为磁记录是从1898年丹麦人普尔生(Valdemar Poulsen)发明钢丝录音机开始的。 这是磁记录技术的开端！ 人们称他为“磁记录之父”,天津科技大学 包装与印刷工程学院,一、磁记录的起源,时间：1888年 早在普尔生发明磁性录音机十年前 人物：美国人奥史密斯(0berlin Smith) 事件：发表了关于磁性录音可能性的论

2、文 观点：史密斯认为将随时间变化的声音转换为电流进而转换为磁性的变化而被记录，再以相反的过程重放是可行的 意义：这一观点为今天的磁记录奠定了基础,天津科技大学 包装与印刷工程学院,时间：1898年 人物：普尔生 事件：发明钢丝录音机，即在钢丝上记录声音，再把它再生出来，并用听筒听所录的声音 意义：标志着磁记录技术的开端,一、磁记录的起源,天津科技大学 包装与印刷工程学院,一、磁记录的起源,时间：1900年 人物：普尔生 事件：在巴黎万国博览会上，展出“钢丝录音机”这一发明，轰动了整个博览会。 后续：由于钢丝录音机发出的声音太小，后来他又发现使用一定的直流电流通过电磁铁可以得到较大的输出，于是在

3、1907年他又发明了直流偏磁的录音方式,天津科技大学 包装与印刷工程学院,二、磁记录的发展历程,1.模拟磁记录 通过磁头把输入的电流信号转化为变化的磁场来磁化磁介质，并通过磁头把磁介质上的磁信号转换成电信号输出（或把信号擦除） 2.数字磁记录 将数字代码信息以电流的形式输入到磁头线圈中，形成磁场后磁化磁介质，并以磁化状态的形式保存在磁记录介质上。通过磁头把磁介质上的磁信号转换成电信号，再还原成数字形式输出,天津科技大学 包装与印刷工程学院,1.模拟磁记录的发展,磁录音发展 A钢丝录音机：189820th30s B磁带录音机：20th30s50s至今 推动磁性录音机达到实用程度 美国人LDe F

4、orest1906年发明三极管和1912年发明放大器之后 20世纪30年代初人们又发现了交流偏磁的方法，显著地改进了钢丝录音机的质量，在磁记录的发展史上迈出了关键的一步,天津科技大学 包装与印刷工程学院, 磁录音发展,20世纪30年代初德国的弗勒姆完成了塑料带上涂布磁性粉末代替钢丝录音的塑料磁带 1935年德国人发明环形磁头后，出现了最早的磁带录音机 带基：塑料带基、醋酸纤维素带基、聚酯薄膜 磁粉：氧化铁磁粉（Fe2O3）、- Fe2O3针状磁粉 磁带代替了钢丝以后，提高了记录密度，改善了信噪比和动态范围，显著地提高了记录性能,天津科技大学 包装与印刷工程学院, 磁录音发展,1940年，发明了

5、超音频偏磁法，较好地解决了磁性录音系统的失真和噪声问题 1945年，美国MCarmras开发成功了以-FeOOH为起始原料的、经水热合成后制成的-Fe2O3针状磁粉，并采用了外加静磁场的磁定向技术，使磁带各项特性显著改善,天津科技大学 包装与印刷工程学院, 磁录音发展,第二次世界大战后，磁记录技术，特别是涂敷-Fe2O3磁粉的技术得到了突飞猛进的发展 1947年，美国3M公司研制的在醋酸纤维素带基上涂布-Fe2O3磁粉的NOlll型磁带开始销售 在一些国家中实现了磁带录音机的商品化 许多国家的广播事业也广泛采用磁带录音技术 1951年美国Du Pont公司的Mylar聚酯薄膜开始用作磁带带基，

6、为磁记录材料的薄型化、小型化、大容量和慢速高密度发展开辟了道路。,天津科技大学 包装与印刷工程学院, 磁录像发展,20世纪50年代是磁记录进入图像记录的时代 1956年，美国Ampex公司研制出世界上公认的用于电视广播系统的第一台彩色录像机。 1963年荷兰Philips公司开发出3.81mm盒式录音机和录音磁带，逐步取代盘式录音系统 1975年日本sony公司发明Beta max家用录像机 1976年JVC公司发明VHS家用录像机 家用录像机的普及促进了磁带消费的急速增长 录像磁带和录像机成为电视广播的关键设备,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2.数字磁记录的发展,1947年开始用磁记录方

7、式来存储计算机数字信号 从50年代开始，将数字信号存储在磁性材料表面就成为计算机大容量存储器的标准方式 磁芯、磁盘（软、硬）、磁鼓和磁带一直是计算机中的重要记忆元件 发展趋势：高密度、大容量、小型微型化,天津科技大学 包装与印刷工程学院,A 磁 带,初期的计算机磁带是1953年美国IBM公司发表的1/2英寸宽的开盘带，记录密度仅为100bpi，1973年就达到6250bpi，以后各种小型盒式带陆续引入计算机系统 19世纪八十年代后，用于大型计算机的大容量的卡盘式计算机磁带相继实现商品化 1984年的IBM3480卡式计算机磁带，存储量达200MB 1991年的IBM3490E型，存储量可达80

8、0MB 1995年商品化IBM3590型，存储容量高达10GB 优点：可以更换磁带。 缺点：工作方式为串行存取，取数据等待时间过长,天津科技大学 包装与印刷工程学院,B磁 鼓,由于磁带串行存取的工作方式，取数的等待时间太长，不能满足计算机快速数据交换的需要 为了提高数据传输率，发明了磁鼓 1954年美国IBM公司制造的IBM650型磁鼓 缺点：体积庞大，记录密度低，且存储容量小,天津科技大学 包装与印刷工程学院,C硬磁盘,硬磁盘起源于1956年 美国IBM研制成的IBM350型硬磁盘存储器，存储量为40MB 1975年被IBM3340型(温彻斯特盘，简称温盘) 1976年研制出存储容量为317

9、MB的IMB3350系统 1980年投放市场的IBM3380硬磁盘机存储容量高达252MB 盘片尺寸从14英寸逐步缩小到8英寸、5.25英寸，直至主流为3.5英寸 笔记本电脑用的硬盘更小为2.5、1.8英寸等,天津科技大学 包装与印刷工程学院,D软磁盘,发展方向高密度、大容量、小型微型化 1972年，美国IBM公司研制成8英寸单面单密度软磁盘FD，应用于3470数据存储系统。 1976年、美国Shugart公司研制成5.25英寸小型软磁盘MD。双面倍密度 1980年，日本Sony公司开发出3.5英寸微型软磁盘MF，后来被定为世界微型磁盘的标准，成为数据磁记录介质的主流,天津科技大学 包装与印刷

10、工程学院,三、磁记录的特点,磁记录的优点： a存储的内容不易丢失，可长期保存 b存储密度不断提高，存储的每一位信息占用的面积很小，存储容量增大，能满足计算机的发展需要 c写入、读出的速度比较快，而且可以盖写，具有重复使用性能 d价格相对较低,天津科技大学 包装与印刷工程学院,三、磁记录的特点,磁记录的缺点： 存取速度不够快，数据传输率比较低 磁头与磁介质的相对运动为机械运动，易磨损，寿命有限；存取速度进一步提高受到限制；对机械加工的精度要求高 体积相对较大 目前，磁表面存储器正面临光盘和U盘等的挑战,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2-2 磁记录材料,磁记录材料 (magnetic reco

11、rding material) 利用磁特性和磁效应输入（写入）、记录、存储和输出（读出）信息的磁性材料 主要包括： 磁记录介质材料 主要完成信息的记录和存储功能 磁头材料 主要完成信息的写入和读出功能,天津科技大学 包装与印刷工程学院,一、物质的磁性与磁化,1. 几个基本概念 磁畴 磁场强度H、磁感应强度B、磁导率 磁化、剩磁 2. 铁磁性物质的磁化 磁滞回线 3. 铁磁材料分类 软磁材料 硬磁材料,天津科技大学 包装与印刷工程学院,1. 几个基本概念,磁 畴 在铁磁性物质内有许多自发磁化区域，在同一区域内，当原子的磁矩方向相同时即达到饱和磁化 这种小区域称为磁畴 磁场强度（H） 表示磁场各点

12、磁力大小和方向的量 磁感应强度（B） 磁感应强度与相垂直的面积的乘积叫该面积的磁通量，单位面积上的磁通量称为磁感应强度 磁导率（） 磁感应强度与磁场强度的比值，即：= B / H,天津科技大学 包装与印刷工程学院,磁 化 铁磁性物质受外加磁场的作用而具有磁性，即铁磁材料被磁化 具体而言，指铁磁材料在外磁场的作用下，磁畴内的原子磁矩趋向于外磁场方向整齐排列 剩 磁 当外磁场撤除后，铁磁材料仍保留有一定的磁性，称为剩磁,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2. 铁磁性物质的磁化,初始状态 当外磁场未作用时，铁磁材料未被磁化 此时：H=0，B=0 接下来，将经历的状态： 初始饱和剩磁归零反向饱和,天津

13、科技大学 包装与印刷工程学院,初始饱和,外加一磁场作用， 当 H时，使得 B； B随曲线OVP上升到达P点； 此时，H=Hm，B=Bm；,此后，再增大H值， B值也不再增加,天津科技大学 包装与印刷工程学院,饱和剩磁,当 H时，随之 B； 但不是沿着原来的轨迹返回零点，而是沿着另一段曲线减小到Br； 当H=0时，B=Br； Br称为剩余磁感应强度 这种现象称为剩磁现象,天津科技大学 包装与印刷工程学院,剩磁归零,要使B值减小为零, 需加一反向的磁场 随反向磁场逐渐增强，B值逐渐减小； 当H=-Hc时,B=0 Hc称为矫顽力, 即：矫正部分剩磁所需的磁力,天津科技大学 包装与印刷工程学院,反向饱

14、和,当反向磁场继续增强时，铁磁性物质被反向磁化； 当H=-Hm时, B=-Bm； 即达到“反向饱和”状态。,天津科技大学 包装与印刷工程学院,剩磁,反向饱和后 再令H=0时, B=-Br,天津科技大学 包装与印刷工程学院,归零,要使B值从-Br减为零； 则又需加一磁场； 当H=Hc时,B=0,天津科技大学 包装与印刷工程学院,“ 磁 滞 回 线 ”,令H，则B； 当H=Hm时， B=Bm； 即回到饱和状态； 这种现象叫做： “磁滞现象”； 该过程形成的闭合曲线，叫做： “磁滞回线”,天津科技大学 包装与印刷工程学院,小 结：,磁滞现象 在外磁场作用的过程中，磁感应强度B的变化总是落后于磁场强度

15、H的变化 这种现象称为磁滞现象 表征磁记录介质磁性的主要参量： Bm 最大饱和磁化强度 Br 剩余磁感应强度 Hc 最大矫顽力,天津科技大学 包装与印刷工程学院,剩余磁感应强度 Br 表示外磁场撤销后，铁磁材料保留磁性的强弱 Br越大，表明铁磁材料保留磁性越强 剩磁状态 反应了铁磁性物质具有记忆的特性； 矫顽力 反映了这种记忆能力的可靠性和稳定性； Hc越大，表明越可靠和稳定,天津科技大学 包装与印刷工程学院,3. 铁磁材料分类,铁磁性材料分类 软磁性材料 当外磁场撤销后，立即回到未磁化状态； 硬磁性材料 当外磁场撤销后，仍保持磁化状态。,天津科技大学 包装与印刷工程学院, 软磁性材料的特点,

16、磁导率(= B/H)大； 矫顽力Hc小； 磁滞回线呈细长条状； 这种材料容易磁化，但退磁也容易； 适合做磁头材料！,天津科技大学 包装与印刷工程学院, 硬磁性材料的特点,磁导率(= B/H)小； 矫顽力Hc大； 磁滞回线较宽，接近矩形（短粗胖型）； 这种材料磁化后能保留较强的剩磁，而且不容易被消除； 适合做磁性记录介质材料！,天津科技大学 包装与印刷工程学院,磁记录基础,磁滞现象、电磁感应现象是磁记录的基础 记录介质属硬磁材料，即远离磁头之后，会在介质中留下剩磁Br；如果介质中各点的Br值依次与记录电流成比例的变化，就可实现磁记录过程！ 磁记录就是电信号通过磁头产生的磁场，在磁性介质上使微小磁

17、粉（粒子）磁化产生剩磁，并与电信号波形相对应地排列起来的过程。,天津科技大学 包装与印刷工程学院,天津科技大学 包装与印刷工程学院,二、磁记录介质材料,磁记录介质材料 指主要完成信息的记录和存储功能的材料 将磁性材料薄薄地涂布在基体表面制成 本部分主要讨论两个问题 1.对磁记录介质材料的要求 2.磁记录介质材料的种类,天津科技大学 包装与印刷工程学院,1.对磁记录介质材料的要求, 具有硬磁特性，要求具有较高的剩磁Br值，适当的矫顽力Hc值，磁滞回线接近矩形； 磁层表面组织致密，厚薄均匀，平整光滑，无针孔麻点，能经受磁头碰撞和摩擦而不划伤表面； 记录密度高；磁层越薄，记录密度越高； 对周围环境的

18、温度、湿度变化不敏感，无明显的加热退磁现象，能长期保持磁化状态； 输出信号幅度大，分辨率高，噪声低； 价格低廉，易于高效率生产,天津科技大学 包装与印刷工程学院,上述性能的实现不但取决于磁性材料的特性，而且取决于生产工艺水平 如何减少磁层厚度，是提高记录密度，扩大存储容量的关键环节之一！,磁层越薄，则垂直磁场小， 从而磁扩散面积小，因此记录密度高,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2.磁记录介质材料的种类,常用磁记录介质主要有-Fe2O3系、CrO2系、Fe-Co系和 Co-Cr系材料等； 按形态分类： 颗粒涂布型材料 连续薄膜型材料,天津科技大学 包装与印刷工程学院, 颗粒涂布型材料,制造工

19、艺,形态是一些针状的磁粉 金属氧化物：如-Fe2O3、Fe3O4和CrO2等 金属微粒：Fe、Co、Ni等,天津科技大学 包装与印刷工程学院, 连续薄膜型材料,连续型材料 主要是Co合金，包括：Co-Ni-P、Fe-Ni-Co、Co-P等，以及这些材料的不同比例的组合 制造方法 薄膜介质的制造方法有电镀法、化学沉积法、真空沉积法、溅射法等； 用以在基体表面形成连续的磁性薄膜,天津科技大学 包装与印刷工程学院,三、磁 头,功能 主要完成信息的写入和读出功能 本部分主要讨论三个问题： 1.对磁头材料的要求 2.常用磁头材料 3.磁头的分类,天津科技大学 包装与印刷工程学院,磁 头,磁 头 既可将电

20、脉冲信号转换成介质上的磁化状态 又可将介质上的磁化状态转换成电脉冲信号 磁头是电磁转换的桥梁，是磁表面存储器的关键元件之一！,天津科技大学 包装与印刷工程学院,1. 对磁头材料的要求, 具有软磁特性，即当外磁化场撤销后，立即回到未磁化状态； 具有高的饱和磁化强度Bm，高的磁导率； 低Hc，以降低磁头的损失； 低剩余磁化强度Br，有利于抹除不需要的残余磁迹，并降低剩磁引起的噪声； 高电阻率，可以降低铁芯的涡流损耗；高截止频率，以提高使用频率的上限； 具有较好的热稳定性。,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2. 常用磁头材料, 合金材料 例如：坡莫合金、铁硅铝合金和非晶态合金等 铁氧体材料 例如：

21、Mn-Zn锰锌铁氧体、 Ni-Zn镍锌铁氧体等 坡莫合金机械加工性能好，矫顽力低，饱和磁化强度大，但电阻率低，耐磨性差，多用于磁带机磁头； 非晶态合金软材料如钴铁、钴铁铌等具有很高的导磁率和磁化强度，矫顽力低，耐磨性好，多用于薄膜磁头和垂直记录磁头上； 铁氧体材料电阻率高，耐磨，耐腐蚀，但磁导率和磁通密度不高，机械加工性能差，多用于软磁盘机和硬磁盘机磁头上。,天津科技大学 包装与印刷工程学院,3. 磁头的分类,（1）根据磁头功能分 记录（写入）磁头 读出（重放）磁头 抹除（消磁）磁头 主要应用于磁带，为记录介质消磁、抹去磁带上记录的信号，以便重新使用； 消磁磁头是用来消除已记录在介质上的信息，

22、即消除磁记录介质上的任何剩余磁化,天津科技大学 包装与印刷工程学院,（2）根据磁头与介质是否接触分 接触式磁头 在读写时，磁头与磁记录介质直接相接触 应用：常用于磁带机和软磁盘机中 浮动式磁头 由介质高速运动时产生的气流，在磁头和介质表面之间形成一层极薄的空气薄膜（气垫） 使磁头与介质表面脱离接触而浮动 应用：硬磁盘采用浮动式磁头,天津科技大学 包装与印刷工程学院,（3）根据磁头的运动状态分 固定磁头 环状磁头固定，磁带沿着纵向方向运行，与磁头接触 实现纵向或垂直记录，例如：磁带录音机 旋转磁头 磁头装在旋转的磁鼓上，磁带沿纵向运行，磁头在横向（横向扫描）或斜向（螺旋扫描）与磁带接触使之磁化

23、实现横向和斜向记录，例如：磁带录像机,天津科技大学 包装与印刷工程学院,（4）根据磁头读写原理的不同 感应式磁头 读出信号与通过磁头感应线圈的磁通变化率成正比，记录介质的运动速度越快，读出信号越大。 磁阻磁头 采用感应写、磁阻读的分离式设计，以便针对读写的不同特性分别进行优化 由于磁头是通过阻值变化而非电流变化来感应信号幅度，因而对信号变化相当敏感，读取准确率高,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2-3 磁记录技术,一、磁记录原理 1. 写入过程 2. 读出过程 二、磁记录模式 1. 纵向磁记录 2. 横向磁记录 3. 垂直磁记录 三、数字磁记录编码方式,天津科技大学 包装与印刷工程学院,一、

24、磁记录原理,从存储原理上看，硬磁盘、软磁盘、磁带、光磁盘等均属于磁表面存储器 所谓“磁表面”，是在带状或圆片状的载体上涂敷了薄薄的一层磁性材料而形成的，其厚度一般在0.20.5um。 以磁介质的两种不同剩磁状态（不同剩磁方向）来表示二进制数字信息“0”&“1”,天津科技大学 包装与印刷工程学院,磁记录本质 磁表面存储器的信息记录和读出过程都是电、磁信息转换的过程 磁记录的实现 通过磁头和运动着的磁介质来实现的,天津科技大学 包装与印刷工程学院,1. “写入” 过程,磁头用铁磁性材料做磁芯，上面绕有读/写线圈 磁头位于贴近磁表面的上方，载体相对磁头做匀速运动 磁头上开有一条很窄的缝隙，称工作间隙

25、（头隙或前隙）,天津科技大学 包装与印刷工程学院,如何 “写入”,若给磁头线圈通以一定方向的脉冲电流，磁头中将产生磁场 在磁头工作间隙处，磁力线通过载体表面磁层形成一个闭合回路 这样，磁表面被脉冲电流对应的磁场磁化，从而形成了一个磁化单元“L”,“电信号磁信号”的过程，即为“写入”操作,天津科技大学 包装与印刷工程学院,如何表示“0”&“1”,由于流入磁头线圈中电流方向不同，磁介质上被磁化的方向也不同； 用“不同的磁化方向”来代表二进制信息的“0”和“1” 随着写入电流的变化和磁介质的运动，就可以将二进制信息序列转化为介质表面的磁化单元序列，从而完成信息的记录过程 （即“写入”信息）,天津科技

26、大学 包装与印刷工程学院,2. “读出” 过程,磁记录介质和磁头做相对的运动，介质上曾被磁化的区域在经过磁头前隙时，磁力线穿过磁头被切割，磁头中的磁通发生变化，在读写线圈中产生感应电动势 e 感应电动势的大小与磁头中磁通量的变化成正比，极性与磁通变化的极性相反!,天津科技大学 包装与印刷工程学院,如何 “读出”,当磁通由零增大时，磁头线圈中产生一个负e 当磁通由大变小时，磁头线圈中产生一个正e 这样一正一负两个脉冲，把磁信号又变成了电信号,磁头中的磁通变化与感应电动势,天津科技大学 包装与印刷工程学院,电脉冲信号再经过放大、限幅、整形和选通后，获得符合要求的数字信息 我们称读出过程，就是将磁介

27、质上记录的磁化单元序列还原成电脉冲序列的过程！,“磁信号电信号”的过程，即为“读出”操作,天津科技大学 包装与印刷工程学院,磁记录原理图,记录介质,磁头,天津科技大学 包装与印刷工程学院,二、磁记录模式,1. 纵向磁记录 2. 横向磁记录 3. 垂直磁记录,天津科技大学 包装与印刷工程学院,1. 纵向磁记录,记录特点 磁化矢量与磁化介质的运动方向平行 在磁介质平面内,天津科技大学 包装与印刷工程学院,应 用 纵向磁记录是磁记录中最容易实现和应用最广的一种记录方式 环状磁头的发明，确定了纵向记录的基础 至今人们身边的磁记录系统几乎都是纵向记录，所盛行的各种磁记录技术都与该记录方式有关 通常是磁头

28、固定，介质作相对匀速运动,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2. 横向磁记录,特点 磁化矢量与磁化介质的运动方向垂直 位于磁介质薄膜平面内 应用 用于电视录像带中,天津科技大学 包装与印刷工程学院,3. 垂直磁记录,特点 磁化矢量垂直于磁化介质的运动方向和磁介质薄膜的表面,天津科技大学 包装与印刷工程学院,应 用 纵向磁记录适于记录波长较长的情况，更适合于模拟信号的记录 垂直磁记录更适用于高密度短波长的数字式磁记录，有利于高密度化，在视频记录和数据存储领域展示了良好的发展前景,天津科技大学 包装与印刷工程学院,实现垂直磁记录的重要条件 垂直磁头 磁头应该和记录介质的磁层膜面保持严格垂直 并且能

29、产生一个很强、分布尖锐的磁场 垂直记录介质 具有垂直各向异性、在垂直于磁介质膜面的方向有易磁化轴的材料作为垂直记录介质,天津科技大学 包装与印刷工程学院,三、数字磁记录编码方式,编码的概念 在数字磁记录中，将计算机中二进制数据序列按一定的规律转换成磁化单元的方式，称为编码方式 编码方式又称记录方式 意 义 选用或设计合适的编码方式，可以提高磁记录介质的信息存储密度，扩大磁记录设备的存储容量，降低单位信息的存储成本，提高数据传输率,天津科技大学 包装与印刷工程学院,磁记录编码方式分类, 非编码记录方式 a归零制（RZ） b不归零制（NRZ） c不归零1制（NRZ1） 编码记录方式 A按位编码记录

30、方式 a调频制（FM） b改进调频制（MFM） c改进的改进调频制（M2FM） d调相制（PE） B成组编码记录方式（GCR） aGCR（4/5） bGCR（4/15） c三位调制码（3PM） C游程长度受限编码方式（RLLC） aRLL（2，7）码 bRLL（1，7）码,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2-4 磁介质存储器,常见的磁介质存储器 主要包括软盘、硬盘、磁带、磁卡及其他大容量软盘等 本节要点 硬 盘,天津科技大学 包装与印刷工程学院,一、硬盘简介,1.发展历程 1956年，美国IBM公司研制成的IBM350型硬磁盘存储器 1968年，美国IBM公司提出“温彻斯特/Winchest

31、er”技术，其要点是 将磁盘、磁头及其寻道机构等组装成一个组合体； 增加封闭防尘结构，与外界环境隔绝； 采用体积小、质量轻、负荷小的新型磁头； 盘片表面涂润滑剂，实行接触起停 “温盘”是现代绝大多数硬盘的原型,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2.硬盘的特点,存储容量大 随机存取速度快 性价比高，价格较便宜 可靠性高 ,天津科技大学 包装与印刷工程学院,3.硬盘的分类,A根据尺寸分： 可分为3.5英寸、2.5英寸、1.8英寸等 B根据介质类型分： 可分为颗粒型和连续型 C根据磁头的工作方式分： 可以分成移动头和固定头,天津科技大学 包装与印刷工程学院,二、硬盘的结构及工作原理,硬盘的结构示意图

32、,天津科技大学 包装与印刷工程学院,1. 硬盘的结构,硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面 磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的 每个盘面都有自己的磁头，因此盘面数等于总的磁头数,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2. 硬盘工作原理,读/写过程从查找操作开始 驱动机构根据柱面地址把磁头向目标磁道移动，并定位在目标磁道上 等待有关信息区段旋转到磁头下，进行读/写操作,天津科技大学 包装与印刷工程学院,三、硬盘的性能指标,1、转 速 转速是硬盘所有指标中除了容量以外最引人注目的性能参数 单位：

33、以r/min为单位,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2、存储容量 道密度：沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数称为道密度Dt 位密度：沿圆周单位长度上的信息比特数称为位密度Db 面密度：位密度和道密度的乘积，即Dn=Dt*Db Dn越大表明一个盘片上能存储的信息量就越大,天津科技大学 包装与印刷工程学院,3、平均寻道时间 指的是磁头到达目标数据所在磁道的平均时间，它直接影响硬盘的随机数据传输速度 4、缓存 硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度 5、传输速度 指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s），包括内部数据传输率和外部数据传输率 内部传输率主

34、要依赖于硬盘的旋转速度 外部传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关,天津科技大学 包装与印刷工程学院,四、硬盘技术发展趋势,1、更高的主轴电动机转速 2、“超级数字信号处理器”的应用 3、高速缓存技术 4、提高单碟容量 5、硬盘内多盘片封装技术 6、OAW 技术（光学辅助温式技术）,天津科技大学 包装与印刷工程学院,五、硬盘的保养,硬盘是微机系统中最常用、最重要的存储设备之一，也是故障机率较高的设备之一 来自硬盘本身的故障一般都很小，主要是人为因素或使用不当造成的，甚至是不恰当的维护措施所致 硬盘在使用中必须加以正确的维护，否则会出现故障、使用寿命缩短，甚至造成数据丢失，给工作和生活带来不便

35、和不可挽回的损失,天津科技大学 包装与印刷工程学院,1、防 震,防震原因 硬盘工作时磁头在盘片表面的浮动高度只有几微米；不工作时，磁头与盘片是接触的 硬盘在进行读写操作时，一旦发生较大的震动，就可能造成磁头与数据区相撞击，导致盘片数据区损坏或划盘，甚至丢失硬盘内的文件信息 防震措施 在硬盘工作时或关机后，主轴电机尚未停机之前，严禁搬运电脑或移动硬盘，以免磁头与盘片产生撞击而擦伤盘片表面的磁层 在硬盘的安装、拆御过程中要加倍小心，严防震动,天津科技大学 包装与印刷工程学院,2、防 尘 防 潮,原 因 操作环境中灰尘过多，会被吸附到电路板的表面及主轴电机的内部 硬盘在较潮湿的环境中工作，会使绝缘电阻下降，轻则引起工作不稳定，重则使某些电子器件损坏 防护措施 用户不能自行拆开硬盘盖，否则空气中的灰尘便进入盘内，磁