磁存儲系統:組成,磁頭,記錄介質,電路,伺服機械,原理,磁記錄方式,模擬磁記錄,數

磁存儲系統是指用磁性材料做成的存儲器，包括磁碟存儲器(硬碟、軟碟)、磁帶存儲器等。

基本介紹

中文名：磁存儲系統
外文名：magnetic storage system
所屬學科：材料科學、計算機科學等
定義：用磁性材料做成的存儲器
組成：磁頭、記錄介質等
特點：存儲量大、存儲時間久等

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組成

磁存儲系統一般由磁頭、記錄介質、電路和伺服機械等部分組成。

磁頭

磁頭是電磁轉換器件，它是磁存儲系統的核心部件之一，按其功能可分為記錄磁頭、重放磁頭和消磁磁頭三種。

磁記錄/重放示意圖

記錄磁頭的作用是將輸入的記錄信號電流轉變為磁頭縫隙處的記錄磁化場，並感應磁存儲介質產生相應變化，將信息記錄下來。

重放磁頭的作用正好相反，當磁頭經過磁介質時，磁存儲介質的磁化區域就會在磁頭導線上產生相應的電流，即把已記錄信號的記錄介質磁層表露磁場轉變為線圈兩端的電壓(即重現電壓)，經電路的放大和處理，從而讀出已記錄的聲音、圖像等信息]。

消磁磁頭的作用則是將信息從磁存儲介質上抹去，就是使磁層從磁化狀態返回到退磁狀態。

記錄介質

磁記錄介質也是磁存儲系統的核心部件之一。各種磁記錄介質的要求一般為：磁矯頑力適當高，以有效存儲信息；飽和磁化強度高，以獲得高的輸出信息；矩形比高，以減小自退磁效應，提高信息記錄效率；磁滯回線陡直，以提高記存信息解析度；磁性溫度係數低、老化效應小，以提高磁記錄的穩定性；磁層表面均勻、光潔、耐磨。因此磁記錄介質為硬鐵磁性的粉體或薄膜材料，其產品包括磁帶、硬磁碟、軟磁碟、磁卡片等；從結構上可分為磁粉塗布型介質和連續薄膜型介質兩大類，而從記錄方式則可分為模擬記錄和數字記錄兩類。

電路

隨被記錄信號的性質和記錄方式的不同，電路的構成有很大差別。一般情況下，它包含記錄信號電路、重放信號電路、伺服電路以及消抹電路等。記錄信號電路，是在信號進入記錄磁頭線圈之前對信號進行放大或處理的電路。重放信號電路，是對由重放磁頭線圈獲得的重放電壓進行放大或處理的電路。伺服電路的作用，是在同步信號的控制下使磁頭和記錄介質以一定方式準確而穩定地運動，伺服機械的準確性和一致性是由伺服電路來保證的。消抹電路是向消抹磁頭線圈提供高頻振盪電流的電路。高頻振盪電流在消抹磁頭縫隙處產生的高頻磁場，能抹去以一定速率由此通過的記錄介質上的信號。

伺服機械

伺服就是自動跟蹤控制，它是一個具有反饋環節的閉環控制系統。

磁跡的掃描方式不同，伺服機械的結構也不同。在一般情況下，它包含磁頭運動的伺服機械和記錄介質運動的伺服機械。這些機械通常都是十分精密和穩定的。特別是磁帶錄像機磁跡之間的距離只有幾十微米，並要求重放過程磁頭和磁帶的運動與記錄過程的情形完全同步。要達到這樣的要求，伺服機械的結構必須十分精密。對於磁帶錄音機，伺服機械比較簡單，主要的要求是對磁帶提供穩定的和均勻的縱向運動。

伺服機械提供的磁頭一記錄介質相對運動的方式，是由選擇的磁跡分布方式(或掃描方式)確定的，伺服機械的結構也相應確定。磁跡分布方式或掃描方式有多種。在錄音中，磁跡是沿磁帶的縱向分布的，稱為縱向掃描。在錄像機中，音頻磁跡和控制磁跡也是縱向掃描的。視頻磁跡，有的是沿磁帶斜向分布的，稱為斜向掃描，如二磁頭錄像機中的情形。有的是沿磁帶橫向分布的，稱為橫向掃描，如四磁頭錄像機中的情形。在磁碟機中，磁跡是沿磁碟的圓周方向分布的。

伺服機械的工作必須穩定、準確和可靠，所以，對部件的設計、加工和安裝必須十分精密。

原理

磁存儲器是利用表面磁介質作為記錄信息的媒體，以磁介質的兩種不同的剩磁狀態或剩磁方向變化的規律來表示二進制數字信息的。

磁存儲器的讀/寫工作過程是電、磁信息轉換的過程，它們都是通過磁頭和運動著的磁介質來實現讀或寫操作的。記錄信號時，一般應先將需要記錄的信號用適當的換能裝置轉變為電信號，再經記錄信號電路的放大和處理，輸至記錄磁頭線圈中，在記錄磁頭縫隙處產生記錄磁化場，使按一定速率在此處經過的記錄介質磁化。當記錄介質移動的速率恆定時，沿著長度方向的剩餘磁化的空間分布就反映了磁頭線圈中電流的時間變化，從而完成了信號的記錄過程。

當記錄了信號的記錄介質以一定的速率通過重放(讀出)磁頭縫隙時，由介質表面發出的磁通將被磁頭鐵芯截留，並在重放磁頭線圈兩端產生重放電壓。這個電壓經重放信號電路的放大和處理，輸至換能裝置，使信號以一定的形式重放出來，從而完成了信號的讀取過程。

在記錄和重放之間，記錄信號有個存儲過程。在這個過程中，不允許外加的雜散磁場超過用於記錄的磁場的強度。如果用消抹磁頭產生一個大於記錄磁場強度的磁場，就可抹除原先記錄的信號，使磁層處於退磁狀態，記錄介質又可準備記錄新的信息。消抹磁頭線圈中的高頻電流來自消抹電路。在有些情況下，當記錄磁頭和重放磁頭為同一磁頭時，也可用信息的重寫來消抹舊的信息。

在上述整個過程中，磁頭(包括記錄磁頭、重放磁頭和消抹磁頭等)和記錄介質在伺服機械的驅動下，以一定的方式運動。這種運動的準確性和穩定性，是由伺服電路控制的。

磁記錄方式

磁記錄是使用得非常廣泛的一種信息技術。它利用了鐵磁材料的特性與電磁感應的規律。用來記錄信息(如聲音、圖像等)的鐵磁材料常製成粉狀而用粘結劑塗敷在特製的帶、圓柱或圓盤的表面，而稱為磁帶、磁鼓或磁碟。磁記錄可以分為模擬記錄和數字記錄兩類，它們的記錄原理簡述如下。

模擬磁記錄

錄音(錄像)和放音(放像)是最常見的模擬磁記錄過程。錄音(錄像)時需要一個磁頭，它實際上是一個具有微小氣隙的電磁鐵。錄音時使磁帶靠近磁頭的氣隙走過。磁頭的線圈內此時通入由聲音或圖像轉化成的電信號，即強弱和頻率都在改變著的電流，這電流將使鐵芯的磁化狀態以及縫隙中的磁場發生同步變化。這變化著的磁場將使在附近經過的磁帶上的磁粉的磁化狀態發生同步的變化，從而使磁粉離開磁頭後，它的剩磁的強弱和極性變化對應於輸入磁頭的電流的變化，也就是對應於聲音或圖像信號的變化。這樣就在磁帶上記錄下了聲音或圖像。

磁錄音原理

數字磁記錄

磁記錄除了記錄聲音或圖像這種模擬記錄外，還有數字記錄。它記錄的是二進制數字“1“、”“0”，因此磁粉只能處於正或負兩種磁化狀態之一。這樣，磁粉只能選用矩磁(指其磁化曲線呈矩形，磁化狀態只有正向飽和及反向飽和兩種)材料。這種記錄方法廣泛用於計算機的數據存儲系統中。

磁存儲系統