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* * 光电子技术(26) §7-2 数字磁记录 数字磁记录中每个记录单元记录的是一个二进制位，即“0”或“1”。 一个字节需要8个记录单元。所以，同样记录密度下，同一记录设备 的数字存储容量只有模拟记录的1/8，但是，数字记录的信息的信噪 比、保真度远比模拟的高。特别是在现在的数字计算机盛行的时代， 数字磁记录被广泛采用。 数字磁记录介质主要有磁带、磁鼓、磁盘和磁泡。 磁带：顺序存储设备，读取速度较慢，但容量大，主要应用在大型 计算机系统的数据备份。 磁鼓：读取速度快，存储容量大，但体积较大，价格较高，携带不 光电子技术(26) 方便，所以，主要应用在大型计算机系统中作为多用户的数据外存 储设备。 磁盘：读取速度较快，体积较小，容量适中，在PC机上得到广泛应 用。 磁泡：一种磁畴结构单元，可以实现记录和逻辑运算一体化，是一 种新型、正在发展的磁记录设备。 下面主要介绍磁盘数字记录原理、编码、结构和读取等。 一、数字记录原理与记录编码方法 1、数字磁记录中使用正、反向饱和磁化状态来表示数字位“0”和 “1”。 光电子技术(26) 2、记录编码方法 数字位记录时采用的编码方法主要有两类：归零制（RZ）和非归零 制（NRZ）。 1）归零制数字磁记录。这种记录编码中，在两个记录位之间存在 一个非磁化的间隔区（归零区），所以，记录密度较低，早期使 用，目前已不使用了。记录的剩磁状态如图139所示。这种记录方 式是自同步的，即读出时“0”和“1”能同时读出，正、负感应脉冲分 别代表“1”和“0”。 2）、非归零制数字磁记录（NRZ） NRZ记录又分为：逢“1”翻转、调频（FM）、调相（PM）、改进 （MFM）、M2FM、M3FM a)逢“1”翻转记录法 光电子技术(26) 这种数字记录方法中，磁头上总是施加正或反方向饱和磁化电流， 遇到“1”，磁头饱和电流的方向就翻转一次，而遇到数字“0”，饱和 磁化电流方向保持不变。记录状态如图140所示。这种记录方式只 记录“1”，所以，在信息读出时，“0”必须依赖同步脉冲插入，而磁 头读出的正、负脉冲均表示“1”。所以，这种记录方式是非自同步 的，磁头电流的翻转次数比RZ记录减少。 b)、调频制（FM）记录 这种记录方法在位边沿处总是要翻转磁头的饱和电流方向，并且在 位“1”的中心处还要再翻转电流一次。所以，每位的平均翻转次数大 于一。记录过程如图141所示。这相当于在“逢1翻转”的基础上叠加 了同步信号，所以是自同步的。由于“1”和“0”的翻转次数不同，所以 又称双频制。 光电子技术(26) c)、相位调制（PM）磁记录 相位调制法记录中在位中心处总是发生饱和电流方向翻转，并且使 用由负到正上升变化记录“1”，而用正到负的下降变化记录“0”。在 位边缘处是否翻转电流，取决于后面的记录位的相位变化是否满足 上述要求的变化方向。记录过程如图142所示。显然，当连续记录 两个相同位时，为了使后一个位的电流变化方向满足要求，第一个 位的边缘处必须翻转电流一次。这种记录方式也具有自同步能力。 d)、改进FM记录 这种记录方法去掉了FM调制中的边缘翻转，保留位“1”的中心翻转， 只有连续出现多个“0”位时，才需要边缘翻转，如图143所示。这种 记录方法提高了编码效率，但不能自同步，需要外同步振荡信号。 光电子技术(26) e)、改进型的改进调频制M2FM和M3FM M2FM记录是对MFM的进一步改进，具体地是对MFM中连续多个“0” 记录的改进。头两个“0”位元之间的边界处翻转，以后每两个“0”的 边界处才可能发生翻转，如两个“0”后紧跟位“1”，则此两“0”位边界 翻转退迟到“1”位中心处翻转。如图144所示。这种记录进一步提高 了编码效率，但缺点是不能自同步，需要外同步振荡电路产生同步 脉冲。 M3FM是对M2FM的位“1”记录的改进。当数字串中出现“0110”时，只 在第一个“1”位中心处翻转，其余编码方式与M2FM相同。如图145所 示，编码效率进一步提高，编码记录周期最小为1.5T。T为信号周期。 二、磁盘组的结构 光电子技术(26) 磁盘组是由多片磁盘组成的，如目前的PC机硬盘。每片磁盘由圆 形铝片两面涂胶体磁粉。这样每个磁片就有两个记录面。磁盘组由 磁片、磁头、磁盘旋转驱动器和磁头定位驱动器组成。如图146所 示。 磁盘片：它是数据记录介质，通常由多个磁片，固定在同一转轴上。 磁头：电磁转换元件，实现数据读、写。通常为多个，每个磁片面 上有一个磁头，固定在同一臂上，由磁头定位驱动器驱动。 磁盘驱动器：由高速恒速电机组成，驱动磁片以3600-7200转/分的 转速转动。 磁头定位器：它是线性精密移动装置，负责磁头精密定位在具体的 磁道上。 光电子技术(26) 1、磁道与柱面 当磁盘高速旋