Открой свой мир программирования и    
цифровых технологий
Физика процессов магнитной записи и воспроизведения
Автор Luba   
29.06.2010 г.

Физика процессов магнитной записи и воспроизведения

Впервые магнитная запись была применена при записи звука, т. е. аналого¬вой информации, и только впоследствии была использована при цифровой записи, которая необходима в компьютерах. Цифровая магнитная запись производится на магниточувствительный материал. К таким материалам от¬носятся некоторые разновидности оксидов железа, никель, кобальт, соеди¬нения редкоземельных элементов (особенно легких) с кобальтом, сплавы (Fe—Al — Ni — Co, Fe — Co — Mo, Fe —Co —V, Pt — Co), магнитопласты и магнитоэласты со связкой из пластмасс и резины, микропорошковые магнитные материалы типа Fe — Со, Mn — Bi, SmC05, FeBa.

В зависимости от содержания оксидов железа, цвет магнитного материал может иметь характерный темно-коричневый оттенок. Магнитное покрытие очень тонкое (несколько микрометров). Причем, чем тоньше покрытие, тем выше качество магнитной записи. Покрытие наносится на немагнитную ос¬нову, в качестве которой для магнитных лент и гибких дисков используются различные пластмассы (типа майлар), а для жестких дисков — алюминиевые крути. Магнитное покрытие диска имеет доменную структуру, т. е. состоит из множества мельчайших частиц, намагниченных определенным образом.

Магнитный домен (от лат. dominium — владение) — это макроскопическая однородно намагниченная область в ферромагнитных образцах, отделенная от соседних областей тонкими переходными слоями (доменными границами). На рис. 1.2 представлено распределение векторов магнитной индукции в до¬менах ферромагнетиков.

Image

Рис. 1.2. Распределение векторов магнитной индукции в доменах ферромагнетиков

Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с направлением магнитных силовых линий. После прекращения воздействия внешнего поля на поверхности до¬мена образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом на дис¬ке сохраняется информация о действовавшем магнитном поле. Изменение направления тока записи вызывает соответствующее изменение направления магнитного потока в сердечнике головки, что приводит к появлению на поверхности носителя участков с противоположной ориентацией магнитных диполей (рис. 1.3).

Image

Рис. 1.3. Изменение направления магнитного потока в обмотке головки чтения/записи

Зоны остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней при считывании электродвижу¬щую силу (э.д.с). Изменение направления э.д.с. в течение некоторого промежутка времени отождествляется с двоичной единицей, а отсутствие этого изменения — с нулем. Указанный промежуток времени называется битовым элементом.

Происходит ли смена направления магнитного потока от положительного к отрицательному или обратно — это несущественно, имеет значение только сам факт его изменения. Напряженность магнитного поля, необходимая для перемагничивания магнитного материала, называется коэрцитивной силой (измеряется в эрстедах). Чем больше коэрцитивная сила, тем более сильное магнитное поле требуется для перемагничивания материала.

Для записи информации на магнитную поверхность лент и дисков применя¬ется один и тот же способ. Поверхность рассматривается как последователь¬ность точечных позиций (dot positions), каждая из которых ассоциируется с Оптом информации. Поскольку расположение этих позиций определяется неточно, для записи требуются заранее нанесенные метки, которые помо¬гают находить необходимые позиции записи. Чтобы нанести такие синхро¬низирующие метки, диски должны быть предварительно отформатирова¬ны (т. о. должно быть произведено логическое разбиение диска на дорожки и секторы).

Организации механизма быстрого доступа к диску является вторым ключе¬вым фактором храпении данных. Магнитная лента представляет собой линей¬ный носитель (информация на ней записана от начала к концу), поэтому быс¬тро перейти к нужному участку в конце лепты невозможно. Ситуация c накопителем на гибком или жестком диске иная. Быстрый доступ к любой части поверхности диска обеспечивается, во-первых, за счет его вращения и, во-вторых, передвижением магнитной головки чтения/записи по радиусу дис¬ка. Благодаря быстрому вращению диска задержка при переходе от одной точ¬ки любой части окружности диска к другой невелика. Гибкий диск вращает¬ся со скоростью 300 — 360 об/мин, т. е. время для перехода в конкретную позицию любой части диска составляет не более 1/5 с. Скорость вращения жестких дисков составляет 3600 — 7200 об/мин, т. е. один оборот выполняет¬ся за 1/60-1 /l20 c. Для гибкого диска перемещение магнитной головки в лю¬бую позицию составляет около 1/6 c , а для жесткого диска (в зависимости от его типа) — от 1/50 до 1/100 c.

Магнитные диски называются носителями информации с прямым доступом, так как можно непосредственно обратиться к любой части записанных дан¬ных (рис. 1.4).

Image

Рис 1.4. Организация проямого доступа к информации

Последнее обновление ( 04.07.2010 г. )
 
« Пред.   След. »
Скачать книги по программированию