磁表面存儲器

將磁性材料塗敷於基體上，製成磁記錄載體，通過磁頭與基體之問的相對運動來讀寫記錄的存儲器就是磁表面存儲器。磁盤存儲器在20世紀50年代研製成功，從1962年美國開始製造軟磁盤，1972年IBM試製成功IBM 3740單面軟磁箍驅動器，1976年試製成雙面軟磁盤機。1977年試製成雙面雙密度軟磁盤。由於在存取速度、存儲容量、價格等方面的綜合優勢，近幾十年來，磁盤存儲器發展十分迅速，廣泛應用於微機系統中。 ^[1] 

計算機的外存儲器又稱磁表面存儲設備。所謂磁表面存儲，是用某些磁性材料薄薄地塗在金屬鋁或塑料表面作載磁體來存儲信息。磁盤存儲器、磁帶存儲器均屬於磁表面存儲器。

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磁表面存儲器的優點為存儲容量大、單位價格低、記錄介質可以重複使用、記錄信息可以長期保存而不丟失，甚至可以脱機存檔、非破壞性讀出，讀出時不需要再生信息。當然，磁表面存儲器也有缺點，主要是存取速度較慢，機械結構複雜，對工作環境要求較高。磁表面存儲器由於存儲容量大，單位成本低，多在計算機系統中作為輔助大容量存儲器使用，用以存放系統軟件、大型文件、數據庫等大量程序與數據。

磁表面存儲器又可分為磁帶存儲器和磁盤存儲器兩大類。磁帶存儲器是一種順序存取的設備，存取時間較長，但存儲容量大，便於攜帶，價格便宜，是一種主要的輔助存儲器。磁帶的內容由磁帶機進行讀寫，按磁帶機的讀寫方式分為啓停式和數據流式兩種。

磁盤存儲器的主要指標包括存儲密度、存儲容量、存取時間及數據傳輸率。

存儲密度：存儲密度分道密度、位密度和麪密度。道密度是指沿磁盤半徑方向單位長度上的磁道數，單位為道/英寸。位密度是磁道單位長度上能記錄的二進制代碼位數。單位為位/英寸。面密度是位密度和道密度的乘積，單位為位/平方英寸。

存儲容量：一個磁盤存儲器所能存儲的字節總數，稱為磁盤存儲器的存儲容量。存儲容量有格式化容量和非格式化容量之分。格式化容量是指按照某種特定的記錄格式所能存儲信息的總量，也就是用户可以真正使用的容量。非格式化容量是磁記錄表面可以利用的磁化單元總數。將磁盤存儲器用於共計算機系統中，必須首先進行格式化操作，然後才能供用户記錄信息。格式化容量一般是非格式化容量的60%~70%。目前，3.5英寸的硬盤機容量可達160 GB。

在磁表面存儲器中，利用一種稱為磁頭的裝置來形成和判別磁層中的不同磁化狀態。磁頭實際上是由軟磁材料做鐵芯繞有讀寫線圈的電磁鐵。

1、寫操作：當寫線圈中通過一定方向的脈衝電流時，鐵芯內就產生一定方向的磁通。

寫入信息時，在磁頭的寫線圈中通過一定方向的脈衝電流，磁頭鐵芯內產生一定方向的磁通，在磁頭縫隙處產生很強的磁場形成一個閉合迴路，磁頭下的一個很小區域被磁化形成一個磁化元（即記錄單元）。若在磁頭的寫線圈中通過相反方向的脈衝電流，該磁化元則向相反方向磁化，寫入的就是“0”信息。待寫入脈衝消失後，該磁化元將保持原來的磁化狀態不變，達到寫入並存儲信息的目的。

2、讀操作：當磁頭經過載磁體的磁化元時，由於磁頭鐵芯是良好的導磁材料，磁化元的磁力線很容易通過磁頭而形成閉合磁通迴路。不同極性的磁化元在鐵芯裏的方向是不同的。

讀出信息時，磁頭和磁層作相對運動，當某一磁化元運動到磁頭下方時，磁頭中的磁通發生大的變化，於是在讀出線圈中產生感應電動勢e，其極性與磁通變化的極性相反，即當磁通Φ由小變大時，感應電動勢e為負極性；當磁通Φ由大變小時，感應電動勢e為正極性。這不同方向的感應電動勢經放大、檢波和整形後便可鑑別讀出的信息是“0”還是“1”，從而完成讀出功能。

3、通過電磁變換，利用磁頭寫線圈中的脈衝電流，可把一位二進制代碼轉換成載磁體存儲元的不同剩磁狀態；反之，通過磁電變換，利用磁頭讀出線圈，可將由存儲元的不同剩磁狀態表示的二進制代碼轉換成電信號輸出。這就是磁表面存儲器存取信息的原理。

4、磁層上的存儲元被磁化後，它可以供多次讀出而不被破壞。當不需要這批信息時，可通過磁頭把磁層上所記錄的信息全部抹去，稱之為寫“0”。通常，寫入和讀出是合用一個磁頭，故稱之為讀寫磁頭。每個讀寫磁頭對應着一個信息記錄磁道。

磁盤的數據編碼方式．就是磁表面存儲器記錄二進制的方式。由於信息記錄是在磁頭中通以磁化電流來實現的，所以編碼方式取決於寫入電流波形的組合方式。數據編碼方式數據編碼方式按照寫信息所施加的電流波形的極性、頻率和相位的不同．有GUI零制（RZ）、不歸零制（NRZl）、調相制（PM）、調頻制（FM）和改進型淵頻制（MFM）。現在常用的數據編碼方式是調頻制（FM）和改進型調頻制（MFM）。 ^[1] 

1、磁表面存儲器的優點：

①存儲容量大，位價格低；

②記錄介質可以重複使用；

③記錄信息可以長期保存而不丟失，甚至可以脱機存檔；

④非破壞性讀出，讀出時不需要再生信息。

2、磁表面存儲器的缺點

存取速度較慢，機械結構複雜，對工作環境要求較高。

2024年2月28日，金融界消息，據國家知識產權局公告，三星電子株式會社取得一項名為“磁存儲器件及其製造方法“，授權公告號CN111223985B，申請日期為2019年11月。 ^[2] 

磁表面存儲器由於存儲容量大，位成本低，在計算機系統中作為輔助大容量存儲器使用，用以存放系統軟件、大型文件、數據庫等大量程序與數據信息。