[科普中国]-可换磁盘存储器

简介

磁盘存储器（magnetic disk storage），以磁盘为存储介质的存储器。它是利用磁记录技术在涂有磁记录介质的旋转圆盘上进行数据存储的辅助存储器。具有存储容量大、数据传输率高、存储数据可长期保存等特点。

可换磁盘存储器，也可以称做可换盘存储器是指磁盘不用时可以从驱动器中取出脱机保存。这种磁盘可以在兼容的磁盘存储器间交换数据，由于可脱机保存，故便于扩大存储容量。为了达到可靠地交换数据的目的，磁盘的道密度要适当降低，从而使可换磁盘记录密度的提高受到限制。根据可换磁盘存储器每轴盘片数目的不同，通常把每轴装有一至四片的存储器称为盒式磁盘存储器；六片以上的称为盘组，常用的有六片、十一片、十二片等。在盒式磁盘存储器中，只有部分磁盘是可换的，如四片盒式磁盘存储器中，三片磁盘是固定的，一片是可换的。常见的可换磁盘存储器有温彻斯特磁盘存储器。

固定盘存储器固定盘存储器是指磁盘不能从驱动器中取出，更换时要把整个“头盘组合体”一起更换。这种结构的磁盘存储器称为温彻斯特磁盘(Winchester Disk)。温彻斯特磁盘简称温盘，是一种可移动磁头固定盘片的磁盘存储器，它是目前应用最广，最有代表性的硬磁盘存储器。所谓温彻斯特磁盘实际上是一种技术，这种技术是由IBM公司位于美国加州坎贝尔市温彻斯特大街的研究所研制的，它于1973年首先应用于IBM 3340硬磁盘存储器中，因此将这种技术称作温彻斯特技术。温彻斯特技术是磁盘向高密度、高容量发展的产物。温盘的主要特点是一种密封组合式的硬磁盘，将磁头、盘片、电机等驱动部件甚至读写电路等制成一个不可随意拆卸的整体，也叫“头盘组合体”。它的防尘性能好，可靠性高，对使用环境要求不高。而普通的硬磁盘要求具有超净环境，只有中大型计算机才有可能创建这样的环境。

温彻斯特磁盘存储器温彻斯特磁盘存储器简称温盘。因采用温彻斯特技术而得名。温彻斯特技术主要包括：①密封的头盘组件。即将磁头、盘组和定位机构等密封在一个盘腔内，后来发展到连主轴电机等全部都装入盘腔，可进行整体更换。②采用小尺寸和小浮力的接触起停式浮动磁头。藉以得到超小的头盘间隙（亚微米级），以提高记录密度。③采用具有润滑性能的薄膜磁记录介质。④采用磁性流体密封技术。可防止尘埃、油、气侵入盘腔，从而保持盘腔的高度净化。⑤采用集成度高的前置放大器等。硬盘驱动器均采用了温彻斯特技术。它与可换式磁盘比，大幅度提高了记录密度，提高了磁盘机的可靠性，使其进一步小型化。

结构原理磁盘存储器利用磁记录技术在旋转的圆盘介质上进行数据存储的辅助存储器。这是一种应用广泛的直接存取存储器。其容量较主存储器大千百倍，在各种规模的计算机系统中，常用作存放操作系统、程序和数据，是对主存储器的扩充。磁盘存储器存入的数据可长期保存，与其他辅助存储器比较，磁盘存储器具有较大的存储容量和较快的数据传输速率。典型的磁盘驱动器包括盘片主轴旋转机构与驱动电机、头臂与头臂支架、头臂驱动电机、净化盘腔与空气净化机构、写入读出电路、伺服定位电路和控制逻辑电路等。

磁盘以恒定转速旋转。悬挂在头臂上具有浮动面的头块（浮动磁头），靠加载弹簧的力量压向盘面，盘片表面带动的气流将头块浮起。头块与盘片间保持稳定的微小间隙。经滤尘器过滤的空气不断送入盘腔，保持盘片和头块处于高度净化的环境内，以防头块与盘面划伤。根据控制器送来的磁道地址（即圆柱面地址）和寻道命令，定位电路驱动直线电机将头臂移至目标磁道上。伺服磁头读出伺服磁道信号并反馈到定位电路，使头臂跟随伺服磁道稳定在目标磁道上。读写与选头电路根据控制器送来的磁头地址接通应选的磁头，将控制器送来的数据以串行方式逐位记录在目标磁道上；或反之，从选定的磁道读出数据并送往控制器。头臂装在梳形架小车上，在寻道时所有头臂一同移动。所有数据面上相同直径的同心圆磁道总称圆柱面，即头臂定位一次所能存取的全部磁道。每个磁道都按固定的格式记录。在标志磁道起始位置的索引之后，记录该道的地址（圆柱面号和头号）、磁道的状况和其他参考信息。在每一记录段的尾部附记有该段的纠错码，对连续少数几位的永久缺陷所造成的错误靠纠错码纠正，对有多位永久缺陷的磁道须用备分磁道代替。写读操作是以记录段为单位进行的。记录段的长度有固定段长和可变段长两种。