磁带机对于普通用户可能显得有些遥远,但对于UNIX系统来说,磁带机是伴随UNIX服务器成长的重要设备。在磁盘容量还以MB计算的年代,磁带机就已经发展到GB级的容量(单盘磁带)。与磁盘设备相比,磁带存储器更多地被应用在备份领域中,这是与其独特的技术特征分不开的。磁带设备是线性存储产品,不利于高速存取,但因其单位存储成本低、容量扩展灵活方便、介质尺寸小以及可靠性高且宜于保存等优点,吸引了大量对数据备份有迫切要求的用户。互联网的发展使磁带记录功能重新焕发了“青春”,而各种磁带记录规格的齐头并进也显示了其良好的发展势头和应用的多元化。
硬盘的存储原理和录音磁带、磁卡等等非常类似,使用磁性介质来保存数据。以录音磁带为例,磁带表面有一层特殊的颗粒状磁性物质,在录制声音(写入数据)时,磁头会产生相应的磁场,途经磁头部分的磁带上的磁性物质(磁粉)会被磁化,磁化后的磁粉会带有与磁头相同的极性和一定的磁场强度。当需要播放声音(读取数据)时,磁带匀速经过放音磁头,磁头就像一个小的发电机,当磁粉从磁头上经过时磁头内线圈的磁通量会发生变化,因此线圈会感应出电流,感应电流的强度和方向与磁粉的磁极和磁场强度有关,这样就把信号重新还原出来了。数据被保存在磁带中后,除非人为的消磁,否则能够保存很久很久不会丢失。硬盘的工作原理与录音磁带类似,但要比录音磁带复杂的多。它的磁性物质分布在一个硬质圆盘(硬磁盘)上,工作时这个磁盘会在主轴电机的驱动下高速旋转,而磁头则被固定在磁头臂上,悬浮在磁盘表面(磁头与磁盘之间的距离非常非常近,有些硬盘的磁头距离不足1μm,比一个酵母菌还要小,作为对比,成年人的一根头发丝直径大约为70μm。硬盘磁头一旦与磁盘接触,就会将磁盘刮伤而产生无法修复的物理坏道,这就是为什么机械硬盘非常害怕震动),工作时磁头臂在音圈电机的控制下移动,从而带动磁头移动,来读取磁盘表面不同区域的数据。下图为机械硬盘的拆解图(机械硬盘内是无尘超净空间,千万不要在普通的空气中打开,否则拆开就意味着硬盘报废)。目前市场上除了机械硬盘之外,还有一种固态硬盘(SSD)。固态硬盘严格来说并不属于硬盘,因为它里面根本没有磁盘,只是由于它一般用来代替机械硬盘,所以很多时候都将它视为硬盘的一种了。固态硬盘的存储原理与U盘、SD卡等存储设备类似,是利用某些元件的特殊电容来存储电荷,进而保存数据。"在磁带存储器中,利用一种称为磁头
的
装置
来形成和判别磁层中的不同磁化状态。磁头实际上是由
软磁材料
做
铁芯
绕有读写
线圈
的
电磁铁
(1)写操作
当写线圈中通过一定
方向
的
脉冲电流
时,铁芯内就产生一定方向的磁通。由于铁芯是高
导磁率
材料,而铁芯
空隙
处为非磁性材料,故在铁芯空隙处集中很强的
磁场
。在这个磁场作用下,载
磁体
就被磁化成相应
极性
的磁化位或磁化元。若
在写
线圈里通入相反方向的脉冲电流,就可得到相反极性的磁化元。如果我们规定按图中所示
电流
方向为写1,那么写线圈里通以相反方向的电流时即为写0。上述
过程
称为写入。显然,一个磁化元就是一个存储元,一个磁化
元中
存储一位
二进制
信息。当载磁体相对于磁头运动时,就可以连续写入一连串的二进制信息
(2)读操作
当磁头经过载磁体的磁化元时,由于磁头铁芯是良好的
导磁材料
,磁化元的
磁力线
很容易通过磁头而形成闭合磁通
回路
。不同极性的磁化元在铁芯里的方向是不同的。当磁头对载磁体作相对运动时,由于磁头铁芯中磁通的变化,使读出线圈中
感应
出相应的
电动势
e。负号表示感应
电势
的方向与磁通的变化方向相反。不同的磁化状态,所产生的感应电势方向不同。这样,不同方向的感应电势经读出
放大器
放大鉴别,就可判知读出的信息是1还是0。