体，一般为聚脂薄膜材料。用于计算机系统的光存储器主要是光盘（optical disk），光盘是利 用激光束在具有感光特性的介质表面存储和读取信息的。
此外，辅存和主机的接口逻辑应有足够快的传送速度，用来完成接收/发送信息，以利主 机与辅存之间的传送正确无误。
（5）误码率。误码率是衡量磁表面存储器出错概率的参数，它等于从辅存读出时，出错 信息位数和读出的总信息位数之比。为了减少出错率，磁表面存储器通常采用循环冗余码来发 现并纠正错误。
4.8.2 磁记录原理与记录方式 1．磁记录原理
磁表面存储器通过磁头和记录介质的相对运动完成读写操作。
写入过程如图 4-45（a）所示。记录介质在磁头下匀速通过，若在磁头线圈中通入一定方 向和大小的电流，则磁头导磁体被磁化，建立一定方向和强度的磁场。由于磁头与磁层表面间 距非常小，磁力线直接穿透到磁层表面，将对应磁头下面介质表面上微小区域的磁性粒子向某 一水平方向磁化，形成一个磁化单元。如果在磁头的写入线圈中连续通入不同方向的电流，被 磁化单元的方向不同，剩磁状态也不同，用以区别记录“0”和“1”。随着写入电流的变化和 记录介质的运动，就可将二进制数字序列转化为介质表面的磁化单元序列。
（a）写入 （b）读出
图 4-45 磁表面存储器读写原理
读出时，记录介质在磁头下匀速通过，不论磁化单元是哪一种剩磁状态，磁头和介质的 相对运动将切割磁力线，因而在读出线圈的两端产生感应电压，根据感应电压的方向，就可判 断出原来磁化单元的状态，从而转化为二进制的“0”、“1”信息读出。
2．磁表面存储器的记录方式
磁记录方式是一种编码方式，它是按某种规律，将一串二进制数字信息变换成磁表面相 应的磁化状态。磁记录方式对记录密度和可靠性都有很大影响，常用的记录方式有 6 种，如图 4-46 所示。
（1）归零制（RZ）。给磁头写入线圈送入的一串脉冲电流中，正脉冲表示“1”，负脉冲 表示“0”，从而使磁层在记录“1”时从未磁化状态转变到某一方向的饱和磁化状态，而在记 录“0”时从未磁化状态转变到另一方向的饱和磁化状态。在两位信息之间，线圈里的电流为 零，这是归零制的特点。
（2）不归零制（NRZ）。在记录信息时，磁头线圈里如果没有正向电流就必有负向电流，
而没有无电流的状态，为不归零制。磁层不是被正向饱和磁化就是被反向饱和磁化，当连续写 入“1”或“0”时，写电流的方向是不变的，只有当相邻两信息代码不同时，写电流才改变方
向。因此，这种记录方式也叫“见变就翻的不归零制”，它比归零制减少了磁化翻转的次数。
（3）见“1”就翻的不归零制（NRZ1）。和不归零制一样，记录信息时，磁头线圈中始 终有电流通过。不同之处在于：流过磁头的电流只有在记录“1”时变化方向，使磁层磁化方 向翻转；记录“0”时，电流方向不变，磁层保持原来的磁化方向。
图 4-46 磁记录方式波形图
（4）调相制（PM）。调相制又称为相位编码（PE），它是利用两个相位相差 180 度的磁 化翻转方向代表数据“0”和“1”。也就是说，假定记录数据“0”时，规定磁化翻转的方向由 负变为正，则记录数据“1”时从正变为负。当连续出现两个或两个以上“1”或“0”时，为 了维持上述原则，在位周期起始处也要翻转一次。
（5）调频制（FM）。调频制的记录规则是，记录“1”时，不仅在位周期的中心产生磁化 翻转，而且在位与位之间也必须翻转。记录“0”时，位周期中心不产生磁化翻转，但位与位 之间的边界处要翻转一次。由于记录数据“1”时磁化翻转的频率为记录数据“0”时的两倍，
因此又称“倍频制”。
（6）改进调频制（MFM）。这种记录方式基本上与调频制相同，即记录数据“1”时在位 周期中心磁化翻转一次，记录数据“0”时不翻转。区别在于只有连续记录两个或两个以上“0”
时，才在位周期的起始位置翻转一次，而不是在每个位周期的起始处都翻转。
4.8.3 硬磁盘存储器与磁盘阵列
磁盘存储器是计算机系统中最主要的外存设备，和其他外存相比，它具有速度快、容量 大，易于脱机保存等优点。自从 1956 年美国 IBM 公司研制出第一个商品化的磁盘以来，它在 结构、性能等方面都有了很大的发展。
1．硬磁盘存储器的分类
硬磁盘存储器种类很多，结构各异，性能差别很大。按磁头的工作方式可分成移动头磁 盘存储器和固定头磁盘存储器，如图 4-47 所示；按磁盘的可换与否可分成可换盘存储器和固 定盘存储器。
移动头磁盘存储器存取数据时磁头在磁盘盘面上径向移动，磁头与盘面不接触，且随气 流浮动，称为浮动磁头。这种存储器可以有一个盘片或多个盘片组成，装在主轴上。盘片的每
面都有一个磁头。
固定头磁盘存储器的磁头位置固定，磁盘的每一个磁道都对应一个磁头，盘片也不可更 换。其特点是存取速度快，省去了磁头沿盘片径向运动找磁道的时间，磁头处于工作状态即可 开始读写。
（a）移动磁头 （b）固定磁头
图 4-47 移动头和固定头磁盘
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，便于扩大存储容量。
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。它的防尘 性能好，可靠性高，对使用环境要求不高。
2．硬磁盘存储器的结构
硬磁盘存储器是由磁盘驱动器、磁盘控制器和盘片组成。
磁盘驱动器为主机外一个独立的设备，也称为磁盘机，它主要包括主轴、定位驱动及数 据控制等。主轴的作用是安装盘片，并驱动它们以额定转速稳定旋转。它的主要部件是主轴电 机和有关控制电路。定位驱动系统是一个带有速度和位置反馈的闭环调节自控系统。由位置检 测电路测得磁头的即时位置，并与磁盘控制器送来的目标磁道位置进行比较，找出位差；再根 据磁头即时平移的速度求得磁头正确运动的方向和速度，经放大送回给线性电机，以驱动磁头 找到目标磁道。数据控制部分主要完成数据转换及读写控制操作。
磁盘控制器是主机和磁盘驱动器之间的接口，它的作用是实现主机和驱动器之间的数据 格式的转换和数据的传送，同时控制驱动器的读写操作。其内部又包含两个接口，一个是对主 机的接口，称为系统级接口，它通过系统总线与主机交换信息；另一个是对硬盘的接口，称为 设备级接口，又称为设备控制器，它接收主机的命令以控制设备的各种操作。
盘片是存储信息的载体。硬磁盘一般以铝合金材料作基片，在它的表面涂敷一层磁介质 作为记录媒体。盘片上的磁道分布如图 4-48 所示，每个磁道的周长不等，内圈磁道周长短，
外圈磁道的周长长，而存储的信息量却相同。因此，内圈磁道比外圈磁道的位密度大。盘片分 为单面盘和双面盘两种，单面盘仅有一面能记录信息，双面盘两面都能记录信息。为了增大存 储容量，硬盘一般由多个盘片组成盘片组。
图 4-48 磁盘上的磁道分布 3．硬磁盘的磁道记录格式
盘面的信息串行排列在磁道上，以字节为单位，若干相关的字节组成记录块，一系列的 记录块又构成一个“记录”，一批相关的“记录”组成了文件。为了便于寻址，数据块在盘面 上的分布遵循一定规律，称为磁道记录格式。常见的有定长记录格式和不定长记录格式两种。
（1）定长记录格式。一个具有 n 个盘片的磁盘组，可将其 n 个面上同一半径的磁道看成 一个圆柱面，这些磁道存储的信息叫做柱面信息。在移动磁头组合盘中，磁头定位机构一次定 位的磁道集合正好是一个柱面。信息的交换通常在圆柱面上进行，柱面个数正好等于磁道数，
故柱面号就是磁道号，而磁头号则是盘面号。
盘面又分成若干扇区，每条磁道就被分割成若干个扇段。扇段是磁盘寻址的最小单位。
在定长记录格式中，当台号决定后，磁盘寻址首先确定柱面，再选定磁头，最后找到扇段。因 此寻址用的磁盘地址应由台号/柱面磁道号/盘面号/扇段号等组成。
定长格式的一个例子如图 4-49 所示。盘片共分 12 个扇区，每个扇段内只记录一个数据块，
每个扇段开始由扇区标志处读出一个扇标脉冲，标志一个扇段的开始，0 扇区标志处再增加一 个磁道标志，指明是起始扇区。
图 4-49 定长磁道记录格式
每个扇段的头部是空白段，起到隧道清除作用。序标段以某种约定代码作为数据块的引 导。数据段可写入 512 字节，若不满 512 字节，该扇段余下部分为空白；若超过 512 字节，则 可占用几个扇段。检验字段写一个校验字，常用循环冗余码检验，尾空白段为全 0 或空白区，
每个扇段的头部是空白段，起到隧道清除作用。序标段以某种约定代码作为数据块的引 导。数据段可写入 512 字节，若不满 512 字节，该扇段余下部分为空白；若超过 512 字节，则 可占用几个扇段。检验字段写一个校验字，常用循环冗余码检验，尾空白段为全 0 或空白区，