什么是磁带存储器?

[拼音]：cidai cunchuqi

[外文]：magnetic tape storage

以磁带为存储介质，由磁带机及其控制器组成的存储设备，是计算机的一种辅助存储器。磁带机由磁带传动机构和磁头等组成，能驱动磁带相对磁头运动，用磁头进行电磁转换，在磁带上顺序地记录或读出数据。磁带存储器是计算机外围设备之一。磁带控制器是中央处理器在磁带机上存取数据用的控制电路装置（见输入-输出设备控制器）。磁带存储器以顺序方式存取数据。存储数据的磁带可脱机保存和互换读出。

50年代初，磁带录音技术开始应用于计算机领域，遂出现了数据存储磁带机。此后，磁带机在磁带传动系统、磁头、记录方式等方面不断得到改进。例如，磁带正反转的驱动由双主动轮改进为单主动轮，简化了驱动机构。磁头结构由单缝磁头改为双缝磁头，它是将一组写磁头和一组读磁头组装在一起，能够一边写入一边进行读出检查。磁头缝隙（工作间隙）改窄，同时改进记录方式，由增量不归零、相位编码到成组编码，显著提高了记录密度和存储容量。自动穿带的实现，使装带简便，减少对磁带的污染。到70年代中期，高档的磁带机已能自动穿带，记录密度比早期的磁带机提高60多倍，数据传输率提高160多倍。从60年代后期到70年代中期，逐步建立了磁带记录的国际标准。

按带速不同可分为高速机、中速机和低速机三种。按磁带的缓冲方式，可分为真空缓冲箱式和摆杆式两种。尽管磁带机的带速和结构不同，只要是按标准格式记录的磁带，都可在各种磁带机上读出，即具有磁带互换性。70年代末，出现了数据流磁带机。它不使用主动轮和缓冲机构，磁带由带盘电机直接驱动，虽不能快启停，但在连续运转时带速与中速机相仿，记录格式符合标准，能与常规的快启停磁带机互换读出。它在很低速度下也能从事启停式工作，常用作磁盘存储器的后备。这种磁带机结构简单、体积小、成本低。此外，在微型计算机中还采用盒式磁带机，有的直接用录音机作小容量辅助存储器。

普遍使用的磁带机是快启停式磁带机。它由主动轮和带盘驱动机构、磁带导向和缓冲机构、磁头、读写和驱动控制电路等组成。

（1）磁带传动：图1 为两种典型的磁带机结构。以真空缓冲箱式磁带机为例，磁带由供带盘经右缓冲箱、磁头、主动轮、左缓冲箱到卷带盘。缓冲箱底抽气，保持一定的磁带张力，使磁带紧包在主动轮上，有足够大的摩擦力。主动轮由惯量小、转矩大的直流电机直接驱动，带动磁带运动。在启停时，主动轮只加速或减速缓冲箱内的一段磁带，使之能快速启停。主动轮在启动后有稳速控制，保持带速恒定。缓冲箱有带环位置检测装置，平时带环保持在某一平衡位置上。当带环下降时，检测装置产生控制信号，使带盘电机收带，带环升高时则控制其放带，以维持磁带的一定缓冲量。两个带盘的动作由箱内带环位置分别控制，称为带盘伺服控制。摆杆式磁带机磁带的张力靠摆杆的d簧控制，动作原理与前者相同。磁带的正反转由来自磁带控制器的命令控制，磁带在启动到正常速度时才能读写数据。

（2）磁带读写：磁带运动时与磁头接触。磁头线圈中通有电流时，磁头间隙附近产生磁场，将磁带上一个很小区域磁化。电流方向改变时，磁化方向也改变，这种磁化由一个方向改变到相反方向通常称磁通翻转。磁带移动时，在磁带上留下一道磁化的痕迹，通常称为磁道。写入的过程就是将一串二进制码转换成磁道上对应的一串磁通翻转信号。例如，不归零记录就是用一次磁通翻转表示一位二进制“1”，无磁通翻转表示“0”。读出时，每一磁通翻转在磁头线圈中感应出一小电压信号，经读放大器放大和处理，还原为二进制的数字信号。

（3）数据组织:一盘磁带有始端标记(BOT)和尾端标记(EOT)，中间可记若干个文件。每个文件由1至若干个数据块组成，两个文件之间有带标隔开。在数据块之间和数据块与带标之间有规定长度的空白间隔。数据块内数据有规定的格式。数据块是磁带读写数据的基本单元。磁头在空白间隔内启停（图2 ）。通常带宽为12.7毫米，有9个磁道，8道记数据，1道记数据的奇偶位，数据以字节串联记入。常用的标准格式有不归零(NRZI)、相位编码(PE)和成组编码 (GCR)三种。记录密度分别为每毫米32位、63位和 246位。它们各自有规定的检错和纠错的方法。

（4）磁带控制器：一个磁带控制器可联数台磁带机，控制磁带机执行写、读、进退文件、进退数据块等 *** 作。