硬盘存储数据的原理与方式

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• 磁介质记录信息的原理

磁介质材料是一种具有矩形磁滞回线的磁性材料。当外加的正向脉冲电流（外加磁场）幅度足够大时，磁性材料被磁化，形成正剩磁状态；反之，当外加负向脉冲电流时，形成负剩磁状态。利用这两个状态表示二进制代码0和1。磁性材料呈现剩磁状态的位置即可形成一个磁化元或存储单元作为记录最小二进制信息单位。

• 硬盘存储信息的方式

硬盘中的盘片有铝质合金和磁性材料组成。磁性材料有无数“磁粒子”组成，每个磁粒子都有南北（S/N）两极，像一块小磁铁。利用磁盘中一个很小的区域（约100个磁粒子）来组成一个同一个方向的“磁记录位”，利用磁记录位的极性来记录二进制数据位。硬盘厂商人为的设定，磁记录为的极性与二进制数据的对应关系。将极性相对应的磁记录位表示为数字“1”。将极性相同的磁记录位表示为数字“0”。

盘片中的磁性材料没有变化时，内部磁粒子的方向是杂乱的，不同方向磁粒子的磁性相互抵消，对外不显示磁性。当外部磁场作用于它们时，内部磁粒子的方向会逐渐趋于统一，对外显示磁性。当外部磁场消失时，由于磁性材料的“剩磁”特性，磁粒子的方向不会回到从前的状态，因而具有了记录数据位的功能，这就是磁记录的基本原理。

• 数据信息的编码方式

未经编码的二进制信号是“0”和“1”不断交替出现的信号。这种简单信号的最大问题是：当出现长串的连续“1”或连续“0”信号时，接收端无法从收到的数据流中提取位同步信号，这称为直流平衡问题。因此需要对存储在磁盘中的二进制数据进行编码，编码的目的是保证稳定的直流平衡，即信号“0”与“1”的编码个数相当。信号编码还有利于提高数据传输带宽，提高存储数据的可靠性和存储密度等。

• 磁记录的三种模式

纵向水平记录模式。介质的磁化方向为纵向水平方向，这是最初称为“单密”的模式。

横向水平记录模式。介质的磁化方向为横向水平方向。磁记录的密度比之前增加了一倍，又称为“双密”模式。

垂直记录模式。介质的磁化方向为垂直方向。当磁道做的又细又薄的时候，磁通流过介质的的面积更小，磁铁心中的磁通穿过磁介质，方向为从上到下或从下到上。这要求磁头更加精细，介质的材料组织更加严密，此种模式称为“高密”。