1、7.6 磁帶存儲(chǔ)設(shè)備 磁帶存儲(chǔ)器的讀寫原理基本上與磁盤存儲(chǔ)器相同，只是它的載磁體是一種帶狀塑料，叫做磁帶。寫入時(shí)可通過磁頭把信息代碼記錄在磁帶上。當(dāng)記錄代碼的磁帶在磁頭下移動(dòng)時(shí)，就可在磁頭線圈上感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，即讀出信息代碼。磁帶存儲(chǔ)器由磁帶機(jī)和磁帶兩部分組成。 7.6.1 磁帶機(jī)的分類和結(jié)構(gòu) 一、 磁帶的分類： 按帶寬分有1/4英寸和1/2英寸； 按帶長(zhǎng)分有2400英尺、1200英尺和600英尺； 按外形分有開盤式磁帶和盒式磁帶； 按記錄密度分有800位/英寸、1600位/英寸、6250位/英寸； 按帶面并行記錄的磁道數(shù)分有9道、16道等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中多采用1/2英寸開盤磁帶和1/4英寸盒式磁

2、帶，它們是標(biāo)準(zhǔn)磁帶。 磁帶機(jī)的分類： 按磁帶機(jī)規(guī)模分，有標(biāo)準(zhǔn)半英1/2磁帶機(jī)、盒式磁帶機(jī)、海量寬磁帶存儲(chǔ)器。按磁帶機(jī)走帶速度分，有高速磁帶機(jī)(45m/s)、中速磁帶機(jī)(23m/s）、低速磁帶機(jī)(2m/s以下)。磁帶機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸率為C=Dv，其中D為記錄密度，v為走帶速度。帶速快則傳輸率高。1 按磁帶的記錄格式分類，有啟停式和數(shù)據(jù)流式。二、磁帶機(jī)的結(jié)構(gòu) 磁帶機(jī)為了尋找記錄區(qū)，必須驅(qū)動(dòng)磁帶正走或反走，讀寫完畢后又要使磁頭停在兩個(gè)記錄區(qū)之間。因此要求磁帶機(jī)在結(jié)構(gòu)和電路上采取相應(yīng)措施，以保證磁帶以一定的速度平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)和快速啟停。下面簡(jiǎn)要說明傳統(tǒng)的開盤式啟停磁帶機(jī)和數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)的結(jié)構(gòu)。 1.開盤式啟停磁

3、帶機(jī) 開盤式磁帶指的是磁帶纏繞在圓形帶盤上，且磁帶首端可以取出的磁帶。磁帶上的信息是按數(shù)據(jù)塊記錄的，在數(shù)據(jù)塊與數(shù)據(jù)塊之間，磁帶機(jī)需要啟動(dòng)和停止。因此啟停機(jī)構(gòu)是這類磁帶機(jī)的特點(diǎn)。 開盤式啟停磁帶機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要由走帶機(jī)構(gòu)，磁帶緩沖機(jī)構(gòu)、帶盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、磁頭等部分組成。走帶機(jī)構(gòu)的作用是帶動(dòng)磁帶運(yùn)動(dòng)，以完成讀寫操作；緩沖機(jī)構(gòu)的作用是減小磁帶運(yùn)動(dòng)中的慣性，以便使磁帶快速啟停；帶盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是由伺服電路控制帶盤電機(jī)的方向和速度，以便使放帶盤和收帶盤都能正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，且調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度；磁帶機(jī)磁頭的工作原理和磁盤存儲(chǔ)器磁頭的工作原理完全一樣，但為了將各道數(shù)據(jù)同時(shí)寫入或讀出，將多個(gè)磁頭組裝在一起，構(gòu)成組合

4、磁頭。讀寫過程與錄音機(jī)相似，磁頭不動(dòng)，磁帶從磁頭下通過，完成讀寫操作。圖7.21是開盤式啟停磁帶機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。 2.數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)： 數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)是將數(shù)據(jù)連續(xù)地寫在磁帶上，每個(gè)數(shù)據(jù)塊間插入記錄間隙，使磁帶機(jī)在數(shù)據(jù)塊間不啟停。它用電子控制代替機(jī)械控制從而簡(jiǎn)化了磁帶機(jī)的結(jié)構(gòu)，降低了成本，提高了可靠性。2 數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)有1/2英寸開盤式和1/4英寸盒式兩種。盒式磁帶的結(jié)構(gòu)類似于錄音帶和錄像帶，盒帶內(nèi)部裝有供帶盤和收帶盤，磁帶的長(zhǎng)度主要有450英尺、600英尺兩種，容量分別為45MB，60MB。7.6.2 磁帶的記錄格式 1/2英寸9道啟停式磁帶是一種國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)磁帶。其記錄格式如下： 圖7.21(

5、a) 1/2英寸磁帶標(biāo)準(zhǔn)格式每盤帶均設(shè)有始端標(biāo)記BOT和末端標(biāo)記EOT。標(biāo)記用一塊矩形金屬反光薄膜制成，光電檢測(cè)元件可得到這兩個(gè)標(biāo)記，表示記錄的開始和結(jié)束，磁帶上留有間隙G(3.75英寸)或g(0.6英寸)，后者為數(shù)據(jù)塊間的間隙，它們?nèi)Q于磁帶機(jī)的快啟停性能。 3 信息可用兩種形式存儲(chǔ)。一種是文件形式，一盤帶可記錄若干個(gè)文件，一個(gè)文件又分若干數(shù)據(jù)塊Bi。每個(gè)文件始末有文件頭標(biāo)和文件尾標(biāo)。卷頭標(biāo)、索引、文件頭標(biāo)、文件尾標(biāo)均為80B，其內(nèi)容視操作系統(tǒng)而定。第二種是數(shù)據(jù)塊形式，磁帶可在數(shù)據(jù)塊之間啟停，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在9道帶中，8位是數(shù)據(jù)磁道，存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié) ，另一位是這一字節(jié)的奇偶校驗(yàn)位，叫做橫向奇偶

6、校驗(yàn)碼。在每一數(shù)據(jù)塊Bi內(nèi)部，沿走帶方向每條磁道還有CRC校驗(yàn)碼。 1/4英寸盒式數(shù)據(jù)流磁帶也是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)磁帶。其中9道磁帶記錄格式括前同步、數(shù)據(jù)塊標(biāo)志(1B)、用戶數(shù)據(jù)(512B)、地址號(hào)(4B)、CRC校驗(yàn)碼(2B)和后同步。如下圖所示： 圖7.21(b) 1/4英寸數(shù)據(jù)流九道磁帶格式 注意 數(shù)據(jù)流磁帶機(jī)是串行逐道記錄，其讀寫順序類似于磁盤。記錄信息時(shí)，從0號(hào)磁道開始，偶數(shù)磁道從磁帶首端BOT到磁帶末端EOT，而奇數(shù)磁道則從EOT到BOT，且要依次首尾相接。這種方式稱做蛇形串行記錄。4 【例5】現(xiàn)有半英寸(1英寸=254mm)9道磁帶機(jī)，記錄密度為每英寸6250B，帶速3m/s，啟停

7、時(shí)間5ms，帶長(zhǎng)900m，按塊記錄文件；每條記錄長(zhǎng)128B，塊化系數(shù)為16，塊間間隔為10mm。 求： (1)磁帶記錄密度每毫米多少字節(jié)； (2)數(shù)據(jù)傳輸率； (3)每個(gè)塊占磁帶長(zhǎng)度； (4)整盤帶可容納的記錄條數(shù)； (5)讀出160 000條記錄所需的時(shí)間。 【解】(1) 因?yàn)橐阎涗浢芏萪=6250B/英寸，所以磁帶記錄密度d=6250B/25.4mm=246B/mm (2) 根據(jù)公式c=dv，已知v=3m/s,d=246B/mm， 則數(shù)據(jù)傳輸率c=246B/mm31000mm/s=738千字節(jié)/s (3) 每塊所占磁帶長(zhǎng)度包括兩部分：一是記錄一塊數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，二是塊間間隔。 一塊數(shù)據(jù)所占字

8、節(jié)數(shù)=(字節(jié)數(shù)/每個(gè)記錄)塊化系數(shù) =12816=2048字節(jié) 2048字節(jié)占有的帶長(zhǎng)=2048/記錄密度=2048/246=8mm 每塊占磁帶長(zhǎng)度=8mm+10mm=18mm (4) 一盤帶能存儲(chǔ)的記錄塊數(shù)=總帶長(zhǎng)/一個(gè)塊長(zhǎng)=9001000mm/18mm=50103塊 所以，整盤帶 可容納的記錄條數(shù)=塊化系數(shù)塊數(shù)=1650103=800000條記錄5(5) 160 000條記錄需要的記錄塊數(shù)=160 000/塊化系數(shù) =160 000/16=10103塊 讀出160 000條記錄所需時(shí)間t=啟停時(shí)間(t1)+有效時(shí)間(t2)+間隔時(shí)間(t3) 啟停時(shí)間t1：讀出160 000條記錄需啟停一次磁帶機(jī)的時(shí)間，已知t1=5ms; 有效時(shí)間t2：不包括塊間間隔，160 000條記錄的讀出時(shí)間，已求出傳輸率