磁带存储设备

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1、7.6 磁带存储设备 磁带存储器的读写原理基本上与磁盘存储器相同，只是它的载磁体是 一种带状塑料，叫做磁带。写入时可通过磁头把信息代码记录在磁带 上。当记录代码的磁带在磁头下移动时，就可在磁头线圈上感应出电 动势，即读出信息代码。磁带存储器由磁带机和磁带两部分组成。 7.6.1 磁带机的分类和结构 一、 磁带的分类：按带宽分有1/4英寸和1/2英寸；按带长分有2400英尺、1200英尺和600英尺；按外形分有开盘式磁带和盒式磁带；按记录密度分有800位/英寸、1600位/英寸、6250位/英寸；按带面并行记录的磁道数分有9道、16道等。计算机系统中多采用1/2英寸开盘磁带和1/4英寸盒式磁带，

2、它们是标 准磁带。磁带机的分类：按磁带机规模分，有标准半英1/2磁带机、盒式磁带机、海量宽磁带 存储器。按磁带机走带速度分，有高速磁带机(45m/s)、中速磁带机(2 3m/s）、低速磁带机(2m/s以下)。磁带机的数据传输率为C=Dv ，其中D为记录密度，v为走带速度。带速快则传输率高。按磁带的记录格式分类，有启停式和数据流式。 二、磁带机的结构 磁带机为了寻找记录区，必须驱动磁带正走或反走，读写完毕后又要 使磁头停在两个记录区之间。因此要求磁带机在结构和电路上采取相 应措施，以保证磁带以一定的速度平稳地运动和快速启停。下面简要 说明传统的开盘式启停磁带机和数据流磁带机的结构。 1.开盘式启

3、停磁带机开盘式磁带指的是磁带缠绕在圆形带盘上，且磁带首端可以取出的磁 带。磁带上的信息是按数据块记录的，在数据块与数据块之间，磁带 机需要启动和停止。因此启停机构是这类磁带机的特点。开盘式启停磁带机的结构比较复杂，主要由走带机构，磁带缓冲机构 、带盘驱动机构、磁头等部分组成。走带机构的作用是带动磁带运动 ，以完成读写操作；缓冲机构的作用是减小磁带运动中的惯性，以便 使磁带快速启停；带盘驱动机构的作用是由伺服电路控制带盘电机的 方向和速度，以便使放带盘和收带盘都能正转或反转，且调节旋转速 度；磁带机磁头的工作原理和磁盘存储器磁头的工作原理完全一样， 但为了将各道数据同时写入或读出，将多个磁头组装

4、在一起，构成组 合磁头。读写过程与录音机相似，磁头不动，磁带从磁头下通过，完 成读写操作。图7.21是开盘式启停磁带机结构示意图。2.数据流磁带机：数据流磁带机是将数据连续地写在磁带上，每个数据块间插入记录间 隙，使磁带机在数据块间不启停。它用电子控制代替机械控制从而简 化了磁带机的结构，降低了成本，提高了可靠性。数据流磁带机有1/2英寸开盘式和1/4英寸盒式两种。盒式磁带的结构类 似于录音带和录像带，盒带内部装有供带盘和收带盘，磁带的长度主要有 450英尺、600英尺两种，容量分别为45MB，60MB。 7.6.2 磁带的记录格式 1/2英寸9道启停式磁带是一种国际上通用的标准磁带。其记录格

5、式如下：图7.21(a) 1/2英寸磁带标准格式每盘带均设有始端标记BOT和末端标记EOT。标记用一块矩形金属反光 薄膜制成，光电检测元件可得到这两个标记，表示记录的开始和结束，磁 带上留有间隙G(3.75英寸)或g(0.6英寸)，后者为数据块间的间隙，它们 取决于磁带机的快启停性能。 信息可用两种形式存储。一种是文件形式，一盘带可记录若干个文件 ，一个文件又分若干数据块Bi。每个文件始末有文件头标和文件尾标 。卷头标、索引、文件头标、文件尾标均为80B，其内容视操作系统 而定。第二种是数据块形式，磁带可在数据块之间启停，进行数据传 输。在9道带中，8位是数据磁道，存储一个字节 ，另一位是这一

6、字 节的奇偶校验位，叫做横向奇偶校验码。在每一数据块Bi内部，沿走 带方向每条磁道还有CRC校验码。1/4英寸盒式数据流磁带也是一种通用的标准磁带。其中9道磁带记 录格式括前同步、数据块标志(1B)、用户数据(512B)、地址号(4B) 、CRC校验码(2B)和后同步。如下图所示：图7.21(b) 1/4英寸数据流九道磁带格式注意 数据流磁带机是串行逐道记录，其读写顺序类似于磁盘。记录信 息时，从0号磁道开始，偶数磁道从磁带首端BOT到磁带末端EOT， 而奇数磁道则从EOT到BOT，且要依次首尾相接。这种方式称做蛇形 串行记录。【例5】现有半英寸(1英寸=254mm)9道磁带机，记录密度为每英

7、 寸6250B，带速3m/s，启停 时间5ms，带长900m，按块记录文件 ；每条记录长128B，块化系数为16，块间间隔为10mm。 求：(1)磁带记录密度每毫米多少字节；(2)数据传输率； (3)每个块占磁带长度； (4)整盘带可容纳的记录条数；(5)读出160 000条记录所需的时间。 【解】(1) 因为已知记录密度d=6250B/英寸，所以磁带记录密度 d=6250B/25.4mm=246B/mm (2) 根据公式c=dv，已知v=3m/s,d=246B/mm，则数据传输率c=246B/mm31000mm/s=738千字节/s(3) 每块所占磁带长度包括两部分：一是记录一块数据的长度，

8、二是 块间间隔。一块数据所占字节数=(字节数/每个记录)块化系数 =12816=2048字节2048字节占有的带长=2048/记录密度=2048/246=8mm 每块占磁带长度=8mm+10mm=18mm(4) 一盘带能存储的记录块数=总带长/一个块长 =9001000mm/18mm=50103块 所以，整盘带可容纳的记录条数=块化系数块数=1650103=800000条记录(5) 160 000条记录需要的记录块数=160 000/块化系数=160 000/16=10103块 读出160 000条记录所需时间t=启停时间(t1)+有效时间(t2)+间隔 时间(t3) 启停时间t1：读出160 000条记录需启停一次磁带机的时间，已知 t1=5ms;有效时间t2：不包括块间间隔，160 000条记录的读出时间，已求出 传输率为738千字节/s，故 t2=(160 000128)/738=27s；间隔时间t3：计算出总的块间隔长度，然后除以带速。因160 000条 记录共分10 000块，块间隔共长100m，故t3=33s因此总时间t=5ms+27s+33s=60.005s