20、外部存储与输入输出设备详解

外部存储与输入输出设备详解

1. 磁带存储技术

磁带系统采用与磁盘系统相同的读写技术。磁带介质是涂有可磁化材料的柔性聚酯带，类似某些衣物所用材料。涂层可以是特殊粘合剂中的纯金属颗粒，也可以是气相沉积金属膜。磁带和磁带驱动器类似于家用磁带录音机系统，磁带宽度从 0.38 厘米（0.15 英寸）到 1.27 厘米（0.5 英寸）不等。过去磁带采用开盘式包装，使用时需穿过第二个卷轴，如今几乎所有磁带都封装在盒式磁带中。

1.1 磁带数据结构

磁带上的数据以多个纵向并行轨道的形式结构。早期磁带系统通常使用 9 条轨道，这样每次可以存储 1 个字节的数据，第 9 条轨道作为奇偶校验位。随后出现了使用 18 或 36 条轨道的磁带系统，分别对应一个数字字或双字。这种数据记录形式称为并行记录。大多数现代系统采用串行记录，即数据像磁盘一样沿每条轨道以位序列的形式排列。与磁盘一样，磁带上的数据以连续块（称为物理记录）的形式读写，块与块之间由称为记录间隙的间隔分隔。磁带也像磁盘一样进行格式化，以帮助定位物理记录。

1.2 蛇形记录技术

串行磁带常用的记录技术是蛇形记录。在这种技术中，记录数据时，第一组位沿磁带的整个长度记录。到达磁带末端后，磁头重新定位以记录新的轨道，然后磁带再次沿整个长度记录，这次是相反的方向。这个过程反复进行，直到磁带填满。为了提高速度，读写头能够同时读写多个相邻轨道（通常为 2 到 8 条轨道）。数据仍然沿各个轨道串行记录，但顺序块存储在相邻轨道上。

1.3 磁带驱动器特点

磁带驱动器是顺序访问设备。如果磁带磁头位于记录 1 处，要读取记录 N，则必须依次读取物理记录 1 到 N - 1