Magnetyczny zapis informacji.
MAGNETYCZNY ZAPIS INFORMACJI
Najbardziej powszechną formą magnetycznego nośnika danych są taśmy audio lub wideo. Taśmy magnetyczne to mocne plastikowe błony z naniesioną na nie cienką warstwą materiału ferromagnetycznego - najczęściej tlenku żelaza. W takim materiale wytwarzają się domeny magnetyczne, czyli obszary, w których magnetyczne cząsteczki materiału są uporządkowane. Domeny posiadają dwa bieguny magnetyczne: północny i południowy. Kierunki ułożenia pola magnetycznego domen są przypadkowe. Zapisanie informacji na taśmie polega na zmuszeniu cząsteczek do takiej zmiany położenia, by wypadkowe pole magnetyczne domeny osiągnęło pożądany stan. W efekcie powstaje pewien nieprzypadkowy układ pól magnetycznych, który może być łatwo odczytany przez odpowiednie urządzenia odtwarzające zapisaną informację.
Systemy zapisu magnetycznego bazują na zjawisku indukcji elktromagnetycznej, polegającej na powstawaniu zmiennego pola magnetycznego na skutek zmian pola elektrycznego i na odwrót. Mikrofony zmieniają fale dźwiękowe na pole elektryczne, kamery wideo czynią to samo z ruchomymi obrazami - na przeciwnym zaś końcu głośniki zamieniają zmienne pole elektryczne na fale dźwiękowe, a telewizory przekształacją je w obraz.
Sygnał elektryczny, który ma zostać zapisany na nośniku magnetycznym, jest podawany na głowicę zapisującą - cewkę nawiniętą wielokrotnie na rdzeń ferromagnetyczny. Płynący prąd wytwarza wokół przewodnika pole magnetyczne. Gdy ten jest zwinięty w cewkę następuje znaczne zwiększenie natężenia pola. Jeśli w pobliżu cewki znajduje się taśma magnetyczna, silne pole magnetyczne powoduje ułożenie się domen w kierunku żądanym w danej chwili. Taśma styka się z powierzchnią głowicy i przesuwa się po niej. W rezultacie zmienne w czasie pole magnetyczne jest zapisywane w postaci różnie ułożonych domen magnetycznych rozłożonych wzdłuż całej taśmy.
Aby odczytać sygnał zapisany na taśmie, należy przesunąć ją z odpowiednią prędkością w pobliżu głowicy odczytującej (niekiedy ta sama cewka pełni obie role). Przez cewkę odczytującą nie przepuszcza się prądu, za to pole magnetyczne wywołane przez wędrującą namagnesowaną taśmę indukuje w przewodzie słaby prąd elektryczny, który jest następnie wzmacniany i podawany na urządzenia zmieniające go na fale dźwiękowe bądź obraz.
Różne prędkości przesuwu.
Magnetyczny zapis obrazu pochłania znacznie więcej miejsca niż zapis dźwięku. Pierwsze magnetowidy wymagały ogromnych szpul taśm magnetycznych, bo taśma przesuwała sie wzdłuż głowicy z prędkością 10m/s. Dla porównania we współczesnym magnetofonie kasetowym taśma porusza się z prędkością 5cm/s(czyli 200 razy wolniej). Współczesne kasety wideo wykorzystują skanowanie helikoidalne - zapisanie informacji na wąskich paskach nie wzdłuż, tylko w ukośnie przez taśmę. Głowice odtwarzające i zapisujące umieszczone są w bębnie wewnątrz magnetowidu, ustawionym pod niewielkim kątem w stosunku do kierunku przesuwu taśmy. Dwie lub cztery głowice umieszczone są dokoła bębna i gdy jedna zaczyna zapisywać jeden „pasek” danych, inna zbliża się do końca zapisywania sąsiedniego paska równoległego.
Innym współcześnie stosowanym urządzeniem przechowującym dane na zasadzie magnetycznej jest komputerowy twardy dysk. Jest on bardo odległy technologicznie od taśm audio i wideo, ponieważ przechowuje on informację zapisaną cyfrowo. Dane to liczby zapisane w systemie dwójkowym- dwie liczby: 0 i 1.
Dysk komputerowy zapisuje 0 i 1 układając domeny magnetyczne na powierzchni metalu lub warstwie magnetyka naniesionego na szkło lub ceramikę w jednym z dwóch odpowiednich kierunków. Dyskietki i dyski twarde działają na tej samej zasadzie, tylko dyski są szybsze i pojemniejsze.
Wewnątrz obudowy twardego dysku rozłożone są współosiowo, w bardzo małych odstępach, dyski wirujące z prędkością 100 obrotów na sekundę. Pomiędzy nimi wędrują ruchome ramiona zakończone pojedyńczymi głowicami zapisująco-odczytującymi. Napęd głowicy porusza się ramieniem w poprzek dysku. Głowica zawsze zawieszana jest ułamek milimetra nad powierzchnią dysku, aby nie zniszczyć delikatnej struktury jego powierzchni. Dysk jest podzielony na koncentryczne pierścienie - ścieżki, a każda ścieżka na sektory. Podczas zapisywania głowica porusza się wzdłuż pojedyńczego sektora, a przez cewkę płyną impulsy elektryczne. Zależnie od kierunku przepływu prądu w impulsie domeny magnetyczne na dysku są ustawione w jednym z dwóch możliwych kierunków oznaczonych 0 lub 1. Odczyt informacji odbywa się analogicznie do odczytu taśmy magnetycznej - głowica porusza się ponad powierzchnią dysku, a pole magnetyczne domen indukuje słaby prąd elektryczny w cewce.
Co to jest FAT
Dysk komputera pozwala na szybki dostęp do dowolnej cząści zapisu. Możliwe jest to dzięki pierwszej ścieżki dysku, czyli FAT - Tabela Położeń Plików. Zapisane są w niej informacje o lokalizacji i rozmiarach każdego pliku na dysku. Wchodzą również inne technologie do zapisywania w postaci cyfrowej, jak: DAT - magnetofon cyfrowy, DV - magnetowid cyfrowy. Przechowywanie dźwięku i obrazu w formie cyfrowej oznacza możliwość ich wielokrotnej repodukcji bez pogarszania jakości.
Nośniki magnetyczne
W najbliższej przyszłości możliwe jest, że magnetyczne nośniki danych zostaną zastąpione przez nośniki optyczne. Np. DVD-Dysk Cyfrowy Wszechstronnego Zastosowania.
Zapis magnetyczny jeszcze przez jakiś czas będzie standardem w technice komputerowej, ale niedługo osiągnie progi swoich możliwości. W poprzednim dziesięcioleciu pojemność twardych dysków wzrastała średnio 60% rocznie - gęściej pakowano dyski i zmniejszano rozmiary głowic. Na zapisanie jednego bita było potrzeba coraz mniej miejsca, a liczba dostępnych miejsc na dysku rosła. Nie można jednak dowolnie zmniejszac obszaru, na którym zapisujemy pojedyńczy bit informacji - gdy będzie on zbyt mały, natężenie pola magnetycznego spadnie do takiego stopnia, że informacji nie będzie się dało odczytać. Trzeba bedzie wtedy zastosować alternatywne metody zapisu, jak cyfrowy.
Data dodania: 2002-04-21
Autor pracy: Kitucha (Magdalena Kitowska)