磁気記録媒体（HDD、磁気テープ、フロッピーディスクなど）への記録は、実際どうなっているのか、また、その密度は？ | 電気工事の求人は神奈川県、平塚の東和電気株式会社 | ブログ

A.記録の仕組み

　磁気記録媒体は、磁性体の微小な領域の磁化の向きに情報を書き込む仕組みです。方式は大きく「記録の向き」と「信号の符号化」の2つの観点で整理できます。

1. 基本原理

　磁気記録媒体（HDD、磁気テープ、フロッピーディスクなど）の表面には、微小な磁石の粒（磁性粒子）が敷き詰められています。

• 書き込み：磁気ヘッドのコイルに電流を流すと磁界が発生し、その下を通る媒体の磁化の向きを変える。電流の向きを反転させれば、磁化の向きも反転する。

• 読み出し：媒体が動くと、磁化の向きが変わる境目（磁化反転）から漏れ磁界が生じる。これを磁気ヘッドで検出し、電気信号に戻す。HDDではGMR（巨大磁気抵抗）やTMR（トンネル磁気抵抗）素子が使われる。

　情報は「磁化の向きそのもの」ではなく、**「磁化の向きが変わる場所（反転）」**で表現するのが一般的です。

2. 記録の向きによる分類

水平（面内）磁気記録方式（LMR）

　磁化の向きが媒体の表面と平行。隣り合うビットの磁化がN極同士・S極同士で向き合うため、記録密度を上げるほど反発し合って磁化が不安定になります。

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（表面に沿って寝た向きの磁石）

垂直磁気記録方式（PMR）

　磁化の向きが媒体の表面と垂直（上向き・下向き）。隣り合うビットが互いに安定する向きに並ぶため、高密度化に有利です。2005年頃からHDDで主流になりました。

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（表面に対して立った向きの磁石）

さらなる高密度化技術

• SMR（瓦記録）：トラックを瓦のように重ねて書き、トラック密度を上げる。

• HAMR（熱アシスト記録）：レーザーで局所的に加熱して保磁力を下げ、書き込む。

• MAMR（マイクロ波アシスト記録）：マイクロ波で書き込みを補助する。

3. 信号の符号化方式（0と1の表し方）

　磁化の向き（上/下）と、デジタルの0/1の対応づけにもいくつかの方法があります。

　現在は、反転間隔に制約をつけて効率よく記録するRLL（Run Length Limited）系の符号や、読み出し時の誤りを統計的に補正するPRML（Partial Response Maximum Likelihood）方式が使われています。

4. 具体例：HDDでの流れ

1. データを符号化（RLLなど）し、誤り訂正符号を付加する

2. 書き込みヘッドの電流方向を切り替え、ディスク上の磁化を反転させて記録する

3. 読み出し時はヘッドが磁化反転を検出し、PRMLで0/1を判定する

4. 誤り訂正を行い、元のデータを復元する