第二讲存储载体保护

1、1第二讲 存储载体保护 2 信息记录通常是由载体材料和记录材料组成，载体材料和记录材料多种多样。 载体材料：我国古代有甲骨、金属、竹简、缣帛等，自我国发明了纸张以后，纸张成为了信息记录的主要载体材料，近现代有胶片、磁带、磁盘、光盘等新型载体材料。 记录材料：我国古代主要有墨、油墨、印台油、印泥等，近现代主要有感光、磁性、染料、晶态和非晶态等新型记录材料。 3一、记录载体发展史简介 人类社会的发展史，也是不断选择新型载体（记录）材料的发展史，使得所采用的信息载体及其记录方式尽可能迅速、有效、保真、便捷和长期地保存所需要的信息。 我们可以根据不同的信息记录方式来描述人类社会在不同时期对信息记录载体

2、的选择，主要有以五个时期。41、用手工方式直接在各种载体上记录信息 在原始社会，人类用手工方式将信息直接记录在不同的载体上。例如，在石头、树干、树皮上刻画记号等等。 在人类创造出文字后，由于记录的方式逐渐以文字为主，信息的记录载体不断地获得应用和发展。我早在公元前4000年时的文字就记录在山东出土的彩陶上，古埃及在公元前3000年有了圣书字的记录。之后，人们将文字和图形记录在石头、竹简、陶瓷、砖瓦、缣帛和皮革等载体上。 公元105年，中国发明了造纸术，纸张成为日渐普遍的记录载体。到目前为止，用笔在纸上直接记录信息仍是人们普遍使用的一种记录方式。52、采用印刷技术在纸张上记录信息 公元607年，

3、隋朝发明了木版印刷。 公元1041年，毕升发明了活字排版印刷技术，使得以纸张为载体的印刷品成为记录、保存、传输和阅读的最重要的信息记录介质。随后，金属活字排版的应用，印刷技术不断得到改进。 据估计，1980年以前，纸张记录了人类保存信息量的98%以上。63、采用录音技术在唱片或磁带上记录信息 文字和数据可以记录在纸张或类似的载体上，但这些都是静止的信息，而声音是不断变化的，如何把它们记录下来是人类面临的课题。 1877年爱迪生发明了圆筒式留声机。 1887年德国人伯林纳发明了盘式留声机。从而使唱片大量发行成为可能。 1891年虫胶唱片问世。 1929年研制出钢丝录音机。 1963年飞利浦推出使

4、用盒式录音带的录音机。使录音机开始走向家庭。74、用摄影摄像技术在胶片上记录图像信息 1835年达盖尔发明了银盐摄影术。 1878年美国人伊斯曼发明了胶片。 1895年法国人LOUIS LUMIERE兄弟发明 了无声电影。 1927-1939年在英国、德国、法国和美国 分别开办了商业电视、播放有声电影。 1954年美国开始播放彩色电视。 1958年中国开始播放黑白电视。 20世纪60年代后期，缩微技术成为人们的 研究课题。85、计算机为核心的多媒体存储技术 1946年电子计算机问世。 1970年微处理器诞生。 1976年个人计算机成为人们的家用需求品，电子记录载体成为人们的巨大需求，这时载体材

5、料和记录材料发生了革命性的变化。信息存储载体有 磁性载体，从数字磁带、软磁盘、硬磁盘到 可移动硬盘等； 光学载体。如CD、VCD、DVD、BD等； 半导体载体，如CF、SM、MMC、MS、 SD、 XD卡等。9 总之，信息记录载体与人类的发展息息相关，它既有非常古老的载体，又有目前飞速发展的新型记录载体。无论是磁性存储载体、光存储载体还是电(半导体)存储载体，都有良好的发展前景，记录载体将伴随着人类的进步而不断地获得创新。因此，我们保护信息记录的责任也任重道远。10二、新型记录载体的分类（以计算机为主） 定义：凡仅有两种稳定的物理状态，能方便地检测出属于哪种稳定状态，两种稳定状态又容易相互转换

6、的物质或元器件，都可以用来记忆二进制代码“0和1”，称这样的物质或元器件为存储载体或记录介质。 11 广义上的存储载体（介质）是指所有能够记录信息，并可以长期保存的设备、设施和物体等。早期有纸张、照片、胶片等，现在有磁盘和光盘等。 狭义上的存储载体是指我们目前一般所说的新型存储载体，主要有硬盘、磁带、光盘、闪存等用来存储电子数据的存储载体。 存储载体不同，存储信息的原理也不同，目前把新型存储载体分为三类，它们是电存储载体、磁存储载体和光存储载体。12 目前作为电子文件存储的载体主要有磁盘、光盘和U盘。磁盘主要有硬盘，硬盘的优点是容量大，信息存取时间短，可随时更改其内容，但其缺点是装在机器中，不

7、能脱机保存，硬盘的寿命一般在10年左右，它只能作为电子文件的暂存设备；U盘的优点是可脱机保存，且携带方便，但其缺点是容量太小，寿命一般只有3-5年左右，它只能作为电子文件的临时保存设备;光盘和磁带的信息存储量一般大于U盘而小于硬盘,且存储寿命一般要大于10年它们可以长期保存。因此，从目前情况来看，硬盘和U盘都不能作为电子文件长期保存之用，只能选用光盘和磁带作为电子文件的长期存储载体。 13磁盘、磁带、U盘和光盘的信息存储特点比较141、电存储载体 电存储载体主要有：CF、SM、MMC、MS、SD、 XD卡等。152、磁存储载体 磁存储，主要指磁表面存储器MSM（Magnetic Surface

8、 Memory）。磁表面存储器是用非磁性金属或塑料作基体，在其表面涂敷、电镀、沉积或溅射一层很薄的高导磁率、硬矩磁材料的磁面，用磁层的两种剩磁状态记录信息“0”和“1”。基体和磁层合称为磁记录介质。依记录介质的形状可分别称为磁卡存储器、磁带存储器、磁鼓存储器和磁盘存储器。计算机中目前广泛使用的MSM是磁盘和磁带存储器。16 用于磁记录介质的磁性材料有颗粒型和连续型两种。 颗粒型材料又分为金属氧化物和金属微粒，前者如r-Fe203，Fe304和Cr02等，后者如Fe，Co，Ni等，最常用的为r- Fe203。将它们研磨成磁粉，经筛选再与聚合粘合剂混合形成磁胶，应用旋转甩涂法涂敷在盘基上制成磁盘，

9、用刮刀涂布法涂敷在带基上制成磁带。为了改善性能，通过磁场取向使针状磁粒均匀整齐排列，最后烘干抛光成为记录介质。 连续型材料有Co-Ni-P，Fe-Ni-Co和Co-P，以及这些材料不同比例的组合。采用电镀、化学沉积、真空沉积和溅射的方法在基体表面形成连续的磁性薄膜。 17 磁盘存储器由磁盘和磁盘机（或称磁盘驱动器）构成。磁盘是圆形的、表面涂有磁性材料的金属或塑料基片，是信息的载体，或称磁载体。磁盘机是磁盘的驱动机构，实现对磁盘信息的读/写操作。磁盘存储器的结构如图1所示 。 图1 磁盘存储器结构18磁盘存储器主要有硬盘、软盘、磁带和磁盘阵列等（1）硬盘）硬盘 硬盘是一个集机、电、磁于一体的高精

10、系统。在硬盘的正面贴有产品标签，主要有厂家的信息和产品信息，如商标、型号、序列号、日期、容量、参数、主从设置方法等，这些信息是正确使用硬盘的基本依据。硬盘的背面则是控制电路板，硬盘外部结构可以分成控制电路板和外売两个部分。 19图2 10M的旧硬盘内部结构 20图3 新硬盘内部结构 21硬盘的分类硬盘的分类 固定硬盘：主要是指安装在计算机主机中IDE和SCSI接口的硬盘等。 活动硬盘：活动硬盘的盘片和软盘一样，是可以从驱动器中取出和更换的，存储介质是盘片中的磁合金盘片。 笔记本硬盘 (移动硬盘)：用于笔记本计算机。 磁盘阵列：磁盘阵列（RAID）并不是独立的硬盘种类，它主要用于集中式大、中、小

11、型计算机网络系统中，专门为主计算机存储系统数据。 22（2）软盘）软盘 常见的软盘片按直径可划分为525英寸(通常称5吋盘)和35英寸(通常称3吋盘) 盘片；按存取的数据面可划分为单面盘和双面盘；按存储密度可划分为单密度、双密度、高密度等（现在已经不用）。 23 （3）磁带磁带 目前，磁带产品有磁带机、磁带库、磁带阵列和自动加载磁带机 磁带机从20世纪50年代起即成为计算机的标准外部设备之一。它是一种顺序存取信息的磁记录设备。磁带机的种类很多，按走带速度划分，可分为高速、中速和低速3种。带速在3 ms以上的称为高速磁带机；带速在23 ms的称为中速磁带机；带速在2 ms以下的称为低速磁带机。按

12、磁带机的结构划分，通常可分为卷轴式和盒带式两类。24（4）磁盘阵列）磁盘阵列 从RAID0-RAID7 从RAID1到RAID7的几种方案中，不论何时有磁盘损坏，都可以随时拔出损坏的磁盘，插入好的磁盘(需要硬件上的热插拔支持)，数据不会受损，失效盘的内容可以很快地被重建，重建的工作也由RAID硬件或RAID软件来完成。但RAID0不提供错误校验功能，所以有人说它不能算作是RAID，其实这也是RAID0为什么被称为0级RAID的原因，0本身就代表“没有”。 253、光存储载体 光盘结构光盘结构 通常光盘由盘基层、记录层、反射层通常光盘由盘基层、记录层、反射层和保护层组成。和保护层组成。 图4 光

13、盘结构示意图26三、新型记录载体保护 信息记录损坏是内因和外因作用的综合影响结果。内因是指载体材料和记录材料的性能及其耐久性，影响耐久性的内因主要有原料的质量、材料的理化性能、生产过程等；外因是指周围的环境因素等，主要有温湿度、光、大气污染物及害虫、霉菌等有害生物等。271、光盘信息保护工作的研究方向 当前主要有以下几个方面： 光盘载体材料寿命； 空白CD-R光盘的选择 ； 光盘信息读技术和存储格式。 28 目前信息部门已经开始使用光盘来存储数字信息，一些档案馆正准备将纸质档案上的信息迁移到可记录（CD-R）光盘上，然而由于CD-R光盘构成材料的复杂性，受外界因素的影响较大，近年来在光盘档案的

14、保管和利用中出现的问题越来越多。29研究载体材料寿命研究载体材料寿命 对光盘信息的载体材料研究是光盘信息保护的主要方面之一。例如目前对CD-R光盘的保存寿命到底有多长，没有一个确切的数字，从大量的文献资料统计中可以看出，CD-R光盘的寿命跨度从25年到217年不等。我们知道在不同的保存环境条件下，光盘的寿命会有很大的差别，但在某一特定的环境条件下，对某种类型的光盘必定可以知道其预期寿命，如果我们不尽快采取行动，等到载体材料的寿命已到，而我们无从知晓，其后果将是十分严重的。 30 解决载体材料寿命问题应该从源头抓起，从产生光盘信息的部门开始就重视光盘信息载体的质量，例如对CD-R光盘应该定点生产

15、，因为CD-R光盘信息的存取与载体材料是密不可分的，载体材料的损坏是造成CD-R光盘信息丢失的主要原因之一。 存档用光盘不同于一般场合所使用的光盘，它要求其保存的时间越长越好，最好是由厂家定制生产，且是经过各种测试检验合格的产品，才能用于信息存储。 31确定最佳迁移时间，选择最适迁移格式确定最佳迁移时间，选择最适迁移格式 技术过时是比载体材料老化更为严重的问题，由于计算机技术的飞速发展，硬件不断更新换代，软件不断升级，这将导致已存储的文献信息与新的硬件和软件之间的相互不兼容，也许载体材料和记录材料完好如初，但由于技术过时或淘汰，从而使信息无法读取。32 解决信息迁移问题关键是选择适当的迁移时间

16、。由于保存光盘信息的载体材料的种类不同，其预期寿命也会不同，需要定期对光盘信息进行迁移，这就需要了解光盘信息载体材料的耐久性，对不同的载体材料应知道其寿命是多少，应该在什么时候迁移比较恰当，迁移太早会造成成本高，迁移太晚可能会造成信息的丢失，因此，必须选择一个比较恰当的时间点来迁移光盘信息，而其中关键的是知道载体材料的寿命。33 同时，新的载体材料在不断出现，信息存储部门应密切关注载体材料的发展动向，及时研究对策，紧密跟踪信息技术的发展，掌握技术淘汰与新旧技术转换的时间，硬件的换代与软件的升级都会影响到光盘信息的存取与迁移，当硬件与软件不再匹配时，信息将无法读取，对于多媒体产品，这种情况就更为

17、严重，因此，必须准确掌握计算机硬件与软件的发展情况，以决定硬件与软件更新的最佳时机。34 光盘信息是采用多媒体方式传送或存储，光盘信息的存储格式多种多样，它目前的存储格式比载体材料的种类要多得多，如，RASTER影像扫描格式就有37种，此外还有HTML（超文本组织语言格式）、JPEG（照片格式）、TIFF（图像格式）、MPEG（动画格式）等，这些不同的存储格式之间的转换将给光盘信息保护带来不便。 35 解决格式转换问题的最好办法是尽量采用通用格式。在目前情况下应掌握各种格式的要求，熟悉各种格式的转换条件、转换方法与转换的技术手段等。在进行数据存储时，选择较好的数据存储格式将有助于今后的数据迁移，当然最好的办法是采用统一的标准格式存储（如通用的ASCII格式）。 36（二）磁存储载体保护 磁性载体在良好的保管环境下，可保存15年20年，如果保管不善瞬间就可造成