第二講 存儲載體保護(hù)

1、1第二講 存儲載體保護(hù) 2 信息記錄通常是由載體材料和記錄材料組成，載體材料和記錄材料多種多樣。 載體材料：我國古代有甲骨、金屬、竹簡、縑帛等，自我國發(fā)明了紙張以后，紙張成為了信息記錄的主要載體材料，近現(xiàn)代有膠片、磁帶、磁盤、光盤等新型載體材料。 記錄材料：我國古代主要有墨、油墨、印臺油、印泥等，近現(xiàn)代主要有感光、磁性、染料、晶態(tài)和非晶態(tài)等新型記錄材料。 3一、記錄載體發(fā)展史簡介 人類社會的發(fā)展史，也是不斷選擇新型載體（記錄）材料的發(fā)展史，使得所采用的信息載體及其記錄方式盡可能迅速、有效、保真、便捷和長期地保存所需要的信息。 我們可以根據(jù)不同的信息記錄方式來描述人類社會在不同時期對信息記錄載體

2、的選擇，主要有以五個時期。41、用手工方式直接在各種載體上記錄信息 在原始社會，人類用手工方式將信息直接記錄在不同的載體上。例如，在石頭、樹干、樹皮上刻畫記號等等。 在人類創(chuàng)造出文字后，由于記錄的方式逐漸以文字為主，信息的記錄載體不斷地獲得應(yīng)用和發(fā)展。我早在公元前4000年時的文字就記錄在山東出土的彩陶上，古埃及在公元前3000年有了圣書字的記錄。之后，人們將文字和圖形記錄在石頭、竹簡、陶瓷、磚瓦、縑帛和皮革等載體上。 公元105年，中國發(fā)明了造紙術(shù)，紙張成為日漸普遍的記錄載體。到目前為止，用筆在紙上直接記錄信息仍是人們普遍使用的一種記錄方式。52、采用印刷技術(shù)在紙張上記錄信息 公元607年，

3、隋朝發(fā)明了木版印刷。 公元1041年，畢升發(fā)明了活字排版印刷技術(shù)，使得以紙張為載體的印刷品成為記錄、保存、傳輸和閱讀的最重要的信息記錄介質(zhì)。隨后，金屬活字排版的應(yīng)用，印刷技術(shù)不斷得到改進(jìn)。 據(jù)估計，1980年以前，紙張記錄了人類保存信息量的98%以上。63、采用錄音技術(shù)在唱片或磁帶上記錄信息 文字和數(shù)據(jù)可以記錄在紙張或類似的載體上，但這些都是靜止的信息，而聲音是不斷變化的，如何把它們記錄下來是人類面臨的課題。 1877年愛迪生發(fā)明了圓筒式留聲機(jī)。 1887年德國人伯林納發(fā)明了盤式留聲機(jī)。從而使唱片大量發(fā)行成為可能。 1891年蟲膠唱片問世。 1929年研制出鋼絲錄音機(jī)。 1963年飛利浦推出使

4、用盒式錄音帶的錄音機(jī)。使錄音機(jī)開始走向家庭。74、用攝影攝像技術(shù)在膠片上記錄圖像信息 1835年達(dá)蓋爾發(fā)明了銀鹽攝影術(shù)。 1878年美國人伊斯曼發(fā)明了膠片。 1895年法國人LOUIS LUMIERE兄弟發(fā)明 了無聲電影。 1927-1939年在英國、德國、法國和美國 分別開辦了商業(yè)電視、播放有聲電影。 1954年美國開始播放彩色電視。 1958年中國開始播放黑白電視。 20世紀(jì)60年代后期，縮微技術(shù)成為人們的 研究課題。85、計算機(jī)為核心的多媒體存儲技術(shù) 1946年電子計算機(jī)問世。 1970年微處理器誕生。 1976年個人計算機(jī)成為人們的家用需求品，電子記錄載體成為人們的巨大需求，這時載體材

5、料和記錄材料發(fā)生了革命性的變化。信息存儲載體有 磁性載體，從數(shù)字磁帶、軟磁盤、硬磁盤到 可移動硬盤等； 光學(xué)載體。如CD、VCD、DVD、BD等； 半導(dǎo)體載體，如CF、SM、MMC、MS、 SD、 XD卡等。9 總之，信息記錄載體與人類的發(fā)展息息相關(guān)，它既有非常古老的載體，又有目前飛速發(fā)展的新型記錄載體。無論是磁性存儲載體、光存儲載體還是電(半導(dǎo)體)存儲載體，都有良好的發(fā)展前景，記錄載體將伴隨著人類的進(jìn)步而不斷地獲得創(chuàng)新。因此，我們保護(hù)信息記錄的責(zé)任也任重道遠(yuǎn)。10二、新型記錄載體的分類（以計算機(jī)為主） 定義：凡僅有兩種穩(wěn)定的物理狀態(tài)，能方便地檢測出屬于哪種穩(wěn)定狀態(tài)，兩種穩(wěn)定狀態(tài)又容易相互轉(zhuǎn)換

6、的物質(zhì)或元器件，都可以用來記憶二進(jìn)制代碼“0和1”，稱這樣的物質(zhì)或元器件為存儲載體或記錄介質(zhì)。 11 廣義上的存儲載體（介質(zhì)）是指所有能夠記錄信息，并可以長期保存的設(shè)備、設(shè)施和物體等。早期有紙張、照片、膠片等，現(xiàn)在有磁盤和光盤等。 狹義上的存儲載體是指我們目前一般所說的新型存儲載體，主要有硬盤、磁帶、光盤、閃存等用來存儲電子數(shù)據(jù)的存儲載體。 存儲載體不同，存儲信息的原理也不同，目前把新型存儲載體分為三類，它們是電存儲載體、磁存儲載體和光存儲載體。12 目前作為電子文件存儲的載體主要有磁盤、光盤和U盤。磁盤主要有硬盤，硬盤的優(yōu)點是容量大，信息存取時間短，可隨時更改其內(nèi)容，但其缺點是裝在機(jī)器中，不

7、能脫機(jī)保存，硬盤的壽命一般在10年左右，它只能作為電子文件的暫存設(shè)備；U盤的優(yōu)點是可脫機(jī)保存，且攜帶方便，但其缺點是容量太小，壽命一般只有3-5年左右，它只能作為電子文件的臨時保存設(shè)備;光盤和磁帶的信息存儲量一般大于U盤而小于硬盤,且存儲壽命一般要大于10年它們可以長期保存。因此，從目前情況來看，硬盤和U盤都不能作為電子文件長期保存之用，只能選用光盤和磁帶作為電子文件的長期存儲載體。 13磁盤、磁帶、U盤和光盤的信息存儲特點比較141、電存儲載體 電存儲載體主要有：CF、SM、MMC、MS、SD、 XD卡等。152、磁存儲載體 磁存儲，主要指磁表面存儲器MSM（Magnetic Surface

8、 Memory）。磁表面存儲器是用非磁性金屬或塑料作基體，在其表面涂敷、電鍍、沉積或濺射一層很薄的高導(dǎo)磁率、硬矩磁材料的磁面，用磁層的兩種剩磁狀態(tài)記錄信息“0”和“1”?；w和磁層合稱為磁記錄介質(zhì)。依記錄介質(zhì)的形狀可分別稱為磁卡存儲器、磁帶存儲器、磁鼓存儲器和磁盤存儲器。計算機(jī)中目前廣泛使用的MSM是磁盤和磁帶存儲器。16 用于磁記錄介質(zhì)的磁性材料有顆粒型和連續(xù)型兩種。 顆粒型材料又分為金屬氧化物和金屬微粒，前者如r-Fe203，F(xiàn)e304和Cr02等，后者如Fe，Co，Ni等，最常用的為r- Fe203。將它們研磨成磁粉，經(jīng)篩選再與聚合粘合劑混合形成磁膠，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)甩涂法涂敷在盤基上制成磁盤，

9、用刮刀涂布法涂敷在帶基上制成磁帶。為了改善性能，通過磁場取向使針狀磁粒均勻整齊排列，最后烘干拋光成為記錄介質(zhì)。 連續(xù)型材料有Co-Ni-P，F(xiàn)e-Ni-Co和Co-P，以及這些材料不同比例的組合。采用電鍍、化學(xué)沉積、真空沉積和濺射的方法在基體表面形成連續(xù)的磁性薄膜。 17 磁盤存儲器由磁盤和磁盤機(jī)（或稱磁盤驅(qū)動器）構(gòu)成。磁盤是圓形的、表面涂有磁性材料的金屬或塑料基片，是信息的載體，或稱磁載體。磁盤機(jī)是磁盤的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)對磁盤信息的讀/寫操作。磁盤存儲器的結(jié)構(gòu)如圖1所示 。 圖1 磁盤存儲器結(jié)構(gòu)18磁盤存儲器主要有硬盤、軟盤、磁帶和磁盤陣列等（1）硬盤）硬盤 硬盤是一個集機(jī)、電、磁于一體的高精

10、系統(tǒng)。在硬盤的正面貼有產(chǎn)品標(biāo)簽，主要有廠家的信息和產(chǎn)品信息，如商標(biāo)、型號、序列號、日期、容量、參數(shù)、主從設(shè)置方法等，這些信息是正確使用硬盤的基本依據(jù)。硬盤的背面則是控制電路板，硬盤外部結(jié)構(gòu)可以分成控制電路板和外売兩個部分。 19圖2 10M的舊硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu) 20圖3 新硬盤內(nèi)部結(jié)構(gòu) 21硬盤的分類硬盤的分類 固定硬盤：主要是指安裝在計算機(jī)主機(jī)中IDE和SCSI接口的硬盤等。 活動硬盤：活動硬盤的盤片和軟盤一樣，是可以從驅(qū)動器中取出和更換的，存儲介質(zhì)是盤片中的磁合金盤片。 筆記本硬盤 (移動硬盤)：用于筆記本計算機(jī)。 磁盤陣列：磁盤陣列（RAID）并不是獨立的硬盤種類，它主要用于集中式大、中、小

11、型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，專門為主計算機(jī)存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)。 22（2）軟盤）軟盤 常見的軟盤片按直徑可劃分為525英寸(通常稱5吋盤)和35英寸(通常稱3吋盤) 盤片；按存取的數(shù)據(jù)面可劃分為單面盤和雙面盤；按存儲密度可劃分為單密度、雙密度、高密度等（現(xiàn)在已經(jīng)不用）。 23 （3）磁帶磁帶 目前，磁帶產(chǎn)品有磁帶機(jī)、磁帶庫、磁帶陣列和自動加載磁帶機(jī) 磁帶機(jī)從20世紀(jì)50年代起即成為計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)外部設(shè)備之一。它是一種順序存取信息的磁記錄設(shè)備。磁帶機(jī)的種類很多，按走帶速度劃分，可分為高速、中速和低速3種。帶速在3 ms以上的稱為高速磁帶機(jī)；帶速在23 ms的稱為中速磁帶機(jī)；帶速在2 ms以下的稱為低速磁帶機(jī)。按

12、磁帶機(jī)的結(jié)構(gòu)劃分，通?？煞譃榫磔S式和盒帶式兩類。24（4）磁盤陣列）磁盤陣列 從RAID0-RAID7 從RAID1到RAID7的幾種方案中，不論何時有磁盤損壞，都可以隨時拔出損壞的磁盤，插入好的磁盤(需要硬件上的熱插拔支持)，數(shù)據(jù)不會受損，失效盤的內(nèi)容可以很快地被重建，重建的工作也由RAID硬件或RAID軟件來完成。但RAID0不提供錯誤校驗功能，所以有人說它不能算作是RAID，其實這也是RAID0為什么被稱為0級RAID的原因，0本身就代表“沒有”。 253、光存儲載體 光盤結(jié)構(gòu)光盤結(jié)構(gòu) 通常光盤由盤基層、記錄層、反射層通常光盤由盤基層、記錄層、反射層和保護(hù)層組成。和保護(hù)層組成。 圖4 光

13、盤結(jié)構(gòu)示意圖26三、新型記錄載體保護(hù) 信息記錄損壞是內(nèi)因和外因作用的綜合影響結(jié)果。內(nèi)因是指載體材料和記錄材料的性能及其耐久性，影響耐久性的內(nèi)因主要有原料的質(zhì)量、材料的理化性能、生產(chǎn)過程等；外因是指周圍的環(huán)境因素等，主要有溫濕度、光、大氣污染物及害蟲、霉菌等有害生物等。271、光盤信息保護(hù)工作的研究方向 當(dāng)前主要有以下幾個方面： 光盤載體材料壽命； 空白CD-R光盤的選擇 ； 光盤信息讀技術(shù)和存儲格式。 28 目前信息部門已經(jīng)開始使用光盤來存儲數(shù)字信息，一些檔案館正準(zhǔn)備將紙質(zhì)檔案上的信息遷移到可記錄（CD-R）光盤上，然而由于CD-R光盤構(gòu)成材料的復(fù)雜性，受外界因素的影響較大，近年來在光盤檔案的

14、保管和利用中出現(xiàn)的問題越來越多。29研究載體材料壽命研究載體材料壽命 對光盤信息的載體材料研究是光盤信息保護(hù)的主要方面之一。例如目前對CD-R光盤的保存壽命到底有多長，沒有一個確切的數(shù)字，從大量的文獻(xiàn)資料統(tǒng)計中可以看出，CD-R光盤的壽命跨度從25年到217年不等。我們知道在不同的保存環(huán)境條件下，光盤的壽命會有很大的差別，但在某一特定的環(huán)境條件下，對某種類型的光盤必定可以知道其預(yù)期壽命，如果我們不盡快采取行動，等到載體材料的壽命已到，而我們無從知曉，其后果將是十分嚴(yán)重的。 30 解決載體材料壽命問題應(yīng)該從源頭抓起，從產(chǎn)生光盤信息的部門開始就重視光盤信息載體的質(zhì)量，例如對CD-R光盤應(yīng)該定點生產(chǎn)

15、，因為CD-R光盤信息的存取與載體材料是密不可分的，載體材料的損壞是造成CD-R光盤信息丟失的主要原因之一。 存檔用光盤不同于一般場合所使用的光盤，它要求其保存的時間越長越好，最好是由廠家定制生產(chǎn)，且是經(jīng)過各種測試檢驗合格的產(chǎn)品，才能用于信息存儲。 31確定最佳遷移時間，選擇最適遷移格式確定最佳遷移時間，選擇最適遷移格式 技術(shù)過時是比載體材料老化更為嚴(yán)重的問題，由于計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，硬件不斷更新?lián)Q代，軟件不斷升級，這將導(dǎo)致已存儲的文獻(xiàn)信息與新的硬件和軟件之間的相互不兼容，也許載體材料和記錄材料完好如初，但由于技術(shù)過時或淘汰，從而使信息無法讀取。32 解決信息遷移問題關(guān)鍵是選擇適當(dāng)?shù)倪w移時間

16、。由于保存光盤信息的載體材料的種類不同，其預(yù)期壽命也會不同，需要定期對光盤信息進(jìn)行遷移，這就需要了解光盤信息載體材料的耐久性，對不同的載體材料應(yīng)知道其壽命是多少，應(yīng)該在什么時候遷移比較恰當(dāng)，遷移太早會造成成本高，遷移太晚可能會造成信息的丟失，因此，必須選擇一個比較恰當(dāng)?shù)臅r間點來遷移光盤信息，而其中關(guān)鍵的是知道載體材料的壽命。33 同時，新的載體材料在不斷出現(xiàn)，信息存儲部門應(yīng)密切關(guān)注載體材料的發(fā)展動向，及時研究對策，緊密跟蹤信息技術(shù)的發(fā)展，掌握技術(shù)淘汰與新舊技術(shù)轉(zhuǎn)換的時間，硬件的換代與軟件的升級都會影響到光盤信息的存取與遷移，當(dāng)硬件與軟件不再匹配時，信息將無法讀取，對于多媒體產(chǎn)品，這種情況就更為

17、嚴(yán)重，因此，必須準(zhǔn)確掌握計算機(jī)硬件與軟件的發(fā)展情況，以決定硬件與軟件更新的最佳時機(jī)。34 光盤信息是采用多媒體方式傳送或存儲，光盤信息的存儲格式多種多樣，它目前的存儲格式比載體材料的種類要多得多，如，RASTER影像掃描格式就有37種，此外還有HTML（超文本組織語言格式）、JPEG（照片格式）、TIFF（圖像格式）、MPEG（動畫格式）等，這些不同的存儲格式之間的轉(zhuǎn)換將給光盤信息保護(hù)帶來不便。 35 解決格式轉(zhuǎn)換問題的最好辦法是盡量采用通用格式。在目前情況下應(yīng)掌握各種格式的要求，熟悉各種格式的轉(zhuǎn)換條件、轉(zhuǎn)換方法與轉(zhuǎn)換的技術(shù)手段等。在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲時，選擇較好的數(shù)據(jù)存儲格式將有助于今后的數(shù)據(jù)遷移，當(dāng)然最好的辦法是采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式存儲（如通用的ASCII格式）。 36（二）磁存儲載體保護(hù) 磁性載體在良好的保管環(huán)境下，可保存15年20年，如果保管不善瞬間就可造成