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1、电子信息存储材料简介,材料0905班张*刘*,信息存储材料,信息存储材料是指用于各种存储器的多种能够用来记录和储存信息的材料。,信息存储材料的分类,磁存储材料:主要是金属磁粉和钡铁氧体磁粉，用于计算机半导体存储器材料:目前以硅为主，用于内存光存储材料:有磁光记录材料、相变光盘材料等，用于外存；,提升两百万倍 从1兆到2TB电脑存储介质发展史 时代的发展，科技的进步造就了当今的社会，而存储器的百年发展也同样的惊人的，从最初的打孔机到现在的蓝光DVD，存储器每一步的发展都留下了坚实的脚印。下面就让我们寻着这条脚印再来回顾下它的发展史，看看是否还能唤起你曾经的记忆,电脑信息存储介质的发展历史,最早期
2、的存储媒介打孔纸卡,这个是最早的数据存储媒介了，在1725年由Basile Bouchon发明出来，用来保存印染布上的图案。但是关于它的第一个真正的专利权，是Herman Hollerith在1884年9月23日申请的，这个发明用了将近100年，一直用到了20世纪七十年代。,上图是打孔纸卡的典型例子它制成于1972年，上面可以打90列孔。显然你可以看出，这张卡片上能存储的数据少的可怜，事实上几乎没有人真的用它来存数据。一般它是用来保存不同计算机的设置参数的。,容量比打孔纸卡大穿孔纸带,Alexander Bain（传真机和电传电报机的发明人）在1846年最早使用了穿孔纸带。纸带上每一行代表一个
3、字符，显然穿孔纸带的容量比打孔纸卡大多了。事实上有老师跟我们说，他八十年代读大学时整个学校就一台电脑，并且用的就是打孔纸,大型磁带记录盘式磁带,在1950年代，IBM最早把盘式磁带用在数据存储上。因为一卷磁带可以代替1万张打孔纸卡，于是它马上获得了成功，成为直到80年代之前最为普及的计算机存储设备。在80年代末的时候，大家都聚在一起看老电影，当时看待巨大的圆盘来回转，这就是盘式磁带，现在磁带的最大容量已经达到1TB。,盒式录音磁带,盒式录音磁带应该是80年代人，小时候珍贵的记忆之一。它显然也是磁带的一种，可是它实在是太普及了，所以要专门说一下。这是飞利浦公司在1963年发明的，可是直到1970
4、年代才开始流行开来。一些计算机，如ZX Spectrum,Commodore 64和Amstrad CPC使用它来存储数据。一盘90分钟的录音磁带，在每一面（记得录音磁带是可以翻面的吗）可以存储700KB到1M的数据。现在的一张DVD9光盘，可以保存4500张这样磁带的数据，如果现在要把这些数据全部读出来，那要整整播放281天。,超长的存储设备磁鼓,一支磁鼓有12英寸长，一分钟可以转1万2千5百转。它在IBM 650系列计算机中被当成主存储器，每支可以保存1万个字符（不到10K）。,软盘的鼻祖8英寸软盘,软盘是个人计算机（PC）中作为一种可移贮存硬件，它是用于那些需要被物理移动的小文件的理想选
5、择。软盘有八寸、五又四分一寸、三寸半之分。当中又分为硬磁区Hard-sectored 及软磁区Soft-Sectored。软式磁盘驱动器则称FDD，软盘片是覆盖磁性涂料的塑料片。,5.25英寸软盘和餐巾,新一代软盘的开发终于被日本的索尼公司拔得头筹。1980年，索尼公司率先推出体积更小、容量更大的3.5英寸软驱和软盘，不过刚推出的时候在当时并没有被一些主要PC厂家所接受，市面上流行的依旧是5.25英寸的软盘。,8英寸/5.25英寸/3.5英寸对比,大行其道的3.5英寸软盘,直到1987年4月，IBM推出基于386的IBM Personal System/2（PS/2）个人电脑系列，正式配置了3
6、.5英寸的软驱后，这才引起了很多人的注意。大家都被这种体积更为小巧、容量却是5.25英寸软盘的几倍的新软盘所吸引，从那时起，在IBM、康柏为代表的厂商极力推崇下，这种3.5英寸的软盘开始大行其道，3.5寸软盘以其便宜的价格、相对巨大的存储量（1.44M，百万级字节存储量）很快全面占领市场，而3.5英寸软盘驱动器也开始正式取代5英寸的软驱成为PC的标准配置，走向了它一生中最辉煌的时期。这一绝对的垄断地位持续了十几年，一直到2002年，最大容量1.44MB。,3.5英寸标准软盘,硬盘,1973年IBM公司制造出了一台640MB的硬盘、第一次采用“温彻斯特”技术，是现在硬盘的开端，因为磁头悬浮在盘片
7、上方，所以镀磁的盘片在密封的硬盘里可以飞速的旋转，但有好几十公斤重。1975年Soft-adjacent layer（软接近层）专利的MR磁头结构产生 1979年IBM发明了薄膜磁头，这意味着硬盘可以变的很小，速度可以更快，同体积下硬盘可以更大。1979年IBM 3370诞生，它是第一款采用thin-film感应磁头及Run-Length-Limited(RLL)编码配置的硬盘，2-7RLL编码将能减小硬盘错误 1986年IBM 9332诞生，它是第一款使用更高效的1-7 run-length-limited(RLL)代码的硬盘。1989年第一代MR磁头出现 1991年IBM磁阻MR（Magn
8、eto Resistive)磁头硬盘出现。带动了一个G的硬盘也出现。磁阻磁头对信号变化相当敏感，所以盘片的存储密度可以得到几十倍的提高。意味着硬盘的容量可以作的更大。意味着硬盘进入了G级时代。1993年GMR(巨磁阻磁头技术)推出，这使硬盘的存储密度又上了一个台阶。,磁存储材料,铁磁性物质分为：软磁性材料 矫顽力低、磁导率高、磁滞损耗低、易磁化、易退磁 用于磁头磁芯材料，包括软铁磁性合金材料和软铁磁性铁氧体材料。硬磁性材料 矫顽力高、磁导率低、磁滞特性显著 用于磁记录介质材料，包括磁带、硬磁盘、软磁盘、磁卡片等，可以为磁粉（颗粒）涂布型介质或者连续薄膜型介质。,各种磁记录介质的主要性能,卡片存
9、储设备,卡片存储设备，小小的闪存卡却已经成为我们现在生活中必不可少的东西，充斥在我们生活的处处角落，不过其容量最大也不到百GB。,最普遍应用的移动存储产品了U盘,全称“USB闪存盘”，英文名“USB flash disk”。U盘的称呼最早来源于朗科公司生产的一种新型存储设备，名曰“优盘”，使用USB接口进行连接。USB接口就连到电脑的主机后，U盘的资料就可放到电脑上了。电脑上的数据也可以放到U盘上，很方便。而之后生产的类似技术的设备由于朗科已进行专利注册，而不能再称之为“优盘”，而改称谐音的“U盘”。发展至今，他已经成为人手必备之物，与人们生活工作密不可分，最大容量256GB。,形形色色的U盘
10、,很多人不知道的是U盘最早是由中国朗科公司发明的。,这是中国在计算机存储领域二十年来唯一属于中国人的原创性发明专利成果。,深圳市朗科科技有限公司（Netac Technology Co.,Ltd.）是一家由留学归国人员创办的高新科技企业。,朗科公司推出的以优盘为商标的闪存盘（OnlyDisk）是世界上首创基于USB接口，采用闪存（Flash Memory）介质的新一代存储产品。闪存盘，是中国在计算机存储领域二十年来唯一属于中国人的原创性发明专利成果。它的缔造者深圳市朗科科技有限公司亦因此而驰名中外。,第一张视频光盘LD光盘,1958年就发明光盘技术了，可是直到1972年，第一张视频光盘才问世，
11、6年后的1978年它开始在市场上卖。那个时候的光盘是只读的，虽然不能写，但是能够保存达到VHS录像机水准的视频，使得它很有吸引力。,CD代表小型镭射盘，是一个用于所有CD媒体格式的一般术语，最大容量700MB。1982年8月31日傍晚，日本各大媒体都争相报导“引发音频之梦的数字Player终于上市”、“数字音频时代开幕”等消息。原来，当天SONYCBSSONY荷兰飞利浦与POLYGRAM四家公司共同举办了CD这个数字录音格式的发布会，并决定从秋季起开始在日本发售。直径仅仅12cm，利用数字信号录音，只要一个按钮就可执行选曲，能够半永久的使用，CD实现了许多乐迷的梦想。是年10月1日，SONY推
12、出了第一台CD机CDP-101。16万8,000日圆的价格，对一般消费者而言是很难接受的。不过只要想到里面的技术与开发时间，能做成商品的确是一个奇迹。进入1983年后，其它公司的CD机也相继上市，销售形势一片大好。但是，大家看到了，由于网络下载、mp3的出现，现在的CD也已经没落。,CD全称：COMPACT DISC（激光唱片，光盘）,采用红外激光DVD光盘,DVD是使用了不同激光技术的CD，它采用了780纳米的红外激光（标准CD则采用625650纳米的红色激光），这种激光技术使得DVD可以在同样的面积中保存更多的数据。一张双层DVD容量可达8.5GB,此“盘”非彼盘没有盘的“硬盘”,固态硬盘
13、（Solid State Drive）是由控制单元和存储单元组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,分类,固态硬盘的存储介质分为两种，一种是采用闪存（FLASH芯片）作为存储介质，另外一种是采用DRAM作为存储介质。,优势 Advantages,启动快没有电机加速旋转的过程。读取延迟小不用磁头，快速随机读取，读延迟极小。根据相关测试：两台电脑在同样配置的电脑下，搭载固态硬盘的笔记本从开机到出现桌面一共只用了18秒，而搭载传统硬盘的笔记本总共用了31秒写入速度快基于DRAM的固态硬盘写入速度极快。无噪音因为没有机械马达和风扇，工作时噪音值为0分贝。某些高端或大容量产品装有风扇，因此
14、仍会产生噪音。发热量较低低容量的基于闪存的固态硬盘在工作状态下能耗和发热量较低，但高端或大容量产品能耗会较高。不会发生机械故障内部不存在任何机械活动部件，不会发生机械故障，也不怕碰撞、冲击、振动。这样即使在高速移动甚至伴随翻转倾斜的情况下也不会影响到正常使用，而且在笔记本电脑发生意外掉落或与硬物碰撞时能够将数据丢失的可能性降到最小。体积小重量轻低容量的固态硬盘比同容量硬盘体积小、重量轻。但这一优势随容量增大而逐渐减弱。直至256GB，固态硬盘仍比相同容量的普通硬盘轻。抗震动比起传统硬盘，固态硬盘抗震能力要强很多，使得数据能更加安全地保存。,解剖硬盘,NAND 闪存,NAND闪存,英特尔-美光,
15、Intel与美光的合资企业Intel-Micron Flash Technologies(IMFT)日前表示，采用25nm新工艺的NAND闪存芯片已经开始批量出货，相信不久后我们就能够看到采用该颗粒的固态硬盘、U盘、存储卡等产品。Intel和美光2010年2月宣布，开始试产25nm工艺闪存这一制程据称比竞争对手至少领先一年。近日首先量产的25nm颗粒为8GB(64Gb)容量MLC NAND闪存，采用沉浸式光刻技术，核心面积167mm2。支持开放式NAND闪存接口ONFi 2.2，界面速度最高可达200MB/s，页面(page)尺寸从50/34nm时代的4KB翻番到了8KB，块(Block)尺寸
16、从128个页面加倍到256个页面，读写性能预计将有显著提升。,光存储“蓝光之星”,蓝光（Blu-ray）这一名称是所用激光的颜色“蓝色”（blue）与“光线”（ray）两个词组合而成。按照厂商的要求，特意去掉“blue”中的字母“e”，因为日常用语不能成为商标光盘将数字编码的视频和音频信息储存在凹槽中，即从光盘中心到边缘的螺旋槽。激光读取这些凹槽的背面，即凸起，播放在DVD上储存的电影或节目。光盘上包含的数据越多，凹槽就必须越小、越紧凑。凹槽（与之相对的是凸起）越小，读取激光的精度就必须越高。,与当前使用红色激光的DVD不同，蓝光光盘使用蓝色激光（该格式也因此得名）。与红色激光（波长为650毫
17、微米）相比，蓝色激光波长更短（405毫微米）。较小的光束聚焦更精确，能够读取只有0.15微米（m）（1微米=10-6米）长的凹槽中记录的信息这个长度还不到DVD上凹槽长度的二分之一。此外，蓝光光盘还将轨距从0.74微米缩小到0.32微米。更小的凹槽、更小的光束以及更短的轨距结合起来，使得单层蓝光光盘能够保存25GB以上的信息大约是DVD可储存信息量的五倍。,蓝光光盘的设计有助于节省制造成本。传统DVD的生产方法是：注塑成型两个0.6毫米的盘片，记录层位于两个盘片之间。为防止出现双折射，生产过程必须非常小心。先模制这两个盘片。将记录层添加到其中一个盘片上。然后将两个盘片粘起来。蓝光光盘则只需要在
18、一个1.1毫米的盘片上执行注塑成型工艺，从而减少成本。节省的成本可与添加保护层的成本相抵，因此最终价格并不比普通DVD的价格高。目前DVD的传输速率10Mbps（每秒兆位数），蓝光光盘的数据传输速率更高，为36Mbps。蓝光光盘可以在不到两个小时的时间内录制25GB的内容。,神马蓝光都是浮云300G全息光盘,InPhase Technologies公司日前宣布已经开始量产并销售全息存储驱动器和300GB容量的全息光盘(HVD)，其中驱动器“Tapestry HDS-300R”要价18000美元，300GB容量的全息光盘也高达180美元。目前主要的客户是政府机构和大型企业。,双光子3D技术12cm光盘存储1TB,目前，双光子吸收技术能够实现50倍于蓝光、400倍于DVD的容量，但是在未来Call/Recall的光学技术不光能够实现1TB、5TB甚至15TB。,美国Call/Recall公司日前宣布，它们已经成功开发并测试了TB级光盘，并且已经加入产品设计以及生产范围的讨论。早今年早期该公司开发的253GB光盘一样，TB级光盘仍然采用双光子吸收3D技术，利用双光子吸收现象进行记录时，由于能够抑制上下记录层之间的干涉（串扰），因此在多层记录时便于通过缩小层间隔来提高记录密度。,吸收以后的光盘变成浅蓝色,
