数字出版概论 第四章 数字出版物的存储技术

1 磁存储技术

1.1 磁存储器的存储原理 1.2 磁盘存储技术
1.1 磁存储器的存储原理
1.技术性能及特点 磁存储器的技术性能与特点表现在以下几个方面： (1)存储密度 磁表面存储器单位长度和单位面积磁层表面所存储 的二进制的信息量叫存储器密度或记录密度。通常 以道密度和位密度表示。其中，单位长度包含的磁 道数称为道密度；单位长度磁道所能记录的二进制 信息位数叫位密度或线密度。 (2)存储容量 磁表面存储器可能存储的二进制数据总量叫存储容 量。
2.2 只读存储技术
(1)ＤＶＤ的基本特征 1.ＤＶＤ光盘直径为120mm，盘片总厚度为1.2mm，单面盘 片厚度为0.6mm。 2.单层单面容量为4.7GB，单层双面容量为9.4GB，双层单 面容量为8.5GB，双层双面容量为17 GB，最常播放时间为 540分钟。 3.信号调制方式：EFM Plus,纠错方式为RS-PC。 4.视频数据压缩和解压缩采用MPEGII格式。 5.向下兼容CD-DA、CD-I、CD-ROM、VCD。 6.杜比数码式多声道音频编码，多轨语音输出。
2 光存储技术
光存储介质大大提高了信息存储容量，使大规模 存储文字、图形、图像、声音等成为可能。以 CD-ROM为代表的光盘存储技术具有易用、存储 容量大的特点，因而受到人们的普遍欢迎，成为 电子出版物的主要存储介质。
2 光存储技术（续1）

2.1 光盘的特点与类型 2.2 只读存储技术 2.3 可刻录光盘技术 2.4 可复写光盘技术 2.5 光盘的保养


磁鼓是表面涂有磁性材料的圆柱体，磁鼓绕轴旋 转，通过装在支架上的磁头对磁鼓表面进行存取。 磁鼓每条磁道对应一个磁头，多磁头并行加工。 其存取时间小于磁带机的存取时间。但磁鼓的信 息存储空间仅仅限于鼓的表面，其空间利用率太 低； 磁盘存储器可由多个盘片组成，盘的两面均可记 录信息。它不但空间利用率高，存储容量大，可 脱机存储，能和磁带媲美，而且存取时间短，也 可直接存取，可以磁鼓争雄。
2.2 只读存储技术
3.DVD 随着数据压缩算法的提高，随后又推出了具有广播级电视 质量标准的MPEGII压缩算法。由于广播级数字电视 （MPEGII）的数据量要比MPEGI 的数据量大得多，而 CD-ROM的容量尽管有近600多兆字节，但也满足不了存 放MPEGII视频节目的要求。为了解决MPEGII 视频节目的 存储问题，就促成了DVD的问世。 DVD是Digital Video Disc的缩写，这是为了与Video CD相 区别。实际上DVD的应用不仅仅是用来存放视频数据，它 同样可以用来存储其他类型的数据，因此又把Digital Video Disc更改为Digital Versatile Disc，缩写仍然是DVD。 现在，当我们谈到DVD时，通常是指Digital Video Disc。


而读出过程是将介质上记录好的磁化单元序列还原为 电脉冲序列的过程。
1.2 磁盘存储技术


Hale Waihona Puke Baidu
随着磁存储技术的发展，磁盘存储越来越显示出 其优越性，而相对而言，磁带存储所占的份额则 越来越少。磁盘才是存储领域真正的主角。 磁盘是计算机外部存储器最常用的一种。磁盘存 储器分为软盘存储器和硬盘存储器两种。
2.2 只读存储技术
(2)ＤＶＤ与ＶＣＤ的比较 VCD与DVD的比较：从外观和尺寸方面来看，DVD盘与 VCD(CD-ROM)没有什么差别，但不同的是DVD盘光道 之间的间距由原来的1.6μm缩小至0.74μm，而记录信息 最小凹凸坑长度由原来的0.83μm缩小到0.4μm，这是单 面单层的DVD盘的存储容量可提高到4.7GB的主要原因， 它的容量是CD-ROM的7倍。而且DVD驱动器具有向下的 兼容性。DVD的盘片可做到双面双层，存储容量最高可 达到17GB。一片DVD盘的容量相当于现在的25片CDROM（650MB），而DVD盘的尺寸与CD相同。
1.1 磁存储器的存储原理（续1）
(5)误码率 误码率是衡量磁表面存储器出错概率的参数。它等于读 出的出错信息位数和读出总的信息位数之比。 (6)价格 价格包括设备价格和位价格。位价格＝设备价格／容量。
磁表面存储器的优点如下： 1）容量大价格低； 2）磁表面存储器可多次清除和多次使用，存储是永 久性、非易失性的，便于脱机存储和远距离运输。 磁表面存贮器的缺点是： 机电装置精密复杂，对工作环境（如温度、湿度 和尘埃等）要求苛刻。
数字出版物的存储技术
数字出版物的存储技术

1 磁存储技术 2 光存储技术 3 固态存储技术
何为数字信息的存储？



无论是文字、图像、声音或视像，在计算机中存 储和传播时都可分解为一系列比特的排列组合— —数字化“0”或“1”的排列组合。 以文本信息为例，英文字母“A”和汉字“阿”在 计算机中分别被记录为“01000001（41H）”和 “1011,0000,1010,0010（B0A2H）”。 数字信息存储就是把各种信息转化为计算机能识 别的数字信号，通俗的讲就是把信息以0和1的状 态保存起来。
1.2 磁盘存储技术（续1）
1.软盘存储器 软盘存储器由软盘、软盘驱动器和软盘驱动器适 配器三个部分组成。其中软盘是存储介质，软盘 驱动器是读写装置、软盘驱动器适配器是与主机 连接的接口。 软盘是一种涂有磁性物质的聚酯薄膜圆盘。由于 盘片较软，称为软盘(Floppy Diskette)。5.25英寸 软盘外形如下图所示。

1.1 磁存储器的存储原理（续2）
2.磁介质信息存储原理 磁介质信息的存储包括信息的写入和读出两个过程。 (1)磁记录材料 磁记录材料薄薄的涂覆在非磁性金属或其他磁性材料载体 的表面而形成磁记录介质。 用于磁记录介质的材料有两类：颗粒型材料和连续性材料。 减少磁层厚度是提高记录密度、扩大存储容量的关键环节 之一。磁层薄，则在垂直磁场小，因而磁扩散面积小，故 记录密度高。但读出幅度也将变小，附着力和耐冲击力也 差，这些要在加工工艺和其他方面采取措施弥补。 薄膜介质是磁记录介质的发展方向。
1.2 磁盘存储技术（续2）
软盘驱动器有如下几个部分组成： 磁头及读、写电路 盘片驱动机构 磁头定位机构 整机控制系统
1.2 磁盘存储技术（续3）
软盘的技术指标包括： 面数 容量 磁道 扇区 参见下图：
1.2 磁盘存储技术（续4）
2.硬盘存储器 硬盘存储器简称硬盘。它是计算机的外部存储设备， 存储容量大，存取速度快。硬盘存储系统由硬盘机、 硬盘控制器及连接电缆组成。 硬盘机又称硬盘驱动器。它的性能指标主要有：盘 径、接口类型、磁头数、柱面数、每磁道扇区数、 数据传输率、磁盘转速、电源、重量等。
2.2 只读存储技术
数据记录和读取方式： 二进制数据以微观的凹痕形式记录在螺旋轨道， 也称光道上。光道从盘的中心开始直到盘的边 缘结束。光道上凹凸交界的跳变沿均代表数字 “1”，两个边缘之间代表数字“0”。“0”的个 数是由边缘之间的长度决定的。 信息读取时，CD机的激光头发出一束激光照 到CD盘的数据面并拾取由凹痕反射回来的光 信号，由此判别记录的是“1”或“0”。
2.1 光盘的特点与类型（续2）
2.一次写光盘 这是光盘的第二代产品，用户可以根据自己的需 要按顺序向其写入数据，但记录一旦写入，便不 能修改与擦除，但用户可多次读取数据。 3.可擦写光盘 这是第三代光盘产品。可擦写光盘如同磁盘一样 可写入数据，也可根据用户要求重新修改数据。
2.2 只读存储技术
2.1 光盘的特点与类型
光盘与磁盘相比，有许多的特点，这些特点主 要表现在以下几个方面。 （1）高存储密度 存储密度是指记录介质单位长度或单位面积内 所能存储的二进制位数 （2）高数据传输速率 （3）长存储寿命 （4）低信息位价格
2.1 光盘的特点与类型（续1）
光盘的发展已经历了三代，只读光盘、一次写光 盘和可擦写光盘。 1.只读光盘 只读光盘只能用来播放或检索已经记录在盘上 的信息，用户不能对盘上信息进行删改等操作。 只读光盘的产品很多，主要有CD-ROM、CD-I、 CD-A、VCD、DVD、LD、CD-G、Photo CD 等，目前大多数的单行版电子出版物用CDROM来作为存储介质。
1.1 磁存储器的存储原理（续2）
(2)信息存储原理 磁表面存储器是利用铁磁材料的两种不同的磁状态来 存储二进制信息的。

磁表面存储器借助驱动磁头寻找所需读写区域，并通 过磁头和记录介质的相对运动来完成写入和读出。 将电脉冲表示的二进制数字序列转化为介质表面的磁 化单元序列，是信息的写入或记录过程；
2.2 只读存储技术
2.VCD


VCD是Video CD的缩写，俗称小影碟，它采用MPEGI对 数字音频、视频进行压缩,使在直径为120毫米的CD盘上 能存储大量的视、音频资料。 VCD采用差分编码的方法，使编码后的数据量变为只有 原来数据的二十五分之一至二百分之一。 在VCD光盘制作时，在制动母盘之前，要加上压缩编码， 以后的制作过程与CD-ROM相同。在播放机上只要扩充 有MPEGI解压卡，可以在CD-ROM等播放机上使用，有 MPEGI解压缩软件可以在ＰＣ机上播放。因此VCD光盘 的制作和播放成本皆比较低。
(3)平均存取时间 在磁表面存储器中，磁头接到读写命令到选好地址并完成 读写所需要的时间叫存取时间，包括两部分：一部分是寻 找目标磁道所需的找道时间；另一部分是磁头等待需要读 写的区段旋转到它下方所需要的等待时间。 (4)数据传输率 磁表面存储器在单位时间内向主机传送数码的位数或字节 叫做数据传输率或传送速率。
2.3 可刻录光盘技术
2.2 只读存储技术
（3）CD-ROM盘的结构 盘的材料：采用聚碳酸脂（Polycarbonate）制成，这 种材料寿命很长而且不易损坏，摩托车头盔和防弹玻璃 也是采用这种材料制成的。 物理构造：盘上记录的信息最小单元是比特（bit）。 在聚碳酸脂材料上用凹痕和凸痕的形式记录二进制“0” 和“1”，然后覆上一层薄铝反射层，最后再覆上一层透 明胶膜保护层，并在保护层的一面印上标记。我们通常 称盘的两面分别为数据面和标记面。目前通常用的光盘 直径为12 cm，厚度约为1 mm，中心孔直径为15 mm， 重约14--18g。
1.CD-ROM光盘
（1）CD-ROM的技术性能 CD-ROM有许多技术性能指标： 存储容量：海量存储 普通光盘凹痕宽约0.5μm，凹痕最 小长度约0.83μm，光道间距约 1.6μm。每张光盘大约包 含8亿个凹痕，可容纳高达680MByte的数据量。参见下 图：
2.2 只读存储技术
（2）信息存储原理 光学写读方法是以激光束为基础的。所有的光存储设备均 使用激光束，并用一种专门的透镜使其聚焦于一个非常小 的点上。 CD-ROM使用激光束录入时，激光束在CD-ROM盘面上 烧灼小坑，录入的信息在盘上形成螺旋线形的小坑带。 为了从光盘上读取信息，激光束被聚焦于记录信息小坑的 螺旋线形光道上，并测量反射回目标透镜的光量。通过反 射和散射组合产生的调制信号，准确地代表了存于盘上的 信息。
VCD与DVD的比较如下： 特性 光道间距 最小凹凸坑长 度 VCD 1.6μm 0.83μm DVD 0.74μm 0.4μm
数据层数
容量 数据格式 驱动器
单面单层
680MB MPEG-1
单面单层--双面双层
4.7GB--17GB MPEG-2 兼容VCD
2.2 只读存储技术
参见DVD盘与VCD光道示意图及光盘资料
1 磁存储技术


磁存储介质主要有磁带、磁盘和磁鼓。他们都是 将薄层的磁性材料沉积在基体上，并以相对于磁 头运动的方式来存储信息，因而统称为表面存储 器。 磁带存储器记录密度高，存储容量大，价格低廉 且可脱机存储，因而很受欢迎。但磁带存储器的 最大缺点是平均存取时间太长，是一种顺序存取 存储器。
1 磁存储技术