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能将数据存储百万年的光盘说明文

发布时间: 2022-05-25 15:27:15

‘壹’ 光盘的数据能保存多长时间

光盘不能永久保存信息

“在普通消费者记忆中光盘介质的CD和DVD是可以作为一劳永逸的收藏品的。但是经过20余年时间的检验,一劳永逸的收藏品成为了泡影。”美国福尔斯质量检测机构的托马斯·弗莱尔说道。
日本在大阪公园的角落埋藏两个“时空胶囊”,放入当时代新出现的物品进“时空胶囊”,在1980年的时候一张音乐CD被放入其中。20年后,当挖掘者拿出CD进行检查的时候发现,CD已经不行了。

威胁光盘寿命的问题主要来自于CD表面覆盖的聚碳酸酯(polycarbonate)树脂。《日经科学》曾经以封面文章的形式提醒世人注意光盘存储时代的保存期问题,文章中明确指出,本以为耐腐蚀的聚碳酸酯树脂辜负了人们的期望,尽管用肉眼看不出其上的变化,但是其表面细小的腐蚀都会引发数据信息的丢失。

澳大利亚CD收藏者奥格斯丁悲观的说:“如果再过50年,当原来的磁带存储资料都不能使用了,而CD也都过期的时候,我们这个世界所有存储的信息都难逃丢失的厄运。”

比CD音乐和DVD电影收藏更为危险的是近几年流行的光盘备份行业,不久前荷兰Pc-Active杂志的一项测试似乎印证CD—R盘片制造商在撒谎。Pc-Active的测试横跨了2年时间,测试了30种不同品牌的CD—R盘片,测试结果令人震惊,有很多CD—R光盘在不到2年的时间内就无法读取了,在测试文章的结尾Pc-Active写道:“一般认为CD—R至少在10年内有效,甚至有厂商号称可以维持一个世纪。可我们测试的结果说明他们都在夸大宣传。”

摘自《三联生活周刊》

‘贰’ 光盘是如何存储信息的

一,CD-R/CD-RW的来源
1、CD的诞生

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。现在市场上有的CD格式包括声频CD,CD-ROM,CD-ROM XA,照片CD,CD-I和视频CD等等。在这多样的CD格式中,最为人们熟悉的一个或许是声频CD,它是一个用于存储声音信号轨道如音乐和歌的标准CD格式。CD数字声频信号(CDDA)是由Sony和Philip在1980年期间作为音乐传播的一个形式来介绍的。因为声频CD的巨大成功,今天这种媒体的用途已经扩大到进行数据储存,目的是数据存档和传递。和各种传统数据储存的媒体如软盘和录音带相比,CD是最适于储存大数量的数据,它可能是任何形式或组合的计算机文件、声频信号数据、照片映像文件,软件应用程序和视频数据。CD的优点包括耐用性、便利、和有效的花费。

2 、扩展CD的标准

1989年,日本Taiyo Yuden 公司开发出一种表面包上一薄层金的有机纯基CD媒体。这种新媒体不仅提供和银质压缩CD同样的物理特性和容量,而且也具有比商用复制CD较好的反射特性。这种媒体能通过一个可在光盘上写信息的专门设备进行记录,并且反过来所写的光盘能被任何CD-ROM驱动器读取。记录信息到媒体上的设备称为光盘记录器(CD-记录器)而媒体称为一个可记录光盘CD-R(CD Recordable)。CD-R技术的发明带来许多好处如:(1)你可用低花费在一个桌面PC上制造你自己的CD-ROM光盘;(2)你可以选择任何合适的CD格式记录你的信息;(3)避免与商务培训相关的昂贵培训花费和复制设施。因为典型的CD-R媒体有70-100年的寿命,它对数据长期保存是很理想的。对于寿命短得多的磁性媒体,这是一个显着的提高。CD-R技术是一个突破,它将引进下一个数据贮存技术的革命,因为在这个信息爆炸时代对大容量的需要是与日俱增的。

3、CD的标准

ISO9660是个国际上认可的CD媒体逻辑级标准,它定义了CD-ROM上文件和目录的格式.此标准允许有不同操作系统的不同计算机访问同样的数据格式.CD-ROM当前的成功不仅应归于媒体自身明显的优势,而且归于通过ISO9660之类的标准完成了媒体的全世界认同和彼此协作性.所有计算机平台将数据作为一个文件系统放在光盘.文件系统被设计成为UNIX,VAX\VMS,MS-DOS和Mac及它们的各种派生系统所公认,ISO9660意味着与不同操作系统兼容.这种兼容性是通过使用所有目标系统共有功能来实现.因此,ISO9660要求以下几条限制:
1)目录树不可超过8级
2)没有长文件名:一文件名包括它的扩展名必须是少于30个字符.但是,对于在MS-DOS下使用,它有更多限制:文件名最多8个字符,而扩展名最多3个字符
3)在目录名里没有扩展名
4)只可是大写字母
5)不允许一些特殊字符,如%或@.
光盘刻录软件将帮助你在正式传送数据到CD记录器进行记录之前创建一ISO9660映像文件.使用很方便,并且有助于去除运行时记录错误.如缓存区欠载运行.

4、扩展ISO9660----Joliet和Romeo文件系统

在ISO9660中有一些限制,如字符设置限制,文件名长度限制和目录树深度限制.这些规定阻碍了用户复制数据到可被不同计算机平台读取的CD-ROM.因此,一些操作系统出售商已经以几种方式扩展ISO9660.

Joliet文件系统是扩展文件系统之一,由Microsoft提出和实现.它以ISO9660(1988)标准为基础.如果一CD是用Joliet文件系统创建,它只能在window 9x和window NT4.0 或更新版下读取,但是不能在任何其它平台上读取.在Joliet文件系统下,长文件名允许字符数最多为64,长目录允许数目最多为64.但是,文件名加它的完全路径总字符数不能超过120.

Romeo只定义为window9x长文件名,最多128字符。

4、光盘的规格

在光盘上存储信息前,必须使用某种特定的方法来压缩数据,为了统一压缩方式,各厂商制订了许多标准,让刻录出来的光盘可以在不同机器上使用。这些标准是在不同的年代制订出来的,以各种颜色的封装来表示,常见规格如下:

1) 红皮书(Red Book)

它是由Philips和Sony于1980年制定的,是用于存储音频声音轨道的CD-DA光盘标准,此规格仅包含音频扇区的轨道。由于CD-ROM来源于音频CD,光盘上储存的大量信息可根据分钟、秒、桢测定,其中:
1分=60秒
1秒=75桢
1桢=2048字节(2千字节)模式1用户数据

注意由于扇区边界的额外消耗,光盘上文件占用的实际空间通常大于其原大小。光盘的容量是用单倍速(150KB/秒)计算的,一张光盘可以存储74分钟音乐或650 MB数据,换算方法为74(分)* 60(秒)* 150(KB)=666000KB=650MB,双速刻录音乐CD的时间为74/2=37分钟,即37分钟可以刻650MB数据。

2)黄皮书(Yellow Book)

它是由Philips和Sony于1983年制定的CD-ROM数据光盘标准,此规格仅包含数据扇区,其中分为两种模式。
Mode 1
在CD-ROM中加入了ECC(Error Checking and Correction,错误检查修正)校验,每个磁区可存储2048 Byte数据,适合存储常规资料。
Mode 2
撤除ECC校验,增加了文件存储空间,每个磁区可存储2336 Byte,适合存储图形和音乐资料。
在黄皮书中定义一个2352字节的单位称为块(Block)

3)绿皮书(Green Book)

于1986年制定,是CD-I互动光盘的标准。

4)黄皮书+(Yellow Book Advanced)

于1989年制定,补充了CD-ROM/XA(CD-ROM eXtended Architecture)光盘的标准。增加了Mode 2的规格:
form1:加入ECC(Error Checking and Correction,错误检查修正)校验,每个磁区可存储2048 Byte,并能作为Mode 1格式。
form 2,撤除ECC校验,增加了文件存储空间,每个磁区可存储2328 Byte,和Mode 2一样适合存储图形和音乐资料。
黄皮书增强版的最大用处是可以交错地存放数据或音像,避免音像同传时产生的断续现象。

5)橙皮书(Orange Book)

它包含了CD-R可刻录光盘的标准,CD的物理结构定义为:扇区包含在轨道中,轨道包含在数据区中,且数据区包含在光盘中。

6)白皮书(Write Book)

它定义了VCD(Video CD,视频CD)的标准

7)蓝皮书(Blue Book)

此标准定义了额外模式光盘(CD-Extra),规定第一个轨道为CD-DA音乐段,第二个轨道为CD-ROM数据段。

4、金质光盘和银质光盘间的差异

金质光盘,也称为CD-R光盘,是在一空白光盘上包上一薄反射性的金质层。银质光盘,也称为商用复制CD,具有一铝制薄层。因为不同的镀层方式,物理外观,特别是颜色,在这二类CD之间是不同的。一个空白金质光盘可用作可记录媒体,你可以使用一个CD记录器写数据和音乐信号到金质光盘,而一个银质光盘不能作为一个可记录的媒体使用,因为数据已经被压缩进聚碳酸酯。银质光盘的寿命大约是25年而金质光盘的寿命是70--100年。这个事实指出它们的不同用途:银质光盘是适用于数据传递和大量商用复制,而金质光盘对于数据存档来说是理想的。

CD-R、CD-RW光盘按表面涂层的不同,可以分为以下几种:

1) 绿盘

由Taiyo Yuden公司研发,原材料为Cyanine(青色素),保存年限为75年,这是最早开发的标准,兼容性最为出色,制造商有Taiyo Yuden、TDK、Ricoh(理光)、Mitsubishi(三菱)。

2) 蓝盘

由Verbatim公司研发,原材料为Azo(偶氮),在银质反射层的反光下,你会看见水蓝色的盘面,存储时间为100年,制造商有Verbatim和Mitsubishi。
3)金盘

由Mitsui Toatsu公司研发,原材料为Phthalocyanine(酞菁),抗光性强,存储时间长达100年,制造商有Mitsui Toatsu、Kodak(柯达)。

4)紫盘(CD-RW)

它采用特殊材料制成,只有类似紫玻璃的一种颜色。CD-RW以相变式技术来生产结晶和非结晶状态,分别表示0和1,并可以多次写入,也称为可复写光盘。

5、CD-ROM、CD-R、CD-RW的不同之处

虽然CD-ROM、CD-R、CD-RW都是光盘,但它们的实质大不相同。CD-ROM是最常见的,表面是白色的,也叫银盘。它由光盘加工线大批量生产出来,一生产出来就已经有内容了,刻录机是无法做出CD-ROM的。

CD-R的表面涂有反射层(绿、蓝或金色),刚生产出来时是无内容的,你可以发现在刻录之后,盘片的颜色会改变,此时资料已经存储进去了。现在的CD-R/CD-RW无需格式化就可使用,就像软盘买回来就可以用一样,非常方便哦!

CD-RW(Compact Disc-Rewritable,可重复刻录光盘)也有反射层(紫色),并可以多次使用,极限为1千次左右,虽然不能当硬盘,但用于备份也是不错的。

‘叁’ 光盘是什么做成的 信息靠什么存储在光盘里

光盘刻录原理

读盘原理

我们常说的CD实际上是Compactdiscs的缩写。不管其存储的是音乐(Audio)、数据(Data)还是其它多媒体视频文件(Video)等,所有数据都经过数字化处理变成"0"与"1",其所对应的就是光盘上的Pits(凹点)和Lands(平面)。

所有的Pits都有着相同的深度与长度。一个Pits大约只有半微米宽,大概就是五百粒氢原子的长度。而一张CD光盘上大约有28亿个这样的Pits。当激光映射到盘片上时,如果是照在Lands上,那么就会有70%到80%激光被反射回;如果照在Pits上,就无法反射回激光。根据反射和无反射的情况,光盘驱动器就可以解读"0"或"1"的数字编码了。

光盘结构原理

我们常说的刻录盘则是指CD-R和CD-RW两种。CD-R是CD-Recorder或CD-Recordable的缩写,是一张光盘只可以让用户写一次的光盘驱动器,其数据格式与CD-ROM相同;CD-R规格书由飞利浦公司(philips)和索尼(sony)共同制定于1990年,雅马哈公司(yamaha)在同年推出了第一部2倍速CD-R驱动器。

CD-RW是CD-ReWritable的缩写,是允许用户在同一张可擦写光盘上反复进行数据擦写*作的光盘驱动器,由ricoh公司首先推出。CD- RW采用相变技术来存储信息。相变技术是指在盘片的记录层上,某些区域是处于低反射特性的非晶体状态;数据是通过一系列的由非晶体到晶体的变迁来表示。 CD-RW 驱动器在进行记录时,通过改变激光强度来对记录层进行加热,从而导致从非晶体状态到晶体状态的变迁。

与CD-R驱动器相比,CD-RW具有明显的优势:CD-R驱动器所记录的资料是永久性的,刻成就无法改变。若刻录中途出错,则既浪费时间又浪费光盘;而 CD-RW驱动器一旦遭遇刻录失败或须重写,可立即通过软件下达清除数据的指令,令CD-RW光盘重获"新生",又等重新写入数据。

市场上的刻录盘片价格不等,质量也参差不齐,有些刻录盘片更是在硬件结构上做文章,我们都知道CD-R刻录盘的结构应该是从上到下共有五层:

1. 印刷层
2. 保护层
3. 反射层
4. 染料层
5. 底层

CD-RW刻录盘的结构应该有七层:

1. 印刷层
2. 保护胶层
3. 反射层
4. 介电层
5. 纪录层
6. 介电层
7. 底层

但是有些廉价的刻录盘片只是有基本的3.反射层4. 染料层5. 底层,省略了保护层和印刷层,这样只要盘片的背面稍有摩擦,整张的刻录盘就报废了。所以在购买刻录盘片的时候不要只考虑盘片的价格,要知道上面的数据才是真正的无价之宝啊。

虽然CD 和CD-R和CDRW只差了一两个字,但是在实现的技术上可是完完全全的两码事.一个是压制出信息坑,一个则是烧制出信息坑。

压制盘片的工作流程:

1、数据检测:

光盘的内容一般来自音像制作单位或软件开发商,这些单位在节目制作完毕后,会将内容刻录在一张CD-R光盘上或录制在母带上作为"源盘"交给复制生产商。复制生产商为了保证制作出的光盘不出现质量问题,通过先进的检测设备对源盘上的数据进行检测,这些检测设备的精度比我们使用的光驱或其它光盘播放设备精度高的多,并经常用标准盘进行校对以保证设备的精度。只有不存在数据问题的源盘才被转到母版制作工序。

2 、制作模片:

制作模片是一个复杂的过程,也是关系光盘质量的重要过程。

首先,为了保证光盘的普遍可读性,光盘复制厂商会对母带或CD-R上的数据进行格式化,以保证这些数据符合ISO9660 CD-ROM逻辑格式的国际标准,通过格式化的数据可以在PC、Mac、Unix等*作系统中使用。转换后,设备会对格式化的数据进行逐字节的核对,以保证数据的正确。

‘肆’ 用光盘存储数据最多能保存多少年

绿盘CD-
R可保存50年、金盘可保存100年,
蓝盘
也可以达到70年。

‘伍’ 如何用光盘存储数据

1 需要空盘
2 需要刻录机 DVD或CD
3 需要下载注册版的NERO(刻录软件)
满足以上要求就可以开始刻盘

‘陆’ 光盘储存数据一般能存多久

首先DVD-RW BD-RE DVD-R BD-R几种光盘规格,不同厂家工艺不同用材不同所以寿命都不一样!
假设质量都优秀+妥善保存(这点很重要,绝大多数数据丢失都是因为保存不当)的情况下:
DVD-RW 绝大部分存储数据的介质层采用染料(不同染料寿命也不同)以实现重复擦写,只讨论市面最常见的那些介质层染料的光盘,DVD-RW 这种规格在几种光盘规格中寿命最低(官方数据一般是5年,可是我2011年10月刻录的几张系统盘到2020年1月仍能正常安装,8年多了,数据还没事,不知是不是个例)
DVD-R:由于是一次性写入(不怕病毒破坏,或人为误删),材料不同,理论上能保存100年左右,但是由于不同厂商质量不同,普通DVD-R平均15-20年左右吧,档案级DVD-R能保存50年以上,特殊介质DVD-R(例如传说中的千年盘,能保存500年以上)
BD-RE:类似DVD-RW可重复擦写(容量相对于DVD的4.7g和8.5g)扩大很多市面常见的是25g,50g,100g等规格,技术类似DVD-RW,但是材料进行了改进,普通BD-RE寿命强于DVD-RW,但弱于DVD-R和BD-R
BD-R:一次性写入(不怕病毒破坏,或人为误删),介质材料比DVD-R更好,理论上寿命更长,但面世时间短,还没有人亲自证实其寿命,普通BD-R据说能保存20-30年,档案级BD-R能保存50年以上,千年盘M-disk等据说能保存500年至1000年
所以综合寿命指数:BD-R > DVD-R > BD-RE > DVD-RW
但是实际数据存储中,绝大多数盘片损坏或㐊都是因为保存不当,例如:物理损伤(划痕,变形,折断),化学损伤(受潮,在强光下暴露过长时间,介质层氧化,盘片腐蚀,火灾损坏,盘片或介质接触一些物质化学成分发生改变等……)
所以,推荐保存方法:
避光(经常强光特别是日光照射,会加速数据介质层老化)
防潮(光盘不怕水短时间内水洗浸泡都没事,但是怕长时间潮湿→介质层或表面长霉斑)
避火(塑料与胶基本都怕火,光盘可以被点燃)
恒温(短时间或持续性温差变化过大或持续高温都会损伤盘体寿命)、避免压折、避免划伤

说起来很复杂,其实很简单:
刻录好数据后,放入不透光密封袋,然后放到不容易被火烧到和重物压到的干燥处!

‘柒’ 光盘存储信息的原理是什么

光盘存储信息的原理是:在光盘的记录层,这是烧录时刻录信号的地方。在基板上涂抹上专用的有机染料,以供激光记录并存储信息。由于烧录前后反射率不同,经由激光读取不同长度信号时,通过反射率的变化形成0与1信号,组成了二进制代码,从而表示烧录上的特定数据信息。

一般而言,光盘片的记录密度受限于读出的光点大小,即光学的绕射极限(Diffraction Limit) ,其中包括激光波长λ,物镜的数值孔径NA。

(7)能将数据存储百万年的光盘说明文扩展阅读:

光盘的读取技术

1、CLV技术:恒定线速度读取方式,在低于12倍速的光驱中使用的技术。它是为了保持数据传输率不变,而随时改变旋转光盘的速度。读取内沿数据的旋转速度比外部要快许多。

2)CAV技术:恒定角速度读取方式,用同样的速度来读取光盘上的数据。但光盘上的内沿数据比外沿数据传输速度要低,越往外越能体现光驱的速度,倍速指的是最高数据传输率。

3)PCAV技术:区域恒定角速度读取方式。融合了CLV和CAV的一种新技术。它是在读取外沿数据采用CLV技术,在读取内沿数据采用CAV技术,提高整体数据传输的速度。

‘捌’ 优盘,光盘为啥可以存数以亿计的数据存在哪里的里面有上亿的存储单元吗高低电平放在哪里的

断电的时候,数据保存在非易失性的存储器里,例如硬盘(利用磁化方式保存数据)或Flash存储器(利用特定成分半导体的稳态来保存数据)。

‘玖’ 简述光盘存放数据的原理,说明为何DVD光盘比CD光盘存储数据量大

光盘存放的二进制信息即1或0,光盘上定义激光刻出的小坑就代表二进制的“1”,而空白处则代表二进制的“0”。DVD盘的记录凹坑比CD-ROM更小,且螺旋储存凹坑之间的距离也更小。DVD存放数据信息的坑点非常小,而且非常紧密,最小凹坑长度仅为0.4μm,每个坑点间的距离只是CD-ROM的50%,并且轨距只有0.74μm。切DVD发展到现在还可以做成单面双层和双面双层。另外DVD的压缩比,比CD大很多,压缩格式大的缺点就是数据损失的多,所以高保真的曲子都用CD或LD保存。

‘拾’ 和光盘到底能存储数据多久

放在光盘袋里或者盒子里,避免刮伤、高温、连续读写,数据面还要要避免光照(尤其是太阳光等带有紫外线的光源)。如果都做好的话,保存7、8年或者10年+都不是问题。

买来就烧录好的盘(-ROM)是工厂用模子打压出来的,数据被压缩在聚碳酸酯里,保存的时间在一般都在10年以上,如果保护好的话二三十年不是问题的。理论上可以保存一百年,但注意是理论上,实际的情况往往达不到如此理想的程度。
刻录盘由于染料类型不一样,通常保存3到5年以后数据就有损坏或无法读取。另外,如果是经常使用的盘,在使用过程中也会有损耗的。同样在平时注意保护。