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磁帶是一種用於記錄聲音、圖像、數字或其他信號的載有磁層的帶狀材料,是產量最大和用途最廣的一種磁記錄材料。通常是在塑料薄膜帶基(支持體)上塗覆一層顆粒狀磁性材料(如針狀γ-Fe2O3磁粉或金屬磁粉)或蒸發沉積上一層磁性氧化物或合金薄膜而成。最早曾使用紙和賽璐珞等作帶基,現在主要用強度高、穩定性好和不易變形的聚酯薄膜。

1 磁帶 -歷史

磁帶磁帶

1935年的磁帶在柏林的 1935 收音機展覽會上,錄音電話和磁帶首次被展示。從此磁帶做為最新式的「聲音儲存」媒介進入我們的視線。 

1947年,美國人卡姆拉斯發明三氧化二鐵磁帶,使輸出的信號比原來的德國磁帶高了4倍。但早期的捲軸錄音機依然既大又貴,並且需要細心使用。直到20世紀60年代,飛利浦公司採用了袖珍磁帶盒,其中卷好的磁帶裝在一個小塑料盒裡。由於這一系統大為簡化,磁帶錄音機就成了家庭里的尋常用品。 

1968年,美國開始出售以二氧化鉻為磁粉的盒式磁帶,高頻特性比鐵系磁帶改善了約10分貝,矯頑力一舉達到500---540奧斯特。鉻帶的出現標誌著磁帶加入了HI-FI陣營,但鉻帶對磁頭磨損厲害,低頻失真也大。正當廣大發燒友和音響界對鉻帶的不足而頭痛時,1970年3M公司上市了其替代品-----含鈷氧化鐵帶。
 
1974年日本TDK公司在重金引進3M公司技術的基礎上加以改良,推出了鈷吸附型氧化鐵帶――Aviliyn(阿維林)磁粉帶,矯頑力高達540奧斯特!更令人擊掌叫絕的是,TDK公司以矯頑力不同的阿維林磁粉做雙層塗敷,以分別適應高頻和低頻響應製成的SA系列磁帶,特別是SA--X錄放音質達到了一個難以逾越的高度。
 
同年索尼公司也出品了鐵鉻雙層帶----上層塗矯頑力高的二氧化鉻,下層塗矯頑力地的伽馬三氧化二鐵的磁帶。
 
1978年前後,Maxell(Maximum Capacity Drycal,現在的日立公司)開發出外延型鈷鐵氧體磁粉(鈷改性氧化鐵磁粉),並製成XL2系列磁帶,特別是XL2-S在1979年起的美國「格蘭德」高保真評比及英法等國類似評比中屢屢奪魁,以至於連磁性製品企業的老大----日本TDK公司有時也不得不屈居其下。 

由於二氧化鈷帶與二氧化鉻帶有差不多相同的矯頑力,二者的均衡曲線也相似,鈷帶對器材的損傷也小得多,且沒有鉻帶的缺點,鈷又比鉻有價格上的優勢(鉻是重度污染的貴金屬),鉻帶有逐漸被鈷帶取代的趨勢,但由於歷史原因和約定俗成,鉻帶和鈷帶的標識和稱謂一致。

2 磁帶 -分類

磁帶可儲存的內容多種多樣,同樣的,磁帶也多種多樣,比如,用於儲存視頻的錄像帶,用於儲存音頻的錄音帶(包括reel-to-reel tape、緊湊音頻盒帶(Compact audio cassette)、數字音頻帶(DAT)、數字線性帶(DAT)、8軌軟片(8-track cartridges))等等各種格式的磁帶),用於計算機的磁帶(在1980年代曾被廣泛應用,但現在已經不常用)。

磁帶按用途可大致分成錄音帶、錄像帶、計算機帶和儀錶磁帶四種。

錄音帶

20世紀30年代開始出現,是用量最大的一種磁帶。1963年,荷蘭菲利浦公司研製成盒式錄音帶,由於具有輕便、 耐用、 互換性強等優點而得到迅速發展。1973年,日本研製成功Avilyn包鈷磁粉帶。

1978年,美國生產出金屬磁粉帶。由日本日立瑪克賽爾公司創造的MCMT技術(即特殊定向技術、超微粒子及其分散技術)製成了微型及數碼盒式錄音帶,又使錄音帶達到一個新的水平,並使音頻記錄進入了數字化時代。中國在60年代初開始生產錄音帶,1975年試製成盒式錄音帶,並已達較高水平。

錄像帶

自從1956年美國安佩克斯公司製成錄像機以來,錄像帶已從電視廣播逐步進入到科學技術、文化教育、電影和家庭娛樂等領域。除了用二氧化鉻包鈷磁粉以及金屬磁粉製成錄像帶外,近年來日本還製成微型鍍膜錄像帶,並開發了鋇鐵氧體型垂直磁化錄像帶。

計算機帶

計算機帶作為數字信息的存貯具有容量大、價格低的優點。主要大量用於計算機的外存貯器。

儀錶磁帶也稱儀器磁帶或精密磁帶。近代科學技術,常需要把人們無法接近的測量數據自動而連續地記錄下來,即所謂遙控遙測技術。如原子彈爆炸和衛星空間探測都要求準確無誤地同時記錄上百、上千個數據。儀錶磁帶就是在上述需要下發展起來的,它是自動化和磁記錄技術相結合的產物。對這種磁帶的性能和製造都有著嚴格的要求。

此外,還有其他磁帶和打字機用磁性染色帶等。

3 磁帶 -技術發展

 自1952年第一款磁帶機成功面市以來,50多年間磁帶工業已跨過其發展歷程的三個時期。目前,磁帶業界現有十多個不同的記錄格式以及眾多自動磁帶庫的供應商。回顧過去,磁帶產業在市場選擇與技術創新間不斷突破與前進,並將最終進入技術飛躍的第三紀元,迎來黃金時代。

1952-1987年 人工手動操作磁帶存儲

1952年,IBM成功發布了計算機業內的第一款磁帶機,拉開了磁帶發展第一時期的序幕。這一時期延續了35年,主要特徵是圓軸磁帶的使用,並且需要人工手動操作(裝載、卸載和歸檔)。

1956年第一款磁碟驅動器成功面世,隨後出現了存儲分工:磁碟用於在線存儲,而磁帶用於離線存儲。不久以後,業界首次出現存儲管理應用概念——備份和恢復。成立於1969年的StorageTek公司(於2005年被Sun公司收購)成為存儲業界最成功的磁帶驅動器廠商之一。在這一時期,IBM和StorageTek是整個磁帶市場的領導廠商。

1984年,盒式磁帶取代了圓軸磁帶,從而為磁帶工業的許多新的發展奠定了基礎。在這一時期,大量光碟生產廠商躍躍欲試,想取代磁帶成為可移動存儲介質。但是,這一夢想自始至終也沒有成真。

1987-2002年 自動帶庫創造「近線概念」

1987年,StorageTek自動磁帶庫的成功問世,標誌著磁帶的發展進入了第二個時期,這個時期也被StorageTek稱為「近線時代」。之前,離線磁帶存儲需要耗用大量的人工勞動;自動磁帶庫誕生以後,「近線」成為介於在線磁碟存儲和離線人工操作的磁帶存儲之間的新型存儲形式的標準名稱。自動存儲服務消除了以前手動磁帶操作過程中容易引發的問題。可以說,StorageTek的近線解決方案為磁帶工業的繼續發展注入新的活力。

在第二個時期末,自動磁帶庫不再專用於主機,很多非主機計算市場也採用了自動帶庫。StorageTek成為了自動帶庫領域無可爭議的領導者。從1997年開始,IBM和StorageTek開始了對虛擬化的探索,創新性地提出了用於大型主機的虛擬帶庫理念。

但是第二時期末的時候,磁帶工業面臨著磁碟價格大幅下滑帶來的巨大挑戰。在這段時間裡,個別IT人士提出了以低成本磁碟徹底取代磁帶的想法,儘管這一想法有很多不成熟的地方,但確實體現出了低成本磁碟給磁帶庫業務發展方向的影響。

2002-   容量大幅提升,「聯線」概念的產生

到了2002年,磁帶技術經歷了其50年發展歷程中最引人注目的技術突破:磁帶盒的容量在這一年首次超過了最大的磁碟驅動器的容量——這改變了存儲行業的遊戲規則:過去,一個磁碟所能容納的信息量往往需要多盒磁帶才能裝得下;但是現在情況完全反過來,一盒磁帶就可以容納多個磁碟的數據。

過去磁帶是備份、恢復和歸檔的首選,但是這一技術革新把磁帶帶入了所有需要長期數據保存的領域。即使廉價磁碟被引入備份和恢復市場,磁帶在整個數據保護的架構中仍然扮演著不可替代的角色,並且由廉價磁碟與磁帶緊密的結合所帶來的更好的穩定性、可靠性和投入產出比,使得以完整的ILM來實現更高的生產力成為可能。因此如果沒有磁帶的參與,就無法為用戶實現真正具有成本優勢的信息生命周期管理策略。

在這一時期,一直在技術領域引領潮流的StorageTek再次發布創新之作。2003年,StorageTek推出全球第一套基於ATA技術的刀片式磁碟陣列Bladestore,「聯線」概念由此產生。BladeStore的以其獨特的性能和低價位,填補了企業級在線磁碟和近線磁帶解決方案之間的存儲空白,徹底改變了企業的存儲策略。

磁帶的第三個紀元給磁帶產業帶來了顯著的可靠性、容量和性能提升。在2002年以後,磁帶行業發布了更多創新,例如:在第二紀元時,磁帶盒容量小於100GB,平均無故障時間在3-5萬小時,介質使用壽命在4-10年,自動機械手訪問時間大約10秒,每GB數據存儲成本在3-8美元。到了第三紀元,磁帶盒容量小於200GB,甚至超過1TB,平均無故障時間在25-40萬小時,介質使用壽命在15-30年,自動機械手訪問時間小於5秒,每GB數據存儲成本在0.2-3美元。

當今世界,全球每年產生的新的數字信息總量超過5億兆,因此市場上對大容量存儲的需求顯而易見。據估計,全球80%數字信息存儲在移動存儲介質上,主要是磁帶,其次是磁碟。僅有一小部分數據信息存儲在光碟上,而且,光碟日益成為消費電子或娛樂產品的存儲媒介,而不再活躍於以數據為核心的存儲市場上。

4 磁帶 -未來發展

磁帶存儲解決方案的增長機會不僅將持續下去,而且還將在如下因素的刺激下加速發展:

磁帶盒容量將以空前的速度持續增長,並有望在5年內接近4TB,而目前1TB的磁帶盒已然面市。

由於長期歸檔、固定內容和法規遵從等存儲需求提示了一個大量增長的數字化信息領域,到2009年,全球自動磁帶庫市場將以每年5%的速度增長。基於成本考慮和便於攜帶的原因,大部分信息將永久地保存在磁帶上。

整合了磁碟陣列和企業級磁帶庫的虛擬磁帶系統將刺激產生針對非主機和中端系統的更廣闊的存儲市場。

磁帶應用的WORM特徵和對棲息數據加密技術不斷增長的需求,將使能夠滿足長期存儲需求的自動磁帶庫產品出現增長。

在十年之內,每GB信息的自動磁帶庫存儲成本將從每GB磁碟存儲成本的1/4,下降到每GB磁碟存儲成本的1/20,甚至更低。

由於人工成本和能源成本的增長,自動磁帶系統的總體擁有成本(TCO)將繼續明顯低於在線存儲的總體擁有成本。根據帶庫的大小不同,一個磁帶庫管理人員將能夠管理的數據總量從40TB到1億兆不等,而一個磁碟存儲管理人員一般只能管理5TB數據。

2012年推出最新8TB LTO-6磁帶盒最大數據傳輸率達到525MB/sec,每TB容量成本僅25美元。

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