英文名稱：Magnetic tape 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。通常是在塑膠薄膜帶基（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。
基本介紹
- 中文名：磁性錄音帶
- 外文名：Magnetic tape
- 內容：錄聲音、圖像、數字
- 材料：磁性氧化物或合金薄膜
簡介,分類,發展歷程,電影常用錄音帶,尺寸,磁性錄音帶機,技術,挑戰,傳輸速率,
簡介
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年代曾被廣泛套用，但現在已經不常用）。
分類
磁帶按用途可大致分成錄音帶、錄像帶、計算機帶和儀表磁帶四種。
發展歷程
其中，磁性錄音帶於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位化時代。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。
電影常用錄音帶
電影常用的錄音帶為四分之一呎寬，最長每卷可達7200呎。錄音時，以每秒15吋或71/2吋的快速度，通過錄音磁頭，以取得最清晰的錄音效果。
尺寸
磁帶尺寸廣義上講包括磁帶的寬度、長度或者磁帶盒的規格。磁帶盒常見的規格有3.5英寸（AIT磁帶居多）和5.25英寸（DLT磁帶居多）。目前常用的磁帶機磁帶有以下幾種規格。
磁性錄音帶機
磁帶機（Tape Drive）一般指單驅動器產品，通常由磁帶驅動器和磁帶構成，是一種經濟、可靠、容量大、速度快的備份設備。這種產品採用高糾錯能力編碼技術和寫後即讀通道技術，可以大大提高數據備份的可靠性。根據裝帶方式的不同，一般分為手動裝帶磁帶機和自動裝帶磁帶機，即自動載入磁帶機。
自動載入磁帶機實際上是將磁帶和磁帶機有機結合組成的。自動載入磁帶機是一個位於單機中的磁帶驅動器和自動磁帶更換裝置，它可以從裝有多盤磁帶的磁帶匣中拾取磁帶並放入驅動器中，或執行相反的過程。它可以備份100GB-200GB或者更多的數據。自動載入磁帶機能夠支持例行備份過程，自動為每日的備份工作裝載新的磁帶。一個擁有工作組伺服器的小公司可以使用自動載入磁帶機來自動完成備份工作。
目前提供磁帶機的廠商很多，IT廠商中HP（惠普）、IBM、Exabyte（安百特）等均有磁帶機產品，另外專業的存儲廠商如StorageTek、ADIC、Spectra Logic等公司均以磁帶機、磁帶庫等為主推產品。
技術
螺旋掃描記錄技術的歷史可追溯到40多年前。1956年，ampex公司將螺旋掃描設備作為一種可靠的存儲設備推向了視頻市場。該設備每平方英寸磁帶可存儲的數據大幅度增長，讀數據的速度比當時線性磁帶技術還要快。螺旋掃描技術的高性能和大容量迅速使螺旋掃描技術成為視頻廣播業的標準。許多電視台目前仍使用類似的螺旋掃描磁帶驅動器，每套磁帶系統的價格超過了10萬美元。
第一種高性能、高容量磁帶驅動器exabyte 8200於1987年被引入到unix開放系統市場中，該驅動器傳輸速率為240kb/s，容量為2．4gb。這種螺旋驅動器使用8毫米磁帶，利用不同的讀、寫磁頭從磁帶讀取數據並向磁帶寫入數據。寫後讀技術，即在安裝磁頭的磁鼓每轉一圈時，使用一個磁頭寫數據，隨後再利用讀磁頭來校驗數據。這種技術是用來校驗寫入操作正確性的通用方法。如果檢測到錯誤的話，就對數據進行重寫，直到讀出的數據沒有錯誤為止。這類驅動器的高密度、高速度以及錯誤檢測和糾正等特性使螺旋掃描技術非常流行。
對螺旋掃描技術的改進包括1990年推出的硬體壓縮，它可以將存儲在磁帶上的數據密度增加一倍。1990年，人們還對螺旋掃描技術進行了另一項改進，即使用方位角記錄技術。這項技術利用以不同角度安裝在掃描器上的磁頭在磁帶上生成的人字形或v形軌跡。這就使高密磁軌容錯技術成為可能。這項技術在歷史上曾使螺旋掃描技術在性能和容量上處於領先位置。此外，磁帶介質上的改進則進一步增加了螺旋掃描磁帶的數據密度。新型驅動器的發展提供了更高的記錄速率、更大的磁帶容量，並提高了數據密度。
挑戰
線性磁帶技術在時間上早於螺旋掃描記錄技術十多年。在使用線性記錄技術時，磁帶被安裝在兩個磁帶軸上，通過磁帶軸的轉動使磁帶高速經過磁頭。今天，線性技術已經成為非常流行的技術，並對螺旋掃描技術發起了挑戰。
寫後讀技術被廣泛地套用線上性磁帶中。利用隔開一小段距離的寫磁頭和讀磁頭，完成先寫後讀的操作。讀磁頭讀取寫磁頭剛剛寫入的數據，以保證數據完整地寫到磁帶上。錯誤處理的方式與螺旋掃描使用的方式相似。
記錄介質、磁頭設計和固件上的改進，使線性技術超越了每條磁帶36條磁軌的人為限制。這就使蛇形記錄成為可能。在使用蛇形記錄技術時，磁帶機先沿整條磁帶寫入一個磁軌集後，再重新定位磁頭；然後反方向再沿整個磁帶寫入另一個磁軌集。線性技術可以在一條磁帶上這樣寫52遍，寫入208條磁軌。利用這種方法，可以增加記錄密度。但是，即使利用這種技術，與螺旋掃描相比，數據密度仍很有限。
數據磁軌之間的距離越小，磁軌之間串音的可能性就越高。dlt7000磁帶機針對這一問題採用輕微地旋轉磁頭的方法，產生一個有角度的寫形式，類似人字形或v形。這種形式與螺旋掃描驅動器的寫形式非常相似。
磁頭對磁帶的精確校準，尤其在磁軌的數量不斷增加的情況下，對磁帶驅動器設計者一直是一個挑戰。用於校準磁頭與磁帶位置的伺服器已經成為了當今和下一代線性驅動器的通用特性。線性記錄已經成為一種成功的產品，並且已在許多套用中取代了螺旋磁帶驅動器。不過，事物是在不斷變化的，三十年河東，三十年河西。
傳輸速率
提高8毫米傳輸速率
在過去的五年中，螺旋掃描驅動器的性能已經滯後於線性驅動器。例如，dlt7000磁帶的傳輸速率為5mb/s，而mammoth 1和ait磁帶驅動器只具有3mb/s的傳輸速率。通過增加更多的並行磁帶通道，線性磁帶驅動器上的傳輸速率一直不斷地改進。例如，dlt7000使用了四條磁軌達到了5mb/s，而螺旋掃描驅動器不能超過兩條通道的限制。
以前，螺旋掃描設計上的部分限制是由於它們與用於消費類視頻技術之間存在過近關係。mammoth是第一種與基於消費用8毫米設計脫鉤的8毫米驅動器。這項技術在1996年推出。該解決方案特別定位於滿足企業數據存儲需要。工業化的機芯設計利用軸對軸伺服系統取代了早期設計中造成很多麻煩的絞盤和壓緊導輥。這有助於取得精確的磁帶速度，實現準確的張力控制。
螺旋掃描技術方面兩項最新的進展克服了8毫米螺旋掃描驅動器在傳輸速率上的限制。這兩項改進將成為安百特（exabyte）下一代驅動器必不可少的部分。下一代驅動器性能將增至四倍，存儲容量將增至三倍。
邊寫邊讀和加電轉子這兩項技術消除了以前制約傳輸速率和數據密度的限制。這些限制曾使螺旋掃描的傳輸速率和數據密度低於線性磁帶技術。這兩種新技術結合的結果是，現可以在磁鼓上（掃描器）安裝更多的磁頭（大大多於以前螺旋掃描可能安裝的磁頭數量），實現更高的傳輸率並增加了密度。
在未來的產品中，我們可以在掃描器上安裝8個通道（16個磁頭）。在使用8個通道時，系統可以達到超過100mb/s的傳輸速率。最新一代的掃描器，其設計將讀/寫電器件集成到掃瞄器（帶電轉子）上，縮短了電子器件與磁頭的距離，同時提高了驅動器的性能和可靠性。
mammoth 2的設計在其它許多方面超過了線性磁帶。定義性能兩個主要因素：一是磁頭對磁帶的速度；二是螺旋掃描驅動器可以方便地升級。為使螺旋掃描驅動器增加磁頭對磁帶的速度，掃描器應當更快地旋轉。
與此相比，線性驅動器已接近磁帶運動的極限。例如，目前的線性磁帶驅動器耗電約為35瓦。將磁帶的速度提高一倍，會使耗電達到60至65瓦，產生的烤箱效應足以烤熟磁帶和驅動器。靠線性驅動器以更高速的磁帶運動使性能得到改進是不可能的。相反，螺旋掃描驅動器速度的提高，相應的耗電增加僅為不到1瓦。因此，對螺旋掃描技術來說，增加掃描器馬達速度耗電將從12瓦升至12．5瓦。
此外，螺旋磁帶密度比線性磁帶的密度更高。螺旋掃描磁軌在實時伺服控制下寫磁軌的偏差為0．2微米，而線性磁軌偏差為10微米。事實上，螺旋驅動器可以在3微米寬的磁軌上進行讀寫。這樣細的磁軌尺寸對線性磁帶驅動器幾乎是不可能的，其原因是線性蛇形記錄本身固有的容錯問題。
至於容量，最大的線性磁帶驅動器的存儲容量要比8毫米磁帶高，這已是公認的事實了。這主要是由於在磁帶盒中使用了五倍的磁帶。老實說，與dlt相比較，8毫米磁帶的格式（它的磁帶盒和磁帶都比較小）可以被認為每盒磁帶的容量受到了限制。但是，如果mammoth與dlt有同樣多的磁帶的話，那么，目前它的容量可以達到100gb。
然而，部分是由於磁帶盒較小的原因，同樣更緊湊的磁帶機也是可能做到的。換句話說，在相同空間裡，可以比dlt驅動器和磁帶放入更多的8毫米驅動器和磁帶。此外，較小的磁帶盒使8毫米驅動器可以具有更快的檔案訪問時間，因而對數據的訪問也更快。
如果我們將線性和螺旋磁帶並排放在一起比較的話，這兩種技術一些有趣的方面就會變得非常明顯。在安百特（exabyte）公司的磁帶庫解決方案中，在同樣大小的機箱內既可採用mammoth，也可採用dlt。dlt庫提供了30mb/s的性能和6．3tb的容量。相比之下，8毫米庫也提供了同樣的30mb/s的傳輸速率，但可以多存儲1．7tb的數據，即總存儲量為8tb。
在過去的幾年裡，8毫米技術已經得到了改進，它所具有的傳輸速率與競爭對手線性技術一樣好，或許甚至更好。這些改進包括工業強度的機械和創新的工程上的進步，使採用最多8個磁頭成為可能。通過增加磁帶對磁頭的速度來進一步提高傳輸速率可以方便地利用mammoth技術實現，而這種改進對於線性驅動技術而言將越來越困難。
