光盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

1.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展過程2.光盤存儲(chǔ)器的基本原理3.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展趨勢(shì)CD-ROMDVD光驅(qū)Blu-rayDisc藍(lán)光光盤LD激光視盤光盤存儲(chǔ)器1.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展過程（1）LD激光視盤1970年代初，飛利浦研究利用激光來記錄和重放信息；1972年9月向全世界展示了長時(shí)間播放電視節(jié)目的光盤系統(tǒng)；1978年正式投放市場(chǎng)，并命名為LD-激光視盤。利用激光來記錄信息的革命，從此便拉開了序幕。LD-激光視盤，是LaservisionDisc的縮寫。LD的直徑一般為20cm或30cm，兩面都可以記錄信息。其圖像清晰、音質(zhì)優(yōu)良。

LD記錄的信號(hào)是模擬信號(hào)，圖像信號(hào)和聲音信號(hào)都要經(jīng)過頻率調(diào)制、線性疊加，然后進(jìn)行限幅放大。限幅后的信號(hào)以0.5微米寬的凹坑長短來表示。LDCD1.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展過程自激光唱盤上市以后，緊接著又開發(fā)了一系列CD產(chǎn)品，包括:CD-DA(CompactDisc-DigitalAudio)CD-G(Graphics)CD-V(Video)CD-ROMCD-I(Interactive)CD-IFMV(FullMotionVideo)KaraokeCDVideoCD1.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展過程（2）CD-DA

激光唱盤LD雖然贏得了成功，但沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)和制作成本很高。1982年，由飛利浦和索尼制定了CD-DA激光唱盤的紅皮書（RedBook）標(biāo)準(zhǔn)。由此，一種新型的激光唱盤誕生了。CD-DA與LD不同，CD-DA首先把模擬的音響信號(hào)進(jìn)行PCM（脈沖編碼調(diào)制）數(shù)字化處理，再經(jīng)過EFM（8-14位調(diào)制）編碼之后記錄到盤上。飛利浦最早研發(fā)的CDM0驅(qū)動(dòng)器整機(jī)外觀激光頭1.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展過程（3）CD-ROMCD-ROM的誕生使光盤作為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的設(shè)備計(jì)算機(jī)中應(yīng)用。從CD-DA過渡到CD-ROM需要解決兩個(gè)重要問題：

（1）存取地址問題：計(jì)算機(jī)如何尋找盤上的數(shù)據(jù)。（2）誤碼率：要求錯(cuò)誤率(10-12)，遠(yuǎn)小于聲音數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率(10-9)。此外，還需要解決標(biāo)準(zhǔn)化問題。1984年發(fā)布了CD-ROM物理格式標(biāo)準(zhǔn)，稱為黃皮書(YellowBook)標(biāo)準(zhǔn)。50倍速CD-ROM驅(qū)動(dòng)器1.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展過程ISO9660標(biāo)準(zhǔn)的誕生解決了光盤文件的標(biāo)準(zhǔn)化問題。黃皮書標(biāo)準(zhǔn)只解決了硬件生產(chǎn)廠家的制造標(biāo)準(zhǔn)問題，即存放計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的物理格式，而沒有涉及邏輯格式，也就是計(jì)算機(jī)文件如何存放在CD-ROM上，文件如何在不同的系統(tǒng)之間進(jìn)行交換等問題。在多方努力下又制定了一個(gè)文件交換標(biāo)準(zhǔn)，后來國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)把它命名為ISO9660標(biāo)準(zhǔn)。1.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展過程CD盤的光道結(jié)構(gòu)與磁盤磁道的結(jié)構(gòu)不同，CD為螺旋形，磁盤為同心圓。

CD盤磁盤記錄道螺旋形同心環(huán)光/磁道數(shù)目只有一條，長約5km很多盤片轉(zhuǎn)動(dòng)速度CLV(恒定線速度)CAV(恒定角速度)記錄密度里外記錄區(qū)的密度相同里外記錄區(qū)的密度不同光/磁道形狀

CD盤的光道結(jié)構(gòu)與磁盤磁道的結(jié)構(gòu)比較1.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展過程（4）DVD-ROM在1990年代早期，有兩種高容量光盤標(biāo)準(zhǔn)正在研究：一個(gè)是多媒體光盤（MMCD），另一個(gè)是超高密度光盤（SuperHighDensityDisc）。經(jīng)過多方努力，兩大陣營將標(biāo)準(zhǔn)合并成為DVD，并于1995年推出。DVD于一開始已被設(shè)計(jì)為多用途的光盤。原始的DVD規(guī)范里共有五種規(guī)格：DVD-Video：用作儲(chǔ)存圖像DVD-Audio：用作儲(chǔ)存音樂DVD-ROM：用作儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)DVD-R：只可寫入一次的刻錄光盤DVD-RAM：可重復(fù)寫入的刻錄光盤但到目前為止，可寫入DVD的標(biāo)準(zhǔn)仍未統(tǒng)一。DVD標(biāo)準(zhǔn)的大家庭DVD光驅(qū)1.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展過程（5）Blu-rayDisc藍(lán)光光碟是DVD之后的下一代光盤格式之一，用以存儲(chǔ)高品質(zhì)的影音以及高容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。藍(lán)光光盤的出現(xiàn)，是光盤存儲(chǔ)的容量提高到了一個(gè)新的水平。單盤單層已經(jīng)達(dá)到25GB，雙層50GB。100GB或更大容量的光盤也將陸續(xù)出現(xiàn)。2.光盤存儲(chǔ)器的工作原理光盤的工作原理因記錄材料的不同而有所區(qū)別：磁光盤(magnetoopticaldisc，MOD)：利用磁的記憶特性存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，借助激光來寫入和讀出數(shù)據(jù)。寫入數(shù)據(jù)時(shí)，激光束照射到MOD盤片的垂直磁化記錄層上，在800納秒內(nèi)使照射部分溫度升到150℃，同時(shí)磁頭使加熱部分磁場(chǎng)發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入(熱磁寫入)。讀出數(shù)據(jù)時(shí)，激光頭發(fā)出弱激光束，得到的反射光經(jīng)分光棱鏡后被光探測(cè)器接收，根據(jù)反射光極化方向的不同，來判斷數(shù)據(jù)為0還是1。數(shù)據(jù)擦除時(shí)，激光頭發(fā)出高能量的激光束，照射垂直磁性膜使之迅速加熱，同時(shí)磁頭將該磁性膜的磁場(chǎng)恢復(fù)到初始的狀態(tài)。MOD寫入數(shù)據(jù)MOD讀出數(shù)據(jù)2.光盤存儲(chǔ)器的工作原理相變光盤(phasechangedisc，PCD)：特殊材料在加熱前后形成晶態(tài)和非晶態(tài)，對(duì)激光的反射率不同，可記憶“1”和“0”。晶態(tài)非晶態(tài)2.光盤存儲(chǔ)器的工作原理只讀CD光盤：在盤上壓制凹坑的機(jī)械辦法記錄數(shù)據(jù)。凹坑的邊緣記錄的是“1”，凹坑和非凹坑的平坦部分記錄的是“0”。使用激光束照射，根據(jù)反射率的不同而讀出數(shù)據(jù)。只讀CD光盤讀出示意圖2.光盤存儲(chǔ)器的工作原理對(duì)于可寫入一次的光盤：利用激光能聚焦成能量高度集中的極小光點(diǎn)的特性，例如，在1μm直徑的記錄點(diǎn)上能集中達(dá)到數(shù)兆瓦/平方厘米的能量峰值強(qiáng)度，將這種高能量的光點(diǎn)照射到記錄介質(zhì)上，使介質(zhì)的微小區(qū)域發(fā)生物理、化學(xué)變化以產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)記，通常為一個(gè)凹坑。讀出時(shí)，當(dāng)聚焦成微米大小的激光光束照射到存儲(chǔ)介質(zhì)上時(shí)，根據(jù)有無物化標(biāo)志，其光束的反射率會(huì)產(chǎn)生變化，由光檢測(cè)元件將反射光的強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，從而判斷介質(zhì)上有無存儲(chǔ)標(biāo)志?？蓪懭胍淮蔚墓獗P讀寫過程2.光盤存儲(chǔ)器的工作原理DVD的讀寫過程與CD類似。DVD存儲(chǔ)容量的提高，在于若干新技術(shù)的采用，如表所示。從表中可以看出，使用波長較短的激光是提高容量的關(guān)鍵。名稱DVDCD容量增益盤片直徑120mm120mm

盤片厚度0.6mm/面1.2mm/面

減小激光波長635/650nm780nm4.486=(1.6*0.83)/(0.74*0.40)加大N.A.(數(shù)值孔徑)0.60.45減小光道間距0.74μm1.6μm減小最小凹凸坑長度0.4μm0.83μm減小糾錯(cuò)碼的長度RSPCCIRC

修改信號(hào)調(diào)制方式8-168-14加31.0625=17/16加大盤片表面的利用率86.6861.019=86.6/86減小每個(gè)扇區(qū)字節(jié)數(shù)2048/2060字節(jié)/扇區(qū)2048/2352字節(jié)/扇區(qū)1.142=2352/2060DVD所采用的技術(shù)2.光盤存儲(chǔ)器的工作原理CD采用波長為780nm的紅外光。DVD采用波長為635/650nm的激光源,光道間距和凹凸坑的長度和寬度做得更小。CD的道間距為1.6微米，最小凹坑長度0.83微米，存儲(chǔ)密度0.41Gb/平方英寸。DVD的道間距為0.74微米，最小凹坑長度0.4微米，存儲(chǔ)密度2.77Gb/平方英寸。DVD盤和CD盤之間凹坑尺寸的的差別2.光盤存儲(chǔ)器的工作原理比DVD容量更高的是BD(Blu-rayDisc)和HDDVD(HighDefinitionDVD)。BD的讀寫過程與CD、DVD類似。藍(lán)光光盤BD已成為新一代光存儲(chǔ)的主流技術(shù)。

CD，DVD，HDDVD和BD盤的主要異同點(diǎn)比較如圖所示。CD，DVD，HDDVD和BD盤的主要異同點(diǎn)單面單層：

700MB4.7GB15GB25GB單面雙層：8.5GB30GB

50GB3.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)方面：材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展將不斷推動(dòng)光存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展。藍(lán)光光盤的單盤容量仍將增加；光-磁混合存儲(chǔ)技術(shù)將有極大發(fā)展；相變光盤存儲(chǔ)技術(shù)研究有望取得新的進(jìn)展；新概念光盤存儲(chǔ)技術(shù)，如量子光盤存儲(chǔ)技術(shù)正在出現(xiàn)在研究對(duì)象的行列中。3.光盤存儲(chǔ)器的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)用方面：通過光盤庫可對(duì)大量光盤數(shù)據(jù)資源進(jìn)行高效率、高可靠性的管理和操作。通過高智能的光電一體化設(shè)備和現(xiàn)代化的管理軟件