第十一章光存储技术

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1、 如何记录如何记录“0”和和“1”，如何提高单位，如何提高单位面积上的记录密度是计算机工业中的面积上的记录密度是计算机工业中的一个非常重要的技术研究和开发课题。一个非常重要的技术研究和开发课题。在半个世纪中，科学家和工程技术人在半个世纪中，科学家和工程技术人员开发了许多的记录技术，从电子管员开发了许多的记录技术，从电子管到半导体存储器，从磁记录到光记录到半导体存储器，从磁记录到光记录都取得了辉煌的成就。光记录是都取得了辉煌的成就。光记录是20世世纪纪70年代的重大发明，是年代的重大发明，是80年代世界年代世界上的重大技术开发项目，是上的重大技术开发项目，是90年代得年代得到广泛应用的技术。到广

2、泛应用的技术。 文文 本本动动 画画图图 形形影影 像像声声 音音只读型光驱只读型光盘一次写型光驱一次写型光盘磁光型可重写光驱相变型可重写光驱与光盘(2)(2)用户容量用户容量 用户容量是指盘片格式化后允许用户容量是指盘片格式化后允许对盘片执行读写操作的容量。对盘片执行读写操作的容量。 CD-ROMCD-ROM的容量为的容量为550MB550MB和和680MB680MB。由于光盘外圈由于光盘外圈5mm5mm区容易出错，区容易出错，所以有些所以有些CD-ROM CD-ROM 的容量标为的容量标为550MB550MB。光盘CD系列LVCD-ROMCD-GCD-DACD-VWORMPhoto-CDC

3、D-RDVDVCDCD-ROM XADVICD-ICD-MO磁光（MOD）磁光（PCD）只写一次可重写只读数字模拟数字声音卡拉OK数字+模拟1.CD-DA 存放数字化的音乐节目存放数字化的音乐节目 2.CD-G 存放静止图像和音乐节目存放静止图像和音乐节目 3.CD-V 存放模拟的电视图像和数字化的声音存放模拟的电视图像和数字化的声音 4.CD-ROM 存放数字化的文、图、声、象等存放数字化的文、图、声、象等 5.CD-I 存放数字化的文、图、声、象存放数字化的文、图、声、象(静止的静止的)、动画等动画等 6.CD-I FMV 存放数字化的电影、电视等节目存放数字化的电影、电视等节目 7.7.

4、卡拉卡拉OK CD 存放数字化的卡拉存放数字化的卡拉OK节目节目 8.Video CD 存放数字化的电影、电视等节目存放数字化的电影、电视等节目 9.Photo-CD 存放的主要是照片、艺术品存放的主要是照片、艺术品 四、CD 工业史大事记n20世纪世纪70年代初期，荷兰飞利浦年代初期，荷兰飞利浦(Philips)公司的研究人员开始研究利用激光来记录和公司的研究人员开始研究利用激光来记录和重放信息，并于重放信息，并于1972年年9月向全世界展示月向全世界展示了长时间播放电视节目的光盘系统，这就是了长时间播放电视节目的光盘系统，这就是1978年正式投放市场并命名为年正式投放市场并命名为LV(La

5、ser Vision)的光盘播放机。从此，利用激光来的光盘播放机。从此，利用激光来记录信息的革命便拉开了序幕。它的诞生对记录信息的革命便拉开了序幕。它的诞生对人类文明进步的影响，不亚于纸张的发明对人类文明进步的影响，不亚于纸张的发明对人类的贡献。人类的贡献。 n大约从大约从1978年开始，把声音信号变成用年开始，把声音信号变成用“1”和和“0”表示的二进制数字，然后记表示的二进制数字，然后记录到以塑料为基片的金属圆盘上，历时录到以塑料为基片的金属圆盘上，历时4年，年，Philips公司和公司和Sony公司终于在公司终于在1982年成功地把这种记录有数字声音的盘推年成功地把这种记录有数字声音的盘

6、推向了市场。由于这种塑料金属圆盘很小向了市场。由于这种塑料金属圆盘很小巧，所以用了英文巧，所以用了英文Compact Disc来命名，来命名，而且还为这种盘制定了标准，这就是世而且还为这种盘制定了标准，这就是世界闻名的界闻名的“红皮书红皮书(Red Book)标准标准”。这种盘又称为数字激光唱盘这种盘又称为数字激光唱盘(Compact Disc-Digital Audio，CD-DA)盘。盘。 n由于由于CD-DA能够记录数字信息，很自然就能够记录数字信息，很自然就会想到把它用作计算机的存储设备。但从会想到把它用作计算机的存储设备。但从CD-DA过渡到过渡到CD-ROM有两个重要问题需有两个重

7、要问题需要解决：要解决： 计算机如何寻找盘上的数据，也就是计算机如何寻找盘上的数据，也就是如何划分盘上的地址问题。因为记录歌曲如何划分盘上的地址问题。因为记录歌曲时是按一首歌作为单位的，一片盘也就记时是按一首歌作为单位的，一片盘也就记录录20首左右的歌曲，平均每首歌占用首左右的歌曲，平均每首歌占用30多多兆字节的空间。而用来存储计算机数据时，兆字节的空间。而用来存储计算机数据时，许多文件不一定都需要那么大的存储空间，许多文件不一定都需要那么大的存储空间，因此需要在因此需要在CD盘上写入很多的地址编号。盘上写入很多的地址编号。 把把CD盘作为计算机的存储器使用时，要盘作为计算机的存储器使用时，要

8、求它的错误率求它的错误率(10-12)远远小于声音数据远远小于声音数据的错误率的错误率(10-9)，而用当时现成的，而用当时现成的CD-DA技术不能满足这一要求，因此还要采用技术不能满足这一要求，因此还要采用错误校正技术。于是就开发了错误校正技术。于是就开发了“黄皮书黄皮书(Yellow)标准标准”。1.恒定角速度(CAV)和恒定线速度(CLV)nCD盘光道的结构与磁盘磁道的结构不同，盘光道的结构与磁盘磁道的结构不同，它的光道不是同心环光道，而是螺旋型光道，它的光道不是同心环光道，而是螺旋型光道，CD唱盘的光道长度大约为唱盘的光道长度大约为5公里。公里。CD盘转动盘转动的角速度在光盘的内外区是

9、不同的，而它的的角速度在光盘的内外区是不同的，而它的线速度是恒定的，就是光盘的光学读出头相线速度是恒定的，就是光盘的光学读出头相对于盘片运动的线速度是恒定的，通常用对于盘片运动的线速度是恒定的，通常用CLV(constant linear velocity)表示。由于采表示。由于采用了恒定线速度，所以内外光道的记录密度用了恒定线速度，所以内外光道的记录密度(比特数比特数/每英寸每英寸)可以做到一样，这样盘片可以做到一样，这样盘片就得到充分利用，可以达到它应有的数据存就得到充分利用，可以达到它应有的数据存储容量，但随机存储特性变得较差，控制也储容量，但随机存储特性变得较差，控制也比较复杂。比较复

10、杂。n在盘存储器工业中，从在盘存储器工业中，从CAV到到CLV整整花了整整花了30多年的时间才得以实现。现在不仅多年的时间才得以实现。现在不仅CD-ROM存储器采用存储器采用CLV，而且磁光盘存储器，而且磁光盘存储器也开始采用。也开始采用。nCD盘的道密度为盘的道密度为160000 TPI160000 TPI（Track Track Per InchPer Inch），远高于软盘（），远高于软盘（135 TPI135 TPI）和硬盘（几百个和硬盘（几百个TPITPI）的道密度。）的道密度。n相邻螺旋形光道之间的距离为相邻螺旋形光道之间的距离为1.6um1.6um。光道宽度约为光道宽度约为0.5

11、0.6um0.50.6um，总长度约，总长度约5km5km。n光道上的凹坑和非凹坑长度限制在光道上的凹坑和非凹坑长度限制在311T311T（T=0.277umT=0.277um）之间，凹坑深度）之间，凹坑深度约为约为0.12um0.12um，凹坑总数可多达，凹坑总数可多达8 8亿多亿多个。个。n光盘上压制了许多凹坑，激光束在凹光盘上压制了许多凹坑，激光束在凹坑部分反射的光的强度，要比从非凹坑部分反射的光的强度，要比从非凹坑部分反射的光的强度来得弱，光盘坑部分反射的光的强度来得弱，光盘就是利用这个极其简单的原理来区分就是利用这个极其简单的原理来区分“1”和和“0”的。的。n凹坑的边缘代表凹坑的边