信息存储材料3.pptVIP

第四章信息存储材料第三讲 光存储原理与结构 主要介绍一下光盘的工作原理： CD光盘 DVD光盘 一次性刻录CD光盘 光盘的发展方向 一、光盘----发展历程 光盘技术是20世纪70年代出现（Phillip公司），最初的光盘（LD）纪录模拟信号，直径300mm。信息存储密度比当时的密纹唱片高许多倍。 1982年Phillip公司与Sony公司联合推出缩微数字化光盘（CD），开始了激光数字光盘的时代。光盘直接120mm。 CD光盘采用聚碳酸脂为盘基材料，盘厚1.2mm。 制作方式为母盘冲压，镀反光层（铝）。 CD光盘单面存储容量650MB，分为只读式光盘、一次写入式光盘。 光盘与磁盘性能比较： (1)存储寿命长 只要光盘存储介质稳定，一般寿命在10年以上，而磁存储的信息一 般只能保存3-5年。 (2)非接触式读/写和擦 目前光盘机中光头与光盘间约有1-2mm的距离，光头不会磨损或划伤盘面，因此光盘可以自由更换。而高密度的磁盘机，由于磁头飞行高度 (几十纳米)的限制，较难更换磁盘。 (3)信息的载噪比(CNR)高 光盘的载噪比可达到50dB以上，而且经多次读写不降低。因此光盘多次读出的音质和图像的清晰度是磁带和磁盘无法比拟的。 (4)信息位的价格低 由于光盘的存储密度高，而且只读式的光盘如CD可以大量复制,它的信息位价格是磁记录的几十分之一。 光盘优点： 存储密度高。存储面密度可达 ，为普通磁盘10～100倍。例如一张CD-ROM盘片,外径120mm，容量可达680MB. 不会产生信息衰减 非接触式读写信息 保护激光头 抗电磁干扰。因为外界电磁干扰的频率远低于光频，即使不同光束之间也很难互相干扰。 记录速度快：单通道 50MB/s 多通道 200MB/s 价格低廉 CD盘的光道结构 磁盘： 恒定角速度 磁道为同心圆 光盘： 恒定线速度 螺旋形光道 CD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，CD唱盘的光道长度大约为5公里，如图所示。 CD盘转动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对于盘片运动的线速度是恒定的，通常用CLV(constant linear velocity)表示。 二、CD-ROM光盘存储与读出机理 只读型光盘系统的原理： 　　所有的只读型光盘系统都基于一个共同原理，即光盘上的信息以坑点形式分布，一系列的坑点（信息元）形成纹迹即信息记录道。 坑点分布包含着编码的视频和音频信息。对数据存储用的CD-ROM盘来讲，这种坑点分布用于读出或写入光点的导引。 1、光盘驱动器 光学头：使激光束聚焦并沿光道前进。 转动板：使光盘根据要读的数据的物理位置以不同的速率旋转。 控制器：控制焦点、光道、旋转板马达、旋转速率以及控制用户输入等功能。 信号处理器：对从光盘上读取的数据进行解码和纠错处理。 2、只读式光盘的工业标准 1. CD-DA （Compact Disc-Digital Audio)标准（物理格式）。 2. CD-DA标准（编码） 帧编码示意图（单位：Byte ） 一个扇区存放98帧，一帧存放24个字节声音数据 每一帧中有8字节的错误检验数据， 每一帧中有1个控制字节。 光盘的扇区数据结构 　　信息记录的轨迹称为光道。光道上划分出一个个扇区，它是光盘的最小可寻址单位。扇区的结构如图： 光盘扇区分为4个区域。2个全0字节和10个全1字节组成同步(SYNC)区，标志着扇区的开始。4字节的扇区标识(ID)区用于说明此扇区的地址和工作模式。光盘的扇区地址编码不同于磁盘，它是以分(MN)，秒(SC)和分数秒(FR，1/75s)时间值作为地址。由于光盘的恒定线速度是每秒钟读出75个扇区，故FR的值实际上就是秒内的扇区号(0—74)。 　　 3、光盘的结构 CD光盘数据记录方式 光道上凹痕示意（1 微米1μm＝10 -6 m） 4、光盘的制作（信息存储） CD-ROM光