光盤技術(shù)課件

第3章光盤技術(shù)3.1概述3.2CD-ROM簡介3.3光盤的發(fā)展動(dòng)向第3章光盤技術(shù)3.1概述3.1概述 3.1.1CD家族的發(fā)展 激光通過聚焦可獲得直徑為1μm的光束。經(jīng)技術(shù)人員研究發(fā)現(xiàn)，可以利用這種光束來記錄和重放信息。為此，從20世紀(jì)70年代初不少國家就開始致力于這方面的研究工作，到1972年已在實(shí)驗(yàn)室研究成功并于1978年將LV激光視盤正式投入市場。從那以后，這方面的研究成果陸續(xù)出現(xiàn)，其發(fā)展概況如圖3-1所示。3.1概述 3.1.1CD家族的發(fā)展圖3-1光盤的發(fā)展概況圖3-1光盤的發(fā)展概況 1.LV(LaserVision)激光視盤 它是最早研制成功并投放市場的光盤。在此光盤上記錄的是模擬電視信號，其中模擬圖像信號和模擬伴音信號均經(jīng)過調(diào)頻后記錄在光盤上。記錄在盤上的信號是以盤面上的凹坑來表示的。后來LV又被LD(LaserDisc)所代替?，F(xiàn)在普遍稱這種光盤為LD，或鐳射影碟。LD有直徑30cm和20cm兩種規(guī)格，其播放機(jī)與電視機(jī)連接，可播放高質(zhì)量圖像和高保真音樂。 2.音頻CD和MD 音頻CD就是人們常說的激光唱盤，它經(jīng)過近20年的發(fā)展，已進(jìn)入成熟期。它也是對音頻信號進(jìn)行模擬記錄。CD的規(guī)格有直徑12cm和8cm兩種，它們早已進(jìn)入家庭音響中。

1.LV(LaserVision)激光視盤 MD也是一種音頻激光唱盤，與CD不同的是它的尺寸更小，攜帶更加方便。MD的直徑只有6.4cm，但存放的信息足以播放74分鐘的音樂節(jié)目。 3.CD-G(CompactDiscGraphic) 這種激光盤又稱卡拉OK盤。它利用音頻CD盤片上的剩余通道來記錄畫面、文字等信息，在播放音樂的同時(shí)，可以產(chǎn)生靜止的圖像畫面和歌詞文字。因此，這種播放機(jī)在播放CD-G光盤時(shí)可以和電視機(jī)相連接，這對喜愛卡拉OK的人來說是很方便的。 MD也是一種音頻激光唱盤，與CD不同的是它的尺寸更小，攜 4.CD-V(CompactDiscVideo) 與前面所提到的LD類似，CD-V能播放活動(dòng)圖像和音樂，但它是LD系列的擴(kuò)充和改進(jìn)。它與LD的最大區(qū)別在于CD-V盤上的立體聲不再是模擬信號而是數(shù)字信號。因此，在盤上視頻信號采用模擬信號而音頻信號采用數(shù)字信號。CD-V盤可向下兼容LV，通常有12cm、8cm和30cm三種規(guī)格。 5.CD-DA(CompactDiscDigitalAudio)激光唱盤 CD-DA標(biāo)準(zhǔn)是全數(shù)字化音響激光唱盤的標(biāo)準(zhǔn)，是在此前各公司經(jīng)過激烈競爭后達(dá)成的標(biāo)準(zhǔn)，它以紅皮書的形式于1982年公布。

4.CD-V(CompactDiscVideo) CD-DA首先將音頻信號進(jìn)行采集、編碼，而后將二進(jìn)制編碼進(jìn)行8～14位調(diào)制后記錄在光盤上。盡管紅皮書只是對激光數(shù)字音響制定的標(biāo)準(zhǔn)，但它對后來的許多標(biāo)準(zhǔn)都有著直接影響。 6.CD-ROM(CompactDiscReadOnlyMemory)光盤只讀存儲器 CD-ROM主要用作計(jì)算機(jī)的外部存儲器。起初，它只記錄計(jì)算機(jī)可讀出的文字信息，而現(xiàn)在光盤則包括全數(shù)字化文字、聲音、圖形、動(dòng)畫及全動(dòng)態(tài)視頻影像。當(dāng)它用于存放文本、程序等方面的數(shù)據(jù)時(shí)，可提供550MB的存儲空間；當(dāng)用于存放電視圖像、聲音等數(shù)據(jù)時(shí)，可提供680MB的存儲空間。 CD-DA首先將音頻信號進(jìn)行采集、編碼，而后將二進(jìn)制編碼 CD-ROM是只讀的，且容量大、可隨機(jī)讀出，查詢方便。它可以存儲各種數(shù)據(jù)，例如各種軟件、聲音、圖像，以至于字典、教科書等，用于視聽教育、新聞、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。其發(fā)展已形成一股巨大的世界潮流，對人們的生活產(chǎn)生了極大的沖擊。 CD-ROM標(biāo)準(zhǔn)于1985年以黃皮書的形式公布。為進(jìn)一步完善黃皮書的標(biāo)準(zhǔn)，ISO于1987年公布CD-ROM的ISO9660標(biāo)準(zhǔn)。在這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)支持下，CD-ROM得到越來越廣泛的應(yīng)用。 CD-ROM是只讀的，且容量大、可隨機(jī)讀出，查詢方便。它 7.CD-I(CompactDiscInteractive)交互式光盤 利用CD-I播放系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。這是一套獨(dú)立的CD-ROM標(biāo)準(zhǔn)，以綠皮書的形式于1987年公布。 CD-I是針對第二代家庭教育、娛樂電子產(chǎn)品的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)的，希望它能走進(jìn)千家萬戶。同時(shí)，CD-I也在不斷修改，以適應(yīng)技術(shù)和市場發(fā)展的需求。 8.CD-ROMXA(CD-ROMeXtendedArchitecture) CD-ROMXA是由Philips、Sony和Microsoft公司于1988年公布的多媒體數(shù)據(jù)格式。它保留了ISO9660文件結(jié)構(gòu)及黃皮書所規(guī)定的物理扇區(qū)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、圖像、聲音的光盤記錄，達(dá)到圖像、聲音、文字的同步播放。 7.CD-I(CompactDiscIntera 9.PhotoCD PhotoCD是以數(shù)字方式將彩色照片存放在光盤上的一種手段。通過它使用者可以在計(jì)算機(jī)的顯示器或電視機(jī)上欣賞高清晰的彩色照片。它采用的記錄標(biāo)準(zhǔn)與CD-ROMXA相同。 可以想象，存放在PhotoCD光盤上的照片絕無變色和霉變的可能，因而它可以用來長期保存照片。 10.CD-R(CompactDiscRecordable)可記錄光盤 這種光盤允許寫一次，將數(shù)據(jù)寫入后便可以永久性地保存下來。寫入CD-R上的數(shù)據(jù)可以多次讀出。因此，CD-R也叫做CD-WORM(CompactDiscWriteOnceReadMemory)一次寫入型存儲器。 9.PhotoCD CD-R光盤價(jià)格比較低。當(dāng)需要少量制作CD-ROM時(shí)，可購買未寫過的CD-R原始盤，利用專門的光盤寫入(記錄)設(shè)備進(jìn)行CD-R的寫入。一旦寫入數(shù)據(jù)后，CD-R就變成了CD-ROM。這對少量制作CD-ROM是一種快捷的方法。 11.VCD(VideoCompactDisc) VCD又稱為小影碟。利用VCD既可看電影又可唱卡拉OK。VCD上的信號是按照MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮處理并記錄的。記錄在VCD光盤上的圖像和伴音信號可以在VCD播放機(jī)、CD-1播放機(jī)或CD-ROM驅(qū)動(dòng)器上播放，其圖像和伴音的質(zhì)量已達(dá)到或超過目前的普通錄像帶或激光視盤的水平。 VCD標(biāo)準(zhǔn)由數(shù)家有實(shí)力的大公司聯(lián)合制定，并于1993年10月以白皮書的形式公布。 CD-R光盤價(jià)格比較低。當(dāng)需要少量制作CD-ROM時(shí)，可 12.DVD(DigitalVideoDisc)數(shù)字視盤 DVD是一種全新的以MPEG-2為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視盤。由于它以MPEG-2為標(biāo)準(zhǔn)，因此具有高質(zhì)量的圖像畫面。而且，DVD視盤的記錄容量比CD-ROM大幾倍到幾十倍，播放時(shí)間達(dá)幾小時(shí)。DVD硬件及軟件均已解決，它代表著激光視盤今后的發(fā)展方向，現(xiàn)已經(jīng)大量出現(xiàn)。 為了推動(dòng)DVD的發(fā)展，在美國大型計(jì)算機(jī)公司和大影業(yè)公司壓力下，代表不同數(shù)字視頻光盤(DVD)標(biāo)準(zhǔn)的兩大陣營日本東芝公司和索尼公司經(jīng)過艱苦的談判和磋商，終于在1995年9月達(dá)成統(tǒng)一的DVD標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。這樣，代表第三代高畫質(zhì)CD的DVD必將主宰21世紀(jì)的影視設(shè)備。 12.DVD(DigitalVideoDisc) 13.MO(Magneto-Optical)磁光盤 與以上所描述的光盤不同，MO具有可讀寫功能和很大的存儲容量?？梢姡琈O既具有硬磁盤的多次讀寫及大容量功能，又具備光盤防磁、抗?jié)窦案呖煽啃缘奶攸c(diǎn)。 磁光盤利用磁和光兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)大容量讀寫存儲功能，且今后會(huì)繼續(xù)從增加容量和提高讀寫速度等方面得到發(fā)展。 14.PCD(PhaseChangeDisc)相變光盤 與磁光盤原理不同，PCD只是利用光學(xué)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的寫入和讀出。相變光盤的讀寫比較簡單，其驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)也比較容易，預(yù)計(jì)它有可能成為外存技術(shù)的主流。 13.MO(Magneto-Optical)磁光盤 15.FD(FlopticalDisk)光軟盤 FD是一種軟盤，而且其記錄信息原理依然是傳統(tǒng)的磁記錄原理，所不同的是它采用光學(xué)技術(shù)對讀寫磁頭進(jìn)行定位。 由于FD采用光學(xué)技術(shù)進(jìn)行定位，而光學(xué)技術(shù)定位使磁道密度相對要密一些，因此，光軟盤比一般軟盤的密度要大一些。 15.FD(FlopticalDisk)光軟盤 3.1.2光盤的分類 光盤按其讀寫功能可分為只讀光盤、一次寫多次讀光盤和可擦寫光盤三大類。 1.只讀光盤 只讀光盤上的數(shù)據(jù)都是在大批量生產(chǎn)制作時(shí)生成的，用戶可根據(jù)需要選讀光盤上的信息，但不能擦除、更改或再寫入新的數(shù)據(jù)。常見的ROM有CD-ROM、激光唱片(CD-DA)、激光視盤(LD)以及存儲視頻圖像和電影的VCD等。只讀光盤主要用于作為電子出版物、素材庫和大型軟件的載體。 3.1.2光盤的分類 2.一次寫多次讀光盤 一次寫多次讀光盤WORM(WriteOnceReadMany)的原理是存儲單元的狀態(tài)只能被改變一次，且一旦改變，就不能回到原來的狀態(tài)，因此寫是不可逆的。但重復(fù)可讀的次數(shù)在理論上是無限的，其使用壽命大約為30～100年。常用的WORM光盤有CD-R光盤，使用CD-R刻錄機(jī)寫入數(shù)據(jù)，它支持逐次寫入光盤內(nèi)容，可以繼續(xù)使用未使用過的剩余空間，但對于已寫入空間不允許重新寫入。WORM光盤主要用于檔案存儲等。 2.一次寫多次讀光盤 3.可擦寫光盤 可擦寫光盤E-R/W(Erasable-Read/Write)像硬盤一樣可任意讀寫數(shù)據(jù)，即允許在擦除了盤片上原有的數(shù)據(jù)以后重新寫入新的數(shù)據(jù)。光盤的擦過程與寫過程是一個(gè)逆過程，寫即改變光介質(zhì)的性質(zhì)，擦即恢復(fù)光介質(zhì)原來的性質(zhì)。擦寫光盤常用以下兩種擦寫操作原理。 1)相變擦寫原理 相變擦寫原理利用存儲介質(zhì)的兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間的互逆結(jié)構(gòu)的變化來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入和擦除。兩個(gè)穩(wěn)態(tài)為反射率高的晶態(tài)和反射率低的非晶態(tài)。 3.可擦寫光盤 寫過程是把存儲介質(zhì)的存儲區(qū)域從晶態(tài)變到非晶態(tài)，而擦過程則把存儲介質(zhì)的存儲區(qū)從非晶態(tài)恢復(fù)到晶態(tài)。利用相變擦寫原理的光盤是一種全光型光盤。 2)磁光擦寫原理 磁光擦寫原理是利用光照磁化方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入和擦除的。寫入數(shù)據(jù)時(shí)，激光束聚焦在光盤的磁光膜上，因溫度升高，光照區(qū)域迅速退磁，盤的另一面上的電磁線圈會(huì)對光照區(qū)域施加一個(gè)外磁場，使被光照區(qū)域反向磁化，沒有光照的相鄰存儲單元的磁化方向不變，從而實(shí)現(xiàn)磁化的反差記錄。擦除過程與寫入過程正好相反，即恢復(fù)原來的磁化方向。 寫過程是把存儲介質(zhì)的存儲區(qū)域從晶態(tài)變到非晶態(tài)，而擦過程則 由于在進(jìn)行擦除和寫入時(shí)需要激光和外磁場的共同作用，因此使用磁光擦寫原理的光盤稱為磁光盤。 可擦寫光盤主要用于多媒體應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)和大型多媒體信息系統(tǒng)中。 3.1.3光存儲技術(shù)基本原理 光存儲技術(shù)是一種通過光學(xué)方法寫入和讀出數(shù)據(jù)的數(shù)字存儲技術(shù)。

由于在進(jìn)行擦除和寫入時(shí)需要激光和外磁場的共同作用，因此使 光存儲技術(shù)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)兆瓦每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)凹坑或被燒焦成黑色線條單元。 而當(dāng)聚焦成微米大小的激光光束照射到存儲介質(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，由光檢測元件將反射光的強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，從而判斷介質(zhì)上有無存儲標(biāo)志。由于高能量的激光束可以聚焦成1μm左右的光點(diǎn)，因此采用光存儲技術(shù)比采用其他存儲技術(shù)有更高的存儲容量。 光存儲技術(shù)利用激光能聚焦成能量高度集中的極小光點(diǎn)的特性， 因此，光存儲原理可以描述如下：當(dāng)激光高能量寫入光束照射在存儲介質(zhì)單元上時(shí)，進(jìn)行標(biāo)識，即寫入二進(jìn)制數(shù)據(jù)，一般地說，有標(biāo)志代表二進(jìn)制代碼1，無標(biāo)志代表二進(jìn)制代碼0；當(dāng)讀出激光光束照射在存儲介質(zhì)單元上時(shí)，其反射率強(qiáng)度隨著所存儲數(shù)據(jù)(0或1)的不同而產(chǎn)生變化，一般說來反射率高的區(qū)域代表二進(jìn)制代碼1，反射率低的區(qū)域代表二進(jìn)制代碼0。 因此，光存儲原理可以描述如下：當(dāng)激光高能量寫入光束照射在 使用激光存儲原理把數(shù)據(jù)信息存儲在光存儲介質(zhì)上時(shí)，由于絕大多數(shù)光存儲介質(zhì)采用圓盤形式，因此該光存儲介質(zhì)通常稱為光盤。光盤上的信息數(shù)據(jù)是沿著盤面螺旋形狀的光軌道以一系列凹坑和凸區(qū)的線形式存儲的。當(dāng)數(shù)據(jù)寫入光盤時(shí)，以數(shù)據(jù)信號串行調(diào)制在激光光束上，再轉(zhuǎn)換成光盤上長度不等的凹坑和凸區(qū)。光道上的凹坑或凸區(qū)的長度約為0.3μm的整數(shù)倍，最長為3μm左右。凹凸交界的正負(fù)跳變沿均代表數(shù)碼“1”，兩個(gè)邊緣之間代表數(shù)碼“0”，“0”的個(gè)數(shù)是由邊緣之間的長度決定的。當(dāng)從光盤上讀出數(shù)據(jù)時(shí)，激光束沿光軌道掃描，當(dāng)遇到凹坑邊緣時(shí)反射率發(fā)生跳變，表示二進(jìn)制數(shù)字“1”，在凹坑內(nèi)或凸區(qū)上均為二進(jìn)制數(shù)字“0”，通過光學(xué)探測器產(chǎn)生光電檢測信號，從而讀出0、1數(shù)據(jù)。光盤上存儲數(shù)據(jù)的光軌道示意圖如圖3-2所示。 使用激光存儲原理把數(shù)據(jù)信息存儲在光存儲介質(zhì)上時(shí)，由于絕大圖3-2光盤數(shù)據(jù)存儲光軌道示意圖圖3-2光盤數(shù)據(jù)存儲光軌道示意圖 光盤的讀寫原理如圖3-3所示。

圖3-3光盤讀寫原理圖 光盤的讀寫原理如圖3-3所示。 由圖3-3可知，光盤讀寫系統(tǒng)包括寫入通道和讀出通道。向光盤寫入數(shù)據(jù)由寫入通道實(shí)現(xiàn)，激光器發(fā)出的光束經(jīng)過光分離器，高能量的光束在光調(diào)制器中受到寫入信號的調(diào)制后，被跟蹤反射鏡導(dǎo)向聚焦鏡，聚焦成1μm的光點(diǎn)，對光盤存儲區(qū)域進(jìn)行物化反應(yīng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的寫入操作。從光盤讀出信息數(shù)據(jù)由讀出通道實(shí)現(xiàn)，由激光器發(fā)出的光束經(jīng)過光分離器將光束強(qiáng)度減弱到一定程度，然后被跟蹤反射鏡導(dǎo)向聚焦鏡，使光束聚焦成1μm左右的光束，對光盤存儲區(qū)進(jìn)行掃描，反射光束由跟蹤反射鏡導(dǎo)入光分離器，以使輸入光束與反射光束相分離，然后再通過光電檢測器將光信號變換成電信號輸出。 由圖3-3可知，光盤讀寫系統(tǒng)包括寫入通道和讀出通道。向光 3.1.4主要技術(shù)指標(biāo) 從多媒體計(jì)算機(jī)來講，必須配置可以讀出激光唱盤和激光視盤的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器，下面講述光盤及其驅(qū)動(dòng)器的主要技術(shù)指標(biāo)。 1.尺寸 標(biāo)準(zhǔn)的CD-ROM和CD-DA盤片的直徑約為120mm，中心裝卡孔為15mm，厚度為1.2mm。對于其他光盤而言，直徑小到30cm大到80cm的都有。 3.1.4主要技術(shù)指標(biāo) 2.存儲容量 對于不同的存儲格式，CD-ROM光盤的容量略有不同，有580MB和680MB兩種，可以存放可播放一個(gè)多小時(shí)的數(shù)字音樂或動(dòng)態(tài)壓縮圖像，當(dāng)然，也可以用來存放文字和軟件。由于光盤的種類繁多，其他光盤的容量有小一些的，也有很大的。例如，一張采用SD(超密度)技術(shù)的光盤的容量有數(shù)GB之多。 3.數(shù)據(jù)傳輸速率 早期的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的傳輸速率為150Kb/s，在進(jìn)行動(dòng)態(tài)圖像回放時(shí)，這種驅(qū)動(dòng)器的效果不是太好。原因就在于其從光盤CD-ROM上讀出并傳送給計(jì)算機(jī)的傳輸速率太低。

2.存儲容量 很快，就出現(xiàn)了以原始的150Kb/s傳輸數(shù)率為基礎(chǔ)的2倍速的光盤驅(qū)動(dòng)器，即這種驅(qū)動(dòng)器的傳輸數(shù)率為150Kb/s的兩倍，即300Kb/s。用這種光盤驅(qū)動(dòng)器播放CD-ROM影視信號，效果就比較好了。而后，4倍速、6倍速以至現(xiàn)在的48倍速、64倍速的光盤驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)面市。 4.緩沖器的大小 為了提高光盤驅(qū)動(dòng)器的效率，使其更好地工作，每個(gè)光驅(qū)都配備自己的緩沖區(qū)。所謂緩沖區(qū)，就是光盤驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)用電池供電的RAM區(qū)，數(shù)據(jù)由光盤讀出后暫存于此緩沖區(qū)中。緩沖區(qū)的大小直接影響光驅(qū)的性能。原則上講，緩沖區(qū)的容量越大越好。一般有64KB、128KB、256KB，也有1MB或更大的緩沖區(qū)容量。 很快，就出現(xiàn)了以原始的150Kb/s傳輸數(shù)率為基礎(chǔ)的2 5.平均存取時(shí)間 早期的單速150Kb/s光驅(qū)的平均存取(實(shí)際上是查找)信息所需要的時(shí)間為350ms甚至更長的時(shí)間，而2倍速光驅(qū)的查找時(shí)間平均在200ms左右，4倍速光驅(qū)的平均存取時(shí)間大約為100～160ms。很顯然，平均存取時(shí)間的減少意味著通過光驅(qū)從CD-ROM光盤上查找資料的速度加快了。因此，平均存取時(shí)間也是光驅(qū)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。 6.接口類型 目前，光盤驅(qū)動(dòng)器的接口基本有以下兩種類型： (1)SCSI(SmallComputerSystemInterface)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口總線：用于計(jì)算機(jī)與光盤、磁盤驅(qū)動(dòng)器及打印機(jī)等外設(shè)的連接。 5.平均存取時(shí)間 一方面目前光驅(qū)多數(shù)都帶有SCSI接口，另一方面許多廠家也生產(chǎn)出了大規(guī)模集成電路芯片——SCSI控制器，利用這樣的芯片很容易構(gòu)成SCSI總線，而且廠商還提供了SCSI總線適配器，利用這種適配器與光盤驅(qū)動(dòng)器連接是十分方便的。當(dāng)然，也有的光盤驅(qū)動(dòng)器自身就帶有SCSI適配器，這種驅(qū)動(dòng)器用起來就更加簡單了。 (2)ATAPI(ATAttachmentPacketInterface)標(biāo)準(zhǔn)：這是光盤驅(qū)動(dòng)器的另一種接口標(biāo)準(zhǔn)。 它是從磁盤驅(qū)動(dòng)器接口總線經(jīng)改進(jìn)而得來的。目前，也有一部分光盤驅(qū)動(dòng)器采用這種接口。同樣，廠家也生產(chǎn)出了ATAPI接口適配卡。 一方面目前光驅(qū)多數(shù)都帶有SCSI接口，另一方面許多廠家也 7.支持軟件 當(dāng)前用在微型機(jī)上的光盤驅(qū)動(dòng)器可在不同的操作系統(tǒng)下工作。現(xiàn)在所見到的光驅(qū)可以工作在以下一種或多種操作系統(tǒng)之下：DOS、Windows、WindowsNT、OS/2、Macintosh、Unix、Novell等。在配置光盤驅(qū)動(dòng)器時(shí)，請注意它對操作系統(tǒng)的要求。 8.其他技術(shù)指標(biāo) 除了以上所提到的技術(shù)指標(biāo)外，光盤驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)指標(biāo)還有MTBF(平均無故障間隔時(shí)間)。目前，MTBF一般可達(dá)到幾萬至十幾萬小時(shí)。其他(如光盤驅(qū)動(dòng)器的體積、重量、功耗等)指標(biāo)就不再說明了。 7.支持軟件 最后提醒讀者，目前生產(chǎn)的光盤驅(qū)動(dòng)器有內(nèi)置和外置兩種方式。如果你的臺式微機(jī)有空余的5.25英寸磁盤驅(qū)動(dòng)器的位置，又不用經(jīng)常搬動(dòng)微機(jī)，則不妨購買內(nèi)置式光驅(qū)，安裝在空余的軟磁盤驅(qū)動(dòng)器的位置上，這樣可以起到防擠壓碰撞，防塵，甚至防盜的作用。如果你具有筆記本或其他形式的、需要經(jīng)常攜帶外出的微機(jī)，那么，配置一個(gè)外置式光盤驅(qū)動(dòng)器會(huì)更加方便。 最后提醒讀者，目前生產(chǎn)的光盤驅(qū)動(dòng)器有內(nèi)置和外置兩種方式。3.2CD-ROM簡介 在3.1節(jié)里已經(jīng)提到CD-DA和CD-ROM，前者首先出現(xiàn)以全數(shù)字的形式記錄音樂信號。既然是將數(shù)字化信息記錄于光盤上，那么自然也應(yīng)當(dāng)能作為計(jì)算機(jī)的外部存儲器，用以存放程序、數(shù)據(jù)等各種信息。但是，CD-DA的誤碼率有10-9之大，是無法滿足計(jì)算機(jī)的10-12以下誤碼率要求的。于是，就推出了CD-ROM標(biāo)準(zhǔn)，即前面提到的黃皮書標(biāo)準(zhǔn)。 CD-ROM應(yīng)在CD-DA的基礎(chǔ)上重新考慮光盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便能以最快的速度從幾百兆字節(jié)容量的光盤上找到所需數(shù)據(jù)，同時(shí)，又必須使誤碼率降到10-12以下，使CD-ROM真正成為計(jì)算機(jī)的外部存儲器。3.2CD-ROM簡介 在3.1節(jié)里已經(jīng)提到CD-DA 3.2.1CD-ROM盤片 1.CD-ROM盤片的構(gòu)造 CD-ROM盤片是一個(gè)圓形的薄片，其外徑為120mm，內(nèi)孔直徑為15mm，厚度為1.2mm。其構(gòu)造如圖3-4所示。圖3-4CD-ROM光盤盤片的構(gòu)造 3.2.1CD-ROM盤片圖3-4CD-ROM光盤 CD-ROM盤片由三層組成：一層是用透明的聚碳酸脂構(gòu)成的襯底；一層是記錄著信息的鋁反射層；一層是涂漆保護(hù)層。這三層構(gòu)成了厚度1.2mm的盤片。 2.CD-ROM的光道結(jié)構(gòu) CD-ROM及許多其他類型的光盤所記錄的信息就放于鋁反射層的凹坑上。正如下面要說明的，聚焦的激光束照射到光盤上，利用凹坑及非凹坑的反射強(qiáng)度的差別便可以讀出所存信息。 光盤上記錄信息的凹坑是沿一定的軌道構(gòu)成的。記錄信息的軌道稱為光道，它就是聚焦的激光束讀出數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)走的道路。信息光道的形式有兩種： CD-ROM盤片由三層組成：一層是用透明的聚碳酸脂構(gòu)成的 (1)CLV形式：又叫做衡線速盤。這種盤片在旋轉(zhuǎn)、讀出數(shù)據(jù)時(shí)，它的旋轉(zhuǎn)速度與讀出光頭所處的半徑成反比。光頭距盤片的中心愈遠(yuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角速度愈慢，從而保證在任何位置上的線速度都是恒定的。 CLV盤的光道在盤上構(gòu)成從中心區(qū)到邊沿的一條螺旋線。這種以螺旋線衡線速度讀出數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)形式可以更加充分地利用光盤的存儲空間，達(dá)到存儲更多信息的目的。 (2)CAV形式：又叫做衡角速盤。也就是說，在讀出信息時(shí)，盤片的旋轉(zhuǎn)角速度保持不變。很顯然，當(dāng)這種形式的盤的光頭在中心區(qū)和邊沿時(shí)，光道的線速度是不一樣的。

(1)CLV形式：又叫做衡線速盤。這種盤片在旋轉(zhuǎn)、讀 CAV盤的光道從中心區(qū)到邊沿由成千上萬個(gè)同心圓組成。這種結(jié)構(gòu)形式讀者一定很熟悉，因?yàn)檐洿疟P和硬磁盤都是這種形式 現(xiàn)在我們所用的CD-DA，CD-ROM及CD-I都是采用CLV形式。也有一些光盤，如相變光盤、CD-V等采用CAV形式。 CAV盤的光道從中心區(qū)到邊沿由成千上萬個(gè)同心圓組成。這種 3.2.2CD-ROM信息的記錄 CD-ROM盤用反射層上的凹坑和非凹坑來存放信息。下面將具體加以說明。 1.信息的形成 在CD-ROM上，是用數(shù)字(1,0)形式存放信息的，但是，并不是用凹坑和非凹坑來表示0或1，而是用凹坑的前后沿表示1，用凹坑和非凹坑的持續(xù)長度表示0的個(gè)數(shù)。也可以這樣說，凹坑的改變?yōu)?，不改變的長度為0的個(gè)數(shù)。這種技術(shù)可用圖3-5來說明。 3.2.2CD-ROM信息的記錄圖3-5CD-ROM上信息的形成圖3-5CD-ROM上信息的形成 由圖3-5可以看到，由凹坑到非凹坑或由非凹坑到凹坑，在通道位上形成1，而凹坑或非凹坑的持續(xù)長度形成若干個(gè)0。 同時(shí)，從圖3-5所描述的情況看，尚不能用這種方法來直接記錄二進(jìn)制信息。當(dāng)二進(jìn)制信息中有連續(xù)兩個(gè)以上的1存在時(shí)，將無法進(jìn)行記錄。為此需要將要記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即進(jìn)行EFM編碼。 由圖3-5可以看到，由凹坑到非凹坑或由非凹坑到凹坑，在通 2.EFM編碼 正如前面提到的，要在CD-ROM光盤上記錄數(shù)據(jù)，還必須將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成那種介質(zhì)上適于存儲的形式才行，也就是說，要將欲記錄的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成便于記錄的代碼(這種代碼通常叫做通道碼)，再將通道碼記錄在CD-ROM光盤上。其實(shí)，這種思路在磁帶、磁盤等其他介質(zhì)的信息記錄中也同樣適用。例如，軟磁盤上采用MFM(改進(jìn)調(diào)頻)編碼也是運(yùn)用了這種思路。 在CD-ROM及CD-DA中，都是將一個(gè)字節(jié)(8位二進(jìn)制)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成了14位的通道碼，通常叫做8到14調(diào)制(EighttoFourteenModulation，EFM)編碼。 2.EFM編碼 眾所周知，8位數(shù)據(jù)共有256種編碼，而14位二進(jìn)制編碼可以構(gòu)成16384種編碼。從這16384種編碼中，找到適合下面規(guī)定的通道碼：在兩個(gè)1之間至少有兩個(gè)0而又不多于10個(gè)0的編碼。按照這個(gè)規(guī)定，從16384種編碼中能找到適合上述規(guī)定的267種編碼，從中去掉不太合適的11種，將留下的256種編碼與前面的8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的256種編碼一一對應(yīng)。這樣就可以構(gòu)成8位數(shù)據(jù)和14位通道碼一一對應(yīng)的一個(gè)表，我們將此表叫做EFM轉(zhuǎn)換表。 在實(shí)際過程中，將8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成14位通道碼可以通過查表來實(shí)現(xiàn)。這樣，經(jīng)查表所得到的14位通道碼肯定滿足兩個(gè)1之間不少于兩個(gè)0而又不多于10個(gè)0，但是，卻無法保證兩個(gè)14位通道碼間的結(jié)合的位置上滿足這一規(guī)定。為此，在記錄通道碼時(shí)，允許在兩個(gè)通道間增加3個(gè)二進(jìn)制位的合并碼，以便滿足規(guī)定，下面的序列就表示了這種情況。 眾所周知，8位數(shù)據(jù)共有256種編碼，而14位二進(jìn)制編碼可8位數(shù)據(jù)111010001110001014位通道0001001000001010010001000010加合并碼00010010000010000100100010000108位數(shù)據(jù)11101000111000 8位數(shù)據(jù) 11101000 11100010 14位通道 00010010000010 10010001000010 加合并碼 00010010000010 00010010001000010

8位數(shù)據(jù) 最后，將加有合并碼的通道位信息寫到CD-ROM上，形成前面所提到的凹坑和非凹坑。 當(dāng)數(shù)據(jù)從CD-ROM上讀出時(shí)，通過上述過程的逆過程，即可獲得原來的數(shù)據(jù)。 3.2.3CD-ROM的記錄格式 1.CD-ROM盤區(qū)的劃分 前面已經(jīng)提到，CD-ROM光盤的記錄形式為CLV，其光道是一條螺旋形狀光道。一片CD-ROM可以由1～99條光道組成。正如前面已涉及到的，這里所提到的光道是信息光道，它由一條物理光道、多條物理光道或者一條物理光道的一部分構(gòu)成。物理光道就是CD-ROM上一圈(360°)連續(xù)的螺旋形光道。 最后，將加有合并碼的通道位信息寫到CD-ROM上，形成前 如果將CD-ROM盤上的記錄數(shù)據(jù)的光道拉直，其結(jié)構(gòu)可以簡單地表示在圖3-6上。圖3-6CD-ROM光盤的結(jié)構(gòu) 如果將CD-ROM盤上的記錄數(shù)據(jù)的光道拉直，其結(jié)構(gòu)可以簡 由圖3-6可以看出，一張CD-ROM盤可以劃分為三部分：導(dǎo)入?yún)^(qū)、節(jié)目區(qū)和導(dǎo)出區(qū)。 開始的區(qū)域是CD-ROM的導(dǎo)入?yún)^(qū)。它由若干個(gè)空的扇區(qū)組成，用于引導(dǎo)激光束，以便更容易識別出節(jié)目區(qū)。 節(jié)目區(qū)又叫做用戶信息區(qū)，它由最多可達(dá)99條的光道組成，每條光道可由300到325000個(gè)扇區(qū)組成。有關(guān)扇區(qū)的結(jié)構(gòu)將在下面進(jìn)行討論。 導(dǎo)出區(qū)由空扇區(qū)構(gòu)成。對于激光唱盤CD-DA來說，導(dǎo)出區(qū)是無聲扇區(qū)。 由圖3-6可以看出，一張CD-ROM盤可以劃分為三部分： 2.扇區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 上面已經(jīng)提到，一片CD-ROM光盤分為三個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)都是由數(shù)目不等的扇區(qū)組成的。扇區(qū)是CD-ROM中最基本的單位，在節(jié)目區(qū)中，它也是最小可尋址單元。 在CD-ROM中，規(guī)定有兩種不同的扇區(qū)方式，現(xiàn)將它們表示在圖3-7中。 (1)扇區(qū)方式1。扇區(qū)方式1如圖3-7中(a)所示。 在此扇區(qū)中，SYNC(同步字)由12個(gè)字節(jié)構(gòu)成，放在扇區(qū)的部首。接下來是扇區(qū)的頭(或稱為鑒別字)，它是由時(shí)間信息表示的鑒別字，用以標(biāo)志扇區(qū)。 2.扇區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 它分別由MIN(分)、SEC(秒)及SECTOR(分?jǐn)?shù)秒)組成，其中，分用一個(gè)字節(jié)表示，可表示0到74分鐘，因?yàn)橐粡圕D-ROM光盤的最大播放時(shí)間是74分鐘；秒用一個(gè)字節(jié)表示，可表示0到59秒；分?jǐn)?shù)秒表示0到74，即1/75秒。 可見，分?jǐn)?shù)秒可認(rèn)為是扇區(qū)號。這樣一來，利用尋找此鑒別字(或扇區(qū)頭)，即利用分、秒及分?jǐn)?shù)秒，可以決定扇區(qū)的地址。顯然，這種決定扇區(qū)地址的方式與我們熟悉的磁盤上的扇區(qū)地址定義大不相同。 它分別由MIN(分)、SEC(秒)及SECTOR(圖3-7兩種CD-ROM扇區(qū)方式(a)扇區(qū)方式1；(b)扇區(qū)方式2圖3-7兩種CD-ROM扇區(qū)方式 在鑒別字中，還有一個(gè)字節(jié)(MODE)用來指定本扇區(qū)的扇區(qū)方式。 鑒別字的后面為用戶數(shù)據(jù)。對于方式1而言，用戶數(shù)據(jù)區(qū)為2048個(gè)字節(jié)。而且，在扇區(qū)方式1里，用戶數(shù)據(jù)區(qū)用于存放對錯(cuò)誤敏感的數(shù)據(jù)(例如，軟件程序、文字、常數(shù)等)，它們對誤碼率要求很高，甚至不允許有錯(cuò)，因?yàn)椋坏┯绣e(cuò)，可能帶來嚴(yán)重的后果。 為了消除扇區(qū)方式1中的錯(cuò)誤，在組織扇區(qū)時(shí)，采取檢錯(cuò)和糾錯(cuò)措施。從圖3-7(a)中可以看到，用戶數(shù)據(jù)的后面是EDC(ErrorDetectionCode)錯(cuò)誤測碼。最后，還有276個(gè)字節(jié)的編碼用于ECC(ErrorCorrectingCode)誤差校正編碼。 在鑒別字中，還有一個(gè)字節(jié)(MODE)用來指定本扇區(qū)的 利用EDC和ECC，經(jīng)軟件進(jìn)行比較復(fù)雜的計(jì)算，可以糾正扇區(qū)中多個(gè)錯(cuò)誤字節(jié)，使誤碼率達(dá)到10-12以下。 (2)扇區(qū)方式2。從圖3-7(b)中可以看到，扇區(qū)方式2的同步、鑒別字與方式1是一樣的，而剩下的扇區(qū)部分——2336個(gè)字節(jié)，全部用于記錄用戶數(shù)據(jù)。這里所記錄的數(shù)據(jù)是那些對錯(cuò)誤不甚敏感的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)一級校正后，誤碼率便可達(dá)到10-9，這對于聲音數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)等，不必再做進(jìn)一步校正即可使用。而在方式1中，對一級校正的數(shù)據(jù)還必須進(jìn)一步進(jìn)行第二級校驗(yàn)，使誤碼率達(dá)到小于10-12的要求。

利用EDC和ECC，經(jīng)軟件進(jìn)行比較復(fù)雜的計(jì)算，可以糾正扇 在CD-ROM中，還有一種扇區(qū)方式為方式0，但這種方式不向用戶開放，此處不再說明。 在描述了CD-ROM的扇區(qū)方式后，順便說明一下，在CD家族中目前還有CD-I格式、CD-ROMXA格式以及在一片CD-ROM光盤中采用不同的格式而形成的混合格式。 CD-ROMXA格式與CD-I格式的定義相同，如圖3-8所示。 在CD-ROM中，還有一種扇區(qū)方式為方式0，但這種方式不圖3-8CD-I及CD-ROMXA的扇區(qū)格式(a)格式1；(b)格式2圖3-8CD-I及CD-ROMXA的扇區(qū)格式 從圖3-8中可以看到，CD-I及CD-ROMXA同樣定義了兩種扇區(qū)格式。而且，它們與CD-ROM扇區(qū)方式1和方式2十分類似。 正是由于目前常用的CD-ROMXA、CD-I和CD-ROM格式很相似，因此現(xiàn)在有許多CD-ROM驅(qū)動(dòng)器可兼容它們。 3.構(gòu)成扇區(qū)的幀 CD-ROM光盤上的每個(gè)扇區(qū)都是由98幀組成的。 從扇區(qū)的第一個(gè)字節(jié)開始，每24個(gè)字節(jié)為一幀，扇區(qū)的2352個(gè)字節(jié)剛好分為98幀。前面曾提及，扇區(qū)中的分?jǐn)?shù)秒為1/75秒。那么，反過來也可以說，每75個(gè)扇區(qū)構(gòu)成一秒信息，即每秒75個(gè)扇區(qū)，同樣，可以推出每秒為7350幀。 從圖3-8中可以看到，CD-I及CD-ROMXA同樣定 3.2.4CD-ROM的文件結(jié)構(gòu) 在此之前，我們討論了數(shù)據(jù)記錄在CD-ROM盤上的物理結(jié)構(gòu)。但從應(yīng)用角度來說，了解CD-ROM盤上的文件結(jié)構(gòu)也是極為重要的，現(xiàn)在就從底層開始逐步予以說明。當(dāng)然，CD-ROM盤的邏輯格式標(biāo)準(zhǔn)由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提供，稱為ISO9660，其規(guī)定是十分詳盡而冗長的，需要詳細(xì)了解這種標(biāo)準(zhǔn)的讀者可以自行查閱。 1.邏輯扇區(qū) 在圖3-7中我們畫出了物理扇區(qū)，現(xiàn)在把扇區(qū)中的用戶數(shù)據(jù)定義為邏輯扇區(qū)。在扇區(qū)方式1中，2048個(gè)字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)被定義為一個(gè)邏輯扇區(qū)。 3.2.4CD-ROM的文件結(jié)構(gòu) 每個(gè)邏輯扇區(qū)都賦予一個(gè)唯一的邏輯扇區(qū)號(LSN)，并且規(guī)定CD-ROM盤上的第一個(gè)邏輯扇區(qū)號從物理地址00∶02∶00開始，標(biāo)為LSN0。 一個(gè)邏輯扇區(qū)又可以分成一個(gè)或多個(gè)邏輯塊，這對于用光盤存放小文件很有用。邏輯塊可以是512字節(jié)、1024字節(jié)或2048字節(jié)。邏輯扇區(qū)中的邏輯塊同樣可以編號，以便尋找。 2.文件 文件的概念與磁盤存儲器類似。一個(gè)文件可以由若干邏輯塊或由若干邏輯扇區(qū)來存放，甚至可以由多片CD-ROM光盤來存放。

每個(gè)邏輯扇區(qū)都賦予一個(gè)唯一的邏輯扇區(qū)號(LSN)，并且規(guī) 存于CD-ROM光盤上的文件類型沒有限制，可以是ASCII文件、索引文件、可執(zhí)行文件、壓縮與非壓縮的圖像文件和聲音文件等。 文件的標(biāo)識符由文件名、擴(kuò)展名和版本號三部分組成。 3.目錄 CD-ROM光盤的文件系統(tǒng)與DOS中的文件系統(tǒng)很相似，采用分層的目錄結(jié)構(gòu)，并規(guī)定目錄層次的深度為8級。 但是，對于存儲容量很大(達(dá)幾百M(fèi)B)，可能存放有大量文件的CD-ROM光盤來說，若繼續(xù)采用磁盤上的方式來處理目錄，要打開一個(gè)嵌套層數(shù)比較多的文件，必將花費(fèi)大量的尋找時(shí)間。為此，人們已提出路徑表的解決辦法。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可利用索引值來查尋目錄，其思路如圖3-9所示。 存于CD-ROM光盤上的文件類型沒有限制，可以是ASCI圖3-9CD-ROM目錄結(jié)構(gòu)和路徑表圖3-9CD-ROM目錄結(jié)構(gòu)和路徑表 在路徑表中，存放著根目錄和各子目錄的路徑。每個(gè)目錄都包含著該目錄的起始地址，即該目錄的邏輯塊號以及目錄的其他信息，通過路徑表就可以直接尋址任何一個(gè)子目錄。因此，有了這樣一個(gè)路徑表，可以更快地查詢?nèi)魏我粋€(gè)子目錄。 4.卷 單片CD-ROM稱為一卷。一卷中可以容納多個(gè)文件。同樣，也有可能一個(gè)大的應(yīng)用軟件要用多卷來存放，從而構(gòu)成一個(gè)卷集。例如，中國大百科全書，需要多卷才能存放下。 在路徑表中，存放著根目錄和各子目錄的路徑。每個(gè)目錄都包含 一片CD-ROM光盤存放信息的區(qū)域稱為卷空間。其中，從0邏輯扇區(qū)到15邏輯扇區(qū)這16個(gè)邏輯扇區(qū)為系統(tǒng)區(qū)，從16邏輯扇區(qū)開始到最后一個(gè)邏輯扇區(qū)稱為數(shù)據(jù)區(qū)。 系統(tǒng)區(qū)的內(nèi)容沒有規(guī)定，而數(shù)據(jù)區(qū)的第一個(gè)邏輯扇區(qū)(即第16個(gè)邏輯扇區(qū))存放卷描述符，用來說明整個(gè)CD-ROM光盤的許多重要信息，其中包括盤上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、根目錄的地址、路徑表的大小和邏輯塊的大小等。 一片CD-ROM光盤存放信息的區(qū)域稱為卷空間。其中，從0 3.2.5CD-ROM驅(qū)動(dòng)器 在3.1節(jié)中已經(jīng)提到，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器有多種速率，例如單速150Kb/s，以及2倍速、4倍速、6倍速等，而且，在每種速率下又有多種型號。但是，不管如何變化，它們都必須滿足前面已經(jīng)提到的基本要求，例如，使用120mm標(biāo)準(zhǔn)盤、采用CLV轉(zhuǎn)動(dòng)方式、具有600MB左右的容量等。CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)成框圖如圖3-10所示。 CD-ROM驅(qū)動(dòng)器由驅(qū)動(dòng)單元與控制單元兩部分組成，如圖3-10所標(biāo)出的。有的廠家已分別提供兩塊芯片用以完成驅(qū)動(dòng)和控制功能。例如NEC公司專為CD-ROM開發(fā)的芯片μPD63700GF用以完成驅(qū)動(dòng)單元的功能；μPD63701GF用以完成控制單元的功能，它可以通過SCSI總線向主控機(jī)提供最高可達(dá)2Mb/s的傳輸速率。 3.2.5CD-ROM驅(qū)動(dòng)器圖3-10CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)成框圖圖3-10CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)成框圖 1.驅(qū)動(dòng)單元 驅(qū)動(dòng)單元中包括以下幾部分： (1)光頭及其控制電路：光頭激光器需要進(jìn)行控制，以保證激光輸出功率穩(wěn)定。同時(shí)，要對激光聚焦系統(tǒng)進(jìn)行控制，將激光束聚焦在光盤的信息面上。 光頭跟蹤控制是為了保證聚焦的激光束一直落在規(guī)定的光道上，并且在光頭沿螺旋形光道讀出數(shù)據(jù)時(shí)，使光道跟蹤精度達(dá)0.1μm。因?yàn)楣獾赖牡篱g距只有1.6μm，記錄信息的凹坑寬度為0.5μm，精度自然要求很高。

1.驅(qū)動(dòng)單元 除了光頭的光道跟蹤馬達(dá)外，光頭上還需要有一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。利用馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)，可使光頭從某位置跳到另外的光道上，其間隔可多達(dá)20000條光道。利用這個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，可以迅速移動(dòng)光頭，以便更快地尋道。 (2)光盤CLV伺服：光盤需要用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，而且CD-ROM采用的是CLV--恒定線速度旋轉(zhuǎn)。也就是說，當(dāng)光頭靠近盤中心時(shí)，旋轉(zhuǎn)速度快，而當(dāng)光頭接近光盤邊沿時(shí)，光盤的旋轉(zhuǎn)速度要慢。線速度v=ωr，要保證v為常數(shù)，ω必然隨r增加而減少。驅(qū)動(dòng)單元中的控制電路可以保證光盤以恒線速1.2m/s旋轉(zhuǎn)。 除了光頭的光道跟蹤馬達(dá)外，光頭上還需要有一個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。利 (3)EFM解調(diào)：在利用光盤驅(qū)動(dòng)器讀出數(shù)據(jù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元中的電路實(shí)現(xiàn)EFM解調(diào)，將包括合并碼及14位數(shù)碼的編碼恢復(fù)為原始的8位數(shù)據(jù)，即還原為原始的幀數(shù)據(jù)。 同時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元中的數(shù)據(jù)處理器還具有糾錯(cuò)能力并可實(shí)現(xiàn)雙倍速、4倍速等重放能力。為了實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元的功能，在其內(nèi)部還有SRAM緩沖區(qū)等許多功能部件。 2.CD-ROM控制單元 CD-ROM光盤上的數(shù)據(jù)在驅(qū)動(dòng)單元的控制下讀出后，經(jīng)過一些簡單的處理(如濾波、靜噪等)后進(jìn)入控制單元。在控制單元中進(jìn)行的主要處理如下： (3)EFM解調(diào)：在利用光盤驅(qū)動(dòng)器讀出數(shù)據(jù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)單 (1)檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。在控制單元中，利用芯片中的硬件實(shí)現(xiàn)EDC和ECC校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。 (2)方式控制。CD-ROM可以采用兩種扇區(qū)方式，另外，與CD-ROM相關(guān)的還有CD-I等格式，這可以由控制單元中的微處理器來進(jìn)行設(shè)定和控制。 (3)緩沖功能?？刂茊卧梢酝饨?4KB～1MB的DRAM緩沖器，用以存儲糾錯(cuò)后的數(shù)據(jù)。這樣的緩沖器更有利于數(shù)據(jù)向主控機(jī)的傳送，以實(shí)現(xiàn)最高可達(dá)2Mb/s的數(shù)據(jù)傳送能力。 (1)檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。在控制單元中，利用芯片中的硬件實(shí)現(xiàn)E (4)SCSI接口?？刂茊卧膳cSCSI總線直接接口，或者說它可以直接插在SCSI總線上，從而實(shí)現(xiàn)主控機(jī)與CD-ROM驅(qū)動(dòng)器的連接，將數(shù)據(jù)從光盤CD-ROM中讀出。 任何CD-ROM驅(qū)動(dòng)器都需要在其驅(qū)動(dòng)程序支持下才能正常工作。高版本的DOS或Windows都配有標(biāo)準(zhǔn)的CD-ROM驅(qū)動(dòng)程序。同時(shí)，在購買CD-ROM光盤驅(qū)動(dòng)器時(shí)，經(jīng)銷商也一定會(huì)為你配置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，以便支持驅(qū)動(dòng)器工作。在配有內(nèi)置式光驅(qū)的某些微型機(jī)系統(tǒng)中，用戶使用光盤驅(qū)動(dòng)器與使用磁盤驅(qū)動(dòng)器一樣方便。 (4)SCSI接口?？刂茊卧膳cSCSI總線直接接口 3.2.6CD-ROM的制作 CD-ROM制作根據(jù)批量大小，可分為兩種方法。 1.用CD-R盤制作CD-ROM 前面已經(jīng)提到，CD-R盤的主要特點(diǎn)是只寫一次，但可以多次讀出，這有點(diǎn)類似于內(nèi)存芯片中的PROM。CD-R盤的信息一旦寫好就變成了CD-ROM，成了一片光盤只讀存儲器，而且寫入CD-R上的信息至少可以保存100年。利用CD-R可以少量制作CD-ROM，通常是幾十到幾百片的CD-ROM的制作才采用這種方法。 空白的CD-R盤片由生產(chǎn)廠家提供，而且隨著時(shí)間的推移，價(jià)格會(huì)愈來愈低。在制作CD-ROM時(shí)，可從市場上購買空白的CD-R盤片。 3.2.6CD-ROM的制作 同時(shí)，還必須配置CD-R光盤刻錄機(jī)?？啼洐C(jī)有整套的，也有通過SCSI接口總線與常用的微型計(jì)算機(jī)連在一起使用的。與光盤刻錄機(jī)相配套的還有專門的刻錄軟件。 在上述硬件和軟件的支持下，就可以將信息寫入CD-R。首先，將要寫入的數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序等轉(zhuǎn)換成可以寫入CD-R的格式，而后，在刻錄軟件支持下，利用聚焦的激光束在CD-R光道上形成凹坑。因此，刻錄機(jī)完全可以生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的CD-ROM光盤。 CD-R光盤刻錄機(jī)的價(jià)格正不斷地降低，已可以普及。因此，人們可以利用這種設(shè)備在辦公室的環(huán)境下制作各種符合國際標(biāo)準(zhǔn)的CD-ROM。在少量CD-ROM盤的制作中，這是一種很好的方法，故有人將CD-R光盤刻錄機(jī)稱為光盤技術(shù)的里程碑。 同時(shí)，還必須配置CD-R光盤刻錄機(jī)?？啼洐C(jī)有整套的，也有 2.大批量制作CD-ROM 大批量制作CD-ROM與前面所說的用刻錄機(jī)制作完全不同。大批量制作CD-ROM很像印刷行業(yè)出版圖書的過程，其過程簡要說明如下： (1)預(yù)制主片。預(yù)制主片的過程就是將未經(jīng)格式化的數(shù)據(jù)(文字、聲音、圖像等)或應(yīng)用程序進(jìn)行預(yù)處理，生成CD-ROM光盤上所要求的邏輯結(jié)構(gòu)和組織形式，并把經(jīng)過預(yù)處理的符合CD-ROM格式的數(shù)據(jù)存放在硬盤或其他合適的介質(zhì)上。這時(shí)存放在硬盤上的預(yù)處理后的標(biāo)準(zhǔn)化格式就是CD-ROM光盤在硬盤上的映像?？梢?，預(yù)制主片并沒有物理意義上的片，而僅僅是把主片的映像預(yù)制在硬盤(或其他介質(zhì))上。 2.大批量制作CD-ROM (2)制作主片。主片的基底是玻璃，在基底上均勻地涂上一層0.125μm的感光樹脂，而后將涂有感光樹脂的基片放到專門的激光束曝光設(shè)備上?；凑誄LV方式旋轉(zhuǎn)，而激光束沿螺旋形軌道行進(jìn)，由預(yù)制主片上的信息控制激光束使感光樹脂曝光。這就會(huì)使預(yù)制主片上的信息以激光曝光與否的形式記錄在基片的感光樹脂上。 接下來的工作與照相相仿，就是用化學(xué)藥品對曝光過的基片進(jìn)行顯影，使曝過光的部分被腐蝕掉，這樣就在基片上形成了上億個(gè)凹坑。 經(jīng)過顯影后的基片還要在感光涂層面上蒸發(fā)上一層金屬膜，通常是金屬銀。到此就制成了一片主片。 (2)制作主片。主片的基底是玻璃，在基底上均勻地涂上一 (3)電鑄。電鑄就是將主片浸入含有鎳離子的電解液中，通上適當(dāng)電流，在蒸發(fā)有銀層的、具有光盤數(shù)據(jù)映像的表面上不斷吸附鎳離子，最后形成具有抗腐蝕感光凹坑的金屬鎳片的過程。 這片堅(jiān)固的金屬鎳片的表面保留著與光盤完全相反的印模。人們常稱經(jīng)過電鑄形成的金屬片為金屬主片或父片。 (4)制作母片和膜片。利用金屬父片，通過電鑄又會(huì)生成多片金屬片。通常將這些由父片生成的金屬片稱為母片。同理，再利用母片，通過電鑄又可以生成多片金屬片，稱這些由母片生成的金屬片為膜片。生成多片膜片的目的就在于大批量生產(chǎn)。 (3)電鑄。電鑄就是將主片浸入含有鎳離子的電解液中 (5)復(fù)制CD-ROM盤。利用上述過程產(chǎn)生的膜片形成了一種模具，其大小厚度如同CD-ROM光盤所規(guī)定。很顯然，這個(gè)模具必須具有很高的精確度。這是因?yàn)?，在?fù)制CD-ROM時(shí)，是將具有光學(xué)等級的塑料制成的融化樹脂注入模具空腔中的。經(jīng)過幾秒鐘，塑料樹脂凝固，打開模具，取出塑料樹脂盤。顯然，該塑料樹脂盤的一面上必然印有表示信息的凹坑。 在載有信息凹坑的塑料盤表面上鍍上一層極薄的純鋁，就形成了讀出盤上數(shù)據(jù)的反光表面。 最后，再在鋁的表面上涂上一層堅(jiān)固的保護(hù)漆，以保護(hù)鋁反射膜表面不會(huì)劃傷，不會(huì)氧化。這樣CD-ROM光盤就形成了。 (5)復(fù)制CD-ROM盤。利用上述過程產(chǎn)生的膜片形成了 (6)測試。在預(yù)制主片時(shí)，預(yù)處理后應(yīng)進(jìn)行測試，測試無誤后再制作主片。 在制成CD-ROM之后，印刷包裝之前應(yīng)進(jìn)行測試。主要是由CD-ROM驅(qū)動(dòng)器讀出CD-ROM聲音的應(yīng)用程序并執(zhí)行，檢查結(jié)果。同時(shí)，將讀出的應(yīng)用程序與預(yù)制主片前的程序進(jìn)行比較。對于CD-ROM上的聲音、圖像或文字也要進(jìn)行上述兩項(xiàng)工作，也就是播放出聲音、圖像、文字進(jìn)行視聽，觀察效果。同時(shí)，將讀出的數(shù)據(jù)與預(yù)制主片的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以便確定CD-ROM光盤在制作過程中是否有錯(cuò)誤。若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，應(yīng)進(jìn)行分析并加以改正。

(6)測試。在預(yù)制主片時(shí)，預(yù)處理后應(yīng)進(jìn)行測試，測試無誤 (7)印刷和包裝?？梢杂酶鞣N印刷技術(shù)對CD-ROM進(jìn)行印刷。復(fù)制廠商可委托印刷設(shè)計(jì)者為CD-ROM設(shè)計(jì)所需要的圖案、顏色及尺寸大小，同時(shí)，為CD-ROM光盤印上序號和必要的標(biāo)志，最后，對CD-ROM光盤進(jìn)行包裝。 (7)印刷和包裝?？梢杂酶鞣N印刷技術(shù)對CD-ROM進(jìn)行3.3光盤的發(fā)展動(dòng)向 當(dāng)前，光盤技術(shù)正朝著高密度、大容量、小體積、多品種、快速存取及網(wǎng)絡(luò)化的趨勢發(fā)展。 1.從CD-ROM到SD-ROM 前面已經(jīng)提到，CD-ROM的歷史不過十多年，尤其是近幾年，隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，CD-ROM已得到了極大的發(fā)展。各種速率的與計(jì)算機(jī)相連的光盤(CD-ROM)驅(qū)動(dòng)器或獨(dú)立的光盤播放機(jī)大量涌現(xiàn)，而且，CD-ROM驅(qū)動(dòng)器已成為微型機(jī)的必配外設(shè)。3.3光盤的發(fā)展動(dòng)向 當(dāng)前，光盤技術(shù)正朝著高密度、大容 同時(shí)，各種類型的CD-ROM盤，從教育、游戲、管理直到各種軟件，目前已有近萬種。無疑，上節(jié)中我們提到的CD-ROM及其系列產(chǎn)品，如CD-I、CD-DA、CD-ROMXA等等將繼續(xù)以強(qiáng)勁的勢頭占領(lǐng)市場，而且在今后數(shù)年內(nèi)，這種情況不會(huì)發(fā)生根本的變化。 但是，隨著高清晰度電視標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和發(fā)展，隨著MPEG-2的公布和技術(shù)難點(diǎn)的克服，人們要求容量更大的CD-ROM，原來只有幾百M(fèi)B的CD-ROM已無法滿足要求。于是，技術(shù)實(shí)力雄厚的公司提出SD-ROM，而有的公司提出MMCD-ROM。

同時(shí)，各種類型的CD-ROM盤，從教育、游戲、管理直到各 所謂SD，是超密度的意思，而MMCD則是多媒體光盤的意思。盡管兩者并不完全一致，但它們的中心思想都是利用超高記錄密度，使一張光盤上的信息存儲容量達(dá)到目前一般CD-ROM容量的8～15倍。 一般CD-ROM與SD-ROM和MMCD-ROM的技術(shù)規(guī)格如表3-1所示。 所謂SD，是超密度的意思，而MMCD則是多媒體光盤的意思表3-1高密度CD-ROM的規(guī)格類型規(guī)格CDSDMMCD–ROM碟片厚度1.2mm0.6mm×2(疊加)1.2mm最短bit長0.59μm0.4μm

軌道節(jié)距1.6μm0.75μm0.84μm激光波長780nm650/635nm635nm平均數(shù)據(jù)速率2.0Mb/s4.69Mb/s3Mb/s表3-1高密度CD-ROM的規(guī)格 由表3-1可見，三種CD-ROM的尺寸、厚度都是一樣的，但光道間距和激光波長是不一樣的。光道間距愈小，同樣尺寸的光盤上可容納的光道愈多，而激光波長愈短，其聚焦后激光束就愈細(xì)，這些均有利于增加記錄密度。 一片普通的CD-ROM光盤的存儲容量為650MB左右，而SD-ROM和MMCD-ROM的存儲容量要大得多，如表3-2所示。 由表3-1可見，三種CD-ROM的尺寸、厚度都是一樣的，表3-2CD-ROM的容量比較類型容量MMCD一般標(biāo)準(zhǔn)的CD–ROM650MB雙層標(biāo)準(zhǔn)的CD–ROM1300MB單層高密度MMCD–ROM3700MB雙層高密度MMCD–ROM7400MBSD單層SD–ROM5000MB雙層SD–ROM9000MB雙面SD–RIM18?000MB表3-2CD-ROM的容量比較類型容量MMCD一 由于超密度光盤只讀存儲器具有大容量的優(yōu)勢，因此，當(dāng)它流行開來之后，不僅對于計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備有著極為重要的意義，而且對于多媒體領(lǐng)域高質(zhì)量聲像交互產(chǎn)品的發(fā)展具有不可估量的價(jià)值。這種技術(shù)必將推進(jìn)DVD更加迅速的發(fā)展。 2.CD-WORM 前面我們曾經(jīng)提到，CD-R也是一次寫入多次讀出的只讀存儲器，在此意義上，CD-R就是CD-WORM。但是，CD-R主要目的在于與CD-ROM相兼容，特別適宜于小批量制作CD-ROM。而CD-WORM也是一次寫入多次讀出的只讀存儲器，但它的著眼點(diǎn)在于構(gòu)成大容量的永久性存儲器。 由于超密度光盤只讀存儲器具有大容量的優(yōu)勢，因此，當(dāng)它流行 CD-WORM光盤有14、12、8、5.25、3.5英寸等多種尺寸，其中直徑為12英寸的最為常見。CD-WORM光盤的容量也因尺寸不同而異：14英寸單面容量大多在3～3.5GB，最高達(dá)10GB；12英寸盤的單片容量多為1GB；5.25英寸的單面容量可達(dá)600MB。 大容量存儲器以保存信息為目的，CD-WORM主要是考慮如何增加盤片的容量，不少公司、廠家正在做這方面的努力。 CD-WORM光盤有14、12、8、5.25、3.5英寸 3.可擦重寫光盤 可擦重寫光盤是人們目前最希望享用的，也是最有發(fā)展前途的一類光盤。這類光盤的問世是信息存儲技術(shù)的重大突破，在信息存儲領(lǐng)域中占有重要的地位?？刹林貙懝獗P有磁光型、相變型和染料聚合物型三種。 1)磁光型光盤 磁光型光盤(也叫磁光盤)有2、8、5.25、3.5英寸等規(guī)格，2.5英寸及1.8英寸的磁光盤正在研制之中。目前，磁光盤已進(jìn)入商品化階段，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)已制定了標(biāo)準(zhǔn)記錄格式。當(dāng)前，單片5.25英寸的磁光盤的存儲容量高達(dá)1.2GB。 3.可擦重寫光盤 (1)磁光盤的工作原理：磁光盤是利用磁場和激光的共同作用進(jìn)行工作的。在信號的記錄過程中，是將激光束聚焦照射到記錄介質(zhì)上，使其局部溫度升高，同時(shí)，磁頭在相應(yīng)位置上施加磁場，從而使局部磁疇取向發(fā)生改變。磁疇方向從這一方向變到相反的方向所需磁場強(qiáng)度與當(dāng)時(shí)溫度有很大關(guān)系。在常溫下，要使磁疇由一個(gè)方向變?yōu)橄喾吹姆较蛐枰膹?qiáng)大的磁場，但是，當(dāng)溫度上升到150℃時(shí)，磁疇的磁矯頑力幾乎為零，此時(shí)，只要很小的磁場強(qiáng)度就足以改變磁疇的方向。 (1)磁光盤的工作原理：磁光盤是利用磁場和激光的共同作 信息寫入前要先擦除原有信息，即在磁頭上加上恒定恒向磁場，用激光束照射要擦除的部位，在激光束功率作用下，納秒(ns)數(shù)量級上即可將其局部加熱到150℃，從而使磁疇取向擦除狀態(tài)。在寫入時(shí)，將恒定磁場的方向取反，并用寫入的信號來控制激光的輸出功率。當(dāng)輸出功率很大時(shí)，可迫使磁疇改變方向，而輸出功率小時(shí)，激光照射區(qū)溫度上升很小，故不改變原來的磁疇方向。這樣，就把信息寫到了磁光盤上。人們常稱這種數(shù)據(jù)的寫入方式為熱磁寫入。 從磁光盤上讀出信息時(shí)，是利用線性偏振激光束照射磁光盤的磁性記錄介質(zhì)。根據(jù)法拉第或克爾磁光效應(yīng)，線性偏振激光照到不同方向的磁疇上，其透射光和反射光的偏振面均要發(fā)生不同的變化。利用光電檢測可以檢出這種變化。這種變化表示了記錄磁疇方向的變化，進(jìn)而表示了記錄的信號。 信息寫入前要先擦除原有信息，即在磁頭上加上恒定恒向磁場， (2)磁光盤的發(fā)展：磁光盤主要用于廣播電視系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 在聲像系統(tǒng)中存儲高質(zhì)量圖像，對圖像進(jìn)行編輯修改，或利用計(jì)算機(jī)制作動(dòng)畫并進(jìn)行存儲，采用磁光盤是很合適的。在錄音方面用磁光盤可實(shí)現(xiàn)可抹錄音，這要比CD-DA只能放不能錄好得多。而且，SONY公司已生產(chǎn)出直徑64mm，容量為650MB的可錄放磁光盤及其錄放機(jī)。 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，已經(jīng)開始配置可擦除的磁光盤機(jī)，只是目前價(jià)格略高一些，但是，它可以像軟盤那樣隨意插換。 (2)磁光盤的發(fā)展：磁光盤主要用于廣播電視系統(tǒng)和計(jì)算機(jī) 這樣一來，一個(gè)磁光盤驅(qū)動(dòng)器配上足夠的盤片，就可以使存儲容量做得很大，再加上自動(dòng)換片機(jī)，使用起來會(huì)十分方便。磁光盤還可以預(yù)先劃出一個(gè)局部區(qū)域，事先寫入不可擦除的信息(如起動(dòng)程序、操作系統(tǒng)、重要的應(yīng)用程序等)，而光盤其余部分照樣可進(jìn)行讀寫操作。這樣，就構(gòu)成了一個(gè)混合盤，它對于避免病毒侵入、避免信息受到破壞是有利的。 5.25英寸和3.5英寸的磁光盤驅(qū)動(dòng)器將廣泛應(yīng)用于PC機(jī)系統(tǒng)。1995年由24家公司達(dá)成了3.5英寸磁光盤技術(shù)規(guī)格協(xié)議后，磁光盤必將以更快的速度向前發(fā)展。目前，3.5英寸磁光盤的存儲容量達(dá)到10GB，傳輸速率100MB/s，存取時(shí)間5～10ms。磁光盤存儲器作為一種新興的大容量、低成本存儲裝置，有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，其發(fā)展前景十分美好。 這樣一來，一個(gè)磁光盤驅(qū)動(dòng)器配上足夠的盤片，就可以使存儲容 2)相變型光盤 與磁光型光盤相比較，相變型光盤(又叫相變光盤)的主要優(yōu)點(diǎn)是：①可實(shí)現(xiàn)直接重寫；②信噪比比較高；③不需要磁場元件，因而光頭結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，對提高伺服精度和數(shù)據(jù)傳輸速率十分有利。缺點(diǎn)是相變光盤的介質(zhì)穩(wěn)定性不夠好。 相變光盤信息記錄原理是：利用激光的不同功率使記錄介質(zhì)處于結(jié)晶狀態(tài)和非結(jié)晶狀態(tài)。例如，利用高功率(例如18mW)激光束聚焦照射記錄介質(zhì)，使其局部在納秒(ns)數(shù)量級上溫度升高到介質(zhì)的熔點(diǎn)(例如600℃)，然后迅速冷卻，則該介質(zhì)局部就呈現(xiàn)非結(jié)晶狀態(tài)。 2)相變型光盤 同樣，若用低功率激光束(例如8mW)照射記錄介質(zhì)，在同樣時(shí)間里可使介質(zhì)局部溫度升到其結(jié)晶溫度(超過100℃)，在迅速冷卻后，該局部位置就呈現(xiàn)結(jié)晶狀態(tài)。 很顯然，如果用寫入的信息(0或1)來控制寫入信息時(shí)激光束功率的大小，則一定可以做到使記錄介質(zhì)局部的結(jié)晶狀態(tài)和非結(jié)晶狀態(tài)分別表示兩種(0或1)不同的信息。這樣，信息就寫入了相變光盤，而且，一旦寫入，結(jié)晶與非結(jié)晶狀態(tài)可長期維持。 同樣，若用低功率激光束(例如8mW)照射記錄介質(zhì)，在同 從相變光盤上讀出信息，是利用激光束對記錄介質(zhì)進(jìn)行照射時(shí)，處于結(jié)晶狀態(tài)的局部與非結(jié)晶狀態(tài)的局部具有對激光的不同反射率的原理來實(shí)現(xiàn)的，這就可以接收到不同的反射信號，從而將數(shù)據(jù)讀出。 相變光盤有多種尺寸，目前以5.25英寸和3.5英寸為主流。相變光盤的存儲容量已達(dá)到1GB，傳輸速率最大已超過10MB/s，而且存取時(shí)間只有幾十微秒。同時(shí)，相變光盤驅(qū)動(dòng)器具有向下兼容特性，它不僅可以對相變光盤進(jìn)行讀寫操作，而且還能讀出CD-ROM和CD-WORM上的數(shù)據(jù)。人們均認(rèn)為相變光盤的應(yīng)用前景在很大程度上取決于記錄介質(zhì)的性能。 從相變光盤上讀出信息，是利用激光束對記錄介質(zhì)進(jìn)行照射時(shí)， 由于相變光盤只用光學(xué)技術(shù)即可進(jìn)行讀寫操作，因而將來若有可能用電子束來代替激光束，則其記錄密度將大大提高。相變型光盤很可能成為將來的發(fā)展趨勢。 4.海量光盤存儲器及光盤網(wǎng)絡(luò) 利用多個(gè)光盤驅(qū)動(dòng)器和自動(dòng)換盤裝置可以構(gòu)成海量光盤存儲器，另外，也可以在一根驅(qū)動(dòng)軸上裝上許多片光盤用以構(gòu)成海量光盤存儲器。利用這樣兩種方案均可以構(gòu)成1TB

由于相變光盤只用光學(xué)技術(shù)即可進(jìn)行讀寫操作，因而將來若有可 (1兆兆字節(jié))以上的海量光盤存儲器。 海量光盤存儲器可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，利用光盤服務(wù)器使網(wǎng)絡(luò)上的用戶共享光盤資源。 目前，許多廠商正在從硬件、軟件等方面做工作，力圖克服當(dāng)前CD-ROM及其他光盤還存在的問題，例如，CD-ROM的讀取速度比較慢。人們正在探索CD-ROM局域網(wǎng)、聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)庫及其與Internet檢索一體化等許多課題。 (1兆兆字節(jié))以上的海量光盤存儲器。第3章光盤技術(shù)3.1概述3.2CD-ROM簡介3.3光盤的發(fā)展動(dòng)向第3章光盤技術(shù)3.1概述3.1概述 3.1.1CD家族的發(fā)展 激光通過聚焦可獲得直徑為1μm的光束。經(jīng)技術(shù)人員研究發(fā)現(xiàn)，可以利用這種光束來記錄和重放信息。為此，從20世紀(jì)70年代初不少國家就開始致力于這方面的研究工作，到1972年已在實(shí)驗(yàn)室研究成功并于1978年將LV激光視盤正式投入市場。從那以后，這方面的研究成果陸續(xù)出現(xiàn)，其發(fā)展概況如圖3-1所示。3.1概述 3.1.1CD家族的發(fā)展圖3-1光盤的發(fā)展概況圖3-1光盤的發(fā)展概況 1.LV(LaserVision)激光視盤 它是最早研制成功并投放市場的光盤。在此光盤上記錄的是模擬電視信號，其中模擬圖像信號和模擬伴音信號均經(jīng)過調(diào)頻后記錄在光盤上。記錄在盤上的信號是以盤面上的凹坑來表示的。后來LV又被LD(LaserDisc)所代替?，F(xiàn)在普遍稱這種光盤為LD，或鐳射影碟。LD有直徑30cm和20cm兩種規(guī)格，其播放機(jī)與電視機(jī)連接，可播放高質(zhì)量圖像和高保真音樂。 2.音頻CD和MD 音頻CD就是人們常說的激光唱盤，它經(jīng)過近20年的發(fā)展，已進(jìn)入成熟期。它也是對音頻信號進(jìn)行模擬記錄。CD的規(guī)格有直徑12cm和8cm兩種，它們早已進(jìn)入家庭音響中。

1.LV(LaserVision)激光視盤 MD也是一種音頻激光唱盤，與CD不同的是它的尺寸更小，攜帶更加方便。MD的直徑只有6.4cm，但存放的信息足以播放74分鐘的音樂節(jié)目。 3.CD-G(CompactDiscGraphic) 這種激光盤又稱卡拉OK盤。它利用音頻CD盤片上的剩余通道來記錄畫面、文字等信息，在播放音樂的同時(shí)，可以產(chǎn)生靜止的圖像畫面和歌詞文字。因此，這種播放機(jī)在播放CD-G光盤時(shí)可以和電視機(jī)相連接，這對喜愛卡拉OK的人來說是很方便的。 MD也是一種音頻激光唱盤，與CD不同的是它的尺寸更小，攜 4.CD-V(CompactDiscVideo) 與前面所提到的LD類似，CD-V能播放活動(dòng)圖像和音樂，但它是LD系列的擴(kuò)充和改進(jìn)。它與LD的最大區(qū)別在于CD-V盤上的立體聲不再是模擬信號而是數(shù)字信號。因此，在盤上視頻信號采用模擬信號而音頻信號采用數(shù)字信號。CD-V盤可向下兼容LV，通常有12cm、8cm和30cm三種規(guī)格。 5.CD-DA(CompactDiscDigitalAudio)激光唱盤 CD-DA標(biāo)準(zhǔn)是全數(shù)字化音響激光唱盤的標(biāo)準(zhǔn)，是在此前各公司經(jīng)過激烈競爭后達(dá)成的標(biāo)準(zhǔn)，它以紅皮書的形式于1982年公布。

4.CD-V(CompactDiscVideo) CD-DA首先將音頻信號進(jìn)行采集、編碼，而后將二進(jìn)制編碼進(jìn)行8～14位調(diào)制后記錄在光盤上。盡管紅皮書只是對激光數(shù)字音響制定的標(biāo)準(zhǔn)，但它對后來的許多標(biāo)準(zhǔn)都有著直接影響。 6.CD-ROM(CompactDiscReadOnlyMemory)光盤只讀存儲器 CD-ROM主要用作計(jì)算機(jī)的外部存儲器。起初，它只記錄計(jì)算機(jī)可讀出的文字信息，而現(xiàn)在光盤則包括全數(shù)字化文字、聲音、圖形、動(dòng)畫及全動(dòng)態(tài)視頻影像。當(dāng)它用于存放文本、程序等方面的數(shù)據(jù)時(shí)，可提供550MB的存儲空間；當(dāng)用于存放電視圖像、聲音等數(shù)據(jù)時(shí)，可提供680MB的存儲空間。 CD-DA首先將音頻信號進(jìn)行采集、編碼，而后將二進(jìn)制編碼 CD-ROM是只讀的，且容量大、可隨機(jī)讀出，查詢方便。它可以存儲各種數(shù)據(jù)，例如各種軟件、聲音、圖像，以至于字典、教科書等，用于視聽教育、新聞、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。其發(fā)展已形成一股巨大的世界潮流，對人們的生活產(chǎn)生了極大的沖擊。 CD-ROM標(biāo)準(zhǔn)于1985年以黃皮書的形式公布。為進(jìn)一步完善黃皮書的標(biāo)準(zhǔn)，ISO于1987年公布CD-ROM的ISO9660標(biāo)準(zhǔn)。在這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)支持下，CD-ROM得到越來越廣泛的應(yīng)用。 CD-ROM是只讀的，且容量大、可隨機(jī)讀出，查詢方便。它 7.CD-I(CompactDiscInteractive)交互式光盤 利用CD-I播放系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。這是一套獨(dú)立的CD-ROM標(biāo)準(zhǔn)，以綠皮書的形式于1987年公布。 CD-I是針對第二代家庭教育、娛樂電子產(chǎn)品的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)的，希望它能走進(jìn)千家萬戶。同時(shí)，CD-I也在不斷修改，以適應(yīng)技術(shù)和市場發(fā)展的需求。 8.CD-ROMXA(CD-ROMeXtendedArchitecture) CD-ROMXA是由Philips、Sony和Microsoft公司于1988年公布的多媒體數(shù)據(jù)格式。它保留了ISO9660文件結(jié)構(gòu)及黃皮書所規(guī)定的物理扇區(qū)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、圖像、聲音的光盤記錄，達(dá)到圖像、聲音、文字的同步播放。 7.CD-I(CompactDiscIntera 9.PhotoCD PhotoCD是以數(shù)字方式將彩色照片存放在光盤上的一種手段。通過它使用者可以在計(jì)算機(jī)的顯示器或電視機(jī)上欣賞高清晰的彩色照片。它采用的記錄標(biāo)準(zhǔn)與CD-ROMXA相同。 可以想象，存放在PhotoCD光盤上的照片絕無變色和霉變的可能，因而它可以用來長期保存照片。 10.CD-R(CompactDiscRecordable)可記錄光盤 這種光盤允許寫一次，將數(shù)據(jù)寫入后便可以永久性地保存下來。寫入CD-R上的數(shù)據(jù)可以多次讀出。因此，CD-R也叫做CD-WORM(CompactDiscWriteOnceReadMemory)一次寫入型存儲器。 9.PhotoCD CD-R光盤價(jià)格比較低。當(dāng)需要少量制作CD-ROM時(shí)，可購買未寫過的CD-R原始盤，利用專門的光盤寫入(記錄)設(shè)備進(jìn)行CD-R的寫入。一旦寫入數(shù)據(jù)后，CD-R就變成了CD-ROM。這對少量制作CD-ROM是一種快捷的方法。 11.VCD(VideoCompactDisc) VCD又稱為小影碟。利用VCD既可看電影又可唱卡拉OK。VCD上的信號是按照MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮處理并記錄的。記錄在VCD光盤上的圖像和伴音信號可以在VCD播放機(jī)、CD-1播放機(jī)或CD-ROM驅(qū)動(dòng)器上播放，其圖像和伴音的質(zhì)量已達(dá)到或超過目前的普通錄像帶或激光視盤的水平。 VCD標(biāo)準(zhǔn)由數(shù)家有實(shí)力的大公司聯(lián)合制定，并于1993年10月以白皮書的形式公布。 CD-R光盤價(jià)格比較低。當(dāng)需要少量制作CD-ROM時(shí)，可 12.DVD(DigitalVideoDisc)數(shù)字視盤 DVD是一種全新的以MPEG-2為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視盤。由于它以MPEG-2為標(biāo)準(zhǔn)，因此具有高質(zhì)量的圖像畫面。而且，DVD視盤的記錄容量比CD-ROM大幾倍到幾十倍，播放時(shí)間達(dá)幾小時(shí)。DVD硬件及軟件均已解決，它代表著激光視盤今后的發(fā)展方向，現(xiàn)已經(jīng)大量出現(xiàn)。 為了推動(dòng)DVD的發(fā)展，在美國大型計(jì)算機(jī)公司和大影業(yè)公司壓力下，代表不同數(shù)字視頻光盤(DVD)標(biāo)準(zhǔn)的兩大陣營日本東芝公司和索尼公司經(jīng)過艱苦的談判和磋商，終于在1995年9月達(dá)成統(tǒng)一的DVD標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。這樣，代表第三代高畫質(zhì)CD的DVD必將主宰21世紀(jì)的影視設(shè)備。 12.DVD(DigitalVideoDisc) 13.MO(Magneto-Optical)磁光盤 與以上所描述的光盤不同，MO具有可讀寫功能和很大的存儲容量?？梢姡琈O既具有硬磁盤的多次讀寫及大容量功能，又具備光盤防磁、抗?jié)窦案呖煽啃缘奶攸c(diǎn)。 磁光盤利用磁和光兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)大容量讀寫存儲功能，且今后會(huì)繼續(xù)從增加容量和提高讀寫速度等方面得到發(fā)展。 14.PCD(PhaseChangeDisc)相變光盤 與磁光盤原理不同，PCD只是利用光學(xué)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的寫入和讀出。相變光盤的讀寫比較簡單，其驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)也比較容易，預(yù)計(jì)它有可能成為外存技術(shù)的主流。 13.MO(Magneto-Optical)磁光盤 15.FD(FlopticalDisk)光軟盤 FD是一種軟盤，而且其記錄信息原理依然是傳統(tǒng)的磁記錄原理，所不同的是它采用光學(xué)技術(shù)對讀寫磁頭進(jìn)行定位。 由于FD采用光學(xué)技術(shù)進(jìn)行定位，而光學(xué)技術(shù)定位使磁道密度相對要密一些，因此，光軟盤比一般軟盤的密度要大一些。 15.FD(FlopticalDisk)光軟盤 3.1.2光盤的分類 光盤按其讀寫功能可分為只讀光盤、一次寫多次讀光盤和可擦寫光盤三大類。 1.只讀光盤 只讀光盤上的數(shù)據(jù)都是在大批量生產(chǎn)制作時(shí)生成的，用戶可根據(jù)需要選讀光盤上的信息，但不能擦除、更改或再寫入新的數(shù)據(jù)。常見的ROM有CD-ROM、激光唱片(CD-DA)、激光視盤(LD)以及存儲視頻圖像和電影的VCD等。只讀光盤主要用于作為電子出版物、素材庫和大型軟件的載體。 3.1.2光盤的分類 2.一次寫多次讀光盤 一次寫多次讀光盤WORM(WriteOnceReadMany)的原理是存儲單元的狀態(tài)只能被改變一次，且一旦改變，就不能回到原來的狀態(tài)，因此寫是不可逆的。但重復(fù)可讀的次數(shù)在理論上是無限的，其使用壽命大約為30～100年。常用的WORM光盤有CD-R光盤，使用CD-R刻錄機(jī)寫入數(shù)據(jù)，它支持逐次寫入光盤內(nèi)容，可以繼續(xù)使用未使用過的剩余空間，但對于已寫入空間不允許重新寫入。WORM光盤主要用于檔案存儲等。 2.一次寫多次讀光盤 3.可擦寫光盤 可擦寫光盤E-R/W(Erasable-Read/Write)像硬盤一樣可任意讀寫數(shù)據(jù)，即允許在擦除了盤片上原有的數(shù)據(jù)以后重新寫入新的數(shù)據(jù)。光盤的擦過程與寫過程是一個(gè)逆過程，寫即改變光介質(zhì)的性質(zhì)，擦即恢復(fù)光介質(zhì)原來的性質(zhì)。擦寫光盤常用以下兩種擦寫操作原理。 1)相變擦寫原理 相變擦寫原理利用存儲介質(zhì)的兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間的互逆結(jié)構(gòu)的變化來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入和擦除。兩個(gè)穩(wěn)態(tài)為反射率高的晶態(tài)和反射率低的非晶態(tài)。 3.可擦寫光盤 寫過程是把存儲介質(zhì)的存儲區(qū)域從晶態(tài)變到非晶態(tài)，而擦過程則把存儲介質(zhì)的存儲區(qū)從非晶態(tài)恢復(fù)到晶態(tài)。利用相變擦寫原理的光盤是一種全光型光盤。 2)磁光擦寫原理 磁光擦寫原理是利用光照磁化方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入和擦除的。寫入數(shù)據(jù)時(shí)，激光束聚焦在光盤的磁光膜上，因溫度升高，光照區(qū)域迅速退磁，盤的另一面上的電磁線圈會(huì)對光照區(qū)域施加一個(gè)外磁場，使被光照區(qū)域反向磁化，沒有光照的相鄰存儲單元的磁化方向不變，從而