光碟存儲器

1. 光碟存儲器有哪些

光碟存儲器是一種採用光存儲技術存儲信息的存儲器，它採用聚焦激光束在盤式介質上非接觸地記錄高密度信息，以介質材料的光學性質(如反射率、偏振方向)的變化來表示所存儲信息的「1」或「0」。由於光碟存儲器容量大、價格低、攜帶方便及交換性好等特點，已成為計算機中一種重要的輔助存儲器，也是現代多媒體計算機MPC不可或缺的存儲設備。

光存儲技術源於20世紀70年代。1972年，Philips公司設計出世界上第一個能播放模擬電視信號的光碟系統。1978年，世界上第一台商品化的激光視盤機（Laser vision，LV）由Philips推出，其原理是仿效聲音唱片的形式，把圖像和伴音信號記錄在圓盤上，用激光束檢測盤上記錄的信息，將其轉換成電信號，經處理後還原成視頻和音頻信號，由電視機顯示圖像和發出聲音。1981年，Philips公司和Sony公司攜手推出了數字激光唱盤（Compact Disc-Didital Audio，即CD-DA），並為此制定了光碟技術領域非常重要的基礎性技術文件——《紅皮書標准》。

1985年，Philips和Sony的研究人員在經過幾年的努力後終於解決了光碟上只能記錄數字音樂信息，而不能記錄計算機文件信息的問題。具體來說就是解決如何在光碟上劃分地址，以便計算機系統可以根據地址編號隨時存取數據的問題和降低光碟數據存取誤碼率問題。為此他們公布了在光碟上記錄計算數據的《黃皮書標准》。後來國際標准化組織ISO又對該標准進行了完善，發布了ISO9660標准。這樣，CD-ROM便進入了計算機，並很快得到了廣泛的應用，CD-ROM已成為現代多媒體計算機中標准配置之一。隨後，研究人員們一方面努力提高CD-ROM的讀取速度，由最初的2倍速、4倍速（MPC3標准）發展到今天的52倍速；另一方面又進一步推出了用於計算機中可讀寫的光碟和DVD等，鞏固和確立了光碟存儲器在計算機輔助存儲器中的重要地位。

1. 光碟存儲器的分類

按光碟可擦寫性分類主要包括只讀型光碟和可擦寫型光碟。

只讀型光碟所存儲的信息是由光碟製造廠家預先用模板一次性將信息寫入，以後只能讀出數據而不能再寫入任何數據。按照碟片內容所採用的數據格式的不同，又可以將碟片分為CD-DA、CD-I、Video-CD、CD-ROM、DVD等。

可擦寫型光碟是由製造廠家提供空碟片，用戶可以使用刻錄光碟機將自己的數據刻寫到光碟上，它包括CD-R、CD-RW和相變光碟及磁光碟等。

常見的光碟種類、功能及相關標准見如下表。

光碟種類 數據容量 執行標准 出現時間 功能說明
CD-DA 最大播放音樂時長74分鍾 紅皮書 1982年 CD系列光碟的始祖，由Philips和Sony於1982年正式發布，主要用於音樂存儲。
CD-ROM 存儲650MB計算機數據 黃皮書 1985年 由Philips和Sony聯合制定，定義了存儲計算機數據的規范，規定了地址數據結構、數據糾錯、扇區大小等，使光存儲進入計算機領域。
CD-I 760MB 綠皮書 1986年 Philips和Sony針對消費電子市場推出的一種互動式多媒體數據存儲格式，使之能同步播放聲音、影像及其它如文字信息等。
CD-R 700MB 橙皮書 1992年 一次刻錄型的光碟片，不管數據是否填滿碟片，只能寫入一次，即使還剩餘空間，也不能再寫。
CD-RW 700MB 橙皮書的第三部分 1996年 刻錄方式與CD-R相同，區別是其可以擦除和重復寫入，CD-RW驅動器完全兼容CD-R碟片。
Video CD 70分鍾MPEG1格式數據 白皮書 1993年 可存儲按MPEG1格式壓縮的視頻和音頻信息，主要應用播放電影等。
DVD 存儲高達17GB數據 ISO/IEC
16448 1996年 全稱是數字視盤（Digital Video Disk），將計算機和家庭娛樂融合起來，DVD驅動器可以識別各種CD碟片，已有取代CD-ROM之勢。

2. CD-ROM

標准CD-ROM碟片的直徑為120mm，中心裝卡孔徑為15mm，厚度為1.2mm，重量約14～18g，其基質由樹酯(如聚碳酸酯)製成，數據信息以一系列微凹坑的樣式刻錄在光碟表面上。CD-ROM光碟在製作時，首先用精密聚焦的高強度激光束製造一個母盤，然後以母盤作為模板壓印出聚碳酸酯的復製品，再在凹坑表面上鍍一層高反射材料(鋁或金)，最後在這外層上塗—層丙烯酸樹酯以防灰塵或劃傷。如圖5-35所示。

圖5-35 CD-ROM的組成結構
CD-ROM是通過安裝在光碟驅動器內的激光頭來讀取碟片上的信息的。當碟片轉動並經過激光頭時，激光頭能產生可以穿過透明的聚碳酸酯層的低強度激光束。激光束照射到碟片的不同區域時，反射的激光強度發生變化。具體來說，當激光束照射在凹坑上時，由於凹坑表面有些不平，光被散射，反射回的光強度變低。凹坑之間的區域稱為台(1and)，台的表面光滑平坦，反射回的光強度高。光感測器將檢測到的這種光強變化轉換成數字信號。感測器以固定的間隔檢測盤表面，一個凹坑的開始或結束表示存儲了一位二進制「1」；間隔之間無標高變動出現時，記錄的是「0」。

CD-ROM與磁碟在數據記錄方式上有所不同。磁碟是由一個個同心圓的磁軌組成。而CD-ROM卻不同，它是在整個盤面上只有一條螺旋式軌道，由靠近中心處開始，逐圈向外旋轉直到盤的外沿。靠外的扇區與靠內的扇區具有相同的長度，於是，按同樣大小的段分組的信息可以均勻分布在整個盤上。

CD-ROM的數據存儲也是以塊為單位進行組織的。典型的塊格式如圖5-36所示。它由下列欄位組成。
·Sync：同步欄位，標志一個塊的開始。由12個位元組組成，第1個位元組為全0，第2-11個位元組為全1，第12個位元組為全0。
·ID：標識欄位，包含塊地址和模式位元組。模式0表示一個空的數據域，模式1表示使用糾錯碼和2048位元組的數據，模式2表示不帶糾錯碼的2336個位元組的用戶數據。
·Data：用戶數據域。
·Auxiliary：此輔助域在模式2下是附加用戶數據，在模式1下是288位元組的糾錯碼。

圖5-36 CD-ROM數據塊格式
CD-ROM是通過專門的CD-ROM驅動器（即通常所說的光碟機）來進行讀操作的。CD-ROM驅動器一方面完成對光碟的讀操作，另一方面與主機相介面。常見的CD-ROM驅動器介面標准主要有三種：

（1）專用介面
由各CD-ROM驅動器生產廠家提供的專用介面卡將CD-ROM與主機連接起來。目前專用介面正逐步被取代。
（2）IDE（EIDE）介面
IDE介面的CD-ROM驅動器直接插在計算機主板上的IDE或EIDE插口上，無需配置匯流排介面卡，這也是目前微型計算機中普遍採用的一種介面方式。
（3）SCSI介面
SCSI（Small Computer System Interface，小型計算機系統介面）是目前比較流行的輸入輸出介面標准，相對來說，SCSI介面比IDE介面速度更快。
3. CD-R

CD-R（Compact Disk Recordable）是一種一次寫、多次讀的可刻錄光碟系統，它由CD-R碟片和刻錄光碟機組成。

CD-R光碟與普通CD-ROM光碟在外觀尺寸、記載數據的方式等方面是相同的，也同樣是利用激光束的反射原理來讀取信息。但與CD-ROM不同的是，在CD-R光碟表面除了含有聚碳酸酯層、反射層和丙烯酸樹酯保護層外，另外還在聚碳酸酯層和反射層之間加上了一個有機染料記錄層。

當使用CD-R刻錄光碟機對空白碟片進行刻錄時，是將寫激光束照射到有機染料記錄層上，激光照射時產生的熱量將有機染料燒熔，並使其產生光痕。光痕會使今後讀激光束改變光的反射率，從而達到一次刻錄改寫信息的目的。

4. CD-RW

CD-RW（Compact Disk ReWritable）光存儲系統是在CD-R基礎上進一步發展起來的，是一種多次寫、多次讀的可重復擦寫的光存儲系統。

CD-RW光碟結構與CD-ROM基本相同，只是在碟片中增加了可改寫的染色層。讀寫數據採用相變（phase change）技術。相變技術利用物質的狀態變化進行數據的讀、寫和擦除。CD-RW碟片內部鍍上一層一定厚度的薄膜即相變記錄層。相變記錄層由一種銀合金材料組成，隨加熱溫度的不同，它可以形成晶體，也可以形成非晶體。因此，適當調整加熱溫度就可以自由地控制記錄層的結晶狀態。在晶體狀態中原子整齊排列，光反射率高；相反，在非晶體狀態中原子排列不整齊，光反射率低。對CD-RW的讀、寫和擦除正是利用光反射率的這種變化來實現。由於材料的因素，晶體狀態改變的次數有限，也使得CD-RW碟片的擦寫次數有限。

CD-RW碟片中的相變記錄層的記錄膜在出廠時處於晶體狀態，寫入時用強的激光束照射使之變為非晶體狀態，如果此時中止激光照射，記錄膜溫度急劇下降，寫入數據的區域便穩定在非結晶狀態，數據被寫入。讀出時用弱的激光束照射記錄區，並根據反射光的反射率判別是0還是1。僅用弱光照射時記錄膜記錄的數據不會被破壞，這與普通光碟機讀取光碟的原理是一樣的。在擦除數據時，用中等強度的激光束照射記錄膜，使其溫度上升少許，記錄膜又返回晶體狀態，數據被擦除。

對CD-RW碟片的讀寫操作是通過CD-RW刻錄機完成的。目前的CD-RW刻錄機兼容CD-ROM和CD-R碟片，它分為內置式和外置式兩種。在與主機介面上，內置式刻錄機主要通過IDE、SCSI等介面連接，而外置式刻錄機通過計算機的外部並行介面連接。

5. DVD

DVD的英文全名是Digital Video Disk，即數字視頻光碟。DVD不僅僅用來存儲視頻數據，還可以用來存儲其它類型的數據，因此DVD又為 Digital Versatile Disk，即數字通用盤，是一種能夠保存視頻、音頻和計算機數據的容量更大、運行速度更快的採用了MPEG2壓縮標準的光碟。

DVD採用了類似CD-ROM的技術，但是可以提供更高的存儲容量。從表面上看，DVD碟片與CD-ROM碟片很相似，其直徑為80mm或120mm，厚度為1.2mm。但實質上，兩者之間有本質的差別。相對於CD-ROM光碟650MB的存儲容量，DVD光碟的存儲容量可以高達17GB。另外在讀盤速度方面，CD-ROM的單倍速傳輸速度是150KB/s，而DVD的單倍速傳輸速度是1358KB/s。

如圖5­-37是DVD和CD-ROM碟片數據記錄道和凹坑情況的比較。從圖中可以看出，CD-ROM 盤的道間距為1.6μm，而DVD盤的道間距為0.74μm；CD-ROM盤的最小凹坑為0.83μm，而DVD盤的最小凹坑為0. 4μm。DVD碟片的道密度和凹坑密度都遠高於CD碟片。單從這兩方面的改進，就使DVD的單片單層容量提高到CD-ROM的7倍多，可達4.7GB。

圖5­-37 DVD盤與CD盤的凹坑密度比較
DVD碟片分為單面單層、單面雙層、雙面單層和雙面雙層四種物理結構。因此，可以將DVD碟片分為四種規格，分別是DVD-5、DVD-9、DVD-10和DVD-18，它們的容量分別如下表5-7所示。
表5-7 四種DVD碟片比較

碟片類型 碟片直徑 面數/層數 容量
DVD-5 12cm 單面單層 4.7GB
DVD-9 12cm 單面雙層 8.5GB
DVD-10 12cm 雙面單層 9.4GB
DVD-18 12cm 雙面雙層 17GB

2. 光碟存儲器的主要由哪些部分組成各部分的功能分別是什麼

光碟是如何造出來的？面對這個問題，可能很多人都沒有辦法回答出來。我們的台式電腦，可以通過組裝的形式來製造，例如把處理器、內存、硬碟、主板等配件，安裝在機箱里，就形成了一台電腦。而一塊主板則是通過電路板布線、貼片、焊接、插件、再焊接等步驟完成的。然而，一張薄薄的光碟，它又如何才能製造出來呢？
要了解光碟的製造原理，首先就要了解光碟的結構，其結構同製造過程密切相關。大家都知道，光碟只是一個統稱，它分成兩類，一類是只讀型光碟，其中包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD-Video、DVD-ROM等；另一類是可記錄型光碟，它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD＋R、DVD＋RW、DVD-RAM、Double
layer
DVD＋R等各種類型。
根據光碟結構，光碟主要分為CD、DVD、藍光光碟等幾種類型，這幾種類型的光碟，在結構上有所區別，但主要結構原理是一致的。而只讀的CD光碟和可記錄的CD光碟在結構上沒有區別，它們主要區別在材料的應用和某些製造工序的不同，DVD方面也是同樣的道理。現在，我們就以CD光碟為例進行講解。
我們常見的CD光碟非常薄，它只有1.2mm厚，但卻包括了很多內容。從圖1中可以看出，CD光碟主要分為五層，其中包括基板、記錄層、反射層、保護層、印刷層等。現在，我們分別進行說明。
1.基板
它是各功能性結構(如溝槽等)的載體，其使用的材料是聚碳酸酯(PC)，沖擊韌性極好、使用溫度范圍大、尺寸穩定性好、耐候性、無毒性。一般來說，基板是無色透明的聚碳酸酯板，在整個光碟中，它不僅是溝槽等的載體，更是整體個光碟的物理外殼。CD光碟的基板厚度為1.2mm、直徑為120mm，中間有孔，呈圓形，它是光碟的外形體現。光碟之所以能夠隨意取放，主要取決於基板的硬度。
在讀者的眼裡，基板可能就是放在最底部的部分。不過，對於光碟而言，卻並不相同。如果你把光碟比較光滑的一面(激光頭面向的一面)面向你自己，那最表面的一面就是基板。需要說明的是，在基板方面，CD、CD－R、CD－RW之間是沒有區別的。
2.記錄層(染料層)
這是燒錄時刻錄信號的地方,其主要的工作原理是在基板上塗抹上專用的有機染料，以供激光記錄信息。由於燒錄前後的反射率不同,經由激光讀取不同長度的信號時,通過反射率的變化形成0與1信號，藉以讀取信息。目前市場上存在三大類有機染料：花菁(Cyanine)、酞菁
(Phthalocyanine)
及偶氮
(AZO)
。
目前，一次性記錄的CD-R光碟主要採用(酞菁)有機染料，當此光碟在進行燒錄時，激光就會對在基板上塗的有機染料，進行燒錄，直接燒錄成一個接一個的"坑"，這樣有"坑"和沒有"坑"的狀態就形成了『0'和『1'的信號，這一個接一個的"坑"是不能回復的，也就是當燒成"坑"之後，將永久性地保持現狀，這也就意味著此光碟不能重復擦寫。這一連串的"0"、"1"信息，就組成了二進制代碼，從而表示特定的數據。
在這里，需要特別說明的是，對於可重復擦寫的CD-RW而言，所塗抹的就不是有機染料，而是某種碳性物質，當激光在燒錄時，就不是燒成一個接一個的"坑"，而是改變碳性物質的極性，通過改變碳性物質的極性，來形成特定的"0"、"1"代碼序列。這種碳性物質的極性是可以重復改變的，這也就表示此光碟可以重復擦寫。
3.反射層
這是光碟的第三層，它是反射光碟機激光光束的區域，借反射的激光光束讀取光碟片中的資料。其材料為純度為99.99%的純銀金屬。
這個比較容易理解，它就如同我們經常用到的鏡子一樣，此層就代表鏡子的銀反射層，光線到達此層，就會反射回去。一般來說，我們的光碟可以當作鏡子用，就是因為有這一層的緣故。
4.保護層
它是用來保護光碟中的反射層及染料層防止信號被破壞。材料為光固化丙烯酸類物質。另外現在市場使用的DVD+/-R系列還需在以上的工藝上加入膠合部分。
5.印刷層
印刷碟片的客戶標識、容量等相關資訊的地方，這就是光碟的背面。其實，它不僅可以標明信息，還可以起到一定的保護光碟的作用。

3. 光碟存儲器都有什麼特點

cd dvd 藍光

4. 光碟屬於什麼存儲器

計算機存儲器分為內存儲器和外存儲器兩個大分支，以上三種盤都屬於外存儲器。
繼續劃分的話，U盤是以快閃記憶體的電子活動作為讀取和改變信息存儲的手段，而硬碟和光碟是以機械部件活動作為讀取和改變信息存儲的手段，所以又可以分為快閃記憶體存儲器和機械存儲器。但近年來固態硬碟的興起改變了這個劃分，固態硬碟也是使用快閃記憶體作為存儲介質的，它和U盤同屬於快閃記憶體存儲器。而混合硬碟的出現讓這個劃分更混亂了，混合硬碟包含一個固態存儲部分和完整的機械存儲部分，屬於快閃記憶體和機械混合型存儲器。

5. 目前使用的光碟存儲器中，可對寫入信息進行改寫的是

目前使用的光碟存儲器中，可對寫入信息進行改寫的是CD-RW。

CD-RW碟片的寫入速度要低於CD-R光碟，這是因為在寫入數據時，激光需要更多的時間對光碟進行操作。與CD-R有機染料層不同，CD-RW碟片的刻錄層由銀、銦、銻、碲合金構成。合金的刻錄層具有一個約20%發射率的多晶結構。

CD-RW驅動器的激光頭有兩種波長設置，分別為寫（P-Write）和擦除（P-Erase），刻錄時激光把刻錄層的物質加熱到500～700攝氏度之間，使其熔化。在液態狀態下，該物質的分子自由運動，多晶結構被改變，呈現一種非晶狀（隨即）狀態。

而在此狀態下凝固的刻錄層物質，反射率只有5%，而這些反射率低的地方就相當於CD-ROM碟片上的「凹陷」。

(5)光碟存儲器擴展閱讀：

1996年初，Ricoh（理光）、Phlips（飛利普）、Sony（索尼）、Yamaha（雅馬哈）、Hewlett-Packard（惠普）以及Mitsubishi化學公司建立了一個工業論壇，發布了CD-RW格式標准。

該標准由Ricoh大力發展，並於1996年推出了業界第一款CD-RW驅動器，型號為MP6200S，是一種刻錄速度2倍速，2倍速復寫，6倍速讀取的產品。同時桔皮書的第三部分也正式出台，從此CD-RW標准才被正式定義。

從那時開始CD-RW驅動器就取代了CD-Rw驅動器，CD-RW驅動器完全兼容CD-R驅動器，完全支持CD-R碟片。CD-RW光碟刻錄的方式與CD-R光碟相同，區別就在於其可以擦除並多次重寫。這樣CD-RW盤可以視做軟盤，可以進行文件的復制、刪除等操作，方便靈活。

6. 光碟存儲器中有一種稱為WORM，它屬於（ ）光碟。

WORM在磁帶的術語里是一寫多讀
從前，一寫多讀（WORM）技術被運用於公司企業級的磁光碟機動器（MO）中。但是MO驅動未能做到與產業容量同步，基於磁帶介質WORM的出現了，它迅速成為能適應各類要求的最具吸引力的產品。
當至關重要的數據被不經意刪除時、修改或重寫時，WORM磁帶技術成為了一個長久安全存儲大量數據信息的理想解決方案。
Sony AIT和SAIT磁帶介質的特點是把一個「聰明的」內存晶元（MIC）埋植在卡式磁帶中，MIC晶元會通知磁帶驅動器和所支持的應用程序該磁帶是一個「一次寫」媒介，當數據被存放上去後，就無法重寫了，只能附加。
WORM介質支持AIT2、AIT3、AIT4和SAIT1磁帶機
不可重寫，不可刪除，保證企業重要數據。
媒質保存30年保證

7. 目前光碟存儲器的種類

WORM光碟是可一次刻錄多次讀取的儲存媒體(WORM－Write Once, Read Many)
VCD和DVD是視盤，不屬於一類東西。

8. 什麼是光碟存儲器

2010年6月制定的BDXL規格，支持100GB和128GB的藍光光碟。採用波長405nm的藍色激光束進行讀寫，之所以能存儲龐大容量，主要是因為這三種寫入模式：一、縮小

9. 計算機常用的光碟存儲器一般屬於

計算機常用的光碟存儲器一般屬於輸入輸出設備。因為光碟存儲器既可以對光碟做讀出設備，因此是一個輸入設備，也可以將內容寫到空白的光碟上，因此是一個輸出設備