光存儲器有哪些

A. 光存儲器和光碟存儲器是一個意思么

不是。光存儲器是指用光學方法從光存儲媒體上讀取和存儲數據的一種設備，是指光碟機、全息存儲器、光帶機和光卡機等，而光碟儲存器則指的是光存儲器中的光碟儲存。

B. 計算機常用的輔助存儲器有

1、軟盤：

軟磁碟使用柔軟的聚酯材料製成原型底片，在兩個表面塗有磁性材料。常用軟盤直徑為3.5英寸，存儲容量為1.44MB.軟盤通過軟盤驅動器來讀取數據。

2、U盤：

U盤也被稱為「閃盤」，可以通過計算機的USB口存儲數據。與軟盤相比，由於U盤的體積小、存儲量大及攜帶方便等諸多優點，U盤已經取代軟盤的地位。

3、硬碟：

硬磁碟是由塗有磁性材料額鋁合金原盤組成的，每個硬碟都由若干個磁性圓盤組成。

4、磁帶存儲器：

磁帶也被稱為順序存取存儲器SAM。它存儲容量很大，但查找速度很慢，一般僅用作數據後備存儲。計算機系統使用的磁帶機有3中類型：盤式磁帶機、數據流磁帶機及螺旋掃描磁帶機。

5、光碟存儲器：

光碟指的是利用光學方式進行信息存儲的圓盤。它應用了光存儲技術，即使用激光在某種介質上寫入信息，然後再利用激光讀出信息。光碟存儲器可分為:CD-ROM、CD-R、CD-RW、和DVD-ROM等。

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存儲器的種類很多，按其用途可分為主存儲器和輔助存儲器，主存儲器又稱內存儲器（簡稱內存），輔助存儲器又稱外存儲器（簡稱外存）。內存儲器最突出的特點是存取速度快，但是容量小、價格貴；外存儲器的特點是容量大、價格低，但是存取速度慢。

內存儲器用於存放那些立即要用的程序和數據；外存儲器用於存放暫時不用的程序和數據。內存儲器和外存儲器之間常常頻繁地交換信息。

外存通常是磁性介質或光碟，像硬碟，軟盤，磁帶，CD等，能長期保存信息，並且不依賴於電來保存信息，但是由機械部件帶動，速度與CPU相比就顯得慢的多。

C. 光存儲設備的基本工作原理

光存儲設備，如CD、DVD和藍光光碟，其基本工作原理是利用激光來讀取或寫入數據。這些設備使用激光束聚焦到非常小的點，通過光碟上的微小凹凸或變色區域來存儲和檢索數字信息。

詳細來說，光存儲設備的工作可以分為幾個關鍵步驟。首先，當激光照射到光碟的表面上時，它會被反射。光碟的數據層上有微小的凹凸或不同的反射率區域，這些區域代表了二進制數據（0和1）。例如，在CD上，凹坑代表1，而平面代表0。DVD和藍光光碟則使用更復雜的結構或材料變化來存儲數據。

當激光束經過這些區域時，反射光的強度或相位會發生變化。這些變化被光存儲設備中的光電探測器捕獲並轉換成電信號。然後，這些電信號被進一步處理，解碼成原始的數字數據。

為了寫入數據，光存儲設備會使用更高功率的激光束來改變光碟數據層上的材料性質，從而創建新的凹凸或變色區域。這個過程通常涉及到材料的相變或化學反應，需要精確控制激光的功率和聚焦。

光存儲設備之所以被廣泛使用，是因為它們具有非接觸式讀取數據的優點，這意味著光碟不易受到物理磨損。此外，由於激光束可以聚焦到非常小的點，因此光存儲設備能夠實現高密度數據存儲。然而，隨著雲存儲和固態硬碟等新技術的發展，光存儲設備在某些應用領域正逐漸被取代。

D. 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