光盘存储器

1. 光盘存储器有哪些

光盘存储器是一种采用光存储技术存储信息的存储器，它采用聚焦激光束在盘式介质上非接触地记录高密度信息，以介质材料的光学性质(如反射率、偏振方向)的变化来表示所存储信息的“1”或“0”。由于光盘存储器容量大、价格低、携带方便及交换性好等特点，已成为计算机中一种重要的辅助存储器，也是现代多媒体计算机MPC不可或缺的存储设备。

光存储技术源于20世纪70年代。1972年，Philips公司设计出世界上第一个能播放模拟电视信号的光盘系统。1978年，世界上第一台商品化的激光视盘机（Laser vision，LV）由Philips推出，其原理是仿效声音唱片的形式，把图像和伴音信号记录在圆盘上，用激光束检测盘上记录的信息，将其转换成电信号，经处理后还原成视频和音频信号，由电视机显示图像和发出声音。1981年，Philips公司和Sony公司携手推出了数字激光唱盘（Compact Disc-Didital Audio，即CD-DA），并为此制定了光盘技术领域非常重要的基础性技术文件——《红皮书标准》。

1985年，Philips和Sony的研究人员在经过几年的努力后终于解决了光盘上只能记录数字音乐信息，而不能记录计算机文件信息的问题。具体来说就是解决如何在光盘上划分地址，以便计算机系统可以根据地址编号随时存取数据的问题和降低光盘数据存取误码率问题。为此他们公布了在光盘上记录计算数据的《黄皮书标准》。后来国际标准化组织ISO又对该标准进行了完善，发布了ISO9660标准。这样，CD-ROM便进入了计算机，并很快得到了广泛的应用，CD-ROM已成为现代多媒体计算机中标准配置之一。随后，研究人员们一方面努力提高CD-ROM的读取速度，由最初的2倍速、4倍速（MPC3标准）发展到今天的52倍速；另一方面又进一步推出了用于计算机中可读写的光盘和DVD等，巩固和确立了光盘存储器在计算机辅助存储器中的重要地位。

1. 光盘存储器的分类

按光盘可擦写性分类主要包括只读型光盘和可擦写型光盘。

只读型光盘所存储的信息是由光盘制造厂家预先用模板一次性将信息写入，以后只能读出数据而不能再写入任何数据。按照盘片内容所采用的数据格式的不同，又可以将盘片分为CD-DA、CD-I、Video-CD、CD-ROM、DVD等。

可擦写型光盘是由制造厂家提供空盘片，用户可以使用刻录光驱将自己的数据刻写到光盘上，它包括CD-R、CD-RW和相变光盘及磁光盘等。

常见的光盘种类、功能及相关标准见如下表。

光盘种类 数据容量 执行标准 出现时间 功能说明
CD-DA 最大播放音乐时长74分钟 红皮书 1982年 CD系列光盘的始祖，由Philips和Sony于1982年正式发布，主要用于音乐存储。
CD-ROM 存储650MB计算机数据 黄皮书 1985年 由Philips和Sony联合制定，定义了存储计算机数据的规范，规定了地址数据结构、数据纠错、扇区大小等，使光存储进入计算机领域。
CD-I 760MB 绿皮书 1986年 Philips和Sony针对消费电子市场推出的一种交互式多媒体数据存储格式，使之能同步播放声音、影像及其它如文字信息等。
CD-R 700MB 橙皮书 1992年 一次刻录型的光盘片，不管数据是否填满盘片，只能写入一次，即使还剩余空间，也不能再写。
CD-RW 700MB 橙皮书的第三部分 1996年 刻录方式与CD-R相同，区别是其可以擦除和重复写入，CD-RW驱动器完全兼容CD-R盘片。
Video CD 70分钟MPEG1格式数据 白皮书 1993年 可存储按MPEG1格式压缩的视频和音频信息，主要应用播放电影等。
DVD 存储高达17GB数据 ISO/IEC
16448 1996年 全称是数字视盘（Digital Video Disk），将计算机和家庭娱乐融合起来，DVD驱动器可以识别各种CD盘片，已有取代CD-ROM之势。

2. CD-ROM

标准CD-ROM盘片的直径为120mm，中心装卡孔径为15mm，厚度为1.2mm，重量约14～18g，其基质由树酯(如聚碳酸酯)制成，数据信息以一系列微凹坑的样式刻录在光盘表面上。CD-ROM光盘在制作时，首先用精密聚焦的高强度激光束制造一个母盘，然后以母盘作为模板压印出聚碳酸酯的复制品，再在凹坑表面上镀一层高反射材料(铝或金)，最后在这外层上涂—层丙烯酸树酯以防灰尘或划伤。如图5-35所示。

图5-35 CD-ROM的组成结构
CD-ROM是通过安装在光盘驱动器内的激光头来读取盘片上的信息的。当盘片转动并经过激光头时，激光头能产生可以穿过透明的聚碳酸酯层的低强度激光束。激光束照射到盘片的不同区域时，反射的激光强度发生变化。具体来说，当激光束照射在凹坑上时，由于凹坑表面有些不平，光被散射，反射回的光强度变低。凹坑之间的区域称为台(1and)，台的表面光滑平坦，反射回的光强度高。光传感器将检测到的这种光强变化转换成数字信号。传感器以固定的间隔检测盘表面，一个凹坑的开始或结束表示存储了一位二进制“1”；间隔之间无标高变动出现时，记录的是“0”。

CD-ROM与磁盘在数据记录方式上有所不同。磁盘是由一个个同心圆的磁道组成。而CD-ROM却不同，它是在整个盘面上只有一条螺旋式轨道，由靠近中心处开始，逐圈向外旋转直到盘的外沿。靠外的扇区与靠内的扇区具有相同的长度，于是，按同样大小的段分组的信息可以均匀分布在整个盘上。

CD-ROM的数据存储也是以块为单位进行组织的。典型的块格式如图5-36所示。它由下列字段组成。
·Sync：同步字段，标志一个块的开始。由12个字节组成，第1个字节为全0，第2-11个字节为全1，第12个字节为全0。
·ID：标识字段，包含块地址和模式字节。模式0表示一个空的数据域，模式1表示使用纠错码和2048字节的数据，模式2表示不带纠错码的2336个字节的用户数据。
·Data：用户数据域。
·Auxiliary：此辅助域在模式2下是附加用户数据，在模式1下是288字节的纠错码。

图5-36 CD-ROM数据块格式
CD-ROM是通过专门的CD-ROM驱动器（即通常所说的光驱）来进行读操作的。CD-ROM驱动器一方面完成对光盘的读操作，另一方面与主机相接口。常见的CD-ROM驱动器接口标准主要有三种：

（1）专用接口
由各CD-ROM驱动器生产厂家提供的专用接口卡将CD-ROM与主机连接起来。目前专用接口正逐步被取代。
（2）IDE（EIDE）接口
IDE接口的CD-ROM驱动器直接插在计算机主板上的IDE或EIDE插口上，无需配置总线接口卡，这也是目前微型计算机中普遍采用的一种接口方式。
（3）SCSI接口
SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）是目前比较流行的输入输出接口标准，相对来说，SCSI接口比IDE接口速度更快。
3. CD-R

CD-R（Compact Disk Recordable）是一种一次写、多次读的可刻录光盘系统，它由CD-R盘片和刻录光驱组成。

CD-R光盘与普通CD-ROM光盘在外观尺寸、记载数据的方式等方面是相同的，也同样是利用激光束的反射原理来读取信息。但与CD-ROM不同的是，在CD-R光盘表面除了含有聚碳酸酯层、反射层和丙烯酸树酯保护层外，另外还在聚碳酸酯层和反射层之间加上了一个有机染料记录层。

当使用CD-R刻录光驱对空白盘片进行刻录时，是将写激光束照射到有机染料记录层上，激光照射时产生的热量将有机染料烧熔，并使其产生光痕。光痕会使今后读激光束改变光的反射率，从而达到一次刻录改写信息的目的。

4. CD-RW

CD-RW（Compact Disk ReWritable）光存储系统是在CD-R基础上进一步发展起来的，是一种多次写、多次读的可重复擦写的光存储系统。

CD-RW光盘结构与CD-ROM基本相同，只是在盘片中增加了可改写的染色层。读写数据采用相变（phase change）技术。相变技术利用物质的状态变化进行数据的读、写和擦除。CD-RW盘片内部镀上一层一定厚度的薄膜即相变记录层。相变记录层由一种银合金材料组成，随加热温度的不同，它可以形成晶体，也可以形成非晶体。因此，适当调整加热温度就可以自由地控制记录层的结晶状态。在晶体状态中原子整齐排列，光反射率高；相反，在非晶体状态中原子排列不整齐，光反射率低。对CD-RW的读、写和擦除正是利用光反射率的这种变化来实现。由于材料的因素，晶体状态改变的次数有限，也使得CD-RW盘片的擦写次数有限。

CD-RW盘片中的相变记录层的记录膜在出厂时处于晶体状态，写入时用强的激光束照射使之变为非晶体状态，如果此时中止激光照射，记录膜温度急剧下降，写入数据的区域便稳定在非结晶状态，数据被写入。读出时用弱的激光束照射记录区，并根据反射光的反射率判别是0还是1。仅用弱光照射时记录膜记录的数据不会被破坏，这与普通光驱读取光盘的原理是一样的。在擦除数据时，用中等强度的激光束照射记录膜，使其温度上升少许，记录膜又返回晶体状态，数据被擦除。

对CD-RW盘片的读写操作是通过CD-RW刻录机完成的。目前的CD-RW刻录机兼容CD-ROM和CD-R盘片，它分为内置式和外置式两种。在与主机接口上，内置式刻录机主要通过IDE、SCSI等接口连接，而外置式刻录机通过计算机的外部并行接口连接。

5. DVD

DVD的英文全名是Digital Video Disk，即数字视频光盘。DVD不仅仅用来存储视频数据，还可以用来存储其它类型的数据，因此DVD又为 Digital Versatile Disk，即数字通用盘，是一种能够保存视频、音频和计算机数据的容量更大、运行速度更快的采用了MPEG2压缩标准的光盘。

DVD采用了类似CD-ROM的技术，但是可以提供更高的存储容量。从表面上看，DVD盘片与CD-ROM盘片很相似，其直径为80mm或120mm，厚度为1.2mm。但实质上，两者之间有本质的差别。相对于CD-ROM光盘650MB的存储容量，DVD光盘的存储容量可以高达17GB。另外在读盘速度方面，CD-ROM的单倍速传输速度是150KB/s，而DVD的单倍速传输速度是1358KB/s。

如图5­-37是DVD和CD-ROM盘片数据记录道和凹坑情况的比较。从图中可以看出，CD-ROM 盘的道间距为1.6μm，而DVD盘的道间距为0.74μm；CD-ROM盘的最小凹坑为0.83μm，而DVD盘的最小凹坑为0. 4μm。DVD盘片的道密度和凹坑密度都远高于CD盘片。单从这两方面的改进，就使DVD的单片单层容量提高到CD-ROM的7倍多，可达4.7GB。

图5­-37 DVD盘与CD盘的凹坑密度比较
DVD盘片分为单面单层、单面双层、双面单层和双面双层四种物理结构。因此，可以将DVD盘片分为四种规格，分别是DVD-5、DVD-9、DVD-10和DVD-18，它们的容量分别如下表5-7所示。
表5-7 四种DVD盘片比较

盘片类型 盘片直径 面数/层数 容量
DVD-5 12cm 单面单层 4.7GB
DVD-9 12cm 单面双层 8.5GB
DVD-10 12cm 双面单层 9.4GB
DVD-18 12cm 双面双层 17GB

2. 光盘存储器的主要由哪些部分组成各部分的功能分别是什么

光盘是如何造出来的？面对这个问题，可能很多人都没有办法回答出来。我们的台式电脑，可以通过组装的形式来制造，例如把处理器、内存、硬盘、主板等配件，安装在机箱里，就形成了一台电脑。而一块主板则是通过电路板布线、贴片、焊接、插件、再焊接等步骤完成的。然而，一张薄薄的光盘，它又如何才能制造出来呢？
要了解光盘的制造原理，首先就要了解光盘的结构，其结构同制造过程密切相关。大家都知道，光盘只是一个统称，它分成两类，一类是只读型光盘，其中包括CD-Audio、CD-Video、CD-ROM、DVD-Audio、DVD-Video、DVD-ROM等；另一类是可记录型光盘，它包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD＋R、DVD＋RW、DVD-RAM、Double
layer
DVD＋R等各种类型。
根据光盘结构，光盘主要分为CD、DVD、蓝光光盘等几种类型，这几种类型的光盘，在结构上有所区别，但主要结构原理是一致的。而只读的CD光盘和可记录的CD光盘在结构上没有区别，它们主要区别在材料的应用和某些制造工序的不同，DVD方面也是同样的道理。现在，我们就以CD光盘为例进行讲解。
我们常见的CD光盘非常薄，它只有1.2mm厚，但却包括了很多内容。从图1中可以看出，CD光盘主要分为五层，其中包括基板、记录层、反射层、保护层、印刷层等。现在，我们分别进行说明。
1.基板
它是各功能性结构(如沟槽等)的载体，其使用的材料是聚碳酸酯(PC)，冲击韧性极好、使用温度范围大、尺寸稳定性好、耐候性、无毒性。一般来说，基板是无色透明的聚碳酸酯板，在整个光盘中，它不仅是沟槽等的载体，更是整体个光盘的物理外壳。CD光盘的基板厚度为1.2mm、直径为120mm，中间有孔，呈圆形，它是光盘的外形体现。光盘之所以能够随意取放，主要取决于基板的硬度。
在读者的眼里，基板可能就是放在最底部的部分。不过，对于光盘而言，却并不相同。如果你把光盘比较光滑的一面(激光头面向的一面)面向你自己，那最表面的一面就是基板。需要说明的是，在基板方面，CD、CD－R、CD－RW之间是没有区别的。
2.记录层(染料层)
这是烧录时刻录信号的地方,其主要的工作原理是在基板上涂抹上专用的有机染料，以供激光记录信息。由于烧录前后的反射率不同,经由激光读取不同长度的信号时,通过反射率的变化形成0与1信号，借以读取信息。目前市场上存在三大类有机染料：花菁(Cyanine)、酞菁
(Phthalocyanine)
及偶氮
(AZO)
。
目前，一次性记录的CD-R光盘主要采用(酞菁)有机染料，当此光盘在进行烧录时，激光就会对在基板上涂的有机染料，进行烧录，直接烧录成一个接一个的"坑"，这样有"坑"和没有"坑"的状态就形成了‘0'和‘1'的信号，这一个接一个的"坑"是不能回复的，也就是当烧成"坑"之后，将永久性地保持现状，这也就意味着此光盘不能重复擦写。这一连串的"0"、"1"信息，就组成了二进制代码，从而表示特定的数据。
在这里，需要特别说明的是，对于可重复擦写的CD-RW而言，所涂抹的就不是有机染料，而是某种碳性物质，当激光在烧录时，就不是烧成一个接一个的"坑"，而是改变碳性物质的极性，通过改变碳性物质的极性，来形成特定的"0"、"1"代码序列。这种碳性物质的极性是可以重复改变的，这也就表示此光盘可以重复擦写。
3.反射层
这是光盘的第三层，它是反射光驱激光光束的区域，借反射的激光光束读取光盘片中的资料。其材料为纯度为99.99%的纯银金属。
这个比较容易理解，它就如同我们经常用到的镜子一样，此层就代表镜子的银反射层，光线到达此层，就会反射回去。一般来说，我们的光盘可以当作镜子用，就是因为有这一层的缘故。
4.保护层
它是用来保护光盘中的反射层及染料层防止信号被破坏。材料为光固化丙烯酸类物质。另外现在市场使用的DVD+/-R系列还需在以上的工艺上加入胶合部分。
5.印刷层
印刷盘片的客户标识、容量等相关资讯的地方，这就是光盘的背面。其实，它不仅可以标明信息，还可以起到一定的保护光盘的作用。

3. 光盘存储器都有什么特点

cd dvd 蓝光

4. 光盘属于什么存储器

计算机存储器分为内存储器和外存储器两个大分支，以上三种盘都属于外存储器。
继续划分的话，U盘是以闪存的电子活动作为读取和改变信息存储的手段，而硬盘和光盘是以机械部件活动作为读取和改变信息存储的手段，所以又可以分为闪存存储器和机械存储器。但近年来固态硬盘的兴起改变了这个划分，固态硬盘也是使用闪存作为存储介质的，它和U盘同属于闪存存储器。而混合硬盘的出现让这个划分更混乱了，混合硬盘包含一个固态存储部分和完整的机械存储部分，属于闪存和机械混合型存储器。

5. 目前使用的光盘存储器中，可对写入信息进行改写的是

目前使用的光盘存储器中，可对写入信息进行改写的是CD-RW。

CD-RW盘片的写入速度要低于CD-R光盘，这是因为在写入数据时，激光需要更多的时间对光盘进行操作。与CD-R有机染料层不同，CD-RW盘片的刻录层由银、铟、锑、碲合金构成。合金的刻录层具有一个约20%发射率的多晶结构。

CD-RW驱动器的激光头有两种波长设置，分别为写（P-Write）和擦除（P-Erase），刻录时激光把刻录层的物质加热到500～700摄氏度之间，使其熔化。在液态状态下，该物质的分子自由运动，多晶结构被改变，呈现一种非晶状（随即）状态。

而在此状态下凝固的刻录层物质，反射率只有5%，而这些反射率低的地方就相当于CD-ROM盘片上的“凹陷”。

(5)光盘存储器扩展阅读：

1996年初，Ricoh（理光）、Phlips（飞利普）、Sony（索尼）、Yamaha（雅马哈）、Hewlett-Packard（惠普）以及Mitsubishi化学公司建立了一个工业论坛，发布了CD-RW格式标准。

该标准由Ricoh大力发展，并于1996年推出了业界第一款CD-RW驱动器，型号为MP6200S，是一种刻录速度2倍速，2倍速复写，6倍速读取的产品。同时桔皮书的第三部分也正式出台，从此CD-RW标准才被正式定义。

从那时开始CD-RW驱动器就取代了CD-Rw驱动器，CD-RW驱动器完全兼容CD-R驱动器，完全支持CD-R盘片。CD-RW光盘刻录的方式与CD-R光盘相同，区别就在于其可以擦除并多次重写。这样CD-RW盘可以视做软盘，可以进行文件的复制、删除等操作，方便灵活。

6. 光盘存储器中有一种称为WORM，它属于（ ）光盘。

WORM在磁带的术语里是一写多读
从前，一写多读（WORM）技术被运用于公司企业级的磁光驱动器（MO）中。但是MO驱动未能做到与产业容量同步，基于磁带介质WORM的出现了，它迅速成为能适应各类要求的最具吸引力的产品。
当至关重要的数据被不经意删除时、修改或重写时，WORM磁带技术成为了一个长久安全存储大量数据信息的理想解决方案。
Sony AIT和SAIT磁带介质的特点是把一个“聪明的”内存芯片（MIC）埋植在卡式磁带中，MIC芯片会通知磁带驱动器和所支持的应用程序该磁带是一个“一次写”媒介，当数据被存放上去后，就无法重写了，只能附加。
WORM介质支持AIT2、AIT3、AIT4和SAIT1磁带机
不可重写，不可删除，保证企业重要数据。
媒质保存30年保证

7. 目前光盘存储器的种类

WORM光盘是可一次刻录多次读取的储存媒体(WORM－Write Once, Read Many)
VCD和DVD是视盘，不属于一类东西。

8. 什么是光盘存储器

2010年6月制定的BDXL规格，支持100GB和128GB的蓝光光盘。采用波长405nm的蓝色激光束进行读写，之所以能存储庞大容量，主要是因为这三种写入模式：一、缩小

9. 计算机常用的光盘存储器一般属于

计算机常用的光盘存储器一般属于输入输出设备。因为光盘存储器既可以对光盘做读出设备，因此是一个输入设备，也可以将内容写到空白的光盘上，因此是一个输出设备