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磁光盘存储器

发布时间: 2022-08-16 00:24:33

⑴ 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

⑵ ssd是光盘存储器吗

ssd并不是光盘存储器,ssd一般指固态硬盘。

固态硬盘(Solid State Disk或Solid State Drive,简称SSD),又称固态驱动器,是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘。

固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘几近相同,外形和尺寸也基本与普通的2.5英寸硬盘一致。

固态硬盘具有传统机械硬盘不具备的快速读写、质量轻、能耗低以及体积小等特点,同时其劣势也较为明显。尽管IDC认为SSD已经进入存储市场的主流行列,但其价格仍较为昂贵,容量较低,一旦硬件损坏,数据较难恢复等。并且亦有人认为固态硬盘的耐用性(寿命)相对较短。

固态硬盘的读写速度:

采用闪存作为存储介质,读取速度相对机械硬盘更快。固态硬盘不用磁头,寻道时间几乎为0。持续写入的速度非常惊人,固态硬盘厂商大多会宣称自家的固态硬盘持续读写速度超过了500MB/s,近年来的NVMe固态硬盘可达到2000MB/s左右,甚至4000MB/s以上。

固态硬盘的快绝不仅仅体现于持续读写上,随机读写速度快才是固态硬盘的终极奥义,这最直接体现于绝大部分的日常操作中。与之相关的还有极低的存取时间,最常见的7200转机械硬盘的寻道时间一般为12-14毫秒,而固态硬盘可以轻易达到0.1毫秒甚至更低。

⑶ 磁盘、光盘、闪存的存储原理分别是什么

  1. 磁盘是靠磁头在磁盘上写入磁性数据;光盘是靠激光在光盘表面烧录存储;闪存是靠电子擦写存储数据。

  2. U盘:U盘,全称“USB闪存盘”,英文名“USB flash disk”。它是一个USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品,可以通过USB接口与电脑连接,实现即插即用。U盘的称呼最早来源于朗科公司生产的一种新型存储设备,名曰“优盘”,使用USB接口进行连接。

⑷ 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。

⑸ 计算机(电脑)外存储器都有哪些

外储存器是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器,此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。

在一个计算机系统中,可以配置多台磁带机、磁盘机,而且带、盘可换,因此可存储大量的信息。但中央处理机不能直接与外存交换信息,而要通过主存储器“中转”。中央处理机可指挥主存储器与外存储器成批地交换信息。

(5)磁光盘存储器扩展阅读:

外存储器一般比内存储器容量大很多,计算机可以把大量数据和程序存放在外存储器中,并在需要时调用。比较常见的外存储器是磁带存储器和磁盘存储器。

在微型计算机系统中,主要使用磁盘存储器,并有软磁盘存储器和硬磁盘存储器两类,其中软磁盘存储器使用灵活方便,而硬磁盘存储器容量大、存取速度高。如在微机上建立的电算化会计系统就必须使用这两类存储器来存放大量的会计数据信息和系统程序。

⑹ ram ,rom ,磁盘存储器, 光盘存储器之间的区别

RAM是随机存储器,既可读又可写。
ROM是只读存储器,只能读。
它们是内存储器

磁盘存储器是靠磁粒子来存储信息的,而光盘存储器是靠激光来存储的。
它们是外存储器

⑺ 为什么设置磁表面存储器的六种记录方式,以及它们的不同

、所谓磁表面存储,是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息。
在磁表面存储器中,利用一种称为磁头的装置来形成和判别磁层中的不同磁化状态。磁头实际上是由软磁材料做铁芯绕有读写线圈的电磁铁。
写操作:当写线圈中通过一定方向的脉冲电流时,铁芯内就产生一定方向的磁通。
读操作:当磁头经过载磁体的磁化元时,由于磁头铁芯是良好的导磁材料,磁化元的磁力线很容易通过磁头而形成闭合磁通回路。不同极性的磁化元在铁芯里的方向是不同的。
通过电磁变换,利用磁头写线圈中的脉冲电流,可把一位二进制代码转换成载磁体存储元的不同剩磁状态;反之,通过磁电变换,利用磁头读出线圈,可将由存储元的不同剩磁状态表示的二进制代码转换成电信号输出。这就是磁表面存储器存取信息的原理。
磁层上的存储元被磁化后,它可以供多次读出而不被破坏。当不需要这批信息时,可通过磁头把磁层上所记录的信息全部抹去,称之为写“0”。通常,写入和读出是合用一个磁头,故称之为读写磁头。每个读写磁头对应着一个信息记录磁道。
磁表面存储器的优点:
①存储容量大,位价格低;
②记录介质可以重复使用;
③记录信息可以长期保存而不丢失,甚至可以脱机存档;
④非破坏性读出,读出时不需要再生信息。
磁表面存储器的缺点
存取速度较慢,机械结构复杂,对工作环境要求较高。
2、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”

⑻ 光盘存储器都有什么特点

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