光存储器有哪些

A. 光存储器和光盘存储器是一个意思么

不是。光存储器是指用光学方法从光存储媒体上读取和存储数据的一种设备，是指光盘机、全息存储器、光带机和光卡机等，而光盘储存器则指的是光存储器中的光盘储存。

B. 计算机常用的辅助存储器有

1、软盘：

软磁盘使用柔软的聚酯材料制成原型底片，在两个表面涂有磁性材料。常用软盘直径为3.5英寸，存储容量为1.44MB.软盘通过软盘驱动器来读取数据。

2、U盘：

U盘也被称为“闪盘”，可以通过计算机的USB口存储数据。与软盘相比，由于U盘的体积小、存储量大及携带方便等诸多优点，U盘已经取代软盘的地位。

3、硬盘：

硬磁盘是由涂有磁性材料额铝合金原盘组成的，每个硬盘都由若干个磁性圆盘组成。

4、磁带存储器：

磁带也被称为顺序存取存储器SAM。它存储容量很大，但查找速度很慢，一般仅用作数据后备存储。计算机系统使用的磁带机有3中类型：盘式磁带机、数据流磁带机及螺旋扫描磁带机。

5、光盘存储器：

光盘指的是利用光学方式进行信息存储的圆盘。它应用了光存储技术，即使用激光在某种介质上写入信息，然后再利用激光读出信息。光盘存储器可分为:CD-ROM、CD-R、CD-RW、和DVD-ROM等。

(2)光存储器有哪些扩展阅读

存储器的种类很多，按其用途可分为主存储器和辅助存储器，主存储器又称内存储器（简称内存），辅助存储器又称外存储器（简称外存）。内存储器最突出的特点是存取速度快，但是容量小、价格贵；外存储器的特点是容量大、价格低，但是存取速度慢。

内存储器用于存放那些立即要用的程序和数据；外存储器用于存放暂时不用的程序和数据。内存储器和外存储器之间常常频繁地交换信息。

外存通常是磁性介质或光盘，像硬盘，软盘，磁带，CD等，能长期保存信息，并且不依赖于电来保存信息，但是由机械部件带动，速度与CPU相比就显得慢的多。

C. 光存储设备的基本工作原理

光存储设备，如CD、DVD和蓝光光盘，其基本工作原理是利用激光来读取或写入数据。这些设备使用激光束聚焦到非常小的点，通过光盘上的微小凹凸或变色区域来存储和检索数字信息。

详细来说，光存储设备的工作可以分为几个关键步骤。首先，当激光照射到光盘的表面上时，它会被反射。光盘的数据层上有微小的凹凸或不同的反射率区域，这些区域代表了二进制数据（0和1）。例如，在CD上，凹坑代表1，而平面代表0。DVD和蓝光光盘则使用更复杂的结构或材料变化来存储数据。

当激光束经过这些区域时，反射光的强度或相位会发生变化。这些变化被光存储设备中的光电探测器捕获并转换成电信号。然后，这些电信号被进一步处理，解码成原始的数字数据。

为了写入数据，光存储设备会使用更高功率的激光束来改变光盘数据层上的材料性质，从而创建新的凹凸或变色区域。这个过程通常涉及到材料的相变或化学反应，需要精确控制激光的功率和聚焦。

光存储设备之所以被广泛使用，是因为它们具有非接触式读取数据的优点，这意味着光盘不易受到物理磨损。此外，由于激光束可以聚焦到非常小的点，因此光存储设备能够实现高密度数据存储。然而，随着云存储和固态硬盘等新技术的发展，光存储设备在某些应用领域正逐渐被取代。

D. 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