多媒体光盘存储系统(2).ppt

,多媒体光盘存储系统,第九章,主要内容,存储技术的发展,随着宽带网的普及，数百MB甚至上GB容量的软件、游戏、电影等在几分钟内就可以拷贝到硬盘里面，但是几部影片的容量就会把现在的硬盘塞满了。因此业界人士认为：全球硬盘产业的发展有望在传统硬盘的基础上进行更深层次的拓展，它将遵循“容量更大、速度更快、使用更安全”这条不变的规律前进；同时还将会在原有传统存储的基础上开创出硬盘存储的新方式，最明显的体现就是移动存储越来越普及。,光盘存储技术是20世纪70年代发展起来的一项高新技术。20世纪90年代以来，光盘生产已形成具有相当规模的新兴产业，光盘存储技术及其应用已进入成熟期，其物理尺寸、编码方式、数据记录方式及数据文件的组织方式都有了国际标准，并朝着高密度、大容量、小体积、多品种、快速存取及网络化的方向发展。,主存RAM,联机设备磁盘或光盘,邻机设备光盘库、光盘塔,脱机设备磁带、光存储,一、计算机存储系统层次模型,存储量,速度与成本,光盘存储技术在计算机外部存储设备应用上得到了飞速的发展，它已向磁盘存储技术提出挑战。在光盘存储技术方向，材料和器件是光存储发展的关键，提高光存储密度和数据传输率是发展光存储的主攻方向。光盘存储系统由光盘片和光盘驱动器组成。,20世纪70年代初，人们发现激光经聚焦后可获得直径小于1微米的光束，利用这一特性，Philips公司开始了激光记录和重放信息的研究。到20世纪80年代初，成功开发了数字光盘音响系统，从此光盘工业迅速地发展起来。,二、光盘及其特点,CD(CompactDisc)意为高密盘，称之为光盘。,光盘在存储多媒体信息方面具有以下主要特点:,（1）记录密度高（2）存储容量大（3）采用非接触方式读/写信息（4）信息保存时间长（5）不同平台可以互换（6）多种媒体融合（7）价格低廉,二、光盘及其特点,三、光盘的类型,只读型光盘,只读型光盘的数据是在制作时写入的，用户只能读取上面的数据，而不能写入或修改光盘中的数据。最常见的只读光盘为CD-ROM光盘，当然，CD-DA、V-CD、DVD等也都属于只读式光盘。,按照数据存放格式和类型，光盘可分为许多不同的类型。,多次可写光盘,这种光盘允许用户一次或多次写入数据，并可随时往盘上追加数据，直到盘满为止。信息写入后则变成只读状态，不可再作修改，主要用于重要数据的长期保存。目前得到了广泛应用的CD-R就属于这类光盘。,可擦写光盘,这种光盘具有和磁盘一样的可擦写性，可多次写入或修改光盘上的数据，更适合作为计算机的新型标准外存设备。,目前有相变和磁光两种类型。相变型光盘(PCD)采用晶体非晶体作为材料，多数为碲合金。在激光束和热力作用下，其状态由非晶体状态转变为晶体状态，同时，也可以由晶体状态转变为非晶体状态，这种结晶态的互换，就形成信息的写入和擦除。磁光型光盘(MOD)主要是由各种易于在垂直于表面方向磁化的介质制成，铁磁性介质在外磁场的作用下可具有一定的方向性，这种方向性在激光束的热力作用下可发生翻转。方向的正负分别代表0或1，0或1的翻转构成其可擦除性。,CD-RW是可擦写光盘最具有发展前途的产品。,四、光盘的标准,目前的光盘标准及产品有：CD-DA、CD-ROM、CD-R、PhotoCD、VCD、DVD等。,CD-DA标准,CD-DA(CompactDiscDigitalAudio)，称之为数字式激光唱盘或CD唱盘。1982年Sony和Philips公司合作开发了数字光盘音响系统并制定CD唱盘标准，称为红皮书标准。CD唱盘是CD家族的第一个成员，其标准是以后各种新的CD标准的基础。CD-DA的应用领域是用于存储数字化的高保真立体声音乐。,CD-ROM标准,该标准从CD-DA发展而来，又称黄皮书标准。该标准使得光盘以统一的格式存储只读的信息，作为计算机的只读存储器存储计算机数据。CD-ROM是在CD-DA之后产生的，尽管两者之间有许多相似之处，但有一个根本的区别：音频CD只能存放音乐，而CD-ROM可以存放文本、图形、声音、视频及动画。CD-ROM可以播放CD上的音乐，但如果将一张CD-ROM盘片插入CD播放机中，则只能听到嘈杂的响声。,CD-R标准,CD-R是一种可刻录的光盘，基于橙皮书的CD-R空白光盘实际上没有记录任何信息，但可以变为基于红皮书、绿皮书和黄皮书的格式。传统的CD-ROM光盘一般用铝作为反射层，所以称为“银盘”，CD-R有“金盘”“绿盘”两种颜色，介质本身的颜色是由记录层中所用染料的颜色决定的，在CD-R中最常用的两种染料是酞花青基染料和花青基染料。,Photo-CD标准,Photo-CD意为照片光盘，该标准是柯达公司和philips公司根据Cd-ROMXA标准开发的另一种系统，它是一种可记录光盘，他作为存储彩色照片的新载体而成为CD-ROM在摄影领域的成功应用。,Video-CD标准,激光视盘和激光唱盘的成功很自然的促使人们产生把数字电视放到CD盘上的想法，VCD是由JVC、Philips等公司于1993年联合制定的数字电视视频技术规格，称之为白皮书，它用来描述光盘上存放采用MPEG-1标准编码的全动态图像及其相应声音数据的光盘格式。,DVD标准,DVD（数字视频光盘），是继上述光盘产品之后的新一代光盘存储介质。在与CD大小相同的盘片上，DVD可提供相当于CD8-25倍的存储量以及9倍以上的读取速度。DVD与新一代音频、视频处理技术相结合，可提供近乎完美的声音和影像。DVD与计算机结合，可提供新的海量存储介质。,五、光盘的读写原理与制作过程,保护层,铝反射层,压制的凹坑,聚碳酸酯衬底,1、光盘结构,2、光盘读取原理,六、CD-ROM驱动器,1、CD-ROM驱动器的指标,访问时间是指从驱动器找到文件并开始从盘中读入数据所需的平均时间。访问时间反映了光驱对读入数据请求的快慢。,数据传输率是指每秒钟向主机传送的数据量（位）。,驱动器接口标准指的是CD-ROM驱动器与主机连接线的定义标准。常见有专用接口、IDE接口和SCSI接口标准。,缓冲存储器是在光驱中内置的RAM存储器，他用来暂存CD-ROM中读出的数据，以便能够保持一个恒定的数据传输率向主机传送数据。,误码率采用复杂的纠错编码技术可以降低误码率。,容错性驱动器在读坏盘时的纠错能力。,平均无故障时间一般为25000小时左右。,容量指光盘的最高存储容量可达680M。,内置式和外置式,2、CD-ROM驱动器的结构,，驱动器的正面外观,（1）立体声耳机插孔用来连接立体声耳机，可将MPC音箱插头直接插入该孔，以输出立体声音乐。,（2）音量控制旋钮用来调节输出声音的音量。,（3）工作状态指示灯当指示灯亮时说明光驱正在访问光盘，当你把光盘放入驱动器时，须等指示灯灭时才能开始有关操作。,（4）弹出孔允许用户在不开机的情况下，用直别针插入此孔使光盘盘托弹出。,（5）弹出按钮通过按钮使光盘弹出。,，驱动器的背面外观,电源输入插座,跳线开关,信号线插座,音频输出接口,七、光盘库与光盘塔,1、光盘库,光盘库是一个巨大的联机资料库，能通过CD-ROM盘和CD-DA盘的光盘自动换盘机自动把机柜中存放的多片光盘选出并装入光盘机进行读写，光盘库可放置的光盘片数量一般从几十片到上百片。这种联机容量巨大的设备对于图书馆之类的机构是很有用的。,2、光盘塔,光盘塔是由许多光盘机通过电缆连接在一起的光盘只读阵列，加上相应的控制器和网络连接设备，构成与网络直接连接的存储设备，用来存放电子出版物、从事光盘信息的管理。光盘塔的应用主要集中在图书馆、档案馆、学校、科研情报部门、CAD/CAM等领域。,3、光盘塔与光盘库的比较,（1）速度：光盘塔提供“在线”检索速度，与光盘库不同，他不需要机械手到片仓里取盘，从而节省了取盘时间，由于驱动器数量较多，能支持多人同时读取多张不同的CD.（2）容量：光盘库的容量少则十几倍，多则几十倍于光盘塔。（3）功能：光盘库管理软件功能强大，管理方便，这也是光盘塔所不及的。（4）升级：相对于整个光盘库，其驱动器的价值所占比例很小，升级到DVD库不需花很大代价，而光盘塔则不同，要把所有的驱动器更换一遍几乎等于买一台新机器。,DVD存储容量,DVD-Video/DVD-ROM114.7GB(DVD-5)DVD-Video/DVD-ROM128.5GB(DVD-9)DVD-Video/DVD-ROM219.4GB(DVD-10)DVD-Video/DVD-ROM2217.0GB(DVD-18),DVD如何提高存储容量？,从外观和尺寸方面看，DVD盘与CD盘没有什么差别，直径均为120mm，厚度为均1.2mm。但是一片CD盘只能存储约680MB的信息，而一片DVD盘片却能够存储多达17GB的信息，这是因为DVD采用了许多新技术：采用更短波长的激光源来读取信息。CD采用的激光波长为780nm的不可见光红外光；而DVD采用激光波长为635/650nm，而且光学读出头的数值孔NA也比较大，这样可以产生比较小的聚焦激光束。加大盘片的数据记录区域。DVD盘的记录区域从CD盘的86cm2提高到86.6cm2。使用两个面来记录数据，以及在一个面上制作好几个记录层。改进信号的调制方式和错误校正方法。CD采用8位到14位+3位的调制方式，而DVD则采用了效率比较高的8位到16位的调制方式。,EVD(EnhancedVersatileDisk)意为增强型多媒体盘片系统，俗称“新一代高密度数字激光视盘系统”，是DVD的升级产品。EVD产品的解像度是DVD的五倍，在声音效果方面则于国际上首次同时实现高保真和环绕声，一张EVD影碟目前可存储约一百一十分钟的影音节目。有关专家指出，EVD将震撼音效和亮丽画质完美结合，在世界上首次基于光盘实现了高清晰度数字节目的存储和播放，为中国人民带来了高清时代的影碟机。,EVD,蓝光光碟,蓝光光碟（Blu-rayDisc，简称BD）是DVD之后的下一代光盘格式之一，用以存储高品质的影音以及高容量的数据存储。蓝光光碟的命名是由于其采用波长405纳米（nm）的蓝色激光光束来进行读写操作（DVD采用650纳米波长的红光读写器，CD则是采用780纳米波长