2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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1、第六章 數(shù)據(jù)的光盤存儲(chǔ)技術(shù),,2,主要內(nèi)容,CD 簡(jiǎn)介CD 的工作原理CD 的制作DVD介紹CD 的物理格式CD 的邏輯格式光存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)——全息光存儲(chǔ),3,6.1 簡(jiǎn)介- DISC 與 DISK,? 原先意義:專業(yè)上一般用 DISK Professional 娛樂中一般用 DISC Entertainment? 隨著多

2、媒體時(shí)代的到來:愿意用 DISC 取代 DISK,4,6.1 數(shù)字光盤在信息社會(huì)中的地位,5,6.1 數(shù)字光盤在信息社會(huì)中的地位,? 光盤產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)群中的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè), 也是一種數(shù)字化產(chǎn)業(yè)。? 社會(huì)發(fā)展:農(nóng)業(yè)社會(huì) ? 工業(yè)社會(huì) ? 信息社會(huì) ? 信息是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的“能源”,就像工業(yè)經(jīng) 濟(jì)以石油,煤為能源一樣。,6,6.1 光存儲(chǔ)有以下幾種形式,7,6.1 簡(jiǎn)介— CD歷史,1972年,Phili

3、ps公司展示了播放電視節(jié)目的光盤播放系統(tǒng);1978年,第一臺(tái)光盤播放機(jī)問世;1982年, Philips、Sony公司制定Red Book標(biāo)準(zhǔn),CD-DA光盤問世;1985年,Yellow Book標(biāo)準(zhǔn)制定,CD-ROM光盤問世; ‥‥‥等等,一系列標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品相繼問世。,8,6.1 簡(jiǎn)介— 光存儲(chǔ)歷史,LD &LV (模擬存儲(chǔ))CD-DACD-ROMCD-ICD-RVCDCD-RWDVD,,9,6.

4、1 簡(jiǎn)介- LD,LV (Laser Disc;Laser Vision),模擬存儲(chǔ),俗稱:鐳射影碟 直徑 × 中孔直徑 × 厚度(mm)ф300×ф35×1.2,ф200×ф35×1.2CAV(constant Angular Velocity)存30分/面CLV(constant Linear Velocity)存60分/面69年研究,72年

5、DEMO,78年推向市場(chǎng)荷蘭philips發(fā)明,10,6.1.1 CD-DA 數(shù)字激光唱盤,? 1982年推向市場(chǎng),形成了規(guī)?;墓獗P產(chǎn)業(yè)? 第1臺(tái) CD-DA 播放機(jī)(player)取名為: CDP-101 → 一百年才得一次的發(fā)明? 荷蘭philips / 日本sony發(fā)明? CD-DA行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):Red Book紅皮書 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn):IEC908 → Compact di

6、sc digital audio System,11,6.1.2 CD-ROM計(jì)算機(jī)用只讀光盤,CD-Read Only Memory,驅(qū)動(dòng)器(drive)ф120×ф15×1.2,650MB,CLV,1984年推向市場(chǎng),形成了多媒體計(jì)算機(jī)概念Philips/Sony發(fā)明CD-ROM行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):Yellow Book黃皮書國(guó)際標(biāo)準(zhǔn):ISO/IEC10149國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):GB/T16969-1997使計(jì)算機(jī)具有

7、了多媒體的功能,12,6.1.3 CD-I交互式CD只讀光盤,CD-Interactive1987年推向市場(chǎng),提出了“交互性”使用功能philips/Sony發(fā)明CD-I行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):Green Book綠皮書無國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)上并不成功,13,6.1.4 CD-R可錄光盤(一次寫多次讀),CD-Recordable1990年推向市場(chǎng),利用染料(Dye)做記錄介質(zhì), philips/sony發(fā)明 CD-R行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):OrangeB

8、ook II橙皮書無國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)市場(chǎng)巨大,極好的商業(yè)機(jī)會(huì)(CD-MO,Orange Book I),14,6.1.5 Video-CD(VCD)數(shù)字激光視盤,俗稱:小影碟1993年推向市場(chǎng),形成了中國(guó)的規(guī)?;獗P產(chǎn)業(yè)philips/sony/JVC/Matsushita 發(fā)明V-CD行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):WhiteBook 白皮書無國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)SVCD由中國(guó)與上述4公司 共同制定,15,6.1.6 CD-RW可擦寫CD光盤,CD-REWRI

9、TABLE,利用相變材料(phase-change)作介質(zhì),1K次擦寫1996年推向市場(chǎng),PHILIPS/SONY 發(fā)明CD-RW行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):ORANGE BOOK III橙皮書無國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)價(jià)值比預(yù)想小得多,16,6.1.7,0.74 ?m,,,17,0.52 ?m,,,18,6.1.9 數(shù)字光盤特點(diǎn)(優(yōu)點(diǎn)),1. 記錄密度高 信道間距 1.6μm->0.74μm->0.54μm

10、 CD DVD HDDVD2. 保存期長(zhǎng) 40至百年不等,19,6.1.9 數(shù)字光盤特點(diǎn)(優(yōu)點(diǎn)),3. 成本低 兆字節(jié)(MB)成本點(diǎn)幾分至幾毛錢4. 數(shù)字化 便于傳輸,處理,存儲(chǔ)5. 攜帶傳遞方便 可脫機(jī),20,6.1.10 小 結(jié),21,主要內(nèi)容,CD 簡(jiǎn)介CD 的工作原理CD 的制作DVD介紹CD 的物理格式CD 的

11、邏輯格式光存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)——全息光存儲(chǔ),22,6.2 CD 工作原理,記錄介質(zhì) 讀出原理C. 記錄格式 (Format) 介紹,23,6.2.1 光盤記錄介質(zhì),光盤記錄介質(zhì)分為:1. 一次寫記錄介質(zhì) —— CD-R / DVD-R 染料以及其他一次寫記錄材料2. 可擦寫記錄介質(zhì) —— CD-RW / DVD-RW、 DVD+RW、DVD-RAM 相變 (PC) 和磁光 (MO) 光盤記錄

12、介質(zhì) PhaseChange Magnet-Optics,24,1. 用酞菁染料 (phthalocyanine) CD-R 光盤呈淡綠的銀色,稱“銀盤”,如用 金做反射層,則呈淡綠的金色,稱“金盤”。2. 用花青染料 (Cyanine) CD-R 光盤呈綠色,稱“綠盤”。3. 用偶氮染料 (azo-dyes) 金屬化的偶氮染料 CD-R 光盤呈藍(lán)褐色,目 前

13、較少應(yīng)用,6.2.1 CD-R / DVD-R 記錄層的染料 (Dye),25,不管哪一種染料,其記錄薄膜 (幾十 nm)的記錄點(diǎn)是靠有機(jī)染料吸收記錄激光束的能量,由于熱效應(yīng)使有機(jī)染料分解,由此引起有機(jī)染料的漂白和鼓泡(凹坑),從而改變記錄薄膜的光透光反射特性。 其記錄壽命決定于染料薄膜和記錄點(diǎn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。,6.2.1 CD-R / DVD-R 記錄原理,26,記錄激光束對(duì)染料層的貢獻(xiàn):漂白(“白化”),保護(hù)漆,聚碳

14、酸脂,27,記錄激光束對(duì)染料層的貢獻(xiàn):鼓泡(“小丘”)— 凹坑的對(duì)應(yīng),28,WORM (Write Once Read Many)一次寫多次讀記錄介質(zhì),? 應(yīng)用在檔案類存儲(chǔ),往往在大尺寸光盤 (14"、356mm,12"、300mm) 中使用? 其記錄方式有:a. 燒蝕型 b. 起泡型

15、 c. 紋理型 d. 相變型 e. 光致變色型 等,29,6.2.1 WORM 型一次寫光盤記錄原理,30,a. 燒蝕型 (Ablation),? 燒蝕型記錄介質(zhì)應(yīng)有較低的熔點(diǎn),如碲 (Te)、 鉍(Bi) 和硒 (Se) 基合金,熔點(diǎn)為450度左右;? 利用激光熱效應(yīng),使光照微區(qū)熔化,在表面

16、 張力作用下產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的信息坑 (pit);加 上上述材料熱擴(kuò)散能力差,非常適于一次寫 光盤;? 目前,除 CD-R/DVD-R 外一次寫光盤,大多 使用上述一次寫記錄材料。,31,b. 起泡型 (Bubble),起泡型一次寫記錄介質(zhì)為三層結(jié)構(gòu); 表面層是熔點(diǎn)較高的金或鉑薄膜,把它蒸鍍?cè)谕该鞯娜玖?聚合物層上面,第三層是反射層; 當(dāng)金屬膜層吸熱并傳給低熔點(diǎn)染料-聚合物時(shí),聚焦點(diǎn)部位升

17、溫并分解, 產(chǎn)生氣體使金屬膜凸起,形成氣泡; 由起泡處形成的反射率與背景原始反射率形成強(qiáng)烈的讀出反差;,32,c. 紋理型 (Texture),? 利用離子束刻蝕記錄介質(zhì)表面,使之形成 文理狀結(jié)構(gòu),或采用真空沉積方法形成一 種既小又分離的小島似形狀;? 激光束照射微區(qū)時(shí),其紋理狀膜層強(qiáng)烈吸 收光能,致使紋理熔化成鏡面狀;? 形成反射率變化的一次寫光記錄,33,d. 相變型 (phase-

18、change),相變材料既可一次寫也可用作可擦寫; 一次寫一般采用一種 TeOx 的碲氧化物相變介質(zhì),其初始反射率為百分之十幾,當(dāng)記錄光熱效應(yīng)使碲的微晶熔化,在宏觀不變形的情況下,碲微粒傾向融合并在冷卻后重新結(jié)晶,其復(fù)合反射率上升至百分之二十幾; 為此產(chǎn)生反射率差,完成一次寫記錄過程,34,光致變色介質(zhì)有無機(jī)和有機(jī)兩大類,并同樣具有一次寫和可擦寫兩種功能; 記錄特點(diǎn):光照微區(qū)在記錄過程中,將從一種光學(xué)狀態(tài)變化到另一種光學(xué)狀態(tài),發(fā)

19、生光呈色反應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)反射率的變化; 當(dāng)記錄膜層發(fā)生不可逆的變化或完全破壞,則為一次寫記錄;為可逆并形成兩種不同反射率的穩(wěn)定態(tài),則為可擦寫記錄。,e. 光致變色型 (photo chromism),35,6.2.2 讀出原理,36,6.2.2 讀出激光光斑大小,,37,6.2.2 物 鏡,38,6.2.2 計(jì)算CD光盤的讀出光斑大小,(0.5~0.6)λ DIA. =

20、 NA,,(0.5~0.6) * 780nm = 0.45,,= (0.87~1.04) µm,? 1 µm,39,6.2.2 CD只讀光盤上的信息斑點(diǎn)(Pit),,0.83µm,,3T,,3.05μm,4T,5T,11T,7

21、T,,3T,4T,11T,,1.6µm,,,,,,,讀光斑,,CLV,,,,,3T,,6T,包括: 信息坑(groove) 信息面(land),,,,,40,6.2.2CD只讀光盤上的信息斑點(diǎn),41,6.2.2 CD只讀光盤上的信息斑點(diǎn),42,6.2.2 讀出光路圖(了解),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,LD光源,QP,OBL,DM盤電機(jī),光盤,,G,信息面,物鏡 NA = 0.45

22、,,FC聚焦線圈,TC跟蹤線圈,PBS 偏振分束鏡,CL 準(zhǔn)直鏡,PD光電探測(cè)器,RF (HF) 讀出信號(hào),FES聚焦誤差信號(hào),TES 跟蹤誤差信號(hào),QP1/4 波片,43,6.2.2 讀出光路圖 (了解),關(guān)鍵點(diǎn):1/4 波片 ( QP ) 作用 ? PBS 對(duì) P 線偏振光全透射 對(duì) S 線偏振光全反射 ? P 光或 S 光二次經(jīng)過1/4 波片,其角色相互交換, 即: P 線偏振光通過 QP

23、轉(zhuǎn) 45。成圓偏振光,返回 時(shí)再次通過 QP 又轉(zhuǎn) 45。成 S 偏振光。,44,6.2.2 讀出光路圖 (了解),同時(shí): ? 從PD ( photo ditector ) 上不但讀出 RF 信號(hào) ? 還讀出 FES 和 TES,保證光學(xué)頭中光斑聚焦,信道跟蹤的穩(wěn)定性和可靠性(光電閉環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)),45,6.2.3 記錄格式 (Format) 介紹,光盤上記錄方式: 脈沖位置調(diào)制 — PPM ( Pu

24、lse Position Modulation ) 脈沖寬度調(diào)制 — PWM ( Pulse Width Modulation ),46,6.2.3 PPM和PWM(理解),,0100100100001000,,,,,,,,,,,,,,,,,,,0100100100001000,0100100100001000,1 0 0 1 0 0 0 0,,,,,,,,PPM,PWM,Recorded pits,,

25、Recorded signal,,Source signal,Channel bits,,,CD/DVD的記錄方式 - PWM,47,主要內(nèi)容,CD 簡(jiǎn)介CD 的工作原理CD 的制作DVD介紹CD 的物理格式CD 的邏輯格式光存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)——全息光存儲(chǔ),48,6.3 CD盤的制作,A. 盤片結(jié)構(gòu)B. 只讀光盤制造:母盤、復(fù)制C. 光盤記錄介質(zhì)介紹,49,6.3.1 盤片結(jié)構(gòu)- CD,四層結(jié)構(gòu) : 盤基

26、 (襯底):? PC塑料,PolyCarbonate 聚碳酸脂 ? PMMAL 有機(jī)玻璃 反射層: 鋁 AL 保護(hù)層: 丙烯酸脂,Lacquer 盤 標(biāo): 印刷面,1. CD-DA,CD-RO

27、M,VCD,50,6.3.1 盤片結(jié)構(gòu)- CD,只讀 CD 結(jié)構(gòu)示意圖,51,6.3.1 盤片結(jié)構(gòu)- CD-R,盤基(襯底):(substrate)記錄層:染料 Dye(recording layer)反射層:金 Au 或銀 Ag(reflective layer)保護(hù)層: 盤 標(biāo): (logo 等),2. CD-R 五層結(jié)構(gòu),52,6.3.1 盤片結(jié)構(gòu)- CD-R,注:伺服道:※ Wobb

28、le形,用擺動(dòng)頻率記錄時(shí)間 ※ Tracking小結(jié):CD-R,CD-RW采用Wobble形的伺服槽,CD-R 結(jié)構(gòu)示意圖,53,6.3.1 盤片結(jié)構(gòu)- CD-R,CD-R 記錄層:染料,酞菁染料(酞花青) PhthaloCyanine花青染料 Cyanine偶氮染料 另外反射層:Au 或 Ag,延展性好,54,6.3.1 盤

29、片結(jié)構(gòu)- CD-RW,盤 基:PC塑料保護(hù)層:SiO2記錄層:相變材料 碲 Te、鍺 Ge 等稀土材料配比而成保護(hù)層:SiO2反射層:AL保護(hù)層:印刷層:,CD-RW 七層結(jié)構(gòu),55,6.3.1 盤片結(jié)構(gòu)- CD-RW,CD-RW 結(jié)構(gòu)示意圖,56,6.3.1 盤片結(jié)構(gòu)- DVD,只讀 DVD (Digital Versatile Disc),(DVD-Video,DVD-ROM,DV

30、D-Audio 三種)0.6mm × 2 = 1.2mm 的雙層結(jié)構(gòu)單面單層 4.7GB俗稱DVD5 單面雙層 8.5GBDVD9雙面單層 9.4GBDVD10雙面雙層 17GBDVD18,57,6.3.1 盤片結(jié)構(gòu)- DVD5,DVD5 結(jié)構(gòu)示意圖,關(guān)鍵:粘接 (bonding),透明 UV樹脂膠 0.6mm 盤片防變形(DVD10 與 D

31、VD5 ×2相同),58,6.3.1 盤片結(jié)構(gòu)- DVD9,DVD9 結(jié)構(gòu)示意圖,(DVD18需要 “2P法” 工藝),59,6.3.1 盤片結(jié)構(gòu)- DVD9,DVD9 結(jié)構(gòu)示意圖,60,6.3.1 盤片結(jié)構(gòu)- SACD,SACD 光盤(Super Audio CD),結(jié)構(gòu)同 DVD9其中一層為 DVD-Audio,另一層為 CD-AudioDVD 可得到 5.1,7.1 的劇場(chǎng)效果CD 為立體聲(L、R),61,包括兩

32、部分:母盤制造 (Mastering)光盤復(fù)制 (Replication)工序:母盤 (mastering) 模板 (stamper) 復(fù)制(Replication)工藝過程如下:,6.3.2 光盤的制造-母盤,1. 母盤 (master),,,62,6.3.2 光盤的制造-玻璃母盤,63,6.3.2 光盤的制造-壓模盤,64,6.3.2 光盤的制造-父盤母盤,

33、65,6.3.2 光盤的制造-說明,? 用 Stamper 模板進(jìn)行盤片復(fù)制 1 張 Stamper 可復(fù)制 (2 ~ 3) 萬片? 玻璃基板為光學(xué)級(jí)基板 Ф ? 160 × 10mm,循環(huán)使用20次 Ф ? 160 × 1.1mm? 光刻膠 —— 光敏電阻(使其曝光)? 信號(hào)刻錄 (LBR),Laser Beam Recorder,66,6.3.2 光盤的制造-復(fù)制,2. 復(fù)制

34、(Replication),保護(hù)漆,反射層,壓模,67,6.3.2 光盤的制造-復(fù)制,PC料干燥至含水量小于 (0.3~0.4)%模板 — Father Disc 或 Son Disc注塑 — 油壓或全電動(dòng)注塑機(jī), Cycle time ≤ 3.8sec.濺鍍機(jī) — (30 ~ 60) nm厚,≤ 2sec.旋涂保護(hù)膠 (5 ~ 20) µm厚印刷 — LOGO,68,6.3.2 光盤的制造

35、-盤標(biāo)印刷,? 絲網(wǎng)印刷,Screen? 柯式印刷 (膠印),off-set 前者成本低 (設(shè)備上),無過渡色 后者成本高,印出的顏色更趨自然 (設(shè)備成本差 4 ~ 6 倍),69,6.3.2 光盤的制造-線上檢測(cè),涂光刻膠 — 檢查平度、厚度和有否針眼等金屬化 — 檢查讀出信號(hào)旋涂后 — 在線檢查機(jī)械、物理缺陷 有以下幾方面:,70,6.3.2 光盤的制造-缺陷檢測(cè),

36、針孔 (pinhole) 保護(hù)膠起泡 (Lacquer Bubble) 反射層 AL 凹痕 (Dent) 信息層劃傷 (Info. Scratch) 油 (Oil) 黑斑 (污) (Black Speck) 表面傾斜 (Flow Line) 空氣泡 (Air Bubble) PC 層劃傷 (Surface Scratch) 保護(hù)層起污 (Lacquer Splash),71,主要內(nèi)容,CD 簡(jiǎn)介C

37、D 的工作原理CD 的制作DVD介紹CD 的物理格式CD 的邏輯格式光存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)——全息光存儲(chǔ),72,6.4 DVD介紹,DVD 概述DVD/SVCD/VCD 圖像清晰度高密度和超高密度存儲(chǔ),73,1. DVD 介紹CD ? DVD (Digital Versatile Disc) LASER: ? = 780nm? = 650nm NA = 0.45NA = 0.60 Thickn

38、ess:1.2mm0.6mm × 2 = 1.2mm Codecs: 8-17調(diào)制8-16調(diào)制 (Coding & CIRC檢糾錯(cuò)RS-PC檢糾錯(cuò) Docoding) Capacity: 650MB4.7GB ? 17GB,74,6.4.1 DVD 種類,DVD-ROM/Video/Audio 單面單層 4.7GB (DVD 5) 單面雙層

39、8.5GB (DVD 9) 雙面單層 9.4GB (DVD 10) 雙面雙層 17GB (DVD 18)DVD-R/RW/RAM 為單面單層或雙面單層 DVD-R 3.9GB, 4.7GB DVD-RW 4.7GB DVD-RAM 2.6GB, 4.7GB,9.4GB/雙面DVD-Video

40、Recording (DVD-RW/RAM) 規(guī)定了錄制影視頻的方法 DVD+RW 3.0GB, 4.7GB,75,6.4.1 DVD 光盤的兼容性,76,6.4.2 DVD/SVCD/VCD 圖象清晰度,關(guān)于視頻圖象 (像素 pixel 表示)電影/數(shù)字電影:4096 × 3112,2048 × 1556高清電視HDTV:1920 × 1080 / 1152 (N

41、TSC/PAL) 1440 × 1080 / 1152--- ---DVD/標(biāo)清(SDTV):720 × 480 / 576 (D1) (704 × 480 / 576) 528 × 480 / 576 (3/4 D1) (544

42、× 480 / 576)SVCD480 × 480 / 576 (2/3 D1)CVD/MPEG2352 × 480 / 576 (1/2 D1)VCD/MPEG1352 × 240 / 288 (1/4 D1)(SIF) SIF:MPEG1 的源輸入格式,77,6.4.3 高密度和超高密度存儲(chǔ),從DVD紅光 ~ HD.DVD 蘭光母

43、盤: ? = 351nm, NA=0.9 道距 0.74 ~ 0.4(µm)播放機(jī)、驅(qū)動(dòng)器: ? = 410nm, NA=0.8 增大容量為 (650/410)2 = 2.5倍,1. 進(jìn)一步減短波長(zhǎng) ? ,增大數(shù)值孔徑 NA,78,改善記錄方式、提高編碼效率 (HD.DVD容量在 (18~22)GB之間) ? 從CAV 到 M

44、CAV (ZCAV) 可提高1.5倍? 從PPM 到 PWM (Marking-edge Recording) 可提高1.5倍? Groove 和Land同時(shí)記錄 (指 R/RW/RAM) 可提高 (1.8~1.9) 倍,2. 改善記錄方式,79,? 高分辨影像只與光孔大小 (幾十nm) 光孔至光盤介質(zhì)距離 (幾nm) 有關(guān)? 與入射光波長(zhǎng)無關(guān),無衍射效應(yīng)? 適用于母盤刻

45、錄,3. 近場(chǎng)光存儲(chǔ),80,A. 多層◆ 雙光子記錄◆ 熒光讀出◆ 已記錄到100層(實(shí)驗(yàn)室),4. 多維光存儲(chǔ)-多記錄層,81,B. 多波長(zhǎng)◆ 不同波長(zhǎng)的多色記錄◆ 一種材料只吸收一種波長(zhǎng)◆ 對(duì)其他層材料不吸收 — 透明,4. 多維光存儲(chǔ) - 多波長(zhǎng),82,C. 多階◆ 信息坑 (pit) 產(chǎn)生多層臺(tái)階, 獲得不同的反射率◆ 光源能量分階,獲得不同的反

46、射率,4. 多維光存儲(chǔ) - 多階,83,? 利用全息原理,通過空間光調(diào)制器將信息 加載在物光上,照射晶體 (或聚合物等)形 成電場(chǎng)產(chǎn)生折射率變化;? 再利用另一參考光 (與物光成一角度)照射 而產(chǎn)生干涉條紋,形成明暗的強(qiáng)弱之分;? 特點(diǎn): 頁面存儲(chǔ) (如1024 × 1024 pixels) 并行讀出 (如 DTR > 100MB/S)

47、 存儲(chǔ)密度可達(dá) 1GB/cm3 等,5. 全息光存儲(chǔ),84,“Data play”外徑 32mm孔 4mm厚 0.6mm容量 500MB“應(yīng)用”music, photo, books, games,6. 小型化微型化,85,主要內(nèi)容,CD 簡(jiǎn)介CD 的工作原理CD 的制作DVD介紹CD 的物理格式CD 的邏輯格式光存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)——全息光存儲(chǔ),86,6.5

48、CD的物理格式,CD的格式包含:物理格式: 規(guī)定數(shù)據(jù)如何存放到光盤上,這些數(shù)據(jù)包括:物理扇區(qū)的地址。數(shù)據(jù)的類型、數(shù)據(jù)塊的大小、錯(cuò)誤檢測(cè)和校正碼等。邏輯格式: 規(guī)定如何把文件組織到光盤上以及如何指定文件在光盤上的物理位置。包括文件的結(jié)構(gòu)、文件大小以及所需的盤片數(shù)目等,87,6.5.1 CD-DA的物理格式,一條光道(track)由許多扇區(qū)(sector)組成一個(gè)扇區(qū)由98幀(frame)(3234字節(jié))幀存放

49、信息的基本數(shù)據(jù)單元,88,SYNC: 每一幀開頭都有24bits同步位:(不經(jīng)EFM)子碼(Subcode):提供盤地址信息,8bits;聲音數(shù)據(jù):CD-DA有兩個(gè)聲音通道(左、右),分別采用96bits表示;P、Q校驗(yàn)碼(EDC):分別采用32bits來校驗(yàn)右聲道和左聲道的聲音數(shù)據(jù)。,6.5.1 CD-DA 扇區(qū)格式,89,392 + 392 + 98 = 882 B從格式上相當(dāng)于 F3 幀,還要進(jìn)行 EFM 和加 MER

50、GING,SYNC 形成 Channel bit,,,,6.5.1 CD-DA 扇區(qū)格式,90,6.5.1 CD-DA 一幀數(shù)據(jù)的通道位,注:加3bits是為了增加游程長(zhǎng)度,提高 讀出數(shù)據(jù)的可靠性,,表 一幀數(shù)據(jù)的通道位數(shù),,,編號(hào),,,,字段名稱,通道位數(shù),合計(jì),(1) 同步位(SYNC) 24+3 [不參加EFM] 27,(2) 子碼(Subcode) 1×

51、(14+3) 17,(3) 數(shù)據(jù)(左聲道) 12×(14+3) 204,(4) Q校驗(yàn)碼 4×(14+3) 68,(5) 數(shù)據(jù)(右聲道) 12×(14+3) 204,(6) P校驗(yàn)碼

52、 4×(14+3) 68,合計(jì) 588,91,6.5.2 CD-ROM標(biāo)準(zhǔn),CD-ROM增加兩種類型的光道;共有三種類型光道:CD-DA光道:存儲(chǔ)聲音數(shù)據(jù);CD-ROM Mode1:存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù);CD-ROM Mode2:存儲(chǔ)聲音數(shù)據(jù)、靜態(tài)圖

53、像或視頻數(shù)據(jù)。,92,CD-ROM 扇區(qū)格式是 CD-DA 的延伸:又加入模式1 (mode 1) 用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù),模式2(mode 2) 用于存儲(chǔ)壓縮的音頻視頻和圖象數(shù)據(jù),,,,,,,6.5.2 CD-ROM 模式 1,93,6.5.2 CD-ROM 模式 1-說明,同步:12B;字頭:4B,定義扇區(qū)地址(時(shí)間格式);用戶數(shù)據(jù):2048B;EDC:4B,檢錯(cuò)位,如錯(cuò),則執(zhí)行ECC;ECC:276B,糾錯(cuò)碼。,94,CD

54、-ROM 模式 2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,注意:扇區(qū) (Sector) 是光盤上最小尋址單位,6.5.2 CD-ROM 模式 2,95,CD-ROM/XA 中以 Mode 2 為基礎(chǔ)又分為 CD-ROM,Mode 2,F(xiàn)orm1(方式1) 和 CD-ROM,Mode 2,F(xiàn)orm2(方式2)前者用于 Photo-CD 和電子出版物等光盤后者用于要求不很高

55、的音視頻光盤,如 V-CD,CD-ROM/XA 扇區(qū)格式是 CD-ROM 的延伸,96,CD-ROM 模式 2 方式 2,,,,2352B,,,882B,同步,字頭,副字頭,用戶數(shù)據(jù),EDC,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,12,B,4B,8,B,2,32,4,B,4B,第一、二層,與控制字,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

56、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,CD-ROM 模式 2 方式1,,,,2352B,,,882B,同步,字頭,副字頭,用戶數(shù)據(jù),EDC,ECC,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,12,B,4B,8,B,2,048,B,4B,276B,第一、二層,與控制字,,,,,,,,

57、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,方式2比方式1少了ECC,留作用戶數(shù)據(jù),,,97,1. 為什么CD-ROM, Mode1 每扇區(qū)用戶數(shù)據(jù)從 CD-DA 的 2352B 降為 2048B ?,思考題,,同步,字頭,用戶數(shù)據(jù),EDC,空位,ECC,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

58、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,12,B,4B,2,048,B,4B,8B,276B,第一、,,二層,與控制字,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2352B,,,882B,CD-ROM 模式 1,,,,,,,,,,98,主要內(nèi)容,CD 簡(jiǎn)介

59、CD 的工作原理CD 的制作DVD介紹CD 的物理格式CD 的邏輯格式光存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)——全息光存儲(chǔ),99,6.6 CD 的邏輯格式,邏輯格式: 規(guī)定如何把文件組織到光盤上以及如何指定文件在光盤上的物理位置。包括文件的結(jié)構(gòu)、文件大小以及所需的盤片數(shù)目等,100,6.6.1 邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想,CD-ROM文件系統(tǒng)的組成部分;影響邏輯格式定義的因素;CD-ROM的邏輯格式定義,101,A. CD-ROM文件系統(tǒng)

60、的組成部分,邏輯格式:確定盤上的數(shù)據(jù)應(yīng)該如何組織,以及該存放在什么地方。即如何構(gòu)造文件目錄、目錄如何查找等。源軟件:按邏輯格式把要寫到盤上的數(shù)據(jù)進(jìn)行裝配。目的軟件:把從盤上讀出的按邏輯格式裝配的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成文件。,102,B.影響邏輯格式定義的因素,CD-ROM不需要添加、刪除目錄;CD-ROM讀出、寫入數(shù)據(jù)是不對(duì)稱的;尋道時(shí)間長(zhǎng),最長(zhǎng)950ms;存儲(chǔ)容量較大。,103,C. CD-ROM的邏輯格式定義,卷結(jié)構(gòu):提供整片盤片的信

61、息。定義一套規(guī)則和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表達(dá)盤上文件之間的復(fù)雜關(guān)系。文件結(jié)構(gòu):描述和配置盤上的文件。其核心是目錄結(jié)構(gòu)。 ①多文件顯式分層結(jié)構(gòu)。把子目錄當(dāng)文件處理; ②單文件顯式分層結(jié)構(gòu)。把整個(gè)目錄信息放在一個(gè)(描述根目錄和子目錄的)文件中。 ③散列路徑名目錄。把整個(gè)路徑名和文件名合并為一個(gè)地址放在目錄中。是隱式目錄結(jié)構(gòu)。 ④索引路徑名目錄。把子目錄的全路徑名轉(zhuǎn)換成一個(gè)整數(shù)。也是隱式目錄結(jié)構(gòu)。 ⑤混合結(jié)構(gòu)?;旌弦陨纤姆N的兩種以上。

62、,104,882B,6.6.2 邏輯扇區(qū)和邏輯塊,同步,字頭,用戶數(shù)據(jù),EDC,空位,ECC,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,12,B,4B,2,048,B,4B,8B,276B,第一、,,二層,與控制字,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

63、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2352B,,,CD-ROM 模式 1,,,,2352B,,,882B,CD-ROM 模式 2,同步,字頭,用戶數(shù)據(jù),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,12,B,4B,2,336,B,第一、,,二層,與控制字,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,物理扇區(qū)

64、,,,邏輯扇區(qū),,,105,6.6.2 邏輯扇區(qū)和邏輯塊,從前面圖中可以看出邏輯扇區(qū)的大小為2048B。我們給每個(gè)邏輯扇區(qū)編號(hào)(0開始)LSN0,LSN1 … 等等。LSN0從物理地址00:02:00開始邏輯扇區(qū)可以劃分邏輯塊,大小為512B、1024B、 2048B 三種;我們給邏輯塊編號(hào):LBN1,LBN2,LBN3.CD-ROM上所有文件均按照LBN尋址。,106,6.6.3 文件,CD-ROM可以存放任意類

65、型的文件;每個(gè)文件可分為一節(jié)或者多節(jié);每個(gè)文件節(jié)可以由多個(gè)邏輯塊組成;文件命名規(guī)則: ?={0~9} ∪{A~Z} ∪{“_”} 參看教材P282,107,6.6.4 目錄,CD-ROM限定目錄層次8級(jí);CD-ROM采用隱式分層結(jié)構(gòu),同時(shí)也把目錄當(dāng)文件看待,目錄包含在一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)文件中,包含目錄的文件稱為目錄文件。(P283)目錄文件:與普通用戶文件相類似,目錄文件由一系列可變長(zhǎng)度的目錄記錄組成目錄記錄:記載了文件

66、標(biāo)志符、文件長(zhǎng)度、文件域的第一個(gè)邏輯塊號(hào),以及打開這個(gè)文件需要的其它信息。,108,6.6.4 目錄文件結(jié)構(gòu),目錄文件,109,6.6.5 路徑表-Path Table,一種隱式分層目錄結(jié)構(gòu)(1985年)特點(diǎn):利用索引值來訪問所有的目錄。,路徑表,,,,,目錄結(jié)構(gòu)與路徑表,記錄,,110,6.6.5 路徑表-記錄格式,路徑表記錄結(jié)構(gòu),LEN_DI: 目錄標(biāo)志符的長(zhǎng)度(目錄名長(zhǎng)度);XAR:擴(kuò)展屬性記錄長(zhǎng)度;ADDR:存放目錄地址:

67、分:秒:分秒:模式(4B);FathN:父目錄號(hào);DI:目錄標(biāo)志符(目錄名)F:填充域,111,6.6.6 卷,卷空間:用來存放信息的區(qū)域,分為兩個(gè)區(qū):LSN 0 ~ LSN15 :系統(tǒng)區(qū);LSN16 ~ 最后 :數(shù)據(jù)區(qū). 記錄卷描述符、文件目錄、路徑表、文件數(shù)據(jù)等內(nèi)容LSN16是卷描述符,結(jié)構(gòu)如下:,112,共五類:主卷描述符;輔卷描述符;卷分割描述符;引導(dǎo)記錄;卷描述符系列終止符。,6.6

68、.6 卷描述符的類型,,規(guī)則:前四種可以任意組合但是:類型1至少出現(xiàn)一次 類型5只能出現(xiàn)一次, 且在最后出現(xiàn),113,主要內(nèi)容,CD 簡(jiǎn)介CD 的工作原理CD 的制作DVD介紹CD 的物理格式CD 的邏輯格式光存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)——全息光存儲(chǔ),114,6.7 全息激光存儲(chǔ),全息記錄技術(shù)使用激光的干涉原理將數(shù)據(jù)記錄到光盤上。在一樣12cm光盤上,使用全息記錄技術(shù)可

69、以將存儲(chǔ)容量提升到1TB,這將是目前DVD標(biāo)準(zhǔn)容量(4.7GB)的200倍。而且在數(shù)據(jù)傳輸率方面,也將到達(dá)1GB/s,遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的硬盤水平,是目前DVD最高速度(16X,約22MB/s)的40倍。,115,使用全息記錄技術(shù)的光盤簡(jiǎn)介:,,HVD與現(xiàn)有的DVD-R光盤盤面比較,116,全息存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn),①信息存儲(chǔ)容量大 全息存儲(chǔ)是一種高密度、大容量的信息存儲(chǔ)技術(shù)。利用高解像力的銀鹽全息記錄介質(zhì),可將約有10000多個(gè)漢字的文件資料(

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