第六章數(shù)據(jù)的光盤存儲技術(shù)

1、第六章 數(shù)據(jù)的光盤存儲技術(shù),,2,主要內(nèi)容,CD 簡介CD 的工作原理CD 的制作DVD介紹CD 的物理格式CD 的邏輯格式光存儲技術(shù)發(fā)展趨勢——全息光存儲,3,6.1 簡介－ 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、媒體時代的到來：愿意用 DISC 取代 DISK,4,6.1 數(shù)字光盤在信息社會中的地位,5,6.1 數(shù)字光盤在信息社會中的地位,? 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)。? 社會發(fā)展：農(nóng)業(yè)社會 ? 工業(yè)社會 ? 信息社會 ? 信息是知識經(jīng)濟的“能源”，就像工業(yè)經(jīng) 濟以石油，煤為能源一樣。,6,6.1 光存儲有以下幾種形式,7,6.1 簡介— 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，第一臺光盤播放機問世；1982年， Philips、Sony公司制定Red Book標準，CD-DA光盤問世；1985年，Yellow Book標準制定，CD-ROM光盤問世； ‥‥‥等等，一系列標準和產(chǎn)品相繼問世。,8,6.1 簡介— 光存儲歷史,LD &LV (模擬存儲)CD-DACD-ROMCD-ICD-RVCDCD-RWDVD,,9,6.

4、1 簡介- LD，LV (Laser Disc;Laser Vision),模擬存儲，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，形成了規(guī)模化的光盤產(chǎn)業(yè)? 第1臺 CD-DA 播放機（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)標準：Red Book紅皮書 國際標準：IEC908 → Compact di

6、sc digital audio System,11,6.1.2 CD-ROM計算機用只讀光盤,CD-Read Only Memory，驅(qū)動器（drive）ф120×ф15×1.2，650MB，CLV，1984年推向市場，形成了多媒體計算機概念Philips/Sony發(fā)明CD-ROM行業(yè)標準：Yellow Book黃皮書國際標準：ISO/IEC10149國家標準：GB/T16969-1997使計算機具有

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，提出了“交互性”使用功能philips/Sony發(fā)明CD-I行業(yè)標準：Green Book綠皮書無國際標準商業(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，利用染料（Dye）做記錄介質(zhì)， philips/sony發(fā)明 CD-R行業(yè)標準：OrangeB

8、ook II橙皮書無國際標準市場巨大，極好的商業(yè)機會（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，形成了中國的規(guī)?；獗P產(chǎn)業(yè)philips/sony/JVC/Matsushita 發(fā)明V-CD行業(yè)標準：WhiteBook 白皮書無國際標準SVCD由中國與上述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，PHILIPS/SONY 發(fā)明CD-RW行業(yè)標準：ORANGE BOOK III橙皮書無國際標準商業(yè)價值比預想小得多,16,6.1.7,0.74 ?m,,,17,0.52 ?m,,,18,6.1.9 數(shù)字光盤特點（優(yōu)點）,1. 記錄密度高 信道間距 1.6μm->0.74μm->0.54μm

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

11、邏輯格式光存儲技術(shù)發(fā)展趨勢——全息光存儲,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 光盤呈藍褐色，目 前

13、較少應用,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)的記錄點是靠有機染料吸收記錄激光束的能量，由于熱效應使有機染料分解，由此引起有機染料的漂白和鼓泡（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,記錄激光束對染料層的貢獻：漂白（“白化”）,保護漆,聚碳

14、酸脂,27,記錄激光束對染料層的貢獻：鼓泡（“小丘”）— 凹坑的對應,28,WORM (Write Once Read Many)一次寫多次讀記錄介質(zhì),? 應用在檔案類存儲，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)應有較低的熔點，如碲 (Te)、 鉍(Bi) 和硒 (Se) 基合金，熔點為450度左右；? 利用激光熱效應，使光照微區(qū)熔化，在表面

16、 張力作用下產(chǎn)生一個穩(wěn)定的信息坑 (pit)；加 上上述材料熱擴散能力差，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)； 表面層是熔點較高的金或鉑薄膜，把它蒸鍍在透明的染料-聚合物層上面，第三層是反射層； 當金屬膜層吸熱并傳給低熔點染料-聚合物時，聚焦點部位升

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，其紋理狀膜層強烈吸 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，當記錄光熱效應使碲的微晶熔化，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)有無機和有機兩大類，并同樣具有一次寫和可擦寫兩種功能； 記錄特點：光照微區(qū)在記錄過程中，將從一種光學狀態(tài)變化到另一種光學狀態(tài)，發(fā)

19、生光呈色反應，從而實現(xiàn)反射率的變化； 當記錄膜層發(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(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,41,6.2.2 CD只讀光盤上的信息斑點,42,6.2.2 讀出光路圖（了解）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,LD光源,QP,OBL,DM盤電機,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 準直鏡,PD光電探測器,RF (HF) 讀出信號,FES聚焦誤差信號,TES 跟蹤誤差信號,QP1/4 波片,43,6.2.2 讀出光路圖 (了解),關(guān)鍵點：1/4 波片 ( QP ) 作用 ? PBS 對 P 線偏振光全透射 對 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： ? 從PD ( photo ditector ) 上不但讀出 RF 信號 ? 還讀出 FES 和 TES，保證光學頭中光斑聚焦，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 的邏輯格式光存儲技術(shù)發(fā)展趨勢——全息光存儲,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 有機玻璃 反射層： 鋁 AL 保護層： 丙烯酸脂，Lacquer 盤 標： 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）保護層： 盤 標： （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，用擺動頻率記錄時間 ※ 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塑料保護層：SiO2記錄層：相變材料 碲 Te、鍺 Ge 等稀土材料配比而成保護層：SiO2反射層：AL保護層：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 的劇場效果CD 為立體聲（L、R）,61,包括兩

32、部分：母盤制造 (Mastering)光盤復制 (Replication)工序：母盤 (mastering) 模板 (stamper) 復制（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 模板進行盤片復制 1 張 Stamper 可復制 (2 ~ 3) 萬片? 玻璃基板為光學級基板 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）? 信號刻錄 (LBR)，Laser Beam Recorder,66,6.3.2 光盤的制造－復制,2. 復制

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

35、－盤標印刷,? 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,涂光刻膠 — 檢查平度、厚度和有否針眼等金屬化 — 檢查讀出信號旋涂后 — 在線檢查機械、物理缺陷 有以下幾方面：,70,6.3.2 光盤的制造－缺陷檢測,

36、針孔 (pinhole) 保護膠起泡 (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) 保護層起污 (Lacquer Splash),71,主要內(nèi)容,CD 簡介C

37、D 的工作原理CD 的制作DVD介紹CD 的物理格式CD 的邏輯格式光存儲技術(shù)發(fā)展趨勢——全息光存儲,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,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RS-PC檢糾錯 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,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、驅(qū)動器： ? = 410nm， NA=0.8 增大容量為 (650/410)2 = 2.5倍,1. 進一步減短波長 ? ，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)? 與入射光波長無關(guān)，無衍射效應? 適用于母盤刻

45、錄,3. 近場光存儲,80,A. 多層◆ 雙光子記錄◆ 熒光讀出◆ 已記錄到100層（實驗室）,4. 多維光存儲－多記錄層,81,B. 多波長◆ 不同波長的多色記錄◆ 一種材料只吸收一種波長◆ 對其他層材料不吸收 — 透明,4. 多維光存儲 - 多波長,82,C. 多階◆ 信息坑 (pit) 產(chǎn)生多層臺階， 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 - 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，形成明暗的強弱之分；? 特點： 頁面存儲 (如1024 × 1024 pixels) 并行讀出 (如 DTR > 100MB/S)

47、 存儲密度可達 1GB/cm3 等,5. 全息光存儲,84,“Data play”外徑 32mm孔 4mm厚 0.6mm容量 500MB“應用”music, photo, books, games,6. 小型化微型化,85,主要內(nèi)容,CD 簡介CD 的工作原理CD 的制作DVD介紹CD 的物理格式CD 的邏輯格式光存儲技術(shù)發(fā)展趨勢——全息光存儲,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、錯誤檢測和校正碼等。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有兩個聲音通道(左、右)，分別采用96bits表示；P、Q校驗碼(EDC):分別采用32bits來校驗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從格式上相當于 F3 幀，還要進行 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,,,,字段名稱,通道位數(shù),合計,(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校驗碼 4×(14＋3) 68,(5) 數(shù)據(jù)(右聲道) 12×(14＋3) 204,(6) P校驗碼

52、 4×(14＋3) 68,合計 588,91,6.5.2 CD-ROM標準,CD-ROM增加兩種類型的光道；共有三種類型光道：CD-DA光道：存儲聲音數(shù)據(jù)；CD-ROM Mode1：存儲計算機數(shù)據(jù)；CD-ROM Mode2：存儲聲音數(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) 用于存儲計算機數(shù)據(jù)，模式2(mode 2) 用于存儲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（時間格式）；用戶數(shù)據(jù)：2048B；EDC：4B，檢錯位，如錯，則執(zhí)行ECC；ECC：276B，糾錯碼。,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 的邏輯格式光存儲技術(shù)發(fā)展趨勢——全息光存儲,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)是不對稱的；尋道時間長，最長950ms；存儲容量較大。,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)表達盤上文件之間的復雜關(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)。把子目錄當文件處理； ②單文件顯式分層結(jié)構(gòu)。把整個目錄信息放在一個(描述根目錄和子目錄的)文件中。 ③散列路徑名目錄。把整個路徑名和文件名合并為一個地址放在目錄中。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。我們給每個邏輯扇區(qū)編號（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：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；每個文件可分為一節(jié)或者多節(jié)；每個文件節(jié)可以由多個邏輯塊組成；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；CD-ROM采用隱式分層結(jié)構(gòu)，同時也把目錄當文件看待，目錄包含在一個或少數(shù)幾個文件中，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度的目錄記錄組成目錄記錄：記載了文件

66、標志符、文件長度、文件域的第一個邏輯塊號，以及打開這個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：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: 目錄標志符的長度（目錄名長度）；XAR：擴展屬性記錄長度；ADDR：存放目錄地址：

67、分:秒:分秒:模式(4B)；FathN：父目錄號；DI：目錄標志符(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 的邏輯格式光存儲技術(shù)發(fā)展趨勢——全息光存儲,114,6.7 全息激光存儲,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、以將存儲容量提升到1TB，這將是目前DVD標準容量（4.7GB）的200倍。而且在數(shù)據(jù)傳輸率方面，也將到達1GB/s，遠高于現(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)的光盤簡介：,,HVD與現(xiàn)有的DVD-R光盤盤面比較,116,全息存儲技術(shù)的特點,①信息存儲容量大　全息存儲是一種高密度、大容量的信息存儲技術(shù)。利用高解像力的銀鹽全息記錄介質(zhì)，可將約有10000多個漢字的文件資料（