8.10光盘存储技术
光盘存储到全息存储
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。
常见光盘结构
The Disc Structure
2.印刷层和保护层
印刷层就是印刷盘片的客户标识、容量等 相关资讯的地方。 保护层是用来保护光盘中的反射层及染料
1 2
层防止信号被破坏。材料为光固化丙烯酸类物
质。
常见光盘结构
The Disc Structure
全息光存储
利用全息技术，通过对光学条纹的记录与复现过程完成信息的记录与再现。将需要存储的 数据信息经编码后形成二进制数据流, 并以 页 为 单 位 映 射 到 空 间 光 调 制 器( Spatial Light Modulator, SLM) 上。从激光器发出的激光经分束器分离成两束相干光, 一束光经 SLM后携带了数据信息, 这样形成的物光进入存储介质中; 另一束没有调制的参考光直接照射 到介质上, 物光和参考光由于干涉而形成的图样记录在存储介质中。利用各种复用技术, 可在 介质的同一位置记录不同的数据信息。读出时, 采用与记录信息时相同的参考光照射存储介质, 将衍射光成像到探测器 (例如CCD)表面, 探测器阵列根据各像素所接收的光强大小将光信号转 变为电信号。
激光头是CD系统的核心部件之一，它由光电检测器、 透镜、激光束分离器、激光器等元件组成，激光器发 出的激光经过几个透镜聚焦后到达光盘，从光盘上反 射回来的激光束沿原来的光路返回，到达激光束分离 器后反射到光电检测器，由光电检测器把光信号变成 电信号，再经过电子线路处理后还原成原来的二进制 数据。
4.反射层
反射层是反射光驱激光光
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。
The Working Principle Of CD 打开光驱
光盘的存储原理与组成概要课件
02
光盘的组成
02
光盘的组成
光盘的结构
光盘的结构决定了其存储和读取方式
光盘主要由基板、反射层、透明树脂层和保护层组成。基板是光盘的支撑结构， 反射层负责反射写入的光线，透明树脂层用于封装数据层，保护层则保护光盘免 受物理和化学损伤。
光盘的结构
光盘的结构决定了其存储和读取方式
光盘主要由基板、反射层、透明树脂层和保护层组成。基板是光盘的支撑结构， 反射层负责反射写入的光线，透明树脂层用于封装数据层，保护层则保护光盘免 受物理和化学损伤。
VS
此外，随着云计算、大数据等技术的 普及和应用，光盘存储技术也可能会 与这些技术相结合，形成更加高效、 可靠的存储解决方案。同时，随着环 保意识的提高，光盘存储技术也可能 会更加注重环保和可持续发展。
光盘存储技术的未来展望
随着技术的不断发展和进步，光盘存 储技术将继续朝着高容量、高速度、 高可靠性的方向发展。未来，光盘存 储技术可能会采用更加先进的光学技 术和数字技术，如光学纳米技术、三 维存储技术等，从而实现更高的存储 密度和更大的容量。
VS
此外，随着云计算、大数据等技术的 普及和应用，光盘存储技术也可能会 与这些技术相结合，形成更加高效、 可靠的存储解决方案。同时，随着环 保意识的提高，光盘存储技术也可能 会更加注重环保和可持续发展。
05
光盘存储与其他存储方式的比较
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光盘存储与其他存储方式的比较
光盘存储与硬盘存储的比较
存储容量
光盘存储的容量相对较小，常见 的CD、DVD光盘容量在700MB 至8GB之间，而硬盘的容量则要 大得多，从几十GB到数TB不等
。
读取速度
光盘的读取速度受限于光盘的旋 转速度和光学头的读取速度，通
光盘存储原理及相关标准
CD盘的光道结构 两个术语：恒定角速度(CAV)和恒定线速度(CLV)。 以我们现在用的软磁盘为例，软磁盘存放数据的磁道是同心环，如图1104(A)所示，磁盘片转动的角速度是恒定的，通常用CAV(constant angular velocity)表示，但在这一条磁道和另一条磁道上，磁头相对于磁道的速度 (称为线速度)是不同的。采用同心环磁道的好处之一是控制简单，便于随 机存取，但由于内外磁道的记录密度(比特/每英寸)不相同，外磁道的记录 密度低，内磁道的记录密度高，外磁道的存储空间就没有得到充分利用， 因而存储器没有达到应有的存储容量。
在经过化学处 理后的玻璃盘 表面上镀一层 金属，用这种 盘去制作母盘 (mother disc)， 然后用母盘制 作压模，再用 压模去大批量 复制。成千上 万的CD盘就是 用压模压出来 的，所以价格 才这样便宜(版 权费除外)。
5.4 数据是怎样从CD盘读出的(工作原理)
光学读出头是CD系统的核心部件之一，它由光电检测器、透镜、激光 束分离器、激光器等元件组成。激光器发出的激光经过几个透镜聚焦 后到达光盘，从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回，到达激 光束分离器后反射到光电检测器，由光电检测器把光信号变成电信号， 再经过电子线路处理后还原成原来的二进制数据。
CD-DA 存放数字化的音乐节目 CD-G 存放静止图像和音乐节目 CD-V 存放模拟的电视图像和数字化的声音 CD-ROM 存放数字化的文、图、声、象等 CD-I 存放数字化的文、图、声、象(静止的)、动画等 CD-I FMV 存放数字化的电影、电视等节目 卡拉OK CD 存放数字化的卡拉OK节目 Video CD 存放数字化的电影、电视等节目 Photo-CD 存放的主要是照片、艺术品
第一章 光盘存储系统(2)
光探测器：光电接收元件 一般使用的是硅光点二极管和PIN光点二极 管。光盘系统多采用PIN光电二极管。 对再现信号光微弱的光磁盘来说，可采用具 有光点倍增作用的APP作为接收元件。有高的信 噪比、动作比PIN光电二极管快。 物镜：使激光束聚焦在光盘信号面。
一次写多次读型
该光路主要特点：经 过强度调制的激光束投射 在光盘上，是光盘发生一 定的物理/化学反应来实 现记录。 与只读型的区别： LD的功率较大、功率可 调、光束整形。
第一章 光盘存储系统
1.1 光盘存储系统的基本知识
一 二 三 四
光盘存储系统的组成 各部分的作用 光盘存储的优点 主要技术指标:存储容量、数据传输 率、信噪比、取数时间
1.2 光盘存储系统的工作原理
一
光盘的记录方式
二光盘读/取的原理框图 三
读/写光学头的光路图
一 光盘的记录方式：4种
第一种：
直接重写相变型光盘技术：擦除和写入一次完成。
与磁光（MO）型记录方式相比，此种方法构造简 单，适于高速化，现已用于DVD-RAM中。而且大 有希望成为未来的光学纳米存储记录方式。
二 光盘存储系统读写原理框图
光盘系统种类很多，激光功率、波长、光盘结构、 格式、记录/读出方式、信息跟踪方式和记录材料 也不相同，但是，它们的基本工作原理大体是相 同的。 下面以只读光盘系统的工作原理来说明。
写记录： 利用透镜聚焦激光光斑，将高功率激光聚焦到 极小的点上，当磁性材料表面温度超过居里点时， 铁磁性物质突变为顺磁性物质，用外磁场诱导磁性 材料的磁化方向与未记录时的相反。温度下降时， 记录点磁化方向就固定下来。
擦除记录：
擦除信号时，使高功率的激光光斑连续照射在 盘片上，当温度到达居里点时，用相同磁场使磁性 材料的磁化方向一致。这样就擦除掉原有的信息， 可以进行新的数据写入。 MO光盘的读取： 利用克尔效应。光与磁光介质相互作用后，其 偏振状态要发生变化。
光盘的存储原理与组成
•3
光盘的读出原理
• 将CD进行回放时，用一个低能激光二极管发出的波长
为0.78毫米的红外光照射在二极管下“流过”的凹区和
凸区。光源在碳酸盐脂层的上方，所以，当凹区经过
时，激光束就会比凸区经过时伸出一些。由于凹区的
高度为激光波长的1/4，从凹区反射的激光的波长为从
凸区反射光的波长的一半。这样，反射光和发射光叠
• 存储器（操作系统层）
– 段、页管理
• 存储器（用户层）
– 文件 •26Biblioteka 存储器组成• 主存储器
– SRAM:触发器的不同状态 – DRAM:电容是否存储电荷
• 磁表面存储器
– 磁颗粒的偏转方向（编码规则）
• 光盘
– 凹区和凸区，反射光的强弱
•27
存储器设计目标
• 高速度
– CPU对存储器的要求越来越高
Row Decoder
BANK A DRAM
(2M*8)
Sense Amplifiers Latch and I/O Gating
Burst Counter
Column Decoder
Row Multiplexer
Sense Amplifiers and I/O Gating
Latch
BANK B
DRAM
(2M*8)
•22
Rambus DRAM
• 对主存带宽进行改进，引入特殊的总线。 • 采用面向块的异步协议传送地址和控制
信息。 • 经过480ns的初始化时间后，数据传输带
宽可达500Mbps。
•23
RamLink
• 用DRAM体组成环，在存储控制器的控 制下，共同响应请求，提供整个系统的 性能。
光盘存储技术
1第5章光盘存储技术⏹ 5.1 光盘存储器概述⏹ 5.2 激光唱盘（CD）⏹ 5.3 超级音频CD（SACD）⏹ 5.4 数字通用光盘（DVD）⏹ 5.5蓝光光盘BD和CBHD本章学习目标⏹熟悉光盘存储技术原理。
⏹了解光盘存储器的分类、特点以及发展概况。
⏹熟悉激光唱盘（CD）的数据记录和读出原理、CD-DA的存储格式。
⏹了解超级音频CD（SACD）和DVD-Audio。
⏹了解蓝光光盘（BD）的物理格式与技术特点。
5.1 光盘存储器概述⏹5.1.1 光盘存储技术原理⏹5.1.2 光盘存储器的类型⏹5.1.3 光盘存储系统的主要技术指标⏹5.1.4 光盘存储技术的发展简史5.1.1光盘存储技术原理⏹光存储技术是一种通过光学方法读出数据的一种数字存储技术。
一个存储单元所以能存储数据，是因为它具有极其简单、快速地识别出被存储的数据的特征。
⏹光学存储的原理是当光束照射在存储单元上时，其反射率随着所存储数据（“0”或“1”）的不同而变化。
最常用的方法是使反射光的极化方向随着数据的不同而改变，然后再通过光学的方法，使得照射在光电检测器上的光强度也发生相应的变化，光电检测器能够区分出照射在其中的光强变化，故能读出存储单元究竟存储了什么数据，并以电信号形式表示出来。
5.1.1光盘存储技术原理光盘存储系统由光盘驱动器和光盘组成。
CD-ROM驱动器就是用来读取CD盘片数据的设备。
光学读出头是光驱的心脏，也是最精密的部分，它主要负责数据的读取工作。
它由光电检测器、透镜、激光束分离器、激光器等元件组成。
5.1.1光盘存储技术原理激光器发出的激光经过几个透镜聚焦后到达光盘，从光盘上反射回来的激光束沿原来的光路返回，到达激光束分离器后反射到光电检测器，由光电检测器把光信号变成电信号，再经过电子线路处理后还原成原来的二进制数据。
5.1.1光盘存储技术原理光盘上压制了许多凹坑，激光束在凹坑部分反射的光的强度，要比从非凹坑部分反射的光的强度来得弱，光盘就是利用这个极其简单的原理来区分“1”和“0”的。
光存储技术简介
软件，在Windows Me/2000/XP上可以直接作为磁盘驱动
器读写，非常方便。其重复使用的次数允许有10万次之 多，而CDRW光盘则只有1000次。
DVD-RAM
DVD+R/RW
DVD+R/RW是由PHILIPS、SONY等公司所主导的盘片标准， 与现有的DVD播放器、DVD驱动器完全兼容。不仅可以作 为PC的数据存储，还可直接以DVD视频的格式刻录视频信
利益损失，才以区位码加以控制，让一地区的电影
上映后，再推出已加码的DVD。DVD区码Fra bibliotekDVD区码
只有美国八大电影公司(华纳WarnerBros、哥伦 比亚Columbia、20世纪福克斯20th Century FOX、派拉蒙Paramount、环球Universal、联合 United Artist、米高梅MGM、迪斯尼Disney)出 版的DVD影片才有区码限制。也就是说，除了这
刻录得到的光盘可以CD-ROM驱动器上读取。
CD-RW
CD-RW是一种可重复擦写的标准，可重复擦写达 1000次，但其写入速度低于CD-R光盘。在实际 工作中，CD-RW驱动器并不是把所有数据内容擦 除之后再进行数据刻录的，而是采用直接重写
的方法，把要写入数据的地方直接重写就是了
。
DVD-ROM
光雕技术
光雕技术包括LightScribe和Labelflash。 LightScribe光雕盘面刻录是惠普推出的打印
成像技术与电脑光刻技术的结合，通过专门
的驱动器、盘片和相关软件可以直接在CD或 者DVD盘面上刻出简单精致的标签图案。
LightScribe是在涂层上打孔，而Labelflash
则是通过激光照射光盘上的涂层使之形成图 案，它所体现出来的灰度效果更加出色。
多媒体技术基础之光盘存储器
多媒体技术基础之光盘存储器光盘存储器是一种常见的多媒体技术基础设备，广泛应用于电脑、音响、电视等多种设备中。
它通过使用激光技术，将数据以数字形式存储在光盘上，实现了大容量、高速读取和可靠性等优势。
下面我们将介绍一些光盘存储器的基本原理和特点。
光盘存储器的基本原理是利用激光技术。
在光盘的表面有微小的凹坑和平坦区域，凹坑代表数字“0”，平坦区域代表数字“1”。
当激光照射到凹坑时，激光被反射，传感器会检测到数字“0”，反之，如果激光照射到平坦区域，则不会反射，传感器检测到数字“1”。
通过这种方式，光盘存储器能够将二进制数据以数字形式存储起来。
光盘存储器具有很多优点。
首先，光盘存储器的存储容量较大。
CD光盘可达到700MB的容量，DVD则可达到4.7GB或更多。
这使得它们可以存储大量的音乐、视频和其他多媒体数据。
其次，光盘存储器具有快速读取的特点。
由于采用了激光技术，读取的速度非常快，可以实现实时的音视频数据播放。
此外，光盘存储器具有良好的可靠性。
相比于磁盘存储器，光盘存储器不容易受到磁场的干扰，且光盘本身具有较强的抗划伤能力，能够更好地保护数据的安全性。
尽管光盘存储器具有很多优点，但它也存在一些局限性。
首先，光盘存储器只能读取和写入数据，而不能实现数据的随机修改。
这意味着一旦数据存储在光盘上，就不能直接进行修改，并且需要使用特定的软件来进行编辑。
其次，光盘存储器相对更大、笨重，不如固态硬盘或云存储等技术便携。
此外，由于激光技术的使用，光盘存储器需要较高的精度和对光盘表面的保护，这会增加制造和使用的成本。
总的来说，光盘存储器作为多媒体技术基础设备，具有较大的存储容量、快速读取和可靠性等优点。
尽管存在一些局限性，它仍然是一种广泛应用于各种设备中的重要存储媒介。
随着新技术的不断发展，光盘存储器也在逐渐演进，出现了蓝光光盘和光纤传输等更先进的存储技术，以满足用户对更高质量、更大容量存储的需求。
继续写的相关内容如下：光盘存储器有许多不同类型，其中最常见的是CD、DVD和蓝光光盘。
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一、光盘定义
光盘：即高密度光盘(Compact Disc)是近代发 展起来不同于磁性载体的光学存储介质，用 聚焦的氢离子激光束处理记录介质的方法存 储和再生信息，又称激光光盘。
光盘存储技术研究始于60年代，真正获得发展 在70年代。 1972年用聚焦的氢离子激光束在记录介质上烧 蚀微孔的方法录制电视节目，用氢－氖激光扫描信 息轨道，按反射强度的变化再现已录的信息。 1978年激光电视唱片正式在市场出售。 1982年出现了记录带有声音的静止图象的光 盘． 1984年日本研制出可反复擦写的光盘。目前， 借助于各种软、硬件，光盘已可以达到数据、图象、 声音的综合处理。
三、光盘的结构
光盘由三层构成：即盘基、记录层、防护层。 盘基由有机玻璃、聚酯树酯等材料制作。记 录层是光盘的核心，由碲合金或碲与氧化碲混 合记录薄膜等材料组成。防护层由塑料、有机 玻璃等材料构成，用以保护盘面上信息。
盘片记录层上有稳定间距（1.6微米）的螺旋线 （信息轨道），存储信息时，激光束聚焦在记录层的 螺旋线上，使其局部升温，形成凹坑，一连串的凹坑 形成信息微痕。螺旋线上没有经过激光刻蚀的平面和 经过刻蚀的凹坑对应于计算机二进制编码的０和１， 从而实现信息的记录。
二、光盘的种类 光盘按功能可分为三类：
只读式光盘（Compact Disc-Read Only Memory, CD-ROM） 写读光盘（Write Once Read Memory，WORM） 可擦写光盘（Optical Random Access Memory, ORAM）
只读式光盘是第一代光盘，信息一旦录入，用 户无法改变盘片上的内容，也无法录入自己的信息。 这种光盘目前技术上最成熟，应用也最广泛。 写读光盘是第二代光盘，不仅可以读出已录入的 信息，而且可在空白的盘片空间追加录入新的信息， 但与只读光盘一样，信息一旦录入，则不能改变。 可擦写光盘是第三代光盘，同磁盘一样，可以删 除、改写已录入的信息，也可以在盘片空间允许的 情况下录入新的信息。 光盘----光盘驱动器
读取信息时，光盘驱动器中很细的激光束沿盘面 的螺旋线轨道扫描，轨道的平面和凹坑部分反射到探 测装置上，经光电转换成为计算机可识别的二进制信 号，完成信息的读取和检索。
四、光盘的特点
1. 存储容量大； 2. 稳定性与数据保存性好，坚固耐用； 3. 保存时间长；
光盘信息的读取采用非接触式激光扫描，多 次读取不会象磁盘、磁带那样磨损盘面，且数 据信息为物理性存储，不受电磁场、光照、气 温、湿度等的影响、此外，由于盘面上有保护 层，密封性好，不受尘土、手印等的损害。
4. 结构小巧，性能价格比高。