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第3章 多媒体光盘存储系统3.1 光盘存储系统3.2 光盘的标准3.3 光存储介质的结构与工作原理3.4光盘数据编码与光盘生产过程3.5光盘库与光盘镜像服务器3.1 光盘存储系统光盘存储系统由光盘和光盘驱动器组成。 3.1.1 光盘及其特点CD(Compact Disc)意为高密盘,称为光盘。因为它是通过光学方式来记录和读取二进制信息的。光盘是一种数字式记录存储器,具有一切存储介质的优点,如大容量、耐用、易保存、标准化等。 光盘在存储多媒体信息方面具有以下主要的特点。1.记录密度高 CD光盘的表面的存储位(凹痕)DVD光盘的表面的存储位(凹痕) 图3-1 DVD比CD提供了更大的存储容量 2.存储容量大图3-2 一张光盘可存放16万页A4开本的文本信息资料3.采用非接触方式读/写信息图3-3 光头不与光盘片直接接触 图3-4 光盘可以存储多种媒体4.信息保存时间长 对于只读型光盘,不必但心文件会被误删除,更不必忧虑受到病毒的侵扰。如果使用得当,一张光盘上的信息可保存长达几十年甚至更长。 5.不同平台可以互换光盘上的信息按照标准格式记录,即使在不同的硬件或软件平台上,光盘中的信息也可以被正确读出。 6.取代传统媒体存储介质光盘可以同时存储计算机程序、文字、音乐、图形、影像、等多种媒体信息。 7.价格低廉与磁带、磁盘相比,光盘是目前计算机数据最便宜的存储介质。3.1.2 光盘的类型按照数据存放格式和类型,光盘可分为许多不同的类型,通常指下列光盘的总称:包括CD-DA、CD-ROM、CD-R、CD-R/W、Photo-CD、V-CD、DVD等。按光盘的读/写性能来讲,可以分为3种类型:只读型光盘存储器数据是用压模方法压制而成的,用户只能读取上面的数据。 多次可写光盘存储器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。 可擦写光盘存储器这种光盘具有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,目前有磁光和相变和两种类型。 3.1.3 光盘驱动器 必须使用专门的设备,才能从光盘中读取数据,这种设备就是光盘驱动器,简称光驱或光盘机。 就普遍使用的 CD-ROM光驱而言,高倍速的驱动器已经普及,并出现了32倍速或更高倍速的光驱。这里所说的倍数是指光盘的数据传输率,单倍速的CD-ROM的数据传送速度是150KB/s,双倍速的CD-ROM的数据传送速度是2×150KB/s,依此类推,n倍速为n×150KB/s。 CD-ROM光盘驱动器既能读 CD-ROM盘,也能读其他如CD-DA、CD-R和VCD等光盘,但它不能读DVD等特殊形式的光盘。这些光盘都各有自己的标准,需要相应的光驱才能访问。因此在谈到读光盘驱动器时,要注意说明它对哪些光盘是适用的。CD-ROM驱动器的工作原理 图3-5 光盘驱动器工作原理 可擦写光盘机根据其记录原理的不同,有磁光驱动器MO和相变驱动器PD。但是记录在 MO 或PD盘片上的数据无法在广泛使用的CD-ROM驱动器上读取,因此难以实现数据交换和数据分发。3.1.4 光驱读取光盘的两种方式 CD-ROM 光盘信息组织和其地址编码与软盘、硬盘不一样,由于它的光道是螺旋形的光道,光盘在光驱中将以恒定线速度旋转,为有效提高对光盘的读取速度,光驱在工作时有CLV和CAV两种方式。 在 CLV(Constant Line Velocity,恒定线速度)方式下 ,单位距离的光道上所储存的信息容量是相等的,因而可以充分利用盘片的空间,增加了存储容量。但这样一来,激光头每旋转一圈所读取的数据量,内圈数据少,外圈数据多。因此在 CLV方式下,当激光头移动到不同的轨道时,电机也必须以不同的转速旋转,内圈转得慢些,外圈转得快些,以维持单位距离信息读取时间一致。对于高速光驱来讲,CLV方式容易造成光驱耐用性的降低。 目前的高倍速光驱大多采用了CAV(Constant Angular Velocity,恒定角速度)技术。在CAV方式下,不管是内圈还是外圈,激光头始终以恒定的角速度旋转CD-ROM盘片,这和硬盘驱动器的操作方式十分相似。恒定的转速对于电机来说比较容易实现,由于不需要在随机寻道时经常地改变电机的转速,因此,随机读取性能会得到很大的改善。不过,在CAV方式下,光盘内外圈转动的线速度是不相等的,因此内外光道的数据记录密度也是不同的,光盘的存储空间没有充分利用。正是由于CLV与CAV技术各有优劣,于是一些光驱采用CLV+CAV技术,在内圈采用 CLV方式以保证其具有足够的传输速率,在外圈则采用CAV的方式,以提高可靠性。3.2 光盘的标准3.2.1 CD-DA 标准 CD-DA(Compact Disk –Digital Audio数字式激光唱盘)
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