光存储器原理.doc

在光存储技术中,利用光盘上的凹坑或变性来保存数据,用带激光头的光驱来读写数据。光盘用带金属反射层的塑料聚合物制成,轻便又结实,而且防磁、防水和防摔。
为了充分利用盘面空间,光盘采用了螺旋线光道和恒定线速度电机,这与采用同心环磁道和恒定角速度电机的普通磁盘有着很大的不同。
为了能正确并有效地读取光盘中的数据,在光盘的数据存储上,采用了位调制型通道编码和错误检测与校正技术。
只读型光盘采用母盘压制的方法来进行批量生产;一次性刻录盘(±R)和可反复擦写盘(±RW)则采用激光加热相变的方法,来改变介质的光反射率,达到擦写数据的目的。
CD、DVD和BD与HD DVD等光盘,都采用了同样的光存储原理,只是它们所用的激光波长不同,在具体的参数和技术细节上也有所差别。
 光盘工作原理
CD、DVD、HD DVD和BD等光盘(Optical disc),都采用了类似的盘片与光道结构,以及数据表示与读写方法。
 
l     盘片结构与读取
(只读)光盘主要由保护层、反射激光的(铝、银、金等)金属反射层、刻槽层和(聚碳酸脂)塑料基衬垫组成。
光盘的外径一般为120毫米()(也有80 )、内径15毫米、,重量为14克~18克。CD-DA(激光唱盘)分3个区:导入区、导出区和声音数据记录区,如
光盘在驱动马达的带动下高速旋转,光头发射的激光束经透明的塑料基后被金属反射层反射,反射的光经棱镜分光后被光头所接收。存储的数据用光盘刻槽层上的凹坑(pit)和岸台(land)表示,光驱利用坑台交界处反射光强的突变来读取数据。
 
l     光道结构
光盘光道的结构与磁盘磁道的结构不同:磁盘存放数据的磁道是多个同心环,而光盘的光道则是一条螺旋线(CD盘的光道长度大约为5公里。
磁盘片转动的角速度是恒定的,通常用CAV (Constant Angular Velocity,恒定角速度)表示。但在不同的磁道上,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。
光盘转动的角速度在光盘的内外区是不同的,而它的线速度是恒定的,就是光头相对于盘片运动的线速度是恒定的,通常用CLV(Constant Linear Velocity,恒定线速度)表示。由于采用了恒定线速度,所以内外光道的记录密度(比特数/每英寸)可以做到一样,这样盘片就得到充分利用,可以达到它应有的数据存储容量。但随机存储特性变得较差,控制也比较复杂(从CAV到CLV,业界花了30多年的时间才得以实现)。
 
l     数据的表示和读写

磁盘利用磁铁的两个极性(南极和北极)来记录“1”和“0”这种二进制数据,使用磁头来读取数据。光盘则是利用在盘上压制凹坑的机械办法,利用凹坑的边缘来记录“1”、而用凹坑和岸台的平坦部分记录“0”,使用激光来读出。
附注:除了普通的光盘外,还有磁光盘(o Optical Disc,MOD)和相变光盘(Phase Change Disc,PCD),它们记录和读写数据的方式与普通光盘不