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光存儲器
鎖定
- 中文名
- 光存儲器
- 外文名
- optical storage
- 作 用
- 存儲信息
- 特 點
- 存儲密度高等
- 應 用
- 計算機存儲等
- 學 科
- 電子信息工程
光存儲器發展
信息時代的來臨伴隨着信息量的快速增長。人們需要處理的不僅包括傳統的數據、文字、聲音、圖像，還有活動的圖像和高清晰的圖像。這些媒介的大信息量在數字化後更要佔用巨大的存儲空間，光學存儲技術以其極大的存儲容量和低廉的存儲價格，成為信息存儲界新的選擇方案。光盤存儲技術綜合了高密度磁帶的巨大存儲容量和磁盤的快速隨機檢索的優點，並具有離線存儲等一系列獨特的優良性能，被視為是一種重要的數據存儲技術。
早在1955年，就出現了光盤存儲器的設想。由於當時技術水平的限制，特別是受到光源的限制，光學存儲的研究和開發工作直到20世紀60年代激光發明之後才有了大的發展。
20世紀60年代，美國、荷蘭、日本開始在實驗室進行電視錄像盤的研究；70年代，該技術趨於成熟，70年代末80年代初，光盤存儲和播放系統開始進入市場。
在開始研製電視錄像盤之後不久，一些公司已着手研究如何把光學存儲技術應用於聲頻記錄。1977年，日本三菱電機公司在光盤上記錄了用脈衝編碼調製（PCM）的聲頻信號，生產了動態範圍在90 dB以上的超高保真度聲頻唱片系統。1978年，PHILIPS公司推出了直徑為120 mm的小型數字聲頻唱片，之後隨即成為唱片的主流；1982年確立了直徑為120 mm、厚度為1.2 mm的小型數字唱片的標準（Compact Disk，CD）。隨後，開始在市場上出售CD唱片和CD播放機。從此，CD系列的各種新功能的光盤系統不斷出現。
光存儲器原理
人們最常見的光盤是隻讀型光盤和單寫型光盤，這也是日常所説的“光盤”。後面所説的光盤，都是指這兩種類型的光盤。
CD盤的物理介質主要由4層組成：依次為封面、保護層、反射層和聚碳酸酯層。聚碳酸酯層是最終記錄信息的地方；反射層用來反射激光，使得聚碳酸酯層記錄的信息可以被讀取；保護層是塗在反射層上面的一層抗氧化有機塗料，在保護CD盤的同時可以增加盤面亮度和光滑性；封面覆蓋在保護層上。
只讀型光盤和單寫型光盤與重寫型光盤的工作原理不同，是利用在盤上壓制凹坑的機械辦法，利用凹坑的邊緣來記錄1，而凹坑和非凹坑的平坦部分記錄0，然後使用激光讀出信息。凹坑和非凹坑的長度都代表有多少個0。
這裏需要強調的是，凹坑和非凹坑本身不代表0或1，而是凹坑邊緣的前沿和後沿代表1，凹坑和非凹坑的長度代表0的個數。利用這種方法比直接用凹坑和非凹坑代表原始二進制數據更有效，可以更充分地利用光盤的表面積，使得存儲容量大大提高。此外，採用這種技術也很容易從讀出的信號中提取有用的同步脈衝信號。
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光存儲器格式
光盤存儲器格式包括物理格式和邏輯格式。物理格式規定數據在光盤上的存儲方式，包括物理扇區的大小、數據塊大小、錯誤檢測和校驗碼等；邏輯格式則規定存儲在光盤上的光盤存儲器格式包括物理格式和邏輯格式。物理格式規定數據在光盤上的存儲方式，包括物理扇區的大小、數據塊大小、錯誤檢測和校驗碼等；邏輯格式則規定存儲在光盤上的文件結構，包括目錄、文件大小及起始扇區位置和佔用扇區個數。
光盤存儲器格式詳細記載在標準文件中，這些標準文件包括紅皮書、黃皮書、綠皮書、橙皮書和白皮書等。標準文件是用彩色封面包裝的，所以又稱為彩書標準。
光盤存儲器的物理格式主要由紅皮書和黃皮書定義。紅皮書定義了存儲數字化聲音數據的標準，而黃皮書統一了存儲計算機文檔的規格方式。除了紅皮書和黃皮書，還有若干彩書標準。如綠皮書（CD-Ⅰ標準，它允許計算機數據、聲音數據和圖像數據交錯地放在同一條CD-Ⅰ光道上）、白皮書（VCD標準）雖然和紅皮書標準及黃皮書標準不同，但是以紅皮書和黃皮書為基礎制定的。理解了紅皮書和黃皮書標準，其他的彩書標準也易讀易懂了。
出於不同的應用需求，光盤存儲器的物理格式有多種，但光盤存儲器的邏輯格式只有一種。由ISO 9660定義的光盤邏輯格式標準從最初的CD-ROM光盤一直沿用到如今的DVD盤。可以預見，只要光盤存儲器不消亡，這種邏輯格式還會一直沿用下去。相比而言，現實應用的需求對於文件系統結構的影響幾乎沒有。
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光存儲器特點
與磁存儲技術相比，光盤存儲技術具有以下特點：
①存儲密度高。由於使用相干性好的激光作為光源，可把光聚焦成直徑約1μm的光點進行記錄，存儲一位信息所需的介質面積僅約為1μm²，因而，記錄密度可高達（
）bit/cm²，是普通磁盤的10～100倍，特別是道密度更遠非磁盤可比，光盤因而具有更大的存儲容量。
②非接觸式讀/寫信息。這是光盤存儲器所具有的獨特性能。。光盤機中光頭與光盤間距有1～2mm，光頭不會磨損或劃傷盤面，因此光盤可以自由更換；光盤外表面上的灰塵顆粒與劃傷，對記錄信息的影響很小。高密度的磁盤機，由於磁頭飛行高度的限制，較難更換磁盤。
③存儲壽命長。只要光盤存儲介質穩定，一般壽命在10年以上，而磁存儲的信息一般只能保存3～5年。
④信息的信噪比高。光盤的信噪比一般可達到50 dB以上，而且經過多次讀/寫不降低。因此，光盤多次讀出的音質和圖像的清晰度是磁帶和磁盤無法比擬的。
⑤信息位價格低。由於光盤的存儲密度高，而且只讀式的光盤可以大量複製，所以它的信息位價格比磁記錄低幾十倍。
當然，光盤存儲技術還有他的不足之處。光學讀寫頭（也稱光頭）無論體積還是重量，都比磁頭要大，這影響了光盤的尋址速度，從而影響其記錄速度。一般地，光盤的讀/寫速度比磁盤的還低。光盤的記錄密度較高，基本存儲單元每位只佔約1“m2的面積，盤片上極小的缺陷或針孔也會引起錯誤，岡而，光盤的原始誤碼率高，必須採取誤碼校正措施。
