Nghiên cứu tìm hiểu về thiết bị lưu trữ dữ liệu theo nguyên lý quang học

Bài tập lớn môn KTMT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BÀI TẬP LỚN
Môn học : KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Nhóm sv thực hiện: Nhóm số 13
Lớp: KTPM2_K6

Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2012
ĐỀ TÀI 26: Nghiên cứu, tìm hiểu về thiết bị lưu trữ dữ liệu theo
nguyên lý quang học
GI A O VIÊN HƯỚNG DẪN : TS.NGUYỄN TUẤN TÚ
Nhóm 13 – KTPM2.K6
1
Bi tp ln mụn KTMT
MC LC
I-S L ợC THIếT B L U TRữ . Trang 3
1.Đĩa từ tính Trang 3
*Đĩa mềm - floopy disk Trang 3
*Đĩa cứng - Hard disk.Trang 4
*ổ băng ghi luTrang 5
*ổ đĩa tháo lắp ZIP.Trang 6.
2. Đĩa từ quang Trang 6
3. Đĩa quang học Trang 6
II- CấU TạO ĐĩA QUANG hC Trang 11
1.Giới thiệu đĩa quang hc Trang 11
2.Nguyên lý đọc-ghi của đĩa MO.Trang 11
3.Ưu thế và công nghệ của đĩa quang hc Trang 12
III- NGUYấN LY OC VA GHI D LIấU TRấN IA QUANG
Trang 12
IV- SAN XUT IA QUANG Trang 13

1. San xuõt trong cụng nghiờp Trang 13
2. Ghi ia trờn cac may tinh Trang 15
V-MT S LOI IA QUANG THễNG DNG Trang 16
1.a Lase Trang 16
2.a CD Trang 17
3.a DVD Trang 26
4.a Blu_Ray Trang 39
Tài liệu tham khảoTrang 47
Nhúm 13 KTPM2.K6
2
Bài tập lớn môn KTMT
TÌM HIỂU CHI TIẾT
I.S¥ L¦îC THIÕT BÞ L¦U TR÷:
Máy tính có các thiết bị ngoại vi có khả năng nhận và xuất dữ liệu, đó
là các bộ nhớ ngoài-nơi lưu trữ các thông tin. Các thiết bị này gọi là thiết
bị lưu trữ thứ cấp-secondary starage( phân biệt với primary storage-bộ
nhớ trong.) Dữ liệu lưu trên bộ nhớ ngoài không bị mất khi nghừng cấp
nguồn nuôi, theo lý thuyết thì dữ liệu lưu trên loại này có thể tồn tại vĩnh
viễn và có thể được đọc, ghi, sửa, xoá… bất kỳ lúc nào. Có hai phương
pháp lưu trữ dữ liệu: dựa trên nguyên lý từ tính và nguyên lý quang học.
1. Đĩa từ
a. Đĩa mềm-floppy disk
Trước đây đĩa mềm thường được sử dụng
trong việc lưu trữ dữ liệu di động. Đặc biệt với
các máy thế hệ rất cũ thường dùng đĩa mềm để
chứa hệ điều hành, dùng để khởi động một
phiên làm việc trên nền DOS.


Nhóm 13 – KTPM2.K6

H1-Đĩa mềm
3
Bài tập lớn môn KTMT
Ngày nay đĩa mềm thường ít được sử dụng bởi chúng có nhược
điểm: kích thước lớn, dung lượng lưu trữ thấp và dễ bị hư hỏng theo
thời gian bởi các yếu tố môi trường. Các loại thẻ nhớ giao tiếp
qua cổng USB và các thiết bị lưu trữ bằng quang học
(đĩa CD, DVD ) đang thay thế cho đĩa mềm. Chúng khắc phục được
các nhược điểm của đĩa mềm và đặc biệt là có thể có dung lượng rất
lớn (đến năm 2007 đã xuất hiện các thẻ nhớ dung lượng hơn 10 GB,
đĩa DVD lên đến 17 GB).
Tuy nhiên đĩa mềm vẫn cần thiết trong một số trường hợp cần sửa
chữa các máy tính đời cũ: một số thao tác nâng cấp BIOS bắt buộc vẫn
phải dùng đến nó.
b. Đĩa cứng-Hard disk driver
Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng (tiếng
Anh: Hard Disk Drive, viết tắt: HDD) là thiết bị
dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa
hình tròn phủ vật liệu từ tính.
Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ "không thay đổi"
(non-volatile), có nghĩa là chúng không bị mất dữ liệu khi ngừng cung
cấp nguồnđiện cho chúng.
H2-đĩa cứng
Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống bởi chúng
chứa dữ liệu thành quả của một quá trình làm việc của những người
sử dụng máy tính. Những sự hư hỏng của các thiết bị khác trong hệ
thống máy tính có thể sửa chữa hoặc thay thế được,
nhưng dữ liệu bị mất do yếu tố hư hỏng phần cứng của ổ đĩa cứng
thường rất khó lấy lại được.
Nhóm 13 – KTPM2.K6

4
Bi tp ln mụn KTMT
a cng l mt khi duy nht, cỏc a cng c lp rỏp c
nh trong ngay t khi sn xut nờn khụng th thay th c cỏc "a
cng" nh vi cỏch hiu nh i vi a mm hoc a quang.
c. a floptical
Là loại ổ đĩa từ mềm, có hình dáng giống
nh đĩa 3.5 inch, nhng dùng phơng pháp vị
quang học để đọc ghi, nên mật độ dữ liệu
trên đĩa cao hơn, dung lợng nhớ lớn hơn.
Thiết bị này không ghi dữ liệu bằng
quang học, chỉ làm thao tác định vị thôi.
Nhng do giỏ thành cao nên dù có khả năng lu đến hơn 20MB, loại này vẫn
không phổ dụng.
d. bng ghi lu
Nhúm 13 KTPM2.K6
5
Bi tp ln mụn KTMT
Cũng là thiết bị lu trữ từ
tính, nhng loại này khác với các
loại trên ở tính chất truy cập
tuần tự của nó, do đó chỉ dùng
sao lu chứ không dùng để làm
việc hằng ngày nh thiết bị truy
cập ngẫu nhiên - đĩa cứng, đĩa
mềm. ổ băng ghi lu gồm một
hộp băng và cuộn băng từ cỡ
0,25 inch. Loại này rất đa dạng về
chủng loại và dung lợng, tùy
yêu cầu công việc mà bạn lựa chọn.

e. a thỏo lp ZIP
Dùng loại đĩa có kích thớc cũng khoảng 3.5 inch, dung lợng lên đến
100Mb trên một đĩa giá 20USD. Tốc độ đọc ghi trung bình, kỹ thuật dùng ở đây là
định vị quang học để ghi dữ liệu. Nếu dùng với card SCSI, tốc độ không thua gì
ổ cứng IDE.
2. a t quang
Đĩa từ quang - Magneto optical drive, thờng gọi tắt là MO, là
thiết bị kết hợp giữa từ tính và quang học để lu dữ liệu. Đĩa từ tính, dùng
ánh sáng laser làm tác nhân đọc ghi. Dung lợng của loại 5.25 inch là
1.3Gb, loại 3.5inch là 230 Mb. Công nghệ này phù hợp để lu trữ, theo các
chuyên gia, có thể bảo đảm dữ liệu 50 năm so với 5 năm của ổ cứng, ổ
mềm, băng từ.
3. a quang
Nhúm 13 KTPM2.K6
H4-mt
loi ZIP
6
Bài tập lớn môn KTMT
Đĩa quang (CD, DVD, Blu-ray) là dạng thiết bị lưu trữ dữ liệu
tháo lắp sử dụng các tính chất vật lý và năng lượng của ánh sáng cho quá
trình ghi và đọc dữ liệu. Trái với một dạng lưu trữ dữ liệu khác cùng loại
là đĩa từ thì đĩa quang tuy giới hạn hơn về dung lượng lưu trữ nhưng lại
có nhiều ưu điểm về kích thước và giá thành sản xuất, do đó chúng được
sử dụng rộng trong thời gian hiện nay.

Vào những năm 1961 và 1969 thì David Paul Gregg đã đăng ký
các bằng phát minh sáng chế về đĩa quang(US Patent 3.430.966 và US
Patent 4.893.297), từ đó cho đến thời gian gần đây khi mà các đĩa CD và
DVD còn sử dụng trên thị trường thì chúng đều sử dụng các bằng sáng
chế trên. Những sự phát triển về các thiết bị đọc đĩa quang về sau này

chỉ thay đổi phương thức làm việc, còn những nguyên lý cơ bản của đĩa
quang vẫn tuân theo các sáng kiến trên.
Những người sử dụng máy tính có thể lầm tưởng rằng mục đích
của đĩa quang là dành cho việc lưu trữ dữ liệu hoặc các phần mềm,
nhưng nếu xem về lịch sử phát triển các loại đĩa quang sẽ thấy rằng các
loạ đĩa quang được thống nhất phát triển dường như dành cho việc ghi
âm và phát hành video. Các định dạng đĩa quang liên tục phát triển đã
tạo ra sự hỗn loạn về các công nghệ và định dạng khác nhau khiến cho
người sử dụng bối rối khi lựa chọn một loại máy phát đĩa quang có thể
tương thích với nhiều loại đĩa. Nhằm tránh xé lẻ thị trường tiêu thụ đĩa
và thương mại các loại máy phát đĩa quang thì các hãng đã cùng phải
thống nhất các chuẩn chung và tương thích với các thiết bị khác nhau
trên toàn thế giới. Trong sự thống nhất định dạng đó đã xảy ra một số
Nhóm 13 – KTPM2.K6
H5-Đĩa
quang
7
Bài tập lớn môn KTMT
trường hợp phải loại bỏ các công nghệ được coi là tốt hơn so với chuẩn
được lựa chọn.
Gọi là đĩa quang học, tức là vấn đề cốt lõi về kỹ thuật - đọc ghi
dữ liệu được thực hiện trên nguyên tắc quang học, dùng tia sáng laser.
So với hệ thống từ tính, ổ quang có ba điểm khác biệt chính: vì độ
chính xác cao của thao tác quang học, nên ổ đĩa quang có thể có dung
lượng cao hơn ổ đĩa từ gấp nhiều lần so với ổ đĩa từ. Ðộ bền dữ liệu ghi
bằng phương pháp quang học cao hơn so với phương pháp từ tính nhiều
lần, tối thiểu cũng 50 năm. Ðĩa quang có thể tháo lắp dễ dàng như một
đĩa mềm mà hiệu qủa hơn nhiều, do đó ngày càng phổ dụng hơn. Ðĩa
CD - compact disc là loại này.
Xuất phát từ nhu cầu âm thanh, CD âm thanh ra đời chứa dữ liệu dưới

dạng các hốc lõm, khi CD quay tia laser sẽ phát đến đĩa và nhận sự phản
xạ khác nhau giữa điểm lõm và điểm không lõm ứng với số 0 và 1 hệ nhị
phân. Ðĩa CD-ROM ta dùng hiện nay cũng hoạt động theo nguyên tắc đó,
vì là loại đĩa CD chứa dữ kiện chỉ đọc được nên có tên có tên CD-
ROM (Compact Disc Read Only Memory). Thông thường dữ liệu có thể
đưa vào loại đĩa quang gía rẻ 680Mb (khoảng 10USD đĩa trắng - 1USD
68 MB) như chúng ta dùng rộng rãi hiện nay, đồng thời các loại đĩa âm
thanh cũng có thể đọc hiểu vàhoạt động được bằng ổ đĩa CD của máy
tính, nhưng đầu đọc của máy CD âm thanh thì không thể đọc được đĩa
CD dữ liệu. Nói là CD-ROM-chỉ đọc, nhưng dĩ nhiên là phải có một lần
nào đó ghi dữ liệu lên đĩa rồi mới đọc, thao tác này theo nguyên tắc khắc
trên đĩa các điểm lõm hay không
lõm đại diện cho số 0,1 bằng một
nguồn phát tia laser công suất lớn.
Người ta tạo một đĩa gốc trước
trên nguyên tắc này bằng đầu CD
Nhóm 13 – KTPM2.K6
8
Bài tập lớn môn KTMT
có thể ghi trên một đĩa CD mới, sau đó âm bản của đĩa gốc được tạo ra
bằng qúa trình mạ điện hoặc photopolymer. Tiến trình nhân bản thực hiện
bằng cách phun polycarbonate-trong suốt, nhẹ, bền, ổn định, không
nhiễm bẩn - nên đĩa CD giữ được thông tin gần như vĩnh viễn.
Như vậy, bạn có thể hiểu về bản chất các đĩa CD được chép lại
bán ở một số dịch vụ tin học thực chất là một dạng đĩa gốc, do đó khi sử
dụng phải tuyệt đối thận cẩnH6- Một đĩa CD lưu được tin tương đương
450 đĩa mềm và khoảng 500 cuốn một lượng thông sách!vì nó không hề
có một lớp bảo vệ polycarbonate như các đĩa CD được phát hành chính
quy hay các đĩa CD nhạc.
Khi mà các đĩa CD-ROM đã gần như trở nên một chuẩn không thể

thiếu trong hầu hết các máy tính multimedia thì lại xuất hiện một thành
viên mới trong họ.
Mà đĩa quang học được dự đoán sẽ là thiết bị lưu trữ chủ đạo thế kỷ
21 – DVD.DVD - Digital Video Disc tức là đĩa video kỹ thuật số hay
Digital Versatile Disc - đĩa đa năng kỹ thuật số là một công nghệ chỉ mới
ra đời gần đây. Cho đến thời điểm hiện nay, DVD vẫn chỉ còn trong dự
án với giá thành khá cao, đã có DVD bán ra thị trường nhưng chỉ ở dạng
hàng mẫu không phổ biến lắm. Vậy đâu là điểm mạnh mà DVD được
đoán là sẽ nhanh chóng thay thế CD trong tương lai ? Cũng như CD dần
dần thay thế dĩa mềm bởi dung lượng hàng trăm Mb của nó, DVD thay
thế CD-ROM bởi DVD có thể lưu ít nhất 3.8 Gb và có thể đạt đến 17 Gb.
DVD có kích thước giống như CD (120mm đường kính và dày 1,2mm)
cũng làm bằng nguyên liệu như CD. Như đã nói ở trên, đây là một bước
tiến về công nghe? dữ liệu trên DVD sẽ được ghi vào đĩa với mật độ cao
hơn, sít hơn nhiều so với CD, lượng thấu kính trong đầu đọc nhiều hơn để
tăng độ chính xác - và đầu đọc sẽ dùng laser cóc sóng ngắn hơn, có thể là
tia laser đỏ - laser hồng ngoại. Quan trọng nhất là kỹ thuật DVD cho phép
loại đĩa có hai lớp trên một mặt, nên với mỗi lớp khoãng hơn 4Gb thì loại
Nhóm 13 – KTPM2.K6
9
Bài tập lớn môn KTMT
đĩa 2 lớp hai mặt hoàn toàn có thể chứ đến 17Gb dữ liệu - hãy hình dung
bằng toàn bộ dữ liệu của cả một thư viện 10 ngàn cuốn sách !
II:PHÂN LOẠI ĐĨA QUANG HỌC
Đĩa quang được chia thành nhiều loại khác nhau. Về dạng thức dữ
liệu tồn tại: Đĩa quang thường được chia thành các loại sau:
Đĩa đã ghi dữ liệu: Loại đĩa ca nhạc, phim, phần mềm ngay từ khi
bán ra thị trường. Loại này người sử dụng không thể ghi thêm dữ liệu vào
được ( trừ một số trường hợp đặc biệt như đĩa mua về được ghi chưa hết
dung lượng theo cách ghi cho phép ghi tiếp hay đĩa mua về là dạng RW).

Do là đĩa đã ghi dữ liệu nên giá cả của đĩa này sẽ cao hơn so với đĩa chưa
ghi dữ liệu
Đĩa chưa ghi dữ liệu - Loại ghi một lần: Đĩa được sản xuất chưa
được ghi dữ liệu nhưng chỉ cho phép người sử dụng ghi dữ liệu lần đầu
tiên. Đây cũng chỉ là khái niệm tương đối, người sử dụng có thể có cách
thức ghi dữ liệu sao cho một đĩa có thể ghi nhiều lần liên tiếp nhau cho
đến khi đĩa được ghi hết chỗ trống. Loại đĩa này thường có ký hiệu “R”,
hầu hết các đĩa bán ngoài thị trường được ghi từ loại đĩa này mà ra, người
ta còn gọi loại đĩa này là đĩa trắng và chữ R là viết tắt của Recordable.
Đĩa chưa ghi dữ liệu - Loại ghi nhiều lần: Đĩa được sản xuất chưa
ghi dữ liệu nhưng cho phép người sử dụng có thể ghi dữ liệu và sau đó có
thể xoá đi để ghi lại dữ liệu khác (hoàn toàn khác nội dung trước đó).
Loại này thường có ký hiệu “RW”-Read-Write. Để ghi và xóa được loại
đĩa này, chúng ta cần dùng một phần mềm chuyên dụng như Nero. Do có
khả năng lưu trữ như một USB- nghĩa là ghi-xóa-ghi nên giá của loại đĩa
này rất mắc, cao khoảng 4 lần so với loại chỉ ghi một lần.
Với dạng thức: Số mặt chứa dữ liệu, đĩa quang có hai dạng sau:
Nhóm 13 – KTPM2.K6
10
Bài tập lớn môn KTMT
Đĩa chỉ có một mặt chứa dữ liệu: Là loại đĩa thông dụng nhất: Dữ
liệu chỉ chứa trên một mặt của đĩa, mặt còn lại thường là nhãn đĩa và các
lớp bảo vệ.
Đĩa có cả hai mặt chứa dữ liệu: (kiểu tương tự các đĩa nhựa của
các máy hát cổ điển) Cả hai mặt đĩa đều được ghi dữ liệu do đó loại đĩa
này thường không có lớp nhãn đĩa hoặc các lớp bảo vệ phần dữ liệu.
Người sử dụng có thể lật mặt đĩa để đọc dữ liệu tại mặt còn lại. Dung
lượng đĩa hai mặt lớn nhất (tất nhiên) gấp đôi đĩa một mặt.
II. CẤU TẠO CỦA ĐĨA QUANG HỌC

Đĩa quang, theo đúng như tên gọi của nó, đã sử dụng tính chất quang học
để lưu trữ dữ liệu. Khi làm việc với ánh sáng thì chúng không có sự tiếp
Nhóm 13 – KTPM2.K6
H7-Bề phóng mặt to của đĩa quang
11
Bài tập lớn môn KTMT
xúc trực tiếp giữa đầu đọc dữ liệu và bề mặt đĩa, do đó đĩa quang thường
là bền nếu như chúng không bị tác động bởi yếu tố môi trường.
Có một nguyên lý về ánh sáng như sau: nếu như chúng chiếu vào bề
mặt của một vật nào đó, ánh sáng có thể bị hấp thụ hoặc phản xạ lại (một
phần hoặc toàn phần đối với cả hai trường hợp). Nếu như có một vật
chuyển động thay đổi trạng thái hấp thụ hoặc phản xạ ánh sáng qua một
nguồn phát ánh sáng cố định
thì chúng ta sẽ đọc được trạng thái phản xạ lại ánh sáng hoặc không phản
xạ lại ánh sáng theo đúng tình trạng của vật chuyển động đó. Đĩa quang
vận dụng tính chất phản xạ ánh sáng nêu trên để chứa các dữ liệu tại bề
mặt đĩa thông qua sự phản xạ/không phản xạ.
Trên đĩa quang có các rãnh theo hình xoắn chôn ốc từ trong ra
ngoài theo các track. Trên các track này là các rãnh (land) và các pit mà
chúng có thể gây phản
xạ lại theo hướng
vuông góc với chùm tia
tới hoặc phản xạ ít theo
phương vuông góc với
chùm tia này. Do hệ
thống chiếu tia là duy
nhất trong một hệ
quang học nên các loại
ổ đĩa quang (hoặc máy

phát đĩa quang) chỉ quan tâm đến hướng
vuông góc đối với chùm tia chiếu tới,
đây là những tính chất quan trọng trong sự hoạt động của các đĩa quang.
III. NGUYÊN LÝ ĐỌC VÀ GHI DỮ LIỆU TRÊN ĐĨA QUANG
Hình 9:Mô hình ổ đĩa quang
Nhóm 13 – KTPM2.K6
H8-Các Pit và các Land trên
bề mặt đĩa quang
H10-Đọc dữ liệu
12
Bài tập lớn môn KTMT




Khi đọc dữ liệu trên đĩa quang, một
tia tia laser (có công suất thấp) chiếu
vào các điểm sáng và tối của chúng
để nhận lại ánh sáng phản xạ. Ánh
sáng phản xạ này sẽ quay ngược lại
nguồn phát ra chúng và bị đổi hướng
bởi một hệ lăng kính đến phần đầu
đọc để cho kết quả các tín hiệu nhị
phân (xem hình).
Như vây thì hệ thống Hình 10:Đọc dữ liệu
thiết bị đọc đĩa quang sẽ là một hệ quang học phức tạp nhằm tạo ra tia
laser chiếu vào bề mặt đĩa và thu lại tia phản xạ theo phương mà tia laser
chiếu đến.
Tại thiết bị cảm nhận tia laser phản xạ lại, một điốt cảm quang sẽ
tiếp nhận những ánh sáng rời rạc để biến chúng thành tín hiệu nhị phân,

tức là tín hiệu có dạng 1000101001, chúng chứa âm thanh/video hoặc dữ
liệu phần mềm máy tính. Trên thực tế thì cơ chế chuyển hoá dữ liệu nhị
phân của chúng thì phức tạp hơn bởi sự sửa chữa lỗi phát sinh trong quá
trình đọc dữ liệu.
Nhóm 13 – KTPM2.K6
13
Bài tập lớn môn KTMT
IV. SẢN XUẤT ĐĨA QUANG
1. Sản xuất trong công nghiệp.
H11-Sản xuất đĩa quang trong công nghiệp.
Do đĩa quang thì có thể tạm phân thành hai loại: Đĩa được sản xuất
hàng loạt với nội dung cố định, không thể thay đổi được từ khi sản
xuất/phát hành (thường gọi là ROM: tức là chỉ đọc) và loại đĩa có thể
dùng cho người dùng chứa dữ liệu hoặc âm thanh/video trên nó (thường
là R hoặc RW tức là ghi được một lần hoặc ghi lại được nhiều lần). Hai
loại này có cơ chế ghi đĩa khác nhau: sản xuất công nghiệp và ghi bằng
Nhóm 13 – KTPM2.K6
14
Bài tập lớn môn KTMT
các ổ đĩa quang có chức năng ghi. Hình trên đây sẽ cho thấy phương thức
sản xuất đĩa CD-ROM (tức là đĩa chỉ đọc dữ liệu) theo quy trình thực
hiện từ trên xuống dưới:
Bước 1: Sử dụng vật liệu cản quang phủ lên thuỷ tinh
Bước 2: Dùng tia laze công suất lớn dể đốt cháy lớp cản quang tạo nên
các pit và các land xen kẽ.
Bước 3: Mạ kim loại lên, lấp đầy các land.
Bước 4: Tách lớp kim loại mới được tạo ra.
Bước 5: Dùng lớp kim loại trên làm khuôn để ép nhựa polycarbonate
nóng chảy thành các pit và land mới( các pit trên tấm kim loại sẽ trở
tương ứng với các land trên tấm nhựa và ngược lại).

Bước 6: Tách lớp nhựa ra khỏi lớp kim loại.
Bước 7: Phủ một lớp cản quang lên miếng nhựa, khi đó các pit trên miêng
nhựa sẽ tương ứng với các land trên lớp cản quang và ngược lại. Bây giờ
dùng tia laze có công suất nhỏ hơn để đọc các pit và land mã hoá thông
tin trên lớp cản quang.
2. Ghi đĩa trên các máy tính
Các loại ổ ghi đĩa quang thì không thể thực hiện các thao tác phức
tạp như trên, vậy thì chúng ghi lại bằng phương pháp nào?
Ở đĩa quang thì lại bao gồm hai loại: Đĩa R để ghi dữ liệu một lần
duy nhất và đĩa RW để có thể ghi lại được nhiều lần, nếu nói ở đĩa CD thì
chúng có loại: CD-R và CD-RW, có lẽ chúng ta đã quen với hai loại đĩa
này. Đĩa CD-R thì thường có giá rẻ, nhưng chúng thì chỉ được ghi một
lần mà thôi, còn đĩa CD-RW thì giá thành cao hơn ít nhất là khoảng 1,5
lần, nhưng chúng thì lại có thể ghi lại được nhiều lần (có hãng đĩa công
bố rằng chúng có thể ghi lại đến 1.000 lần).
Với các đĩa quang cho phép ghi một lần thì chúng không còn tạo ra được
các pit và land nữa, bởi vì đối chiếu với công nghệ sản xuất đã nêu ở trên
Nhóm 13 – KTPM2.K6
15
Bài tập lớn môn KTMT
thì khó mà có thể dùng tia laser để khắc được những khối lồi lõm bên
trong một bề mặt bảo vệ. Nếu như bề mặt của đĩa quang là lồi lõm thì tôi
cho rằng nói đến sự khắc là điều có thể tin được nếu như chúng ta dùng
tia laser để đốt cháy một phần của loại vật chất nào đó để tạo ra sự lồi
lõm chứa dữ liệu.
Những nhà công nghệ đã nghĩ ra rằng dùng tia laser để tạo ra các
điểm sáng và tối sẽ có hiệu ứng tương tự như các đĩa được sản xuất trong
công nghiệp, có nghĩa là chúng phản xạ hoặc không phản xạ đối với tia
laser chiếu đến. Và thực tế là đúng như thế, tia laser dùng cho việc ghi
mang mức năng lượng cao đĩa đã đốt cháy các thành phần trên đĩa CD-R

để tạo các điểm tối, còn khi đọc thì chúng lại sử dụng một mức năng
lượng thấp hơn (ở ngưỡng mà không thể đốt cháy được nữa).
Đến đây thì ta có thể hiểu được tại sao trong sự ghi đĩa người ta sử
dụng nhiều từ burn hoặc nói là "bạn hãy burn nó ra đĩa".
Còn đối với đĩa CD-RW thì sao? Chúng thì có thể ghi lại được nhiều
lần do đó có thể có chút khác biệt đối với các loại đĩa được sản xuất để
ghi một lần. Cấu tạo của đĩa RW có thêm các lớp để có thể tạo ra sự thay
đổi những điểm đã được đốt thành điểm đen trở lại thành có khả năng
phản xạ với tia laser. Như vậy thì đối với các loại đĩa RW thường có một
công đoạn xoá dữ liệu cũ đi để ghi dữ liệu mới vào.
V. MỘT SỐ LOẠI ĐĨA QUANG THÔNG DỤNG
1.ĐĨALASER
Nhóm 13 – KTPM2.K6
16
Bài tập lớn môn KTMT
Đĩa Laser là
những thế hệ đầu
tiên của đĩa quang.
Được hãng Philips
giới thiệu ra thị
trường vào năm
1978 tại Alantic. Những năm sau đó thì tại Hoa Kỳ và Nhật Bản cũng
được khá nhiều người sử dụng chúng mặc dù đĩa CD với kích thước nhỏ
hơn đã ra đời sau nó khoảng 4 năm.
Một đặc điểm đáng lưu ý ở đĩa Laser là những phiên bản đầu tiên
của chúng thì hoàn toàn chứa các tín hiệu dạng tương tự, do đó chất
lượng của âm thanh/video trên đĩa Laser có chất lượng cao hơn so với
một số loại đĩa ra đời sau nó.
Ở thị trường Việt Nam thì đĩa Laser cũng không phải là hiếm trong
thời gian trước đây, những người nghe đã có mua các máy phát đĩa Laser

từ Nhật Bản (đa phần là loại hàngsencond hand) với các loại đĩa được
xuất bản tại Hoa Kỳ. Có một vài người sử dụng đã có những đĩa được
phát hành bởi các trung tâm băng đĩa nhạc hải ngoại đưa về, với một số
lượng bài hát trên một đĩa rất ít nhưng chất lượng âm thanh của chúng thì
khá tuyệt. Trên một số diễn đàn người ta cũng xác nhận về chất lượng của
loại đĩa này. Cho đến năm 2006 thì trên thế giới vẫn còn bán những loại
máy phát đĩa Laser chỉ dành cho người có thú vui sưu tập các loại đĩa
Laser cổ và có nhiều tiền.
Đĩa Laser đã kết thúc cuộc đời của mình vào năm 2001 tại Nhật
Bản, khi này chúng đã hoàn toàn bị thay thế dần dần bởi loại đĩa có kích
thước nhỏ hơn: CD và DVD ra đời trước đó.
2. ĐĨA CD
Đĩa CD đã được chuẩn hoá thông dụng trong thời gian qua trên hầu
hết các máy tính cá nhân, hầu hết các máy tính đều có một ổ đọc đĩa CD-
Nhóm 13 – KTPM2.K6
H12-Một đĩa Laser (bên trái) có kích thước khá lớn so
với loại đĩa CD/DVD 12 cm (bên phải)
17
Bài tập lớn môn KTMT
ROM, chúng được dùng cho việc cài đặt các phần mềm, sửa chữa hệ điều
hành và các mục đích khác như giải trí số trên máy tính cá nhân.
out (xem hình phía dưới) ở phần rìa đĩa, tức là làm cho chúng không
Có hai loại đĩa CD-ROM với dung
lượng khác nhau: Ban đầu thì dung
lượng của chúng là 650 MB, sau đó
được cải tiến lên ghi dữ liệu với 700
MB, không những thế thì một số phần
mềm hoặc các ứng dụng còn cho
phép ghi dung lượng vượ qua
ngưỡng 700 MB thông qua sự tận

dụng vùng Lead-còn như chuẩn
nữa.
*Lịch sử phát triển
Đĩa CD dược biết đến đầu tiên là các loại đĩa CD-ROM
(Compact Disc Read-Only Memory) có nghĩa là đĩa CD chỉ đọc dữ liệu,
những phiên bản đầu tiên là CD-DA (digital audio) dùng để chứa âm
thanh. Sau này thì đĩa CD được mở rộng ra với các khả năng có thể ghi
được dữ liệu một lần CD-R (CD-recordable) hoặc đĩa CD được ghi lại
nhiều lần CD-RW (CD-rewritable).
Như đã biết về loại đĩa Laser đã được hãng Philips giới thiệu,
thương mại vào năm 1978 thì hai hãng Philips và Sony bắt đầu bắt tay
vào cùng nghiên cứu phát triển loại đĩa CD-DA (digital audio) dùng cho
Nhóm 13 – KTPM2.K6
H13-Đĩa CD Audio dù đã có vẻ lỗi
thời nhưng vẫn được sử dụng trong
ghi âm đương đại. Hình nhãn đĩa
album mới của Metallica (2008).
18
Bài tập lớn môn KTMT
việc ghi âm thanh vào năm 1979. Hai hãng này đóng góp các kỹ thuật của
mình: Philips với công nghệ đã biết đối với đĩa Laser và các điểm phản
xạ (pit), Sony có các công nghệ về bản mạch thuật toán xử lý lỗi và các
mạch chuyển đổi số-tương tự.
Đến năm 1980 thì chuẩn đĩa CD-DA ra đời, chúng được chuẩn hoá
với Định dạng Sách đỏ (Red Book) (chúng có tên như vậy bởi vì toàn bộ
các tài liệu liên quan được chứa trong một cuốn sách có bìa màu đỏ ). Sự
chuẩn hoá này đã được thống nhất chung về tất cả các tài liệu kỹ thuật
liên quan để có thể sử dụng cho các hãng sản xuất tương thích và phù hợp
các sản phẩm với nhau. Có một sự khá lý thú trong quá trình lựa chọn độ
dài của dung lượng đĩa CD trong thời gian này: Khi chuyển đổi kích

thước lớn từ đĩa Laser có kích thước 30 cm xuống loại đĩa CD-DA thì hai
hãng đã thống nhất lấy độ dài của đĩa âm thanh này là khoảng 70 phút để
có thể chứa bản Giao hưởng Số 9 của Beethoven mà không làm gián đoạn
khi phát lại âm thanh.
Nhóm 13 – KTPM2.K6
19
Bài tập lớn môn KTMT
Nhóm 13 – KTPM2.K6
Định dạng Tên gọi Giới thiệu bởi Ghi chú
Red Book CD-DA
(compact disc
digital audio)
1980 - bởi
Philips và Sony
Chuẩn CD audio cơ bản là
tiêu chuẩn đầu tiên mà các
loại chuẩn đĩa CD về sau
đều dựa trên nó.
Yellow
Book
CD-ROM
(compact disc
read-only
memory)
1983 - bởi
Philips và Sony
Sử dụng định dạng tiêu
chuản theo Red Book
nhưng cải thiện hơn về
mặt sửa chữa lỗi và sự

định vị vị trí dữ liệu nhằm
giúp truy cập dữ liệu tại
các vị trí khác nhau ghi
trên đĩa được tốt hơn.
Định dạng này được chấp
nhận theo tiêu chuẩn ISO
(ISO/IEC 10149), phiên
bản cuối cùng của nó vào
tháng 5/1999.
Green Book CD-i (compact
disc-
interactive)
1986 - bởi
Philips và Sony
Sử dụng với chuẩn âm
thanh/video cho các thiết
bị đầu phát mà không
dùng cho máy tính cá
nhân (PC). Hiện tại định
dạng này đã lỗi thời.
CD-ROM
XA
CD-ROM XA
(extended
architecture)
1989 - bởi
Philips, Sony,
và Microsoft
Tích hợp Yellow Book và
CD-i để cho phép phát

CD-i trên PC
Orange
Book
CD-R
(recordable) và
CD-RW
(rewritable)
1989 - bởi
Philips và Sony
(Part I/II); 1996
- bởi Philips và
Sony (Part III)
Định dạng cho single
session, multi-session, và
các gói dữ liệu ghi liên
tiếp. Định dạng này bao
gồm nhiều phần:
• Part I CD-MO
(magneto-optical,
withdrawn).
• Part II CD-R
20
Bài tập lớn môn KTMT

Sau khi đưa ra định dạng chung thì cả hai hãng bắt đầu cuộc đua
về sản xuất các loại máy phát đĩa CD để thương mại ra thị trường, Sony
đã chiến thắng trước một tháng so với Philips khi cho ra mắt đầu đĩa
CDP-101 vào tháng 10 năm 1982. Những máy phát đĩa này được bán đầu
tiên ở Nhật Bản, sau đó đến Châu Âu và muộn hơn ở Hoa Kỳ vào năm
1983.

Sony và Philips tiếp tục hợp tác để đưa ra các chuẩn đĩa chung, và
vào năm 1983 thì đã đưa ra Định dạng Sách vàng để phù hợp hơn với dữ
liệu trên máy tính. Sách vàng cho phép chứa các dữ liệu thông thường
(không phải audio) một cách an toàn hơn. Điều này là cần thiết bởi vì các
đĩa chứa âm thanh (audio) hoặc video thì có thể chấp nhận sự lỗi khi đọc
dữ liệu (tạo ra tiếng sạn hoặc giảm chất lượng hình trong thời điểm ngắn),
nhưng các dữ liệu của phần mềm máy tính thì không cho phép lỗi đọc dữ
liệu. Do ứng dụng của nó mà Sách vàng đã được chuẩn hoá theo tiêu
chuẩn quốc tế (ISO / IEC 10149).
Từ đó về sau thì các định dạng đĩa CD được phát triển theo bảng
sau (đây là các thông tin không thông thường, người đọc muốn tìm hiểu
thêm có thể đọc bảng này và tìm thêm các tài liệu liên quan khác )
Thông số kỹ thuật
Nhóm 13 – KTPM2.K6
21
Bài tập lớn môn KTMT
H14-Kích thước các rãnh, điểm pit của đĩa CD
Ở phần cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại đĩa quang đã
trình bày phía trên thì thấy rằng các đĩa quang bao gồm các đường chứa
dữ liệu nhấp nhô để phản xạ đối với các loại ánh sáng chiếu tới với tiêu
cự nhất định. Ở đây chúng ta sẽ thấy các phần chi tiết của cấu tạo của một
đĩa CD, mở rộng ra thì các loại tên gọi về kích thước này cũng đúng đối
với đĩa DVD nhưng với thông số cụ thể khác đi mà thôi.
Nhóm 13 – KTPM2.K6
22
Bài tập lớn môn KTMT
Ở đĩa CD, các rãnh dữ liệu chứa các pit có độ rộng: 0,6 micro,
khoảng cách giữa hai rãnh liền kề tính từ tâm là 1,6 micro, các thông số
này sẽ có ý nghĩa nếu như ta so sánh với đĩa DVD ở phần tiếp theo.
Một số kích thước của đĩa CD được trình bày theo hình dưới đây.

Đa phần các loại đĩa theo các chuẩn đều sử dụng kích thước này, tuy
nhiên có một vài trường hợp các kích thước bị thay đổi một chút so với
chuẩn chung bởi sự ghi dữ liệu quá mức.
Trong hình minh hoạ này về các vùng của đĩa thì:
• Hub clamping area: Vùng được sử dụng định vị đĩa trong ổ đĩa, tại
vùng này thì tất nhiên là không chứa dữ liệu.
• Power calibration area (PCA).Vùng này chỉ xuất hiện trên các đĩa
CD-R hoặc CD-RW, chúng dùng để xác định tốc độ ghi lớn nhất
có thể (ở bao nhiêu X), từ đó ổ ghi sẽ tính toán công suất tia laser
cho phù hợp.
• Program memory area (PMA). Vùng này cũng chỉ xuất hiện trên
các đĩa CD-R/RW. Vùng này để lưu chứa TOC (mục lục) cho các
Nhóm 13 – KTPM2.K6
H15-Kích thước các đĩa CD (hình vẽ về 1/2 mặt cắt dọc của đĩa, trục bên
trái là trục tâm đĩa
23
Bài tập lớn môn KTMT
phiên ghi dữ liệu, chúng sẽ bị chuyển thành vùng Lead-in sau khi
quá trình ghi đĩa hoàn tất.
• Lead-in. Vùng chứa các thông tin về TOC của đĩa. Công dụng của
chỉ mục các đĩa quang sẽ giúp cho việc truy cập dữ liệu thuận tiện,
điều này tạo ra sự khác biệt đối với các hình thức lưu trữ dữ liệu
tuần tự (ví dụ băng từ, đĩa nhựa).
• Program (data) area. Vùng chứa dữ liệu của đĩa, chúng bắt đầu từ
vị trí bán kính 25 mm tính từ tâm đĩa trở đi.
• Lead-out. Vùng đánh dấu sự kết thúc dữ liệu của đĩa. (Sau này thì
đĩa DVD hai lớp có sử dụng vùng này như một vùng giữa của đĩa
để đánh dấu sự chuyển dọc dữ liệu từ lớp đĩa thứ nhất sang lớp đĩa
thứ hai).
Hình vẽ trên về các kích thước cụ thể về đĩa, chúng được mô tả

chi tiết bằng bảng dưới đây:
Thông số Loại CD 1
Loại CD
2
Dung lượng theo âm thanh (phút) 74 80
Dung lượng theo dữ liệu (MB) 650 700
Tốc độ đọc ở 1X (m/s) 1.3 1.3
Bước sóng laser (nm) 780 780
Khẩu độ (Numerical aperture) (lens) 0.45 0.45
Chỉ số khúc xạ (Media refractive index) 1.55 1.55
Track (turn) spacing (μm) 1.6 1.48
Turns per mm 625 676
Turns per inch 15,875 17,162
Tổng độ dài track (m) 5,772 6,240
Tổng độ dài track (feet) 18,937 20,472
Tổng độ dài track (miles) 3.59 3.88
Độ rộng điểm (μm) 0.6 0.6
Độ sâu điểm (μm) 0.125 0.125
Chiều dài điểm nhỏ nhất (μm) 0.90 0.90
Chiều dài điểm lớn nhất (μm) 3.31 3.31
Nhóm 13 – KTPM2.K6
24
Bài tập lớn môn KTMT
Bán kính Lead-in (mm) 23 23
Bán kính vùng dữ liệu (data zone) - trong (mm) 25 25
Bán kính vùng dữ liệu - ngoài (mm) 58 58
Bán kính Lead-out - ngoài (mm) 58.5 58.5
Độ rộng vùng track dữ liệu (mm) 33 33
Độ rộng toàn vùng track (total track area
width) (mm)

35.5 35.5
Tốc độ quay lớn nhất ở 1X CLV (rpm) 540 540
Tốc độ quay nhỏ nhất ở 1X CLV (rpm) 212 212
Số track chứa dữ liệu (data zone) 20,625 22,297
Tổng số track 22,188 23,986

3. ĐĨA DVD
*Lịch sử phát triển

Từ năm 1985, mặc dù đĩa CD đang được sử dụng rộng rãi thì
chúng đã gặp phải một sự cạnh tranh bởi hai loại định dạng khác: Một
loại gọi là: Multimedia CD được giới thiệu bởi Philips và Sony và một
loại gọi là đĩa Super Density (SD) do Toshiba, Time Warner và một vài
công ty khác. Nếu như cả hai chuẩn này đều được tung ra thị trường sẽ
tạo ra một sự xé lẻ thị trường giữa loại định dạng ghi âm/chứa phim của
các hãng sản xuất thiết bị, hãng ghi âm và người sử dụng. Sự không thống
nhất sử dụng các chuẩn luôn là điều không mong muốn bởi các hãng sản
xuất và các hãng giải trí.
Nhóm 13 – KTPM2.K6
H16-Mật độ các pit và land của đĩa CD thưa hơn rất nhiều so với đĩa DV
25