TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
------
MƠN HỌC: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Đề tài 17: Nghiên cứu tìm hiểu về thiết bị lưu
trữ dữ liệu theo nguyên lý quang học
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thanh Hải
Nhóm sinh viên thực hiện : Nhóm 10
Hồng Cơng Hiếu
Nguyễn Tiến Hùng
Đỗ Tuấn Anh
Nguyễn Văn Thụ
Trần Văn Thọ
Lớp
: KHMT4_K9
Hà Nội, 11 /2015
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
MỤC LỤC
I, Tổng quan về thiết bị lưu trữ dữ liệu theo nguyên lý quang .......................... Trang 2
II, Cấu tạo và nguyên lý ghi dữ liệu trên đĩa quang ...........................................Trang 4
1, Cấu tạo đĩa quang ....................................................................................Trang 4
2, Nguyên lý ghi dữ liệu trên đĩa quang ....................................................Trang 5
a, Sản xuất công nghiệp....................................................................Trang 5
b, Ghi đĩa trên máy tính ..................................................................Trang 5
III, Cấu tạo và hoạt động ghi/đọc dữ liệu của ổ đĩa quang .................................Trang 7
1, Cấu tạo ổ đĩa quang .................................................................................Trang 7
2, Hoạt động ghi/đọc dữ liệu của ổ đĩa quang..............................................Trang 9
a, Lasez và quang học.....................................................................................Trang 9
b, Cơ chế quay.................................................................................................Trang 10
c, Cơ chế Loading...........................................................................................Trang 11
d, Ghi hiệu xuất...............................................................................................Trang 11
e, Ghi âm..........................................................................................................Trang 12
f, Ghi nhận dạng.............................................................................................Trang 12
g, Nguồn mã nhận dạng.................................................................................Trang 13
Nhóm 10-KHMT4-K9
1
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
I,Tổng quan về thiết bị lưu trữ dữ liệu theo nguyên lý quang học
Máy tính có các thiết bị ngoại vi có khả năng nhận và xuất dữ liệu, đó là các bộ nhớ
ngồi-nơi lưu trữ các thơng 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 ngồi khơng bị
mất khi nghừng cấp nguồn ni, theo lý thuyết thì dữ liệu lưu trên loại này có thể tồn tại vĩnh
viễn và có thể được đọc, ghi, sửa, xố… bất kỳ lúc nào. Có hai phương pháp lưu trữ dữ liệu:
dựa trên nguyên lý từ tính và nguyên lý quang học.
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 nguyên tắc quang học, dùng tia sáng laser cho quá
trình ghi và đọc dữ liệu cịn gọi là ngun lí quang học. 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. 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 rãi trong thời gian hiện nay.
Các đĩa quang được phát minh vào năm 1958. Năm 1961 và năm 1969, David Paul
Gregg đăng ký bằng sáng chế cho các đĩa quang học tương tự cho quay video. Điều này dưới
hình thức đĩa quang là một hình thức rất sớm của đĩa DVD bằng sáng chế của Mỹ 3.430.966 .
Đó là sự quan tâm đặc biệt mà Mỹ sáng chế 4.893.297 , nộp năm 1989, ban hành năm 1990,
tạo ra thu nhập tiền bản quyền cho Tổng công ty tiên phong của DVA cho đến năm 2007-sau
đó compassing đĩa CD, DVD , và Blu-ray hệ thống. Trong những năm 1960, Tổng công ty
âm nhạc của Mỹ đã mua bằng sáng chế của Gregg và công ty của ông, Gauss Electrophysics .
Sau đó, ở Hà Lan vào năm 1969, Philips nghiên cứu vật lý đã bắt đầu thí nghiệm của
mình đĩa video quang học đầu tiên tại Eindhoven. Năm 1975, Philips và MCA bắt đầu làm
việc cùng nhau, và vào năm 1978, thương mại nhiều quá muộn, họ trình bày của họ rất được
chờ đợi Laserdisc ở Atlanta . MCA đưa các đĩa và Philips các cầu thủ. Tuy nhiên, các bài
trình bày là một thất bại kỹ thuật và thương mại và Philips / MCA hợp tác đã kết thúc.
Tại Nhật Bản và Hoa Kỳ, Pioneer đã thành công với các đĩa video cho đến khi sự ra
đời của đĩa DVD. Năm 1979, Philips và Sony , trong tập đồn, phát triển thành cơng đĩa
compact âm thanh vào năm 1983.
Trong giữa thập niên 1990, một nhóm các nhà sản xuất phát triển thế hệ thứ hai của
đĩa quang, đĩa DVD.
Thế hệ thứ ba đĩa quang được phát triển 2000-2006, và đã được giới thiệu như đĩa
Blu-ray. Phát triển bởi các đĩa Blu-ray Association (BDA), một nhóm điện tử tiêu dùng hàng
đầu thế giới, máy tính cá nhân và các phương tiện truyền thông nhà sản xuất (bao gồm cả
Apple, Dell, Hitachi, HP, JVC, LG, Mitsubishi, Panasonic, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp,
Sony, TDK và Thomson). Định dạng này được phát triển để cho phép ghi âm, ghi lại và phát
lại video độ nét cao (HD), cũng như lưu trữ lượng dữ liệu lớn. định dạng này cung cấp nhiều
hơn năm lần so với dung lượng lưu trữ của đĩa DVD truyền thống và có thể chứa đến 25 GB
trên một lớp đĩa đơn và 50 GB trên một đĩa dual-layer. Điều này thêm khả năng kết hợp với
Nhóm 10-KHMT4-K9
2
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
việc sử dụng video codec âm thanh cao cấp và sẽ cung cấp cho người tiêu dùng một trải
nghiệm HD chưa từng có.
Trong khi hiện nay công nghệ đĩa quang như DVD, DVD ± R, DVD ± RW, DVDRAM dựa vào một laser đỏ để đọc và ghi dữ liệu, định dạng mới sử dụng tia laser màu xanhtím thay vào đó, vì thế mà có tên Blu-ray. Mặc dù các loại khác nhau của laser được sử dụng,
sản phẩm Blu-ray có thể dễ dàng được thực hiện tương thích ngược với đĩa CD và DVD
thông qua việc sử dụng một / BD DVD / CD pickup đơn vị tương thích quang học. Lợi ích
của việc sử dụng một laser màu xanh-tím (405 nm) là nó có bước sóng ngắn hơn laser đỏ (650
nm), mà làm cho nó có thể tập trung tại chỗ laser với độ chính xác lớn hơn. Điều này cho
phép dữ liệu được đóng gói chặt chẽ hơn và được lưu trữ trong khơng gian ít hơn, do đó, nó
có thể phù hợp với nhiều dữ liệu hơn trên đĩa ngay cả khi nó cùng kích cỡ như một đĩa CD /
DVD. Điều này cùng với việc thay đổi khẩu độ số đến 0,85 là những gì giúp cho Blu-ray để
giữ 25 GB/50 GB. Gần đây phát triển bởi Pioneer đã đẩy dung lượng lưu trữ đến 500 GB trên
một đĩa đơn bằng cách sử dụng 20 lớp. bộ phim đầu tiên trên đĩa Blu-ray đã được phát hành
vào tháng Sáu năm 2006. Blu-ray thắng thế cuối cùng trong một định nghĩa cao, cuộc chiến
định dạng đĩa quang học trong một định dạng cạnh tranh, các đĩa DVD HD . Một đĩa Blu-ray
chuẩn đĩa có thể chứa khoảng 25 GB dữ liệu, một DVD về 4,7 GB, và một CD khoảng 700
MB.
Thế hệ đầu tiên:
Ban đầu, đĩa quang đã được sử dụng để lưu trữ nhạc và phần mềm máy tính. Các đĩa
laser định dạng lưu trữ tín hiệu video analog, nhưng thương mại bị mất với VHS cassette băng
video, chủ yếu do chi phí cao và lại khơng recordability; khác thế hệ đầu tiên định dạng đĩa
được thiết kế chỉ để lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số và khơng có khả năng ban đầu sử dụng như
một phương tiện video.
Hầu hết thế hệ đầu tiên các thiết bị đĩa có một đầu đọc laser hồng ngoại. Kích thước
tối thiểu của laser tại chỗ tỷ lệ với bước sóng của nó, do đó bước sóng là một yếu tố hạn chế
đối với mật độ thông tin lớn, dữ liệu q ít có thể được lưu trữ như vậy. Phạm vi hồng ngoại
nằm ngồi kết thúc bước sóng dài của phổ ánh sáng nhìn thấy, vì vậy, hỗ trợ mật độ ít hơn so
với bất kỳ màu sắc ánh sáng nhìn thấy. Một ví dụ về mật độ cao khả năng lưu trữ dữ liệu, đạt
được với một laser hồng ngoại, được 700MB dữ liệu người dùng mạng cho một đĩa nhỏ gọn
12 cm.
Chú ý: các yếu tố khác ảnh hưởng đến mật độ lưu trữ dữ liệu, ví dụ, một nhiều lớp đĩa
hồng ngoại sẽ tổ chức dữ liệu trên một đĩa đơn lớp giống hệt nhau, cho dù CAV, CLV, hoặc
CAV quy hoạch; cách dữ liệu được mã hoá; bao nhiêu rõ ràng margin tại trung tâm và rìa
Thứ hai thế hệ
Thế hệ thứ hai đĩa quang học được để lưu trữ một lượng lớn dữ liệu, bao gồm cả video
chất lượng phát sóng kỹ thuật số. đĩa như vậy thường được đọc với một ánh sáng laser có thể
nhìn thấy (thường là màu đỏ); các bước sóng ngắn hơn và nhiều hơn khẩu độ số cho phép một
chùm ánh sáng hẹp hơn, cho phép các hố nhỏ hơn và vùng đất trong đĩa. Trong các định dạng
DVD, điều này cho phép lưu trữ 4,7 GB trên một cm 12 tiêu chuẩn, một mặt, một lớp đĩa,
thay phiên, phương tiện truyền thông nhỏ hơn, chẳng hạn như các MiniDisc và DataPlay định
dạng, có thể có năng lực tương đương với các lớn, tiêu chuẩn đĩa nhỏ gọn 12 cm.
Nhóm 10-KHMT4-K9
3
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
Thế hệ thứ ba
Thế hệ thứ ba đĩa quang đang được phát triển, có nghĩa là cho phát video độ nét cao và
hỗ trợ khả năng lưu trữ dữ liệu lớn hơn, thực hiện với các bước sóng ngắn, ánh sáng laser có
thể nhìn thấy và khẩu độ lớn hơn số. Các đĩa Blu-ray sử dụng tia laser màu xanh tím và
quang học tập trung của khẩu độ lớn hơn, để sử dụng với đĩa với hố nhỏ hơn và vùng đất, do
đó khả năng lưu trữ dữ liệu lớn hơn cho mỗi lớp. Trong thực tế, khả năng trình bày đa phương
tiện hiệu quả được cải thiện với nâng cao video nén dữ liệu codecs như H.264 và VC-1 .
Thế hệ thứ tư
Các định dạng sau vượt qua được những đĩa thế hệ thứ ba hiện tại và có tiềm năng để
tổ chức nhiều hơn một terabyte (1 TB ) của dữ liệu.
II, Cấu tạo và nguyên lý ghi dữ liệu trên đĩa quang
1, Cấu tạo đĩa quang
Trong tính tốn và ghi quang học , một đĩa quang là một đĩa phẳng thường trịn, sử
dụng tính chất quang học để lưu trữ dữ liệu. Khi làm việc với ánh sáng thì chúng khơng có sự
tiếp 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 mơi trường, Đĩa quang mã hóa dữ liệu nhị phân dưới dạng
các hố (giá trị nhị phân là 0 hoặc tắt, do thiếu sự phản chiếu khi đọc) và đất (giá trị nhị phân
của 1 hoặc trên , do một sự phản ánh khi đọc) trên một chất liệu đặc biệt (thường bằng nhôm)
trên một bề mặt phẳng của nó. Các vật liệu mã hóa nằm trên đỉnh một chất nền dày hơn
(thường là polycarbonate ) chiếm phần lớn của đĩa và tạo thành một lớp bụi defocusing. Các
mô hình mã hóa theo một con đường, các vịng xoắn liên tục bao phủ toàn bộ bề mặt đĩa và
mở rộng từ theo dõi trong cùng để theo dõi ngoài cùng. Dữ liệu được lưu trữ trên đĩa với một
laser dập máy hay, và có thể được truy cập khi các đường dẫn dữ liệu được chiếu sáng với
một diode laser trong một ổ đĩa quang mà quay đĩa với tốc độ khoảng 200 vòng / phút lên đến
4000 vòng / phút hoặc hơn tùy thuộc vào loại ổ đĩa, định dạng đĩa, và khoảng cách của các
đầu đọc từ trung tâm của đĩa (bản nhạc bên trong được đọc ở một tốc độ đĩa nhanh hơn). Các
hố hoặc da gà bóp méo phản xạ ánh sáng laser, vì thế hầu hết các đĩa quang học (trừ các đĩa
màu đen của bản gốc PlayStation video game console ) lại có một ánh kim xuất hiện tạo ra
bởi các rãnh của các lớp phản chiếu. Phía sau của một đĩa quang thường có một nhãn in,
thường làm bằng giấy nhưng đơi khi in hoặc đóng dấu vào đĩa riêng của mình. Điều này phụ
của đĩa chứa dữ liệu thực tế và thường phủ một vật liệu trong suốt, thường là sơn mài. Khơng
giống như đĩa mềm, đĩa quang nhất khơng có vỏ bảo vệ tích hợp và do đó dễ bị các vấn đề
truyền dữ liệu do các vết trầy xước, dấu vân tay, và các vấn đề mơi trường khác.
Nhóm 10-KHMT4-K9
4
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
Đĩa quang thường giữa 7.6 và 30 cm (3 đến 12 trong) có đường kính, với 12 cm (4,75
in) là kích thước phổ biến nhất. Một đĩa điển hình là khoảng 1,2 mm (0,05 in) dày, trong khi
các sân theo dõi (khoảng cách từ trung tâm của một theo dõi đến trung tâm của các kế tiếp)
thường là 1,6 μm .
Một đĩa quang được thiết kế để hỗ trợ một trong ba loại ghi: chỉ đọc (ví dụ: đĩa CD và
đĩa CD-ROM ), ghi (ghi một lần, ví dụ như CD-R ), hoặc ghi lại (ghi lại, ví dụ như CD-RW ) .
đĩa ghi một lần quang thường có một lớp thuốc nhuộm ghi âm hữu cơ giữa các bề mặt và lớp
phản chiếu. đĩa Rewritable thường chứa một hợp kim lớp ghi âm bao gồm một giai đoạn thay
đổi vật chất, thường xuyên nhất AgInSbTe , một hợp kim của bạc , indi , antimon và telua .
Đĩa quang thường được sử dụng nhiều nhất cho âm nhạc lưu trữ (ví dụ như để sử dụng
trong một máy nghe nhạc CD ), video (ví dụ như để sử dụng trong một đầu đĩa DVD ), hoặc
dữ liệu và các chương trình cho máy tính cá nhân . Các Hiệp hội cơng nghệ lưu trữ quang học
(OSTA) khuyến khích các định dạng lưu trữ quang học được chuẩn hóa. Mặc dù đĩa quang
được bền hơn so với trước đây các định dạng lưu trữ âm thanh, hình ảnh và dữ liệu, họ là dễ
bị tổn hại môi trường, sử dụng hàng ngày. Thư viện và lưu trữ ban hành bảo quản phương
tiện truyền thông quang thủ tục để đảm bảo khả năng sử dụng tiếp tục ổ đĩa quang học của
máy tính hoặc máy nghe nhạc đĩa tương ứng.
Đối với dữ liệu máy tính vật lý truyền dữ liệu và sao lưu, đĩa quang như đĩa CD và
DVD đang dần được thay thế bằng nhỏ hơn, và nhiều hơn nữa các thiết bị trạng thái rắn đáng
tin cậy, nhanh hơn, đặc biệt là các ổ đĩa flash USB . Xu hướng này dự kiến sẽ tiếp tục như ổ
đĩa flash USB tiếp tục gia tăng công suất và giảm giá. Tương tự như vậy, cá nhân người chơi
đĩa CD cầm tay đã được thay thế bằng trạng thái rắn cầm tay máy nghe nhạc MP3 , và MP3
âm nhạc mua hoặc chia sẻ qua mạng Internet đã giảm đáng kể số lượng các đĩa CD bán ra
hàng năm.
2, Ghi đĩa
a, Sản xuất 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 các ổ đĩa quang có chức năng ghi.
Do sự khác nhau về cơng nghệ, mà hình ảnh trong bài viết này thì được lấy theo loại đĩa
quang sản xuất theo công nghiệp nên phần ghi đĩa này tơi sẽ trình bày trước khi trình bày các
loại đĩa khác nhau.
b, Ghi đĩa trên các máy tính
Các loại ổ ghi đĩa quang thì khơng thể thực hiện các thao tác phức tạp như trên chúng
ghi lại bằng phương pháp:
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
rất nhiều bạn đã quen với hai loại đĩa này. Đĩa CD-R thì thường có giá rẻ, nhưng chúng thì chỉ
Nhóm 10-KHMT4-K9
5
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
được ghi một lần mà thơi, cịn 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 cơng bố rằng chúng có thể ghi
lại đến 1.000 lần).
Với các đĩa quang cho phép ghi một lần thì chúng khơng cịn tạo ra được các pit và
land nữa, bởi vì đối chiếu với cơng nghệ sản xuất đã nêu ở trên 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 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.
Laser có thể đốt cháy một thứ gì đó, và sự đốt cháy này thì có thể tạo ra được một sản
phẩm của nó. Nếu như nhìn thấy mọi thứ cháy đều có thể biến thành một màu đen, công nghệ
ghi đĩa lại lợi dụng điều đó. Những nhà cơng 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 cơng 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, cịn khi đọc thì chúng lại sử dụng một mức năng lượng
thấp hơn (ở ngưỡng mà không thể đốt cháy được nữa).
Cịn đối với đĩa CD-RW 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 cơng đoạn xố dữ liệu cũ
đi để ghi dữ liệu mới vào.
•
Nhóm 10-KHMT4-K9
6
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
III,Cấu tạo và hoạt động ghi/đọc dữ liệu của ổ đĩa quang
Một ổ đĩa CD-ROM
1, Cấu tạo ổ đĩa quang
Trong máy tính , ổ đĩa quang (ODD) là một ổ đĩa có sử dụng laser ánh sáng hay sóng
điện từ gần quang phổ ánh sáng, những thiết bị kỹ thuật hiện đại dùng để đọc và ghi nội dung
trên đĩa quang (optical disc). Ngày nay ổ đĩa quang và đĩa quang được ứng dụng rộng rãi
trong máy tính, vì tốc độ truy xuất nhanh, khả năng lưu trữ lớn, bảo quản và sử dụng được lâu
dài.
Ổ đĩa quang thường được sử dụng trong các máy tính để đọc phần mềm và để ghi đĩa
để lưu trữ và trao đổi dữ liệu. Ổ đĩa quang, cùng với bộ nhớ flash , có chủ yếu là di dời các ổ
đĩa mềm và ổ băng từ cho mục đích này vì chi phí thấp của các phương tiện truyền thông
quang học và các mặt khắp nơi, gần các ổ đĩa quang trong máy tính và các thiết bị giải trí của
người tiêu dùng. ghi đĩa thường được giới hạn để sao lưu quy mô nhỏ và phân phối, bị chậm
hơn và nhiều hơn nữa về vật chất đắt tiền cho mỗi đơn vị hơn so với việc tạo hình được sử
dụng để sản xuất hàng loạt đĩa ép.
Nhóm 10-KHMT4-K9
7
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
Ổ đĩa quang cấu tạo gồm 2 phần: phần cơ và phần mạch điện
Phần Cơ:
Mắt đọc:
Bảng mạch điều khiển:
Nhóm 10-KHMT4-K9
8
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
2, Hoạt động ghi/đọc dữ liệu của ổ đĩa quang
a, Laser và quang học:
Phần quan trọng nhất của một ổ đĩa quang là một đường dẫn quang học, được đặt
trong một cái đầu pickup (PUH), thường bao gồm chất bán dẫn laser , một ống kính để hướng
dẫn các chùm tia laser, và diode tách sóng quang phát hiện sự phản chiếu ánh sáng từ bề mặt
đĩa.
Ban đầu, laser CAT với một bước sóng 780 nm của đã được sử dụng, được nằm trong
phạm vi hồng ngoại. Đối với DVD, bước sóng đã giảm đến 650 nm (màu đỏ), và bước sóng
cho Blu-ray đã giảm tới 405 nm (màu tím).
Hai chính servomechanisms được sử dụng, một trong những đầu tiên để duy trì một
khoảng cách chính xác giữa ống kính và đĩa, và đảm bảo các tia laser tập trung vào một điểm
laser nhỏ trên đĩa. Các servo thứ hai di chuyển một đầu dọc theo bán kính của đĩa, giữ các tia
trên một đường rãnh, một con đường xoắn ốc dữ liệu liên tục.
Trên phương tiện truyền thông chỉ đọc (ROM), trong quá trình sản xuất các đường
rãnh, làm hố, được nhấn vào một bề mặt phẳng, gọi là đất. Bởi vì độ sâu của hố khoảng một12:45-thứ sáu của laser của các bước sóng, phản xạ của tia giai đoạn này là chuyển trong quan
hệ với các chùm đọc gửi đến, gây tàn phá lẫn nhau nhiễu và làm giảm phản xạ của tia cường
độ. Đây là phát hiện của diode tách sóng quang là tín hiệu đầu ra điện.
Một mã hóa ghi (hoặc bỏng) dữ liệu vào một ghi CD-R , DVD-R , DVD + R , hoặc
BD-R đĩa (được gọi là trống) bằng cách chọn lọc làm nóng các bộ phận của một cơ nhuộm
lớp với một laser..Điều này thay đổi các phản xạ của thuốc nhuộm, từ đó tạo ra nhãn hiệu có
thể được đọc như các hố và các vùng đất trên đĩa ép. Đối với đĩa ghi, quá trình này là thường
xuyên và các phương tiện truyền thơng có thể được ghi chỉ một lần. Trong khi laser đọc
thường không mạnh hơn 5 mW , các laser văn bản được coi là mạnh hơn. Các văn bản tốc độ
cao hơn, ít thời gian hơn laser đã để nhiệt một điểm trên các phương tiện truyền thông, do đó
sức mạnh của nó đã tăng lên tương ứng. DVD 'thường cao điểm là khoảng 200 mW laser,
hoặc là trong làn sóng liên tục và xung, mặc dù một số đã bị đẩy lên đến 400 mW trước khi
đi-ốt không thành công.
Để ghi lại CD-RW , DVD-RW , DVD + RW , DVD-RAM , hoặc BD-RE phương tiện
truyền thông, laser được sử dụng để làm tan chảy một tinh thể kim loại hợp kim trong lớp ghi
của đĩa. Tùy thuộc vào lượng điện năng áp dụng, chất này có thể được phép để làm tan chảy
trở lại (thay đổi các giai đoạn sau) thành dạng tinh thể hoặc trái trong một vơ định hình thức,
cho phép nhãn hiệu của phản xạ khác nhau được tạo ra.
Mặt phương tiện truyền thơng đơi có thể được sử dụng, nhưng họ khơng dễ dàng tiếp
cận với một ổ đĩa tiêu chuẩn, vì chúng phải được thể chất bị chuyển đổi để truy cập dữ liệu ở
phía bên kia.
Hai lớp (DL) phương tiện truyền thơng dữ liệu độc lập có hai lớp cách nhau bằng một
lớp phản xạ bán. Cả hai lớp có thể truy cập từ cùng một phía, nhưng yêu cầu quang học để
thay đổi tập trung của laser. Truyền thống duy nhất lớp (SL) phương tiện truyền thơng có thể
ghi được sản xuất với một đường rãnh xoắn ốc đúc trong lớp polycarbonate bảo vệ (không
phải trong lớp ghi dữ liệu), để lãnh đạo và đồng bộ hóa tốc độ của đầu ghi. Double-lớp
phương tiện truyền thơng ghi có: a đầu tiên polycarbonate lớp với một rãnh (nơng), dữ liệu
Nhóm 10-KHMT4-K9
9
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
một lớp đầu tiên, lớp một bán phản chiếu, một (spacer) polycarbonate thứ hai lớp với một
rãnh (sâu), và các dữ liệu một lớp thứ hai. Các đường rãnh xoắn ốc đầu tiên thường bắt đầu ở
cạnh bên trong và mở rộng ra phía ngồi, trong khi bắt đầu rãnh thứ hai trên các cạnh bên
ngoài và mở rộng vào bên trong.
b, Cơ chế quay:
Ổ đĩa quang học cơ chế luân phiên khác nhau đáng kể từ các ổ đĩa cứng, trong đó sau
này giữ một góc vận tốc khơng đổi (CAV), nói cách khác một hằng số của vòng / phút
(RPM). Với CAV, cao hơn thông thường đạt được ở một khu vực đĩa bên ngoài, so với khu
vực bên trong.
Mặt khác, ổ đĩa quang được phát triển với một giả định của việc đạt được một thông
cố định, trong các ổ đĩa CD ban đầu bằng 150 KiB / s. Đó là một tính năng quan trọng cho
những dịng âm thanh dữ liệu mà ln ln có xu hướng địi hỏi một hằng số tốc độ bit .
Nhưng để đảm bảo khơng có khả năng đĩa bị lãng phí, một cái đầu đã phải chuyển dữ liệu với
tốc tuyến tính tối đa ở tất cả các lần quá, mà không làm trên vành ngoài của đĩa. Điều này đã
dẫn đến ổ đĩa quang học, cho đến gần đây, hoạt động với một vận tốc tuyến tính khơng đổi
(CLV). Các đường rãnh xoắn ốc của đĩa thông qua dưới cái đầu của nó ở một tốc độ khơng
đổi. Tất nhiên, ý nghĩa của CLV, trái với CAV, là vận tốc góc đĩa khơng cịn liên tục, và trục
động cơ cần phải được thiết kế để thay đổi tốc độ từ 200 vòng / phút trên vành ngoài và RPM
500 trên vành trong.
Sau đó ổ đĩa CD lưu các mơ hình CLV, nhưng phát triển để đạt được cao hơn tốc độ
quay, thường được mô tả trong bội số của tốc độ cơ bản. Kết quả là, một ổ đĩa 4X, chẳng
hạn, sẽ luân phiên tại 800-2000 vòng / phút, trong khi truyền dữ liệu ổn định ở 600 s / KiB,
mà là bằng 4 x 150 KiB / s.
Đối với tốc độ cơ sở DVD, hoặc "tốc độ 1x", là 1,385 MB / s, tương đương 1,32 s /
MiB, khoảng 9 lần nhanh hơn tốc độ cơ bản của đĩa CD. Đối với Blu-ray tốc độ ổ đĩa cơ bản
là 6,74 MB / s, tương đương 6,43 MiB / s.
Có giới hạn cơ khí để cách nhanh chóng đĩa có thể được kéo thành sợi. Ngoài một tỷ
lệ nhất định luân chuyển, khoảng 10.000 vịng / phút, ly tâm ứng suất có thể gây ra các đĩa
nhựa để leo và có thể vỡ . Trên rìa ngồi của đĩa CD, 10.000 RPM giới hạn khoảng tương
đương với tốc độ 52x, nhưng trên các cạnh bên trong chỉ đến 20x. Một số ổ đĩa thấp hơn tốc
độ đọc tối đa khoảng 40x trên lý luận rằng đĩa trắng sẽ được rõ ràng về thiệt hại cấu trúc,
nhưng đó chèn đĩa để đọc khơng được. Nếu khơng có cao hơn tốc độ quay, tăng hiệu suất có
thể đọc có thể đạt được bằng cách đồng thời đọc nhiều hơn một điểm của một dữ liệu rãnh,
nhưng các ổ đĩa với các cơ chế như vậy là đắt hơn, ít tương thích, và rất hiếm gặp.
Chiến lược ghi Z-CLV có thể dễ dàng nhìn thấy được sau khi đốt một đĩa DVD-R.
Bởi vì giữ một tỷ lệ chuyển đổi cho tồn bộ đĩa khơng phải là quá quan trọng trong
việc sử dụng đĩa CD nhất đương thời, để giữ cho tốc độ quay của đĩa một cách an tồn thấp
trong khi tối đa hóa tốc độ dữ liệu, một cách tiếp cận CLV tinh khiết cần thiết để được bỏ qua.
Một số ổ đĩa làm việc trong chương trình CLV (PCLV) một phần, bằng cách chuyển từ CLV
để CAV chỉ khi một giới hạn quay được đạt tới. Nhưng chuyển sang CAV yêu cầu thay đổi
đáng kể trong thiết kế phần cứng, do đó, thay vì sử dụng ổ đĩa nhất liên tục vận tốc tuyến tính
quy hoạch (Z-CLV) Đề án. Điều này chia đĩa thành nhiều khu, từng có vận tốc tuyến tính
riêng khác nhau của nó khơng đổi. A-CLV ghi Z đánh giá ở "52X", ví dụ, sẽ viết ở 52X trên
Nhóm 10-KHMT4-K9
10
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
trong cùng khu vực và sau đó dần dần giảm tốc độ trong một vài bước rời rạc xuống 20X ở
mép ngoài.
c, Cơ chế Loading:
Ổ đĩa quang học sử dụng hiện tại hoặc là một cơ chế nạp khay, nơi đĩa được tải lên
một hoặc vận hành bằng tay khay cơ giới, hoặc slot-loading cơ chế, nơi đĩa được trượt vào
khe cắm và rút ra trong bằng các con lăn cơ giới. Slot-loading ổ đĩa có những bất lợi mà
chúng có thể thường không chấp nhận nhỏ hơn 80 mm, đĩa hoặc bất kỳ tiêu chuẩn kích thước
khơng, tuy nhiên, Wii và PlayStation 3 video game console có vẻ như đã đánh bại vấn đề này,
để họ có thể tải đĩa DVD kích thước tiêu chuẩn và 80 mm đĩa vào ổ slot-loading.
Một số nhỏ các mơ hình lái xe, chủ yếu là đơn vị cầm tay nhỏ gọn, có cơ chế nạp đầu
nơi nắp ổ đĩa được mở lên trên và đĩa được đặt trực tiếp vào các trục chính. (ví dụ, tất cả
PlayStation 1 bàn giao tiếp, người chơi đĩa CD cầm tay, và một số ghi CD độc tất cả các tính
năng hàng đầu tải các ổ đĩa).
Những đơi khi có lợi thế của việc sử dụng vịng bi lị xo để giữ đĩa tại chỗ, giảm thiểu
thiệt hại cho đĩa nếu ổ đĩa sẽ được chuyển trong khi nó đang quay lên.
Một số ổ đĩa CD-ROM đầu sử dụng một cơ chế hợp đĩa CD đã được đưa vào đặc biệt
hộp mực hoặc caddies , phần nào tương tự như một 3,5 " đĩa mềm được. Điều này nhằm bảo
vệ các đĩa từ thiệt hại ngẫu nhiên bởi bao quanh nó trong một vỏ bọc bằng nhựa cứng rắn hơn,
nhưng khơng được chấp nhận rộng rãi do chi phí bổ sung và các ổ đĩa tương thích mối quan
tâm, như vậy sẽ cũng bất tiện yêu cầu "trần" đĩa được tự chèn vào một caddy có thể mở ra
được trước khi sử dụng.
d, Ghi hiệu suất:
Ổ đĩa quang ghi âm thường được đánh dấu bằng ba số tốc độ khác nhau. Trong những
trường hợp này, tốc độ đầu tiên là cho ghi một lần (R) hoạt động, thứ hai để ghi lại (RW hoặc
RE) hoạt động, và một cho chỉ đọc (ROM) hoạt động. Ví dụ như một ổ đĩa CD 12x/10x/32x
có khả năng ghi vào đĩa CD-R ở tốc độ 12x (1,76 MB / s), ghi vào đĩa CD-RW ở tốc độ 10x
(1,46 MB / s), và đọc từ đĩa CD bất kỳ đĩa ở tốc độ 32x (4,69 MB / s).
Trong cuối những năm 1990, underruns đệm đã trở thành một vấn đề rất phổ biến như
tốc độ ghi đĩa CD-cao bắt đầu xuất hiện trong nhà và văn phịng máy vi tính, trong đó-cho
một loạt các lý do, thường khơng có thể tập hợp các I / O thực hiện để giữ cho các dòng dữ
liệu máy ghi đều đặn ăn. Máy ghi âm, nó sẽ chạy ngắn, sẽ buộc phải ngừng quá trình ghi âm,
để lại một ca khúc bị cắt ngắn thường làm cho đĩa vô dụng.
Đáp lại, các nhà sản xuất ghi đĩa CD đã bắt đầu các ổ đĩa với "ngầm bảo vệ vùng đệm"
(dưới tên thương mại khác nhau, như Sanyo 's "BURN-Proof" , Ricoh 's "JustLink" và
Yamaha 's "Lossless Liên kết"). Đây có thể đình chỉ và tiếp tục q trình ghi âm theo cách
như vậy mà khoảng cách ngừng sản xuất có thể bị xử lý do sửa lỗi logic được xây dựng vào
đầu đĩa CD và CD-ROM. Việc đầu tiên của các ổ đĩa được đánh giá ở 12X và 16X.
Nhóm 10-KHMT4-K9
11
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
e, Ghi âm:
CD ghi âm trên máy tính cá nhân ban đầu là một định hướng nhiệm vụ hàng loạt ở chỗ
nó yêu cầu chuyên ngành authoring phần mềm để tạo ra một " hình ảnh "của các dữ liệu ghi
lại, và để ghi ra đĩa trong phiên một. Điều này đã được chấp nhận cho mục đích lưu trữ,
nhưng hạn chế sự tiện lợi chung của đĩa CD-R và CD-RW như là một phương tiện lưu trữ di
động .
Gói bằng văn bản là một đề án, trong đó ghi các ghi từng bước để đĩa trong vụ nổ
ngắn, hay các gói tin. viết gói tuần tự điền vào đĩa với các gói từ dưới lên. Để làm cho nó có
thể đọc được trong đĩa CD-ROM và DVD-ROM, đĩa có thể bị đóng cửa bất cứ lúc nào bằng
cách viết một cuối cùng bảng-của-nội dung vào đầu của đĩa, sau đó, các đĩa khơng thể được
gói bằng văn bản thêm nữa. viết gói, cùng với sự hỗ trợ của hệ điều hành và một hệ thống tập
tin như UDF , có thể được sử dụng để bắt chước viết ngẫu nhiên truy cập như trong phương
tiện truyền thông như bộ nhớ flash và đĩa từ.
Cố định chiều dài gói tin văn bản (trên đĩa CD-RW và DVD-RW phương tiện truyền
thông) chia lên đĩa vào đệm, các gói kích thước cố định. đệm làm giảm công suất của đĩa,
nhưng cho phép các máy ghi âm để bắt đầu và dừng ghi trên một gói tin cá nhân mà không
ảnh hưởng đến các nước láng giềng. Những giống với khối truy cập có thể ghi được cung cấp
bởi phương tiện truyền thông từ đủ chặt chẽ mà nhiều hệ thống tập tin thông thường sẽ làm
việc như-là. đĩa như vậy, tuy nhiên, không thể đọc được trong ROM hầu hết các đĩa CD và
DVD-ROM hoặc trên hầu hết các hệ điều hành mà không cần thêm trình điều khiển của bên
thứ ba.
Các định dạng đĩa DVD + RW đi xa hơn bằng cách nhúng gợi ý thời gian chính xác
hơn trong các rãnh dữ liệu của đĩa và cho phép các khối dữ liệu cá nhân sẽ được thay thế mà
khơng ảnh hưởng đến tính tương thích ngược (một tính năng gọi là "lossless liên kết"). Các
định dạng chính nó được thiết kế để đối phó với ghi khơng liên tục bởi vì nó đã được dự kiến
sẽ được sử dụng rộng rãi trong các máy ghi video kỹ thuật số . Nhiều DVRs việc sử dụng tỷ
lệ biến đề án nén video mà đòi hỏi họ phải tích trong vụ nổ ngắn, một số đồng thời cho phép
phát lại và ghi lại bằng cách xen một cách nhanh chóng giữa ghi vào đi của việc đọc sách
trong khi đĩa từ nơi khác.
Mount Rainier nhằm mục đích làm cho gói bằng văn bản CD-RW và DVD + RW là
thuận tiện để sử dụng như là của từ phương tiện di động bằng cách định dạng đĩa firmware
mới trong nền và quản lý các phương tiện truyền thông khuyết tật (bằng cách tự động lập bản
đồ các phần của đĩa có được mang ra bởi xóa chu kỳ để dự trữ không gian ở những nơi khác
trên đĩa). Tính đến tháng 2 năm 2007, hỗ trợ cho Mount Rainier là nguyên bản được hỗ trợ
trong Windows Vista . Tất cả các phiên bản trước của Windows địi hỏi phải có giải pháp của
bên thứ ba, cũng như Mac OS X .
f, Ghi nhận dạng:
Do áp lực từ ngành công nghiệp âm nhạc, như là đại diện của IFPI và RIAA , Philips
phát triển các máy ghi mã nhận dạng (RID) để cho phép các phương tiện truyền thông được
duy nhất kết hợp với máy ghi âm đó đã viết nó. Tiêu chuẩn này được chứa trong các Sách
Rainbow . Các RID-Mã số bao gồm một mã nhà cung cấp (ví dụ: "PHI" cho Philips), một số
mơ hình và ID duy nhất của máy ghi. Trích dẫn Philips, các RID "cho phép một dấu vết cho
mỗi đĩa lại cho máy chính xác mà nó đã được thực hiện bằng cách sử dụng thơng tin mã hóa
trong các ghi chép chính nó. Việc sử dụng mã RID là bắt buộc. Mặc dù các RID được giới
Nhóm 10-KHMT4-K9
12
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
thiệu cho âm nhạc và mục đích cơng nghiệp video, các RID được bao gồm trên mỗi đĩa bằng
văn bản của mỗi ổ đĩa, bao gồm dữ liệu, đĩa sao lưu.
g, Nguồn mã nhận dạng:
Các mã nhận dạng nguồn (SID) là một nhà cung cấp mã tám nhân vật được đặt trên tất
cả các CD-ROM. SID xác định không chỉ nhà sản xuất, nhà máy cá nhân, và thậm chí cả máy
sản xuất đĩa (trống, ghi được).
Trích dẫn Philips: "Các mã nhận dạng nguồn (SID Code) cung cấp một cơ sở sản xuất đĩa
quang học với các phương tiện để xác định:
•
•
Tất cả các đĩa chủ và / hoặc nhân rộng trong nhà máy của mình;
Và các Laser Beam Recorder cá nhân (LBR) xử lý tín hiệu hoặc mốc đã sản xuất
Stamper cụ thể hoặc đĩa. "
*NG̀N TÀI LIỆU THAM KHẢO:
Nhóm 10-KHMT4-K9
13
Bài tập lớn mơn kiến trúc máy tính
1. />%C4%91%C4%A9a_quang#Ph.C3.A2n_lo.E1.BA.A1i
s/documents/dia-quang-va-o-dia-quang.html
*Thành viên trong nhóm:
1. Hồng Cơng Hiếu
2. Nguyễn Văn Hùng
3. Đỗ Tuấn Anh
4. Nguyễn Văn Thụ
5.Trần Văn Thọ
Nhóm 10-KHMT4-K9
14
