Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 (Dĩa quang)

10/12/2017

ĐĨA QUANG

Giới thiệu
• Đĩa quang: CD,DVD,Blu-ray (gần đây) 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 rãi trong thời
gian hiện nay.

1


10/12/2017

Lịch sử - quá trình phát triển
Cấu tạo của dĩa quang
Nguyên tắc vận hành
Quá trình đọc – ghi dữ liệu
Dung lượng lưu trữ của các loại đĩa
Một vài thông số
Làm sao để tạo ra đĩa quang ?

Lịch sử phát triển
• Ra đời vào năm 1978, đây là
sản phẩm của sự hợp tác

nghiên cứu giữa hai công ty
Sony và Philips trong công
nghiệp giải trí. Từ năm 1980
đến nay, công nghiệp đĩa
quang phát triển mạnh trong
cả hai lĩnh vực giải trí và lưu
trữ dữ liệu máy tính
• 1988 400 triệu đĩa CD đã được
sản xuất bởi 50 nhà máy ép
trên toàn thế giới
Ngày 8 tháng 3 năm 1978 – Sony công bố 1
nguyên mẫu của đĩa quang

2


10/12/2017

CẤU TẠO DĨA QUANG
A.

B.

C.

D.

E.

Lớp nhựa PC chứa

thông tin được mã
hoá.
Lớp phản chiếu để
phản chiếu tia laser.
Lớp được sơn để
chống sự oxy hoá.
Lớp trên cùng để in
hình ảnh.
Tia laser đọc dữ liệu
ở lớp A, bị phản xạ
lại.

NGUYÊN TẮC VẬN HÀNH
•• Quá
trình đọc
thông
tin dựa
Bộ nhận
ánh
sáng
trong
trên sự phản chiếu của các tia
ổlaser
đĩanăng
thulượng
nhận
các
tialưu
thấp từ lớp
phản

xạ và khuếch tán
trữ dữ liệu.

được khúc xạ từ bề mặt

• Bộ phận tiếp nhận ánh sáng sẽ
đĩa.
Khiđược
cácnhững
nguồn
sáng
nhận biết
điểm
mà
được
thu
nhận,
bộxạvimạnh
xử
tại
đó tia
laser
bị phản
hay
biến
mất các
do các
vết khắc
lý sẽ
dịch

mẫu
sáng
(pit) trên bề mặt đĩa. Các tia
thành
các bit
dữrằng
liệu
phản
xạ mạnh
chỉ ra
tại
hay
âm
thanh.
điểm đó không có lỗ khắc và
điểm này được gọi là điểm nền
(land).

3


10/12/2017

QUÁ TRÌNH ĐỌC GHI DỮ LIỆU
GHI ĐĨA Ở NGƯỜI DÙNG
Ngoài các thiết bị ghi
dữ liệu chuyên dụng,
người sử dụng chỉ có thể
ghi dữ liệu vào đĩa
quang bởi các ổ đĩa

quang có chức năng ghi
được sản xuất dưới dạng
phôi trắng (không chứa
dữ liệu, có khả năng
ghi).

QUÁ TRÌNH ĐỌC GHI DỮ LIỆU
GHI ĐĨA Ở NGƯỜI DÙNG
Khiloại
ghiđĩa
dữ quang
liệu, ổghi
đĩamột
quang
ra một
tia lade
Với
lần: phát
Lớp chứa
dữ liệu
là lớp(khác
màu
với
tia để
đọccơ:dữTia
liệu)
vào
bề mặt
đĩa. này tại từng điểm
polymer

hữu
lade
sẽ đốt
lớp màu
khác
nhauloại
(theo
yêu
cầu ghi
tạohoặc
thành
các điểm
Tuỳ theo
đĩa
quang
là dữ
ghiliệu)
mộtđểlần
nhiều
lần
pit, các
điểm
cònviệc
lại không
là các land.
mà
cơ chế
làm
ở đây được
khácđốt

nhau

4


10/12/2017

QUÁ TRÌNH ĐỌC GHI DỮ LIỆU
GHI ĐĨA Ở NGƯỜI DÙNG
Với loại đĩa quang ghi lại
nhiều lần: Lớp chứa dữ
liệu là lớp kim loại có thể
chuyển biến trạng thái:
trạng thái tinh thể (phản
xạ với ánh sáng) và trạng
thái vô định hình (không
phản xạ ánh sáng chiếu
vào). Khi ghi dữ liệu vào
loại đĩa này, ổ đĩa quang
cần thực hiện hai công
đoạn: dùng tia lade để xoá
dữ liệu và ghi dữ liệu mới.

Cụm thấu kính ổ đĩa quang

DUNG LƯỢNG LƯU TRỮ CỦA ĐĨA
CD (Compact Disk): Đĩa quang không thể xoá được,
dùng trong công nghiệp giải trí (các đĩa âm thanh được
số hoá). Chuẩn đĩa có đường kính 12 cm, âm thanh phát
từ đĩa khoảng 60 phút (không dừng).

CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory): lưu
trữ dữ liệu hơn 650 MB. Được dùng để chứa các phần
mềm và các chương trình điều khiển thiết bị.
CD-R (CD-Recordable): đĩa mới chưa có thông tin,
người dùng có thể ghi dữ liệu lên đĩa một lần và đọc
được nhiều lần. Dữ liệu trên đĩa CD-R không thể bị xoá.
CD-RW (CD-Rewritable):Giống CD-R, người dùng có
thể ghi dữ liệu lên đĩa, xoá và ghi lại dữ liệu trên đĩa
nhiều lần.

5


10/12/2017

DUNG LƯỢNG LƯU TRỮ CỦA ĐĨA
DVD (Digital Video Disk - Digital Versatile Disk): Ngày
nay, DVD được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng
công nghệ thông tin. Kích thước đĩa có hai loại: 8cm và
12cm. Đĩa DVD có thể chứa dữ liệu trên cả hai mặt đĩa,
dung lượng tối đa lên đến 17GB.
DVD-R (DVD-Recordable): Giống DVD-ROM, người
dùng có thể ghi dữ liệu lên đĩa một lần và đọc được
nhiều lần. Đĩa này chỉ có thể ghi được trên một mặt đĩa.
DVD-RW (DVD-Rewritable): Giống như đĩa DVDROM, người dùng có thể ghi, xoá và ghi lại dữ liệu lên
đĩa nhiều lần..

DUNG LƯỢNG LƯU TRỮ CỦA ĐĨA
Đĩa Blu-ray hay đĩa quang DVD định dạng
Blu-ray là một chuẩn DVD, tiếp theo chuẩn

DVD-RW.
Blu-ray và HD DVD là hai công nghệ DVD
có công suất lưu trữ lớn khi ghi nội dung độ
phân giải cao, gấp 6 lần so với chuẩn DVD
trước đó. Loại đĩa này có 25 GB bộ nhớ ghi
trên một mặt của một đĩa đơn 12 cm, cho
phép thu hình tới 13 giờ so với đĩa 4,7 GB
trước đó chỉ thu được 2 giờ. Đĩa quang có tên
Disque Blu-ray bởi vì nó được áp dụng tia
laser màu xanh lam để nạp thông tin vào đĩa.
Chuẩn này do các nhà chế tạo thiết bị điện tử
dân dụng như: Sony, Philips Electronics và
Matsushita thống nhất và công bố. Những
công ty cùng tham gia phát triển chuẩn đĩa
này là Hitachi, Pioneer, Sharp, LG và hãng
Thomson Multimédia của Pháp.

6


10/12/2017

MỘT VÀI THÔNG SỐ
Kích
1 đĩasâu
CD0,12
là 12cm,
Các lỗthước
trên CD
micron

đĩa
DVD
là
8cm
hoặc
12 cm.
và rộng 0,6 micron (1 micron
bằng một phần ngàn mm). Các
Dữ
liệuđược
lưu trên
thành
lỗ này
khắcCD
theo
một từng
khối,
mỗi
khối
chứa
2.352
track hình xoắn ốc với khoảng
byte.
Trong
đó, 304
cách 1,6
micron
giữabyte
các chứa
vòng,

các thông tin về bit đồng bộ, bit
khoảng 16.000 track/inch. Các
nhận dạng (ID), mã sửa lỗi
lỗ
(pit) và
dài
(ECC),
mãnền
phát(land)
hiện kéo
lỗi (EDC)
khoảnlại0,9
đến 3,3
.Còn
2.048
bytemicron.
chứa dữ
Track
bắt
đầu
từ
phía
trong
liệu. Tốc độ đọc chuẩn
củavà
kết thúc ở phía
CD-ROM
là 75ngoài
khối/stheo
haymột

153.600
byte/s
đường khép
kínhay
các150KB/s
rìa đĩa
(1X).
5mm.

Ảnh chụp phóng đại bề mặt
ghi dữ liệu của một đĩa
quang
So sánh kích thước giữa
đĩa lade (trên) và đĩa
CD (dưới)

MỘT VÀI THÔNG SỐ
Chữ X được ghi trên đĩa nghĩa là gì ?
Ví dụ 52X…
Có nghĩa tốc độ đọc chuẩn của đĩa
quang CD-ROM là 75 khối/s hay 153.600
byte/s hay 150KB/s (1X).

Trên đĩa DVD chỉ ghi 16X, vậy có
nghĩa đĩa DVD có tốc độ đọc chậm hơn
CD ?
Không !! Do 1X của DVD tương đương
khoảng 9X của CD. Tức Tốc độ đọc
chuẩn (1X) của DVD là 1.3MB/s

7