光存儲原理

1、光存儲原理,存儲方式： 是以二進(jìn)制數(shù)據(jù)的形式來存儲信息。而要在這些光盤上面儲存數(shù)據(jù)，需要借助激光把電腦轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)模式刻在扁平、具有反射能力的盤片上。而為了識別數(shù)據(jù)，光盤上定義激光刻出的小坑就代表二進(jìn)制的“1”，而空白處則代表二進(jìn)制的“0”。 DVD盤的記錄凹坑比CD-ROM更小，且螺旋儲存凹坑之間的距離也更小。DVD存放數(shù)據(jù)信息的坑點(diǎn)非常小，而且非常緊密，最小凹坑長度僅為0.4μm，每個坑點(diǎn)間的距離

2、只是CD-ROM的50%，并且軌距只有0.74μm。,光存儲原理,工作原理： 光存儲設(shè)備，主要部分就是激光發(fā)生器和光監(jiān)測器。光驅(qū)上的激光發(fā)生器實(shí)際上就是一個激光二極管，可以產(chǎn)生對應(yīng)波長的激光光束，然后經(jīng)過一系列的處理后射到光盤上，然后經(jīng)由光監(jiān)測器捕捉反射回來的信號從而識別實(shí)際的數(shù)據(jù)。如果光盤不反射激光則代表那里有一個小坑，那么電腦就知道它代表一個“1”；如果激光被反射回來，電腦就知道這個點(diǎn)是一個“0”。然后電腦就可以將這些二

3、進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成為原來的程序。當(dāng)光盤在光驅(qū)中做高速轉(zhuǎn)動，激光頭在電機(jī)的控制下前后移動，數(shù)據(jù)就這樣源源不斷的讀取出來了,光存儲原理,光存儲特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)存儲密度高、容量大、盤片可更換、攜帶方便。目前規(guī)模生產(chǎn)的光盤比特字長約為0.4μｍ（DVD光盤）。正在研究開發(fā)的藍(lán)光光盤信息符的長度將降至0.2μｍ。光盤容量很大，現(xiàn)市場銷售的直徑120ｍｍ的DVD光盤，面容量已達(dá)到4.7GB。即將推出的藍(lán)光光盤,面容量將達(dá)到30GB。單盤容量為100G

4、B的技術(shù)也正在研究之中。,光存儲原理,光存儲特點(diǎn)：（2）存儲壽命長、功能多樣化：光存儲是利用精細(xì)聚焦能量密集的激光束，通過厚度為0.6或1.2ｍｍ的盤基，對密封在保護(hù)層之間的記錄介質(zhì)的相互作用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入、讀取與擦除的。盤基及記錄介質(zhì)均由性能穩(wěn)定的材料制成，在常溫環(huán)境下數(shù)據(jù)保存壽命在100年以上，而且可根據(jù)不同用途挑選不同的介質(zhì)制成只讀、一次寫入、可直接重寫等不同功能的光盤。相應(yīng)的光盤驅(qū)動器(光盤機(jī))也可以設(shè)計(jì)成單一功能或多功能的系

5、統(tǒng),以滿足不同用途的需要。,光存儲原理,光存儲特點(diǎn)：（3）生產(chǎn)成本低廉、數(shù)據(jù)復(fù)制工藝簡單、效率高。目前光盤盤片和光盤機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)都已成熟。盤基用有機(jī)高分子材料注塑而成。只讀盤上的信息是在注塑過程中模壓在盤基上的。復(fù)制過程中盤片所需的加工周期僅2秒左右。按現(xiàn)有設(shè)備工藝材料水平計(jì)算，只讀光盤每兆字節(jié)的生產(chǎn)成本低于0.1分人民幣。一次寫入光盤每兆字節(jié)的成本也僅0.2分是最廉價(jià)的信息記錄載體，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)和常規(guī)的家用電器。,光存儲原

6、理,光盤知識：CD-R 英文全稱為：compact disk–recordable.中文意思為一次性可寫光盤。光盤刻錄原理，是借助于高功率激光照射CD-R光盤的染料層，使其產(chǎn)生化學(xué)變化；而所謂化學(xué)變化，即表示再也無法恢復(fù)到原來的狀態(tài)，所以CD-R光盤片，只能寫入一次，不能重復(fù)寫入，而由刻錄機(jī)照射染料層所產(chǎn)生之化學(xué)變化所造成CD-R光盤片平面產(chǎn)生之凹洞 (Pit)，而在一般光驅(qū)讀取這些平面(Land)與凹洞(Pit)所產(chǎn)生的0與1的訊號

7、， 經(jīng)過譯碼器分析后，組織成我們想要看或聽的資料,光存儲原理,光盤知識：CD-RW 英文全稱為：CD ReWritable。為一種可以重復(fù)寫入的光盤?？啼洐C(jī)除了能刻錄CD-RW光盤之外，理所當(dāng)然也有向前整合的功能，也就是說，刻錄機(jī)也能刻錄一般的CD-R光盤。CD-RW比CD-R多一層一層200~500埃(1埃=10-8cm)的薄膜，而此種薄膜的材質(zhì)多為銀，銦，硒或碲的結(jié)晶層，這個結(jié)晶層的特色是能呈現(xiàn)出結(jié)晶與非結(jié)晶的狀態(tài)。因此激光的照射

8、后，使這兩種狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換，而這兩種狀態(tài)也在光盤片上呈現(xiàn)出平面(Land)與凹洞(Pit)的效果。同樣的，而在一般光驅(qū)讀取這些平面(Land)與凹洞(Pit)所產(chǎn)生的0與1的訊號，經(jīng)過譯碼器分析后，組織成我們想要看或聽的資料,光存儲原理,光盤知識：CD-R刻錄盤與CD-RW刻錄盤有什么差異呢？1.但是由于度層材料的特性(狀態(tài)改變的次數(shù)有限制，大約為一千次)而且此類材質(zhì)對于激光的反射率較差，大約只有15%，不及于CD-R光盤片的6

9、5%，所以光驅(qū)必須要具有Multi-read的功能才能讀取CD-RW光盤片。2.CD-RW可重復(fù)刻錄1000次，對于一些時(shí)常更新資料的使用者而言，是非常方便的。,光存儲原理,光盤知識：DVD 是英文Digital VideoDisc 與 Digital Versatile Disc的縮寫，即數(shù)字視頻光盤或數(shù)字多用途的光盤，它利用MPEG2的壓縮技術(shù)來儲存影像，也可以滿足人們對大存儲容量、高性能的存儲媒體的需求。DVD光盤不僅已在音

10、/視頻領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，而且將會帶動出版、廣播、通信、WWW等行業(yè)的發(fā)展。它的用途非常廣泛，這一點(diǎn)可以從它設(shè)定的五種規(guī)格中看出來 ：,光存儲原理,光盤知識：DVD－ROM—電腦軟件只讀光盤，用途類似CD－ROM；DVD－Video—家用的影音光盤，用途類似LD或Video CD；DVD－Audio—音樂盤片，用途類似音樂CD；DVD－R（或稱DVD－Write－Once)—限寫一次的DVD，用途類似CD－R；DV

11、D－RAM(或稱DVD－Rewritable)——可多次讀寫的光盤，用途類似MO。,光存儲原理,光盤知識：與CD相比，DVD具有以下的幾項(xiàng)優(yōu)勢：1、大容量和快速讀取∶大多DVD與一般CD的大小相同，直徑約12公分（也有8公分的），由二個厚度各為0.6mm的基質(zhì)層粘貼而成，采用多面多層的技術(shù)，即每一面光盤可以儲存雙層信息，一張光盤最多可有四面的儲存空間，DVD利用聚焦更集中的紅光鐳射提高了每單位面積的儲存密度，因此可說其儲存空間是空前

12、的大。此外，利用較短波長的鐳射和較密集的信息坑制作，可以使單層DVD的最大讀取率達(dá) 11.08 Mbit/sec，相當(dāng)于八倍速的光盤機(jī)。,光存儲原理,光盤知識：與CD相比，DVD具有以下的幾項(xiàng)優(yōu)勢：2、高分辨率的視頻：采用MPEG2標(biāo)準(zhǔn)影像壓縮技術(shù)的DVD，其分辨率可達(dá)720×480，遠(yuǎn)超過VCD的352×240。MPEG2具有可彈性調(diào)整視頻讀取率的能力，因此可以在保有原畫面品質(zhì)的情況下，大量節(jié)省信息的儲存空間。

13、此外，DVD player內(nèi)建的Letterbox和Pan and Scan的顯示模式還可調(diào)整16:9或4:3電視的畫面寬高比例。,光存儲原理,光盤知識：與CD相比，DVD具有以下的幾項(xiàng)優(yōu)勢：3、高傳真的音質(zhì)∶DVD可利用更精確的取樣精度轉(zhuǎn)換類比信息，并且將傳統(tǒng)的二聲道擴(kuò)充至5.1聲道，讓人們真正進(jìn)入多聲道的世界。,光存儲原理,光盤知識：藍(lán)盤(Blue-Ray Disc) 為了適應(yīng)人們不斷對大容量存貯的需求，2002年9家國際主流

14、電子巨頭（9C；Matsushita、Hitachi、Pioneer、Sharp、Philips、Tohomson、Samsung、LGE）共同發(fā)表有關(guān)High Definition DVD（HD-DVD）的Blu-Ray Disc規(guī)格。Blu-Ray Disc采用藍(lán)色激光的技術(shù)，因此也稱為藍(lán)光光盤，它提供更快速、更高容量的儲存媒體，讓家庭娛樂有更多精致及不同的選擇。,光存儲原理,光盤格式：數(shù)據(jù)光盤：通常有一個區(qū)段(Session)，

15、一條光軌（Track）。也可以用多個區(qū)段、多條光軌。光盤有目錄結(jié)構(gòu)。軟件商出版的軟件光盤一般都是一個區(qū)段一條光軌。電腦愛好者在多次刻錄時(shí)，可能會采用多條光軌，甚至不止一個區(qū)段。由于區(qū)段之間需要保留13MB的空間，造成CD-R盤片空間的浪費(fèi)，因此，一般不采用多個區(qū)段刻錄。,光存儲原理,光盤格式：音樂光盤 ：是CD-DA格式。其光軌的特點(diǎn)是有一個區(qū)段，多條光軌(一個曲目，對應(yīng)一條光軌)。不設(shè)目錄結(jié)構(gòu)。,光存儲原理,光盤格式：視頻光盤 ：

16、常用的是VCD和SVCD。視頻光盤的光軌特點(diǎn)是：光盤內(nèi)有一個區(qū)段，多個光軌。設(shè)有目錄結(jié)構(gòu)，即VCD文件系統(tǒng)。文件系統(tǒng)放在第一條光軌。其后，每條光軌對應(yīng)一個視頻片段。在標(biāo)準(zhǔn)的視頻光盤中，音樂素材，要么融合在動態(tài)畫面中，要么配有靜止圖像，并以視頻光盤格式保存。 VCD碟片有一個區(qū)段，三條光軌。第一條光軌是VCD的文件系統(tǒng)，第二、第三條才是VCD的節(jié)目內(nèi)容。這是比較典型的結(jié)構(gòu)，第二光軌用于儲存版權(quán)聲明、出版公司的徽標(biāo)等視頻資料，

17、第三條光軌才是故事片的全部內(nèi)容。,光存儲原理,光盤格式：CD擴(kuò)展光盤 ：光盤內(nèi)有兩個區(qū)段，第一個區(qū)段用于儲存音樂，一條光軌對應(yīng)一首歌曲或音樂，所以可以有多條光軌。第二個區(qū)段儲存數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)光盤結(jié)構(gòu)。 需要說明的是，數(shù)據(jù)目錄中"CDPlus"和"Pictures"這兩個目錄是制作CD-EX光盤時(shí)自動生成的，是CD-Extra光盤的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。光盤中的音樂能被CD唱機(jī)播放，因?yàn)镃D唱機(jī)只讀

18、光盤的第一個區(qū)段，而電腦則先讀最后一個區(qū)段。,光存儲原理,光盤格式：混合光盤 ：合光盤（Mixed-Mode CD）的光軌特點(diǎn)是：光盤內(nèi)有一個區(qū)段，區(qū)段內(nèi)可以有多條光軌。數(shù)據(jù)總是在第一條光軌，第二條光軌開始用于儲存音樂。一條光軌對應(yīng)一首音樂。,光存儲原理,光盤文件系統(tǒng)：ISO 9660 ：ISO 9660標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)有3層透通性(Interchange)，只有第1層支援大多數(shù)的操作系統(tǒng)，第1層要求每個檔案的資料必須是連續(xù)不中斷的方式存放於

19、CD上，每個檔案內(nèi)容不可分開存放或與其他檔案交錯，檔名必須符合英文 A 到 Z，數(shù)字 0 到 9 和底線"_"所組成的字集，而且格式必須依照DOS的規(guī)定，8 個字元的主檔名與 3 個字元的副檔名。第2層則是可以采用任何的字元作為檔名，包括使用超過 8+3 個字的長檔名，但是檔案的內(nèi)容亦不可中斷，交錯或是分開存放。在第3層則是不受任何的限制。在所有的三層規(guī)定中，ISO9660檔案系統(tǒng)規(guī)定均不可使用超過8層的目錄結(jié)構(gòu)。,

20、光存儲原理,光盤文件系統(tǒng)：UDF（Universal Disc Format） ：它采用標(biāo)準(zhǔn)的封裝寫入技術(shù)（PW，Packet Writing）將CD-R/CD-RW當(dāng)作硬盤使用，用戶可以在光盤上修改和刪除文件。利用UDF格式進(jìn)行刻錄時(shí)，刻錄軟件向?qū)?shù)據(jù)打包，并在內(nèi)存中臨時(shí)建立一個特殊文件目錄表，同時(shí)接管系統(tǒng)對光盤的訪問。被刪除的文件或文件中被修改的部分仍然存在CD-R中，修改后的部分則以單獨(dú)的數(shù)據(jù)塊寫入光盤，在內(nèi)存的目錄表中，通過設(shè)

21、定允許和不允許訪問以及特殊鏈接等重定向?qū)ぶ贩椒▽?shù)據(jù)重新組合，讓系統(tǒng)找不到老數(shù)據(jù)，或讓新數(shù)據(jù)替換老數(shù)據(jù)，從而達(dá)到刪除與修改的目的。當(dāng)用戶結(jié)束操作后，便將新的目錄表寫回光盤，并記錄下操作內(nèi)容，以便光盤日后的讀取和數(shù)據(jù)恢復(fù)。,光存儲原理,光盤加密：外殼保護(hù)技術(shù) ：所謂“外殼”就是給可執(zhí)行的文件加上一個外殼。用戶執(zhí)行的實(shí)際上是這個外殼的程序，而這個外殼程序負(fù)責(zé)把用戶原來的程序在內(nèi)存中解開壓縮，并把控制權(quán)交還給解開后的真正的程序，由于一切工作

22、都是在內(nèi)存中運(yùn)行，用戶根本不知道也不需要知道其運(yùn)行過程，并且對執(zhí)行速度沒有什么影響。如果在外殼程序中加入對軟件鎖或鑰匙盤的驗(yàn)證部分，它就是我們所說的外殼保護(hù)了。其實(shí)外殼保護(hù)的作用還不止于此，在Internet上面有很多程序是專門為加殼而設(shè)計(jì)的，它對程序進(jìn)行壓縮或根本不壓縮，它的主要特點(diǎn)在于反跟蹤，保護(hù)代碼和數(shù)據(jù)，保護(hù)你的程序數(shù)據(jù)的完整性。,光存儲原理,光盤加密：光盤狗技術(shù) ：一般的光盤保護(hù)技術(shù)需要制作特殊的母盤，進(jìn)而改動母盤機(jī)，這樣實(shí)

23、施起來費(fèi)用高不說，而且花費(fèi)的時(shí)間也不少。針對上述的缺點(diǎn)，光盤狗技術(shù)不在母盤制造上動手腳，因此我們可以自由選擇光盤廠來壓制光盤。該保護(hù)技術(shù)能通過識別光盤上的特征來區(qū)分是原版盤還是盜版盤。該特征是在光盤壓制生產(chǎn)時(shí)自然產(chǎn)生的，即由同一張母盤壓出的光盤特征相同，而不同的母盤壓制出的光盤即便盤上內(nèi)容完全一樣，盤上的特征也不一樣。,光存儲原理,光盤加密：CSS保護(hù)技術(shù) ：中文含義為數(shù)據(jù)干擾系統(tǒng)。該技術(shù)的主要工作思路就是將全球光盤設(shè)置為6個區(qū)域，并

24、對每個區(qū)域進(jìn)行不同的技術(shù)保護(hù)，只有具備該區(qū)域解碼器的光驅(qū)才能正確處理光盤中的數(shù)據(jù)。使用該技術(shù)保護(hù)時(shí)，首先需要將所有存入光盤的信息經(jīng)過編碼程序來處理一下，而要訪問這些經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)，必須要先對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。,光存儲原理,光盤加密：CPPM保護(hù)技術(shù) ：該技術(shù)的中文含義為預(yù)錄媒介內(nèi)容保護(hù)技術(shù)，該技術(shù)一般用于DVD-Audio。該技術(shù)取代了CSS保護(hù)技術(shù)，它通過在盤片的導(dǎo)入?yún)^(qū)放置密鑰來對光盤進(jìn)行保護(hù)，但在sector header中沒有t

25、itle密鑰，盤片密鑰由"album identifier"取代。該技術(shù)的鑒定方案與CSS相同，因此現(xiàn)有設(shè)備無須任何改動。,光存儲原理,光盤加密：DCPS保護(hù)技術(shù) ：該技術(shù)的中文含義為數(shù)字拷貝保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)，它的主要作用是讓各部件之間進(jìn)行數(shù)字連接，但不允許進(jìn)行數(shù)字拷貝。有了該項(xiàng)保護(hù)技術(shù)，以數(shù)字方式連接的設(shè)備，如DVD播放機(jī)和數(shù)字電視或數(shù)字錄象機(jī)，就可以交換鑒證密鑰建立安全的通道。DVD播放機(jī)對已編碼的音頻/視頻信號進(jìn)

26、行保護(hù)，然后發(fā)送給接收設(shè)備，由接收設(shè)備進(jìn)行解密。這就防止那些未鑒證的已連接設(shè)備竊取信號。無須拷貝保護(hù)的內(nèi)容則不進(jìn)行保護(hù)。新內(nèi)容和含有更新的密鑰和列表（用來識別非認(rèn)證設(shè)備）的新設(shè)備也可獲得安全特性。,光存儲原理,光盤加密：CPRM保護(hù)技術(shù) ：CGMS技術(shù)也叫內(nèi)容拷貝管理技術(shù)，該技術(shù)主要是用來防止光盤的非法拷貝的。該技術(shù)主要是通過生成管理系統(tǒng)對數(shù)字拷貝進(jìn)行控制，它是通過存儲于每一光盤上的有關(guān)信息來實(shí)現(xiàn)的。CGMS這一“串行”拷貝，生成管理

27、系統(tǒng)既可阻止母版軟件進(jìn)行拷貝，也可阻止對其子版軟件進(jìn)行再拷貝。而就在被允許正?？截惖那闆r下，制作拷貝的設(shè)備也必須遵守有關(guān)規(guī)則。數(shù)字拷貝信息可以經(jīng)編碼后送入視頻信號，這樣做的目的在于使數(shù)字錄音機(jī)能很方便地予以識別,光存儲原理,光盤加密：CGMS保護(hù)技術(shù) ：該技術(shù)也稱為錄制媒介內(nèi)容保護(hù)技術(shù)，它將媒介與錄制相聯(lián)系。該技術(shù)的保護(hù)原理是，在每張空白的可錄寫光盤上有一個64比特盤片ID放置在BCA上。當(dāng)受保護(hù)的內(nèi)容被刻錄到盤片上時(shí), 它可由盤片I

28、D得到的56位密碼進(jìn)行保護(hù)。需要訪問光盤信息時(shí)，則從BCA中讀取盤片ID，然后生成盤片內(nèi)容解密所需要的密鑰。如果盤片內(nèi)容被復(fù)制到其他媒介，那么盤片ID將會丟失或出錯，數(shù)據(jù)將無法解密。,光存儲原理,光盤加密：APS保護(hù)技術(shù) ：中文含義為類比信號保護(hù)系統(tǒng)。該保護(hù)技術(shù)的主要作用是為了防止從光盤到光盤的復(fù)制。APS保護(hù)技術(shù)主要是通過一顆Macrovision 7的芯片，利用特殊信號影響光盤的復(fù)制功能，使光盤的圖象產(chǎn)生橫紋、對比度不均勻等等。當(dāng)