光盘技术的发展历史
与MO技术相比,由于相变光盘仅使用光学技术进行读/写,所以读/写光学头可以相对简单,并且可以提高访问时间。由于相变光盘的读取方式与CD-R、CD-R光盘相同,所以很容易实现兼容CD-R、CD-R的多功能相变光盘驱动器,新一代的可擦写光盘存储器如PD、CD-RW、可擦写DVD-RAM等都采用了相变技术。
经过20多年的不断研究和稳步发展,相变光盘存储技术具有比MO存储密度高、记录成本低、介质寿命长、驱动结构简单、读出信号信噪比高、不受外界磁场环境影响等突出优点。特别是相变光盘存储技术可以用在目前向后兼容广泛使用的CD-ROM和CD-R上。因此,相变光盘技术已经成为光存储技术中的主流技术,具有广阔的应用前景。
光盘的发展历史
光盘存储技术是20世纪70年代初发展起来的高新技术。光盘存储具有一系列其他记录介质无法比拟的优点,如存储密度高、容量大、随机存取、存储寿命长、工作稳定可靠、便于携带等,特别适合大量信息的存储和交换。光盘存储技术不仅可以满足信息社会海量信息存储的需求,还可以同时存储声音、文本、图形、图像等多种媒体的信息,从而从根本上改变传统的信息存储、传输、管理和使用方式。
近年来,光盘存储技术取得了重大突破,并进入商业量产。在日本、北美和欧洲工业化国家逐渐形成了独立的光盘产业,应用范围也在不断扩大。它已经渗透到人类社会活动和生活的几乎所有领域,对人类的工作方式、学习方式和生活方式产生了深远的影响。在过去的几年中,世界主要光盘产业国家的光盘产业销售额以两位数以上的速度增长。1996年末,全球各种光盘驱动器总销量达5760万台,其中CD-R驱动器5450万台,CD-R驱动器150万台。全球CD-ROM驱动器总装机量已超过65438+亿,CD-R驱动器销量比1995增长了10倍,是所有光盘产品中增长最快的。从65438年到0996年,全球光盘销量达到1亿张,其中CD-R光盘约占90%,CD-R光盘约占9%,其他可擦写光盘仅占1%。
一、只读光盘存储光盘
自从飞利浦和索尼在1985年出版了在光盘上记录计算机数据的黄皮书之后,光盘驱动器就在计算机领域得到了广泛的应用。光盘不仅可以存储文本、声音、图形、图像等大容量数字信息,而且便于快速检索,因此光盘驱动器已成为多媒体计算机中的标准配置之一。MPC标准规定了CD-ROM的数据传输速率和支持的数据格式。MPC 3标准要求光驱的数据传输速率为600KB/秒(4倍速度),支持CD-ROM、CD-ROM XA、Photo CD、Video CD和CD-I等。
MPC 3标准对光驱的要求只是一个基本要求,光驱从诞生开始就一直在向高速的方向发展。1996秋末,6个品牌的12倍速光驱已经进入市场,飞利浦宣布将在1997第一季度推出16倍速光驱。但专家认为,适合高速光驱的操作、驱动和应用软件尚未出现,光驱的性能并没有随着光驱速度的加快而加快。就多媒体计算机的性能而言,6倍速光驱可以满足要求。
光盘是分发多媒体节目的首选载体。原因是它存储容量大,制造成本低,量产时每片不到5元人民币。目前,大量的文件、视听资料、教育节目、影视节目、游戏、书籍、计算机软件等。都是通过光盘传播的。
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二。一次性写入CD-R
随着信息时代的加速,越来越多的数据需要保存和交换。因为光盘是只读光盘,所以用户不能使用光盘来备份和交换数据。在CD-R刻录机大量进入市场之前,用户唯一的选择就是使用可擦写的CD播放器。
根据记录原理的不同,可擦写光盘驱动器包括磁光驱动器MO和相变驱动器PD。虽然这两种产品进入市场较早,但记录在MO或PD光盘上的数据无法在广泛使用的CD-ROM驱动器上读取,因此很难实现数据交换和数据分发,更无法制作自己的CD、VCD或CD-ROM程序。
CD-R的出现及时解决了上述问题,使。CD-R是英文CD Recordable的缩写,中文是burner的缩写。CD-R标准(橙书)是飞利浦公司在1990年制定的,现在已经成为业界公认的标准。CD-R的另一个英文名是CD-WO(Write Once),意思是只允许写一次。写入后,记录在CD-R盘上的信息不能重写,但可以像CD-R盘一样在CD-R驱动器和CD-R驱动器上重复读取。
CD-R盘和CD-ROM盘有许多相似之处。它们的主要区别是在CD-R光盘中加入了一种有机染料作为记录层,用金代替CD-R光盘中的铝作为反射层。当写入激光束聚焦在记录层上时,染料被加热并熔化,形成一系列代表信息的凹坑。这些坑与光盘上的坑相似,但光盘上的坑是用金属压印的。
CD-R驱动器中使用的光学读/写头类似于CD-ROM的光学读头,不同之处在于其激光功率由写入信号调制。当CD-R驱动器记录时,在将要形成凹坑的地方,半导体激光器的输出功率增加。在没有凹坑形成的地方,输出功率变小。阅读时,像光驱一样,需要输出一个恒定的小功率。
通常,除了黄皮书之外,光盘还应该符合一个附加的国际标准:ISO9660。这是因为飞利浦和索尼一开始并没有定义光盘的文件结构,各种电脑操作系统也只是规定了这种操作系统下的硬盘和软盘的文件结构,使得不同厂家生产的光盘有不同的文件结构,一度造成混乱。后来,ISO 9660规定了光驱的文件结构,微软很快开发出了光驱的设备驱动软件MSCDEX,使得不同厂商的光驱在不同的操作系统下可以互相兼容,就像这个操作系统下的另一个逻辑驱动器——目录或者磁盘。
CD-R的发展已经有五年的历史了,但是还是有类似上面提到的问题。我们无法在DOS或Windows环境下直接读写CD-R驱动器,而是依靠CD-R厂商提供的刻录软件。大多数录音软件的用户界面并不直观,系统的安装和设置也比较复杂,给用户带来了很多麻烦和障碍。
为了改变这种状况,国际标准化组织下的OSTA(光存储技术协会)最近制定了CD-UDF通用磁盘格式。只要为每个操作系统开发相应的设备驱动软件或扩展软件,操作系统就可以将CD-R驱动器视为逻辑驱动器。用CD-UDF刻录CD-R会让用户觉得用CD-R备份文件和用软盘或硬盘一样方便。用户可以用DOS命令直接读写CD-R。如果用户使用图形文件管理软件,如Windows资源管理器,他们可以将文件拖放到CD-R刻录机中,然后在CD-R光盘上录制文件课程。
CD-UDF也是ISO9660和DVD-UDF文件结构之间的桥梁,具有CD-UDF文件结构的CD-R光盘可以在DVD-ROM驱动器上读取。
飞利浦公司最近推出的第四代CDD2600刻录机首次采用CD-UDF文件格式,可在Windows 95和Windows NT环境下即插即用,使CD-R技术的发展进入了一个新的里程碑。
CD-R最大的特点就是完全兼容光盘。CD-R盘上的信息可以在广泛使用的CD-ROM驱动器上读取,其成本是各种光盘记录介质中最低的。每兆成本约为人民币0.1元。CD-R光盘适用于存储数据、字符、图形、图像、声音和电影,具有存储可靠性高、使用寿命长(100年)、检索方便等突出优点。目前,它已经取代数据流磁带(DDS)成为数据备份、文件保存、数据交换和数据库分发的理想记录介质,广泛应用于企业、银行证券、保险公司、档案馆等。特别是对于那些需要永久存储信息且不允许擦除或更改的用户,它提供了一个最佳的解决方案。
3.可擦除光盘存储器
1.MO可擦除光盘存储器
MO是英文Magnet-Optical的缩写,指的是利用激光与磁性相互作用的结果来记录信息的光盘。MO盘在信息存储介质上与软盘相似,但其信息记录密度和容量远高于软盘。这是因为在记录时,在盘的顶部施加磁场,用激光照射盘的底部。磁场作用在盘面上的面积比较大,激光通过光学系统聚焦在盘面上的光斑直径只有1 ~ 2微米。在光接收区,激光的光能转化为热能,磁性层因受热而变得不稳定,即变得易受磁场影响。这样就可以在直径只有1 ~ 2微米的极小区域内记录一个单位的信息。在存储一个单位的信息时,通常的磁记录方法要占用相当大的面积,所以磁道也相应变宽,记录在磁盘上的信息总量也很小。
MO盘比硬盘和软盘便宜耐用,但比CD-R盘贵。MO的致命缺点是不能用普通光驱读取,无法满足信息社会对计算机数据交换和数据分发的要求。在网络技术和网络建设不发达的国家,这个问题日益突出和严重。
2.PCD可擦除光盘存储器
相变盘不同于MO。MO盘的记录和读取原理是利用磁技术和光技术来记录和读取信息,而相变盘的记录和读取原理只是利用光技术来记录和读取信息。相变光盘通过激光利用记录介质在晶态和非晶态之间的可逆相变结构来实现信息的记录和擦除。在写入操作期间,用聚焦激光束加热记录介质的目的是改变相变记录介质的结晶状态,并通过结晶状态和非结晶状态来区分0和1;在读取操作期间,通过利用晶态和非晶态具有不同反射率的特性来检测0和1信号。
早在1968,美国ECD(能量转换器件)公司就开始研究晶态和非晶态之间的转换。1971年,ECD与IBM合作开发出世界上第一个只读相变光盘存储器,随后又相继开发出利用相变原理制造的一次写入WO盘。1983年,日本松下公司推出了世界上第一台可擦除相变光盘驱动器。1994年,松下公司将相变可擦写光盘驱动器与四倍速CD-ROM结合,推出了PD光盘驱动器,在一个光盘驱动器上同时具有相变可擦写和四倍速CD-ROM功能。松下公司声称PD不是英文的缩写,但通常被理解为英文Phase-change Disk或Power Drive的缩写。
与MO技术相比,由于相变光盘仅使用光学技术进行读/写,所以读/写光学头可以相对简单,并且可以提高访问时间。由于相变光盘的读取方式与CD-R、CD-R光盘相同,所以很容易实现兼容CD-R、CD-R的多功能相变光盘驱动器,新一代的可擦写光盘存储器如PD、CD-RW、可擦写DVD-RAM等都采用了相变技术。
经过20多年的不断研究和稳步发展,相变光盘存储技术具有比MO存储密度高、记录成本低、介质寿命长、驱动结构简单、读出信号信噪比高、不受外界磁场环境影响等突出优点。特别是相变光盘存储技术可以用在目前向后兼容广泛使用的CD-ROM和CD-R上。因此,相变光盘技术已经成为光存储技术中的主流技术,具有广阔的应用前景。