BÀI tập lớn môn học KIẾN TRÚC máy TÍNH đề tài nghiên cứu tìm hiểu thiết bị lưu trữ dữ liệu theo nguyên lý quang học

Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 Trường đại học công nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Thông Tin  BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Lớp: KTPM3-K9 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thanh Hải Nhóm 1: Nguyễn Thị Hồi Thu Nguyễn Thị Hương Bùi Duy Khánh Bùi Hoàng Sơn Đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu thiết bị lưu trữ liệu theo nguyên lý quang học Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 Hà Nội, 2015 Mục Lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ LIỆU THEO NGUYÊN LÝ QUANG HỌC 1.1 Lịch sử phát triển .4 1.2 Định nghĩa thiết bị lưu trữ, quang học loại thiết lưu trữ liệu 1.2.1 Các khái niệm 1.2.2 Ưu Nhược điểm .5 CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ ĐĨA QUANG .6 2.1 Cấu tạo đĩa quang .6 2.2 Phân loại thông số kỹ thuật đĩa quang 2.3 Nguyên lí hoạt động 2.3.1 Đọc liệu .8 2.3.2 Ghi liệu 10 2.4 Ghi Đĩa 11 2.4.1 Sản xuất công nghiệp 12 2.4.2 Ghi đĩa máy tính .12 CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ Ổ ĐĨA QUANG .13 3.1 Khái niệm 13 3.2 Các thông số phân loại 14 3.3 Nguyên lý đọc ghi liệu 14 CHƯƠNG TÌM HIỂU MỘT SỐ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ LIỆU BẰNG NGUYÊN LÝ QUANG HỌC 14 4.1 CD 14 4.2 DVD 16 4.3 Đĩa Blu-ray 17 4.4 HD-DVD 18 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 4.5 Đĩa laser 18 4.6 Một số ứng dụng công nghệ cao thiết bị lưu trữ theo nguyên lý quang học .19 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với tư cách ngành công nghệ kế thừa phát triển cách tối ưu hóa tất lĩnh vực khác, công nghệ thông tin dần đóng góp cách thiết thực vào phát triển nhân loại Để có phát triển vượt bậc khoa học nay, người tìm tịi, sáng tạo ứng dụng tri thức vào sống Sự đời thiết bị lưu trữ liệu tạo cho người kho tàng tri thức với nhiều kiến trúc phân tầng đáp ứng nhu cầu học tập, nghiên cứu phát triển khoa học kĩ thuật tương lai Các thiết bị lưu trữ ngày nâng cấp cách vượt bậc chất lượng lẫn dung lượng Thiết bị lưu trữ phát triển dựa nguyên lí từ tính quang học Mỗi loại có ưu nhược điểm riêng bổ xung cho Các thiết bị lưu trữ nguyên lí từ tính có dung lượng ghi cao, thiết bị lưu trữ nguyên lí quang học lại thiên tính bảo mật Tin với tốc độ phát triển công nghệ thông tin, tương lai người không phụ thuộc vào tài nguyên thiên nhiên mà tri thức, cơng nghệ tầm tay Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ LIỆU THEO NGUYÊN LÝ QUANG HỌC 1.1 Lịch sử phát triển Được phát triển vào khoảng cuối thập niên 1960, đĩa quang phát minh bởi James Russell • Năm 1978 hai hãng Philips Sony bắt tay nghiên cứu phát triển loại đĩa CDDA (digital audio) dùng cho việc ghi âm • Đến năm 1980 chuẩn đĩa CD-DA đời, chúng chuẩn hoá với định dạng Sách đỏ (Red Book) • Năm 1983 Sony Philips tiếp tục hợp tác để đưa chuẩn đĩa chung Chuẩn định dạng Sách vàng để phù hợp với liệu máy tính CD ROM • Từ sau định dạng đĩa CD phát triển theo theo chuẩn sách Xanh, Cam, Trắng 1.2 Định nghĩa thiết bị lưu trữ, quang học loại thiết lưu trữ liệu 1.2.1 Các khái niệm Máy tính có thiết bị ngoại vi có khả nhận xuất liệu - ổ đĩa máy tính, nơi ghi nhớ thơng tin liệu Những thiết bị gọi thiết bị lưu trữ thứ cấp secondary starage (thiết bị lưu trữ sơ cấp - primary storage nhớ máy tính.) - Khác với thiết bị lưu trữ sơ cấp ngắt điện thứ RAM khơng cịn, loại thứ cấp lưu kiện khơng có nguồn ni, xét lý thuyết, liệu loại tồn vĩnh viễn đọc, ghi, sửa hay xóa lúc hay lúc khác Có hai phương pháp lưu kiện tạo nên hai họ khác nhau, dựa từ tính, dựa khả ứng dụng quang học - Về lưu trữ liệu dạng đĩa máy tính chia thành hai loại: ghi nhớ liệu theo nguyên lý sử dụng từ tính quang học Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 +Lưu trữ từ tính biểu đĩa mềm đĩa cứng tiêu chuẩn cài đặt hệ thống máy tính nhất, nơi liệu ghi từ tính đĩa quay + Lưu trữ đĩa quang tương tự lưu trữ đĩa từ hoạt động bản, đọc ghi chép cách sử dụng ánh sáng (quang học) thay từ tính.- Cơng nghệ lưu trữ quang học cho phép liệu ghi vào lần đọc nhiều lần, điều làm cho cách an tồn để lưu trữ thơng tin quan trọng - Lưu trữ quang học, đĩa quang đĩa compact (CD) videodiscs kỹ thuật số (DVD), thông tin lưu trữ điện tử lưu trữ trung bình sử dụng lượng chùm tia laser để ghi lại lấy kỹ thuật số (nhị phân ) liệu Trong công nghệ lưu trữ quang học, chùm tia laser mã hóa liệu kỹ thuật số vào laser quang học hay,đĩa dạng hố nhỏ bố trí vịng trịn đồng tâm bề mặt đĩa - Một máy quét laser lượng thấp sử dụng để "đọc" hố, với biến đổi cường độ ánh sáng phản xạ từ hố chuyển đổi thành tín hiệu điện Cơng nghệ sử dụng đĩa nhỏ gọn, có ghi âm; đĩa CD-ROM (đĩa nhỏ gọn nhớ đọc), mà lưu trữ văn 1.2.2 Ưu Nhược điểm Với nguyên lý từ tính, chúng gồm loại đĩa cứng, đĩa mềm.Với nguyên lý quang học, đại diện cho chúng đĩa CD, DVD với chuẩn ngày Lưu trữ dựa từ tính thơng dụng xuất hầu hết máy tính với đặc điểm dung lượng lớn, việc ghi liệu thuận tiện Với đĩa quang học việc ghi liệu khó khăn hơn, phải thực đĩa quang riêng ổ đĩa quang có tính ghi liệu Trước đĩa mềm thường sử dụng việc lưu trữ liệu di động Đặc biệt với máy hệ cũ thường dùng đĩa mềm để chứa hệ điều hành, dùng để khởi động phiên làm việc DOS Ngày đĩa mềm thường sử dụng chúng có nhược điểm: kích thước lớn, dung lượng lưu trữ thấp dễ bị hư hỏng theo thời gian yếu tố môi trường Các loại thẻ nhớ giao tiếp qua cổng USB thiết bị lưu trữ quang học (đĩa CD, DVD ) thay cho đĩa mềm Chúng khắc phục nhược điểm đĩa mềm đặc biệt có dung lượng lớn (đến năm 2007 xuất thẻ nhớ dung lượng 10 GB, đĩa DVD lên đến 17 GB) Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 Tuy nhiên đĩa mềm cần thiết số trường hợp cần sửa chữa máy tính đời cũ: số thao tác nâng cấp BIOS bắt buộc phải dùng đến CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ ĐĨA QUANG 2.1 Cấu tạo đĩa quang Đĩa quang dạng thiết bị lưu trữ liệu tháo lắp sử dụng tính chất vật lý lượng ánh sáng cho trình ghi đọc liệu Trái với dạng lưu trữ liệu khác loại đĩa từ đĩa quang giới hạn dung lượng lưu trữ lại có nhiều ưu điểm kích thước giá thành sản xuất, chúng sử dụng rộng rãi thời gian Đĩa quang thuật ngữ dùng để chung loại đĩa mà liệu ghi/đọc tia ánh sáng hội tụ Tuỳ thuộc vào loại đĩa quang (CD,DVD ) mà chúng có khả chứa liệu (CD,DVD ) mà chúng có khả chứa liệu với dung lượng khác Một cách chung nhất, đĩa quang có cấu tạo gồm:  Lớp nhãn đĩa (chỉ có loại đĩa quang mặt)  Lớp phủ chống xước (chỉ có loại đĩa quang mặt)  Lớp bảo vệ tia tử ngoại  Lớp chứa liệu  Lớp polycarbonat suốt (phía bề mặt làm việc) Đối với loại đĩa quang ghi liệu hai mặt, lớp bố trí đối xứng để đảm bảo ghi liệu hai mặt đĩa Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9  201 Đĩa quang, theo tên gọi nó, sử dụng tính chất quang học để lưu trữ liệu Khi làm việc với ánh sáng chúng khơng có tiếp xúc trực tiếp đầu đọc liệu bề mặt đĩa, đĩa quang thường bền chúng không bị tác động yếu tố mơi trường  Có ngun lý ánh sáng sau: chúng chiếu vào bề mặt vật đó, ánh sáng bị hấp thụ phản xạ lại (một phần toàn phần hai trường hợp) Nếu có vật chuyển động thay đổi trạng thái hấp thụ phản xạ ánh sáng qua nguồn phát ánh sáng cố định đọc trạng thái phản xạ lại ánh sáng không phản xạ lại ánh sáng theo tình trạng vật chuyển động Đĩa quang vận dụng tính chất phản xạ ánh sáng nêu để chứa liệu bề mặt đĩa thông qua phản xạ/không phản xạ  Trên đĩa quang có rãnh theo hình xoắn chơn ốc từ ngồi theo track Trên track rãnh (land) pit mà chúng gây phản xạ lại theo hướng vng góc với chùm tia tới phản xạ theo phương vng góc với chùm tia Do hệ thống chiếu tia hệ quang học nên loại ổ đĩa quang (hoặc máy phát đĩa quang) quan tâm đến hướng vng góc chùm tia chiếu tới, tính chất quan trọng hoạt động đĩa quang 2.2 Phân loại thông số kỹ thuật đĩa quang - Đĩa CD (CD-ROM, CD-R, CD-RW) +Kích thước đường kính ngồi:120mm +Dung lượng: Thơng dụng đĩa 129mm có dung lượng 605MiB (682MB) 700MiB (737MB) – 1MiB = 220byte - Đĩa DVD (DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, DVD+R, DVD-R) +Kích thước đường kính ngồi: 120mm Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 +Dung lượng: Cấu trúc pit land đĩa DVD nhỏ CD có khả ghi nhiều lớp khác +DVD-5: 4.7GB mặt, lớp +DVD-9: 8.5GB mặt, hai lớp +DVD-10: 9.4GB hai mặt, lớp +DVD-18: 17.1GB hai mặt, hai lớp - Đĩa Blu-ray (BD-ROM, BD-R, BD-RW): đĩa quang cao cấp phát hãng SONY sử dụng tia lazer xanh-tím (405nm).Dung lượng: 25GB đĩa lớp, 50GB với đĩa lớp - Đĩa HD-DVD (DH-DVD-R, HD-DVD-RW): đĩa quang cao cấp phát triển hãng Panasonic NEC.Dung lượng: 15GB đĩa lớp, 30GB đĩa lớp - Ngồi cịn: Đĩa lazer ,MiniDisc, UDO, UMD 2.3 Nguyên lí hoạt động 2.3.1 Đọc liệu - Nguyên lý đọc liệu đĩa quang: Tia laser từ nguồn phát chiếu qua lăng kính đến bề mặt đĩa, gặp điểm sáng chúng phản xạ ngược lại đổi hướng lăng kính đến cảm biến Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 (ảnh chụp phóng đại bề mặt ghi liệu đĩa quang.) Trên đĩa quang có rãnh theo hình xoắn chơn ốc từ theo track Trên track rãnh (land) pit mà chúng gây phản xạ lại theo hướng vng góc với chùm tia tới phản xạ theo phương vng góc với chùm tia Do hệ thống chiếu tia hệ quang học nên loại ổ đĩa quang (hoặc máy phát đĩa quang) quan tâm đến hướng vng góc chùm tia chiếu tới, tính chất quan trọng hoạt động đĩa quang Khi đọc liệu đĩa quang, tia tia laser (có công suất thấp) chiếu vào điểm sáng tối chúng để nhận lại ánh sáng phản xạ Ánh sáng phản xạ quay ngược lại nguồn phát chúng bị đổi hướng hệ lăng kính đến phần đầu đọc kết tín hiệu nhị phân.Tia laser chiếu lên bề mặt đĩa Land phản xạ lại vào cảm biến Pit khơng Như hệ thống thiết bị đọc đĩa quang hệ quang học phức tạp nhằm tạo tia laser chiếu vào bề mặt đĩa thu lại tia phản xạ theo phương mà tia laser chiếu đến Tại thiết bị cảm nhận tia laser phản xạ lại, điốt cảm quang tiếp nhận ánh sáng rời rạc để biến chúng thành tín hiệu nhị phân, tức tín hiệu có dạng 1000101001, chúng chứa âm thanh/video liệu phần mềm máy tính Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 Khi đọc liệu cần tia laser có cơng suất nhỏ nhất, đủ để chiếu lên bề mặt đĩa phân loại (Đọc liệu) 2.3.2 Ghi liệu - Phương pháp điều chế liệu (mã hóa): Dữ liệu trước ghi mã hóa phương pháp EMF (eight to fourteen modulation) nhằm tăng tối đa khoảng cách bit cách sử dụng bảng tìm kiếm (lookup table) + Dữ liệu sau mã hóa chuyển thành tín hiệu laser chiếu lên bề mặt tạo thành Pit Mỗi loại tia laser tạo nên Pit có độ lớn khác + Ghi dạng Disc-at-Once(DAO): Dữ liệu xếp ghi lần + Ghi dạng Track-at-Once(TAO): Dữ liệu xếp ghi lên đĩa thành track (1 Track >= 300 Block, Block = 64KB) + Ghi dạng Session-at-Once(SAO): Là phương pháp kết hợp DAO TAO - Phân loại đĩa ghi: đĩa quang chia thành nhiều loại khác Về dạng thức liệu tồn tại, đĩa quang thường chia thành loại sau: + Đĩa ghi liệu: Loại đĩa ca nhạc, phim, phần mềm từ bán thị trường Loại người sử dụng ghi thêm liệu vào (trừ số trường hợp đặc biệt đĩa mua ghi chưa hết dung lượng theo cách ghi cho phép ghi tiếp hay đĩa mua dạng RW) Do đĩa ghi liệu nên giá đĩa cao so với đĩa chưa ghi liệu + Đĩa chưa ghi liệu 10 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201   ۰ Loại ghi lần: Đĩa sản xuất chưa ghi liệu cho phép người sử dụng ghi liệu lần Tuy nhiên người sử dụng có cách thức ghi liệu cho đĩa ghi nhiều lần liên tiếp đĩa ghi hết chỗ trống Loại đĩa thường có ký hiệu “R”, hầu hết đĩa bán thịtrường ghi từ loại đĩa mà ra, người ta gọi loại đĩa đĩa trắng chữ R viết tắt Recordable ۰ Loại ghi nhiều lần: Đĩa sản xuất chưa ghi liệu cho phép người sử dụng ghi liệu sau xố để ghi lại liệu khác (hồn tồn khác nội dung trước đó) Loại thường có ký hiệu “RW”-Read-Write Để ghi xóa loại đĩa này, cần dùng phần mềm chuyên dụng Nero Do có khả lưu trữ USB- nghĩa ghi-xóa-ghi nên giá loại đĩa mắc, cao khoảng lần so với loại ghi lần - Với dạng thức: Số mặt chứa liệu, đĩa quang có hai dạng sau: + Đĩa có mặt chứa liệu: Là loại đĩa thông dụng nhất: Dữ liệu chứa mặt đĩa, mặt lại thường nhãn đĩa lớp bảo vệ + Đĩa có hai mặt chứa liệu(kiểu tương tự đĩa nhựa máy hát cổ điển):cả hai mặt đĩa ghi liệu loại đĩa thường khơng cólớp nhãn đĩa lớp bảo vệ phần liệu Người sử dụng lật mặt đĩa để đọc liệu mặt lại Dung lượng đĩa hai mặt lớn (tất nhiên gấp đôi đĩa mặt) Khi ghi liệu, ổ đĩa quang phát tia lazer (khác với tia để đọc liệu) vào bề mặt đĩa Tuỳ theo loại đĩa quang ghi lần nhiều lần mà chế làm việc khác nhau: + Với loại đĩa quang ghi lần: Lớp chứa liệu lớp màu polymer hữu cơ: Tia lade đốt lớp màu điểm khác (theo yêu cầu ghi liệu) để tạo thành điểm tối, điểm cịn lại khơng đốt điểm sáng + Với loại đĩa quang ghi lại nhiều lần: Lớp chứa liệu lớp kim loại chuyển biến trạng thái: trạng thái tinh thể (phản xạ với ánh sáng) trạng thái vơ định hình (khơng phản xạ ánh sáng chiếu vào) Khi ghi liệu vào loại đĩa này, ổ đĩa quang cần thực hai cơng đoạn: dùng tia lade để xố liệu ghi liệu 2.4 Ghi Đĩa 11 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 2.4.1 Sản xuất cơng nghiệp Đĩa ghi theo quy trình sản xuất lớp đĩa riêng biệt theo dạng tạo khn mẫu, đĩa ghi cơng nghiệp thường bền Để phân biệt, dễ nhận thấy đĩa quang ghi cơng nghiệp có bề mặt làm việc màu ánh kim (trắng) Các đĩa quang ghi công nghiệp thường thực với số lượng lớn, chúng có giá thành thấp so với đĩa ghi người sử dụng (so sánh chất lượng đĩa) Do đĩa quang tạm phân thành hai loại: Đĩa sảnxuất hàng loạt với nội dung cố định, thay đổi từ sản xuất (thường gọi ROM: tức đọc) loại đĩa dùng cho người dùng chứa liệu âm thanh/video (thường R RW tức ghi lần ghi lại nhiều lần) Hai loại có chế ghi đĩa khác nhau: sản xuất cơng nghiệp ghi ổ đĩa quang có chức ghi 2.4.2 Ghi đĩa máy tính - Ghi đĩa người sử dụng: Ngoài thiết bị ghi liệu chuyên dụng, người sử dụng ghi liệu vào đĩa quang ổ đĩa quang có chức ghi sản xuất dạng phơi trắng (khơng chứa liệu, có khả ghi) - Bề mặt loại đĩa quang cấu trúc thành vòng tròn đồng tâm gọi track với khoảng cách track 1.6 mi-crô-mét Thực tế liệu lưu trữ hốc (pit) nhỏ, bề mặt lớp bạc bao phủ đĩa Hốc gồm vùng phản chiếu vùng không phản chiếu Các vùng phản chiếu biểu thị cho giá trị vùng không phản chiếu biểu thị cho giá trị hệ nhị phân Khi đọc bề mặt đĩa, tia laser mắt đọc ổ đĩa CD-ROM nhận biết vùng phản chiếu không phản chiếu đĩa cho tín hiệu 1–0 tương ứng - Cũng loại đĩa CD-R (chính định dạng CD-ROM sau ghi liệu), đĩa CD-RW cấu tạo chất dẻo tổng hợp làm nền, lớp mỏng kim loại có tính phản chiếu, lớp bảo vệ bên ngồi Phân lớp lưu trữ liệu làm từ chất hữu trùng hợp (polymer) Đối với đĩa CD-R, lớp chất thay đổi lần trở nên bền vững Ngược lại, đĩa CD-RW, phân lớp lưu trữ thay loại hợp kim có khả suốt bị đốt nóng với nhiệt độ thích hợp mờ bị đốt nóng nhiệt độ cao Các vùng suốt cho phép lớp kim loại đĩa phản chiếu tốt vùng mờ không phản chiếu tia laser mắt đọc phát Nhờ cấu trúc linh hoạt 12 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 thay đổi lớp lưu trữ liệu mà đĩa CD-RW tái cấu trúc lại (xóa liệu cũ thay liệu mới) - Ghi liệu lên đĩa thực chất tái cấu trúc lại bề mặt phân lớp lưu trữ liệu đĩa.Trong suốt trình ghi, mắt đọc phát tia laser có bước sóng thấp (mức lượng cao nhất) để ghi đĩa Tia laser phát chùm tia có cơng suất cao, làm cho điểm hội tụ tia có nhiệt độ đủ làm nóng chảy phân lớp lưu trữ liệu (khoảng 500 đến 700 độ C) Sau nguội khoảng thời gian ngắn, chúng tạo thành vùng phản chiếu (biểu diễn trạng thái 1) vùng không phản chiếu (biểu diễn trạng thái 0) Các vùng (mang thông tin liệu mới) khác với vùng trước ghi liệu (mang thông tin liệu cũ)  Khi chế độ đọc, mắt đọc sử dụng tia laser có mức lượng thấp để đọc đĩa Nó dễ dàng nhận cấu trúc thay đổi bề mặt đĩa  Dấu "+" "-" (Ví dụ DVD-R DVD+R)  Nó hai chuẩn định dạng đĩa DVD ghi nhóm nhà sản xuất ổ ghi đĩa DVD đưa DVD-R (gọi DVD-gạch-R hay DVD-trừ-R) đời có hai loại: DVD-R for General (G) DVD-R for Authoring (A) DVD-R (G) phục vụ nhu cầu rộng rãi DVD-R (A) dành cho mục đích chuyên nghiệp ổ đĩa đọc DVD thơng dụng đọc hai định dạng để ghi chúng, bạn cần sử dụng ổ đĩa ghi hỗ trợ định dạng tương ứng DVD-RW định dạng đĩa DVD-R ghi lại nhiều lần DVD+R phiên ghi lần DVD+RW Trước đây, hai định dạng DVD– DVD+ xung khắc tới mức khơng thể chung sống hịa bình với Trên thị trường xuất ổ ghi theo định dạng DVD- theo DVD+, ổ ghi DVD ghi hai định dạng DVD- DVD+ gọi Dual DVD DVD±RW CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ Ổ ĐĨA QUANG 3.1 Khái niệm 13 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 Ổ đĩa quang là loại thiết bị dùng để đọc đĩa quang, sử dụng loại thiết bị phát tia laser chiếu vào bề mặt đĩa quang phản xạ lại đầu thu giải mã thành tín hiệu Bài viết ổ đĩa quang sử dụng các máy vi tính bao gồm ổ đọc liệu (Read-only) ổ đọc-ghi kết hợp (Burn and Read) 3.2 Các thông số phân loại - Tốc Độ (Speed) để đọc, ghi liệu máy ổ đĩa biểu qua (2X,4X, 24X) X lớn tốc độ nhanh - Phân loại:  Loại đọc (Read-only Disk Drive) dùng để truy cập liệu đĩa ghi liệu từ trước  Loại ghi (Write-only Disk Drive) dùng để ghi liệu đĩa trắng CD-R qua phần mềm ghi đĩa (CD burner) Nero Burning ROM, Roxio Easy Creator v.v  Loại đọc ghi (Read, Write Disk Drive) đọc, ghi, xóa liệu đĩa, thường ký hiệu với thông số ổ đĩa Ví dụ 52x32x52 Tức ổ đĩa đọc liệu tối đa 52x, ghi liệu đĩa ghi xóa tốc độ 32x, ghi liệu đĩa ghi lần tốc độ tối đa 52x (1x tương đương với 150Kb/giây) 3.3 Nguyên lý đọc ghi liệu Ổ đĩa quang sử dụng loại thiết bị phát tia laser chiếu vào bề mặt đĩa quang phản xạ lại đầu thu giải mã thành tín hiệu để đọc ghi đĩa tròn CHƯƠNG TÌM HIỂU MỘT SỐ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ LIỆU BẰNG NGUYÊN LÝ QUANG HỌC 4.1 CD Các ổ đĩa CD-RW DVD-RW phát triển từ ổ đĩa CD-ROM ban đầu nên cấu tạo chúng tương tự Bao gồm: +Khối đầu quang (mắt đọc): Chịu trách nhiệm đọc ghi liệu lên bề mặt đĩa Để vừa đọc ghi liệu, mắt đọc có khả phát ba loại tia laser có cơng suất 14 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 khác Tia có lượng lớn làm nhiệm vụ ghi liệu Tia có lượng thấp hơn có tác dụng xóa liệu tia có lượng thấp dùng để đọc liệu ổ đĩa CD-ROM thông thường +Khối điều khiển: cụm thiết bị học bao gồm thao tác quay đĩa, dịch chuyển khối đầu quang nạp/trả đĩa vi xử lý điều khiển thông qua IC servo kiểm soát tốc độ quay đĩa từ 200 đến 500 vòng/phút CD-ROM 350 đến 500 vòng/phút DVD tùy thuộc vào vị trí mắt đọc/ghi đĩa Khi mắt đọc/ghi track gần tâm đĩa vận tốc quay đĩa cao, vận tốc quay giảm dần mắt đọc làm việc với track cách xa tâm đĩa Bộ vi xử lý nhận tín hiệu dị sai từ khối xử lý liệu để hiệu chỉnh mắt đọc cho đạt độ hội tụ chùm tia tối ưu Khối xử lý liệu: nhận liệu thô (RF) từ khối đầu quang, giải điều chế tín hiệu để trả lại liệu nhị phân dạng nguyên thuỷ, tách lấy tín hiệu đồng phối hợp với khối vi xử lý nhằm hiệu chỉnh khối đầu quang hội tụ xác mặt đĩa Các loại lưu trữ quang học mà trở thành tiêu chuẩn tính tốn phổ biến đĩa CD-ROM CD-ROM, đĩa CD đọc nhớ, đọc phương tiện lưu trữ quang học dựa đĩa CD gốc-DA (digital audio) định dạng phát triển cho đĩa CD âm Các định dạng khác, chẳng hạn CD-R (CD-ghi) CD-RW (CD-RW), mở rộng khả đĩa CD cách làm cho có khả ghi Như bạn thấy sau chương này, công nghệ DVD (kỹ thuật số đa đĩa) cho phép bạn lưu trữ liệu nhiều hết đĩa kích thước CD-ROM coi thiết bị tiêu chuẩn hầu hết máy tính cá nhân nhiềunăm Các trường hợp ngoại lệ cho quy tắc clientsPCs mỏng dành cho sử dụng mạng thường thiếu ổ đĩa CD-ROM có khả giữ lên đến 74 80 phút âm trung thực cao (tùy thuộc vào đĩa sử dụng) Nếu sử dụng cho liệu, 74 phút truyềnthống, đĩa chứa đến 650MiB (hoặc 682MB), đĩa 80 phút chứa đến 700MiB (hoặc 737MB CD-ROM Cơng nghệ Xây dựng: Mặc dù giống hình thức CD-Das, CD-ROM lưu trữ liệu thay (hoặc bổ sung cho) âm Các ổ đĩa CD-ROM máy tính đọc đĩa liệu gần giống hệt để chơi đĩa CD âm thanh, với thay đổi mạch điện để cung cấp phát lỗi sửa chữa bổ sung 15 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 CD làm wafer polycarbonate, đường kính 120mm dày 1.2mm, với lỗ 15mm trung tâm Căn wafer đóng dấu đúc với đường vật lý cấu hình xoắn ốc bên đĩa xoắn ốc phía ngồi Theo dõi có sân, tách xoắn ốc, 1,6 micron (phần triệu mét, nghìn milimet) Bằng cách so sánh, ghi LP có sân theo dõi vật chất khoảng 125 micron Nếu kiểm tra đường xoắn ốc kính hiển vi thấy theo dõi bướu lớn lên, hố gọi, khu vực phẳng hố 4.2 DVD Là viết tắt đĩa DVD đa kỹ thuật số đơn giản đĩa CD có dung lượng cao Trong thực tế, ổ đĩa DVD-ROM ổ đĩa CD-ROM, có nghĩa họ đọc đĩa CD DVD (một số ổ đĩa DVD đọc đĩa CD-R hay CD-RW) Tuy nhiên DVD sử dụng công nghệ quang học CD, với khác biệt mật độ cao Một đĩa CD-ROM nắm giữ tối đa (disc 80-phút) 737MB liệu, nhiều đơn giản không đủ cho nhiều ứng dụng up-and-tới, đặc biệt nơi mà việc sử dụng video có liên quan DVD, mặt khác, chứa tới 4,7 GB (một lớp) 8,5 GB (hai lớp) mặt đĩa, 11 / lần so với đĩa CD DVD hai mặt chứa tới hai lần số đữ liệu đó, bạn phải tự bật đĩa để đọc phía bên Lên đến hai lớp thơng tin ghi vào đĩa DVD, với dung lượng lưu trữ ban đầu 4.7GB thông tin đĩa, mặt đĩa lớp tổng thể có đường kính độ dày đĩa CD-ROM Với Moving Picture Experts Groupstandard (MPEG-2) nén, đủ để chứa khoảng 133 phút video, đủ cho chiều dài đầy đủ, hình đầy đủ, đầy đủ tính chuyển động filmincluding ba kênh âm chất lượng CD bốn kênh phụ đề Sử dụng hai lớp, đĩa mặt dễ dàng giữ 240 phút video nhiều Điều khơng có khả ban đầu trùng hợp ngẫu nhiên, việc tạo DVD thúc đẩy ngành công nghiệp phim ảnh, mà từ lâu tìm kiếm phương tiện lưu trữ giá rẻ bền so với băng video Xây dựng Công nghệ: tương tự công nghệ xây dựng đĩa CD Cả hai có kích cỡ đĩa (đường kính 120mm, dày 1.2mm, với lỗ 15mm trung tâm) với hố vùng đất đóng dấu sở polycarbonate Khơng giống đĩa CD, mặc dù, DVD có 16 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 thể có hai lớp ghi âm phía hai mặt tốt.Quy trình sản xuất phần lớn giống nhau, ngoại trừ lớp bên đóng dấu từ phần riêng biệt nhựa polycarbonate sau liên kết với để tạo thành đĩa hồn thành Sự khác biệt đĩa CD DVD DVD có mật độ ghi cao đọc tia laser với bước sóng ngắn hơn, tập trung với đĩa, cho phép thơng tin lưu trữ Ngồi ra, đĩa CD mặt có lớp hố đóng dấu đất, DVD có đến hai lớp cho bên có thơng tin hai phía Cũng đĩa CD, lớp đóng dấu đúc với đường vật lý cấu hình xoắn ốc bên đĩa xoắn ốc phía ngồi Đĩa quay ngược chiều kim (như nhìn từ phía dưới), đường xoắn ốc chứa hố đất giống đĩa CD Mỗi lớp ghi lại phủ màng mỏng kim loại để phản chiếu ánh sáng laser Các lớp bên ngồi có lớp phủ mỏng cho phép ánh sáng qua để đọc lớp bên Nếu đĩa mặt, nhãn đặt đầu trang, hai mặt, có nhẫn nhỏ gần trung tâm cung cấp chỗ cho ghi nhãn Cũng với đĩa CD, đọc thông tin trở lại đĩa DVD vấn đề nảy chùm tia laser thấp tắt lớp phản chiếu đĩa Tia laser chiếu chùm tập trung vào mặt đĩa, thụ quang phát ánh sáng phản xạ trở lại Khi ánh sáng chạm vùng đất, ánh sáng phản xạ trở lại, ánh sáng chạm hố chênh lệch pha dự kiến phản xạ ánh sáng gây đợt sóng bị hủy bỏ khơng có ánh sáng phản ánh trở lại Các hố DVD 0,105 micromet 0,4 micron sâu rộng Cả hai hố vùng đất khác độ dài từ khoảng 0,4 micron ngắn họ cho khoảng 1,9 micron lâu họ (trên đĩa đơn lớp) DVD sử dụng quang laser đọc pit land lưu trữ đĩa CD Các công suất lớn thực nhiều yếu tố, bao gồm: + Một hố nhỏ 2,25 lần chiều dài (0.90.4 micron) +Một lần giảm 2,16 sân theo dõi (1.60.74 micron) +Một diện tích lớn chút liệu đĩa (8,6058,759 milimet vuông) +Giới 1,06 lần hiệu kênh bit điều chế +Về hiệu 1,32 lần sửa lỗi mã 17 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 +Giới 1,06 lần khu vực khơng (2.048 / 2,3522,048 / 2.064 byte) Các đĩa DVD hố vùng đất nhỏ nhiều gần đĩa CD, cho phép kích thước vật lý đĩa để lưu giữ thông tin nhiều 4.3 Đĩa Blu-ray Đĩa Blu-ray hệ theo đĩa DVD, mặt cơng nghệ chúng có phát triển tương tự từ loại đĩa CD sang DVD, có nghĩa dung lượng tăng lên đáng kể so với hệ trước Vào tháng năm 2002, công ty hàng đầu đĩa quang thành lập Blu-ray Disc Founders (BDF) để công bố chuẩn định dạng Blu-ray.Blu-ray dạng đĩa quang giống đĩa CD/DVD có mật độ cao hơn, dung lượng lưu trữ lớn đĩa DVD Đĩa Blu-ray sử dụng tialaser blue-violet có bước sóng 405 nm để đọc liệu ghi bề mặt đĩa Tháng năm 2002 phiên (version 1.0) đĩa Blu-ray công bố, tháng năm 2003 Sony lần bán đầu đọc đĩa Blu-ray BDZ-S77 thị trường Nhật Bản Tháng năm 2006, Blu-ray Disc Association cho đời phiên 2.0 đĩa Bluray, cho phép chúng ghi lại (RW) với dung lượng chứa đến 25 GB cho loại đĩa lớp đến 50 GB cho loại đĩa hai lớp Hiện Blu-ray phát triển để chứa nhiều lớp mặt đĩa, chúng chứa đến 200 GB liệu đĩa 4.4 HD-DVD HD-DVD, gọi Advanced Optical Disc (AOD), hệ định dạng đĩa laser xanh quang phát triển Toshiba NEC HD-DVD tương tự đĩa Blu-ray (nhưng khơng tương thích) sử dụng công nghệ laser xanh để đạt dung lượng lưu trữ cao HD-DVD-R (ghi) phiên 15GB lưu trữ đĩa đơn lớp 30 GB đĩa dual-layer HD-DVD-RW (ghi lại) phiên 20GB lưu trữ đĩa đơn lớp 32GB đĩa hai lớp Diễn đàn DVD phê duyệt định dạng HD-DVD để nghiên cứu kế thừa cho công nghệ DVD hành Thật không may, phát triển HD-DVD chứng thực cách Diễn đàn DVD có nghĩa có chiến định 18 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 dạng qua hệ laser xanh ổ đĩa DVD HD-DVD Blu-ray sản phẩm tung thị trường có đầy đủ trình năm 2006, điều khoản máy tính, đĩa Blu-ray dẫn đầu, với ổ đĩa, đĩa có thị trường chút Ngoài ra, hầu hết nhà sản xuất lớn cam kết sản xuất ổ đĩa Tuy nhiên, chiến địnhdạng gây thêm hoang mang thị trường, giống có recordables DVD 4.5 Đĩa laser Đĩa Laser hệ đĩa quang.Được hãng Philips giới thiệu thị trường vào năm 1978 Alantic Những năm sau Hoa Kỳ Nhật Bản nhiều người sử dụng chúng đĩa CD với kích thước nhỏ đời sau khoảng năm Một đặc điểm đáng lưu ý đĩa Laser phiên chúng hồn tồn chứa tín hiệu dạng tương tự, chất lượng âm thanh/video đĩa Laser có chất lượng cao so với số loại đĩa đời sau Ở thị trường Việt Nam đĩa Laser khơng phải thời gian trước đây, người nghe có mua máy phát đĩa Laser từ Nhật Bản với loại đĩa xuất Hoa KỳĐĩa Laser kết thúc đời vào năm 2001 Nhật Bản, chúng hoàn toàn bị thay loại đĩa có kích thước nhỏ hơn: CD DVD đời trước 4.6 Một số ứng dụng công nghệ cao thiết bị lưu trữ theo nguyên lý quang học Đĩa quang học, nhớ NAND flash sản phẩm tạo nên bước ngoặt quan trọng lịch sử lưu trữ liệu Đĩa quang học thiết bị tạo nên đột phá ngành công nghệ lưu trữ, phát triển Sony Philips năm 1982.Đến năm 1985, CD-ROM đưa thị trường.Năm 1988, CD-Recordable (CD-R) xuất xưởng cho phép người dùng lưu trữ liệu trực tiếp lên sản phẩm này.Trong 25 năm phát triển, đĩa quang học có bước tiến nhảy vọt cho phép sản xuất thiết bị có kích cỡ tương đương khả lưu trữ cao DVD, HD-DVD Blu-ray Và có nhiều sản phẩm đai cơng nghệ cao : +Lưu trữ công nghệ ánh sáng ba chiều 19 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 +Đĩa quang hệ lưu trữ gấp 2000 lần đĩa DVD +Đĩa quang hỗ trợ hai định dạng DVD hệ +Đĩa "DVD đa chiều" lưu trữ gấp 10.000 lần DVD thường +Ra mắt đĩa DVD Blu-ray dung lượng 200GB +Pháp nghiên cứu công nghệ lưu trữ quang học 3D Bằng cách sử dụng laser để thực kết hợp phân tách phân tử, nhà khoa học phát minh công nghệ lưu trữ liệu quang học 3D Trong trình đọc liệu tia tử ngoại sản sinh từ sóng hài bậc hai khơng bị hấp thụ phân tử hợp chất coumarin, nhà khoa học khơng quan sát tình trạng thất lạc điểm liệu ghi chép Điều giúp tránh khả thơng tin bị xố phản ứng hoá học tương lai Theo nhà khoa học, phương pháp lưu trữ liệu quang học trở thành phương pháp lưu trữ liệu với dung lượng lớn hiệu suất cao Hơn nữa, trình đọc liệu cần thực kỹ thuật hình ảnh trợ giúp sóng hài bậc hai, phù hợp cho lưu trữ lĩnh vực nhạy cảm 20 Tieu luan Nhó m Lớ p KTPM3-K9 201 Kết luận Đây lĩnh vực mà chúng em chưa biết nhiều hay bổ ích qua tập nhờ mà chúng em hoạt nhóm tập hợp liệu với khả nhiệt huyết chúng em nhiều thiếu xót lần đầu chúng em cịn nhiều bỡ ngỡ em mong thầy nêu điều chúng em cịn thiếu xót mong thầy bỏ qua cho chúng em Và em xin thầy điều chúng em sai thiếu xót để chúng em rút kinh nghiệm cho tập sau 21 Tieu luan ... TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ LIỆU THEO NGUYÊN LÝ QUANG HỌC 1.1 Lịch sử phát triển .4 1.2 Định nghĩa thiết bị lưu trữ, quang học loại thiết lưu trữ liệu 1.2.1 Các... cao thiết bị lưu trữ theo nguyên lý quang học Đĩa quang học, nhớ NAND flash sản phẩm tạo nên bước ngoặt quan trọng lịch sử lưu trữ liệu Đĩa quang học thiết bị tạo nên đột phá ngành công nghệ lưu. .. với liệu máy tính CD ROM • Từ sau định dạng đĩa CD phát triển theo theo chuẩn sách Xanh, Cam, Trắng 1.2 Định nghĩa thiết bị lưu trữ, quang học loại thiết lưu trữ liệu 1.2.1 Các khái niệm Máy tính