PHẦN 2. Ghi và đọc dữ liệu lưu trữ trên đĩa quang 2.1. Đĩa quang là gì ? 2.2. Lịch sử của đĩa quang 2.3. Cấu tạo của đĩa quang 2.4. Nguyên lý ghi và lưu trữ dữ liệu trên đĩa quang 2.5. Nguyên lý đọc dữ liệu trên đĩa quang
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BỘ MÔN VẬT LÝ Bài thuyết trình NGUN LÍ LƯU TRỮ QUANG HỌC Trình bày: TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11/2018 Bùi Đào Quang Thành Nguyễn Huỳnh Huy Mân Đặng Phan Trường Thịnh Trần Đường Minh Tùng PHẦN Giới thiệu 1.1 Giới thiệu lưu trữ quang học PHẦN Ghi đọc liệu lưu trữ đĩa quang 2.1 Đĩa quang ? 2.2 Lịch sử đĩa quang 2.3 Cấu tạo đĩa quang 2.4 Nguyên lý ghi lưu trữ liệu đĩa quang 2.5 Nguyên lý đọc liệu đĩa quang PHẦN Lưu trữ ba chiều 3.1 Giới thiệu chung 3.2 Dò mảng 3.4 Bộ điều chỉnh ánh sáng 3.5 Nguồn photon độ tin cậy liệu 3.6 Nguyên liệu ghi âm Phần 4: Tóm lược 4.1 Giới thiệu số nguyên lý lưu trữ quang học khác 4.2 Tóm lược Phần 5: Tài liệu tham khảo PHẦN Giới thiệu 1.1 Giới thiệu lưu trữ quang học Nhu cầu lưu trữ ngày bùng nổ Tăng theo tỉ lệ mũ tăng vượt 10^20 bit (exabyte) năm 2000 Khoảng 40% lưu trữ kỹ thuật số [*] Đa phương tiện Văn Hình ảnh Âm PHẦN Giới thiệu 1.1 Giới thiệu lưu trữ quang học Thời gian truy cập = độ trễ + thời gian bắt buộc phải truy xuất khối liệu ngẫu nhiên 10 mili giây cho ổ đĩa cứng 30-50 mili giây cho ổ đĩa quang vài giây cho ổ băng Có thể tháo rời, di động Khơng giặp cố ổ đĩa cứng Độ tin cậy liệu tăng cường Thời gian truy cập bao gồm độ trễ, thời gian bắt buộc phải truy xuất khối liệu ngẫu nhiên thường khoảng từ 10 mili giây cho ổ đĩa cứng đến 30-50 mili giây cho ổ đĩa quang đến vài giây cho ổ băng Nó trở thành liên kết quan trọng chuỗi CPU, nhớ lưu trữ Có lẽ tính cho phép tối ưu nhớ quang khả tháo rời phương tiện lưu trữ Với tách biệt vài milimét bề mặt ghi đầu “quang”, với servos hoạt động để tập trung theo dõi, yếu tố mơi trường loại bỏ thay dung sai tương đối lỏng lẻo Các cố thường gặp phải ổ đĩa cứng không xảy ổ đĩa quang • Độ tin cậy liệu tăng cường cách sử dụng đế đĩa suốt 1,2 mm làm lớp bảo vệ để tránh nhiễm bẩn (Đĩa đa kỹ thuật số công bố gần DVD có độ dày bề mặt 0,6 mm.) Khả loại bỏ tạo ngành cơng nghiệp hồn tồn âm đĩa compact (CD) Bộ nhớ đọc CD (CD-ROM) nâng cao hiệu phân phối sử dụng phần mềm, trò chơi video • Những đĩa đọc có chứa 680 Mbyte thơng tin nhân rộng khối lượng cách ép nhựa vài giây cho 10% CD phá hủy tốc độ liệu hiệu 1,0 Mbytes / s • Một số hội nghị quốc tế lưu trữ liệu quang học tổ chức năm, thủ tục hội nghị nguồn thông tin liên quan đến phát triển lĩnh vực Tài liệu tham khảo [1] - [3] cung cấp số thông tin thủ tục giúp tìm hiểu hội nghị Ngồi có số sách xuất lĩnh vực này, mà người đọc giới thiệu cho phạm vi chuyên sâu chủ đề khác [4] - [7] PHẦN Ghi đọc liệu lưu trữ đĩa quang 2.1 Đĩa quang ? • Đĩa quang (optical disc) 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 với dung lượng khác https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_disc PHẦN Ghi đọc liệu lưu trữ đĩa quang 2.5 Nguyên lý đọc liệu đĩa quang PHẦN Ghi đọc liệu lưu trữ đĩa quang 2.5 Nguyên lý đọc liệu đĩa quang PHẦN Ghi đọc liệu lưu trữ đĩa quang 2.5 Nguyên lý đọc liệu đĩa quang PHẦN Lưu trữ ba chiều 3.1 Giới thiệu chung • Lưu trữ ba chiều khơng phải cơng nghệ [16]; nguồn gốc từ năm 1960,chính xác năm 1963 nhà bác học chuyên nghiên cứu màng phân cực Pierter J Van Heerden trung tâm Polaroid (Mỹ), sau hợp tác với nhà khoa học phòng thí nghiệm RCA(Mỹ) qua nhiều năm, số tổ chức nghiên cứu khám phá tiềm Tiến độ bị cản trở thiếu công nghệ chủ chốt laser nhỏ gọn, điều biến ánh sáng không gian, mảng dò vật liệu ghi âm Khi hệ thống trở nên có sẵn, nỗ lực gắn kết cuối dừng lại thiếu yếu tố quan trọng khác Ngày nay, thấy quan tâm công nghệ và, đến mức độ lớn, hầu hết cơng nghệ cho phép đưa ra, kế hoạch sản phẩm nghiêm túc phát triển Khái niệm lưu trữ ảnh ba chiều giống hình ba chiều thơng thường PHẦN Lưu trữ ba chiều 3.1 Giới thiệu chung Khi phát tia argon xanh, dụng cụ tách tạo hai tia Một tia gọi tia tín hiệu, thẳng, vượt qua gương xuyên qua điều biến ánh sáng không gian Bộ điều biến ánh sáng hình tinh thể lỏng hiển thị trang liệu nhị phân dạng hộp sẫm màu Thông tin trang mã nhị phân tia tín hiệu truyền sang tinh thể lithium-niobate nhạy cảm với ánh sáng (một số hệ thống sử dụng polymer quang thay cho tinh thể) Tia thứ 2, gọi tia tham chiếu, bắn qua khối dụng cụ phân tia theo đường riêng đến tinh thể Khi hai tia gặp tạo hoạ đồ giao thoa, lưu liệu mà tia tín hiệu mang đến khu vực định tinh thể Dữ liệu lưu dạng ảnh ba chiều PHẦN Lưu trữ ba chiều 3.1 Giới thiệu chung Yếu tố then chốt góc bắn tia tham chiếu phải trùng với góc ghi ban đầu, không nỗ lực khôi phục liệu không PHẦN Lưu trữ ba chiều 3.1 Giới thiệu chung Hình 16 Hiệu ứng Bragg Đọc hình ba chiều góc (bước sóng) khác với góc ghi (bước sóng) làm giảm hiệu suất nhiễu xạ từ hình ba chiều Một góc (bước sóng) tồn hiệu suất nhiễu xạ - vị trí tốt để ghi hình ba chiều khác với giao tiếp chéo tối thiểu Hình ba chiều đặt góc độ (bước sóng) tỷ lệ thuận với độ dày môi trường ghi, hiển thị bảng PHẦN Lưu trữ ba chiều 3.1 Giới thiệu chung • Các tính tốn cho thấy áp dụng kỹ thuật ảnh ba chiều để lưu tetrabyte liệu đĩa CD.( DVD chưa đầy 20 Gb) PHẦN Lưu trữ ba chiều 3.1 Giới thiệu chung • Cái hay cơng nghệ cho phép đọc liệu với tốc độ (thực phòng thí nghiệm) tỷ bit/giây, nhanh gấp 60 lần so với DVD Cốt lõi nhờ vào tia laser di chuyển với tốc độ nhanh nhiều so với thiết bị ổ cứng thông thường Phần 4: Tóm lược 4.1 Giới thiệu số nguyên lý lưu trữ quang học khác • Nghiên cứu lưu trữ liệu quang học Exeter dành để nghiên cứu giải pháp cho vấn đề lưu trữ truy cập thông tin mật độ 100 nguyên tử bit cao Sức mạnh thực lưu trữ quang học chưa khai thác Đây cơng nghệ dễ dàng hoạt động miền tần số cách sử dụng kỹ thuật chất phổ. Điều mang lại cho sức mạnh để lựa chọn xác phần tử nhỏ khối lượng lớn hơn. Về nguyên tắc, điều kéo dài xuống mức nguyên tử. Mối quan tâm tập trung vào nhiều lớp hạt nano oxit bạc quy mơ nano chứng minh có khả lưu trữ ngược lại thông tin miền tần số Chúng đồng thời nghiên cứu hệ thống truy cập qn tính quang điện để hồn thành việc chuyển đổi hệ thống lưu trữ quang học Phần 4: Tóm lược 4.1 Giới thiệu số nguyên lý lưu trữ quang học khác • • • • Lưu trữ quang học đa chiều đa cấp Nanophotonics-enabled optical data storage Lưu trữ quang học dựa phổ quang PHẦN Lưu trữ ba chiều c • Bộ nhớ quang học đạt nhiều tiến kể từ lần giới thiệu dạng đĩa video laser vào cuối năm 1970 Cấp, tăng trưởng khơng độ dốc 60% năm bùng nổ mà lưu trữ từ tính hưởng vài năm qua; sau đó, khơng nên mong đợi Khả loại bỏ, khả tương thích ngược khả thay đổi lẫn mang theo gánh nặng đòi hỏi, gọi tiêu chuẩn, phải phát triển đồng ý toàn ngành Khách hàng u cầu điều này, họ khơng muốn lặp lại tình hình VHS / Betamax vài năm trước Ngược lại, tiêu chuẩn áp dụng cho ngành cơng nghiệp lưu trữ từ tính giao diện; phương tiện truyền thông công nghệ ghi âm bị giam giữ ổ đĩa, cho phép tự cạnh tranh lớn Tuy nhiên, tiến đáng kể, với công nghệ CD tăng từ 680 Mbytes lên 4,7 Gbytes với mắt DVD năm 3,5 MO tháo rời tăng từ 128 Mbytes lên 640 Mbyte 5.25 MO chứa 4,6 Gbyte đĩa đơn Những tiến qua kết hợp giảm bước sóng laser, ống kính khách quan NA tăng, ISI tốt quản lý cross-talk, cải tiến mã hóa Có chỗ cho tiến lớn khả lưu trữ thực chuyển đổi sang laser màu xanh, ghi âm gần trường hệ thống đa lớp; Khả lưu trữ 50-100 lần không hợp lý để mong đợi Lưu trữ Holographic chưa nhận chân cửa, dấu hiệu làm cho thời gian Nó xuất dạng thư viện nhỏ chứa hàng trăm gigabyte lý tưởng cho việc lưu trữ hình ảnh, đặc biệt tốc độ liệu đạt tới Gb / s nhận Tài liệu tiêu chuẩn cũ, LiNbO, hoạt động chế độ đọc ghi lần Vật liệu xóa xuống đường chút, họ hàng họ [20] [20] Mansuripur Sincerbox , “Principles Techniques of Optical Data Storage” in IEEE Spectrum, vol 85, no 11, November 1997 ệu tham khảo [20] Mansuripur Sincerbox , “Principles Techniques of Optical Data Storage” in IEEE Spectrum, vol 85, no 11, November 1997 ... thiệu lưu trữ quang học PHẦN Ghi đọc liệu lưu trữ đĩa quang 2.1 Đĩa quang ? 2.2 Lịch sử đĩa quang 2.3 Cấu tạo đĩa quang 2.4 Nguyên lý ghi lưu trữ liệu đĩa quang 2.5 Nguyên lý đọc liệu đĩa quang. .. Ghi đọc liệu lưu trữ đĩa quang 2.4 Nguyên lý ghi lưu trữ liệu đĩa quang • Ghi đĩa người sử dụng Ngoài thiết bị ghi liệu chuyên dụng, người sử dụng ghi liệu vào đĩa quang các ổ đĩa quang có chức... liệu lưu trữ đĩa quang 2.4 Nguyên lý ghi lưu trữ liệu đĩa quang Dữ liệu mã hóa phuơng pháp EFM (Eight to Fourteen Modulation) nhắm tăng tối đa khoảng cách bit cách sử dụng bảng chuyển đổi NGUYÊN