第5章多媒體存儲技術

1高校計算機基礎教育系列課程5.1多媒體存儲的種類21．磁盤存儲磁盤分為軟盤和硬盤，軟盤容量小，讀寫信息慢，不適合存儲多媒體信息。硬盤分為臺式機硬盤、效勞器硬盤、筆記本硬盤、移動硬盤等。一般硬盤正面貼有產品標簽，主要包括廠家信息和產品信息，如商標、型號、序列號、生產日期、容量、參數和主從設置方法等。這些信息是正確使用硬盤的根本依據。硬盤主要由盤體、控制電路板和接口部件等組成。盤體是一個密封的腔體。硬盤的內部結構通常是指盤體的內部結構；控制電路板上主要有硬盤BIOS、硬盤緩存〔即CACHE〕和主控制芯片等單元；硬盤接口包括電源插座、數據接口和主、從跳線。5.1多媒體存儲的種類31．磁盤存儲數據接口跳線電源5.1多媒體存儲的種類41．磁盤存儲電源插座連接電源，為硬盤工作提供電力保證。數據接口是硬盤與主板、內存之間進行數據交換的通道，使用一根40針40線〔早期〕或40針80線〔當前〕的IDE接口電纜進行連接。新增加的40線是信號屏蔽線，用于屏蔽高速高頻數據傳輸過程中的串擾。中間的主、從盤跳線插座，用以設置主、從硬盤，即設置硬盤驅動器的訪問順序。其設置方法一般標注在盤體外的標簽上，也有一些標注在接口處，早期的硬盤還可能印在電路板上。此外，在硬盤外表有一個透氣孔，它的作用是使硬盤內部氣壓與外部大氣壓保持一致。由于盤體是密封的，所以，這個透氣孔不直接和內部相通，而是經由一個高效過濾器和盤體相通，用以保證盤體內部的潔凈無塵，使用中注意不要將它蓋住。5.1多媒體存儲的種類52．硬盤的內部結構硬盤的內部結構通常專指盤體的內部結構。盤體是一個密封的腔體，里面密封著磁頭、盤片〔磁片、碟片〕等部件。硬盤的盤片是硬質磁性合金盤片，片厚一般在0.5mm左右，直徑主要有1.8英寸〔1〞=25.4mm〕、2.5英寸、3.5英寸和5.25英寸4種，其中2.5〞和3.5〞盤片應用最廣。盤片的轉速與盤片大小有關，考慮到慣性及盤片的穩定性，盤片越大轉速越低。一般來講，2.5〞硬盤的轉速在5400rmp～7200rmp之間；3.5〞硬盤的轉速在4500rmp～5400rmp之間；而5.25〞硬盤轉速那么在3600rmp～4500rmp之間。隨著技術的進步，現在2.5〞硬盤的轉速最高已達15000rmp，3.5〞硬盤的轉速最高已達12000rmp。5.1多媒體存儲的種類62．硬盤的內部結構有的硬盤只裝一張盤片，有的硬盤那么有多張盤片。這些盤片安裝在主軸電機的轉軸上，在主軸電機的帶動下高速旋轉。每張盤片的容量稱為單碟容量，而硬盤的容量就是所有盤片容量的總和。早期硬盤由于單碟容量低，所以，盤片較多，有的甚至多達10余片，現代硬盤的盤片一般只有少數幾片。一塊硬盤內的所有盤片都是完全一樣的，不然控制局部就太復雜了。一個牌子的一個系列一般都用同一種盤片，使用不同數量的盤片，就出現了一個系列不同容量的硬盤產品。5.1多媒體存儲的種類72．硬盤的內部結構硬盤驅動器采用高精度、輕型磁頭驅動/定位系統。這種系統能使磁頭在盤面上快速移動，可在極短的時間內精確地定位在由計算機指令指定的磁道上。目前，磁道密度已高達5400Tpi〔每英寸磁道數〕或更高；人們還在研究各種新方法，如在盤上擠壓〔或刻蝕〕圖形、凹槽和斑點等作為定位和跟蹤標記，以提高到和光盤相等的道密度，從而在保持磁盤機高速度、高位密度和高可靠性的優勢下，大幅度提高存儲容量。硬盤盤體完整結構5.1多媒體存儲的種類82．硬盤的內部結構硬盤驅動器內的電機都是無刷電機，在高速軸承支持下機械磨損很小，可以長時間連續工作。高速旋轉的盤體產生明顯的陀螺效應，所以，在硬盤工作時不宜搬動，否那么，將增加軸承的工作負荷。為了高速存儲和讀取信息，硬盤驅動器的磁頭質量小，慣性也小，所以，硬盤驅動器的尋道速度明顯快于軟驅和光驅。硬盤驅動器磁頭與磁頭臂及伺服定位系統是一個整體。伺服定位系統由磁頭臂后的線圈和固定在底板上的電磁控制系統組成。由于定位系統限制，磁頭臂只能在盤片的內外磁道之間移動。因此，不管開機還是關機，磁頭總在盤片上；所不同的是，關機時磁頭停留在盤片啟停區，開機時磁頭“飛行〞在磁盤片上方。5.1多媒體存儲的種類92．硬盤的邏輯結構硬盤上的數據是如何組織與管理的呢？硬盤首先在邏輯上被劃分為磁道、柱面以及扇區。每個盤片的每個面都有一個讀寫磁頭，磁盤盤面區域的劃分如下圖。磁頭靠近主軸接觸的外表，即線速度最小的地方，是一個特殊的區域，它不存放任何數據，稱為啟停區或著陸區〔LandingZone〕，啟停區外就是數據區。在最外圈，離主軸最遠的地方是“0〞磁道，硬盤數據的存放就是從最外圈開始的。那么，磁頭是如何找到“0〞磁道的位置的呢？由“0〞磁道檢測器來完成硬盤的初始定位。“0〞磁道是如此的重要，以致很多硬盤僅僅因為“0〞磁道損壞就報廢，這是非常可惜的。5.1多媒體存儲的種類105.1多媒體存儲的種類11早期的硬盤在每次關機之前需要運行一個被稱為Parking的程序，其作用是讓磁頭回到啟停區。現代硬盤在設計上已摒棄了這個雖不復雜卻很讓人不愉快的小缺陷。硬盤不工作時，磁頭停留在啟停區，當需要從硬盤讀寫數據時，磁盤開始旋轉。旋轉速度到達額定的高速時，磁頭就會因盤片旋轉產生的氣流而抬起，這時磁頭才向盤片存放數據的區域移動。盤片旋轉產生的氣流相當強，足以使磁頭托起，并與盤面保持一個微小的距離。這個距離越小，磁頭讀寫數據的靈敏度就越高，當然對硬盤各部件的要求也越高。早期設計的磁盤驅動器使磁頭保持在盤面上方幾微米處飛行。稍后一些設計使磁頭在盤面上的飛行高度降到約0.1μm～0.5μm，現在的水平已經到達0.005μm～0.01μm，這只是人類頭發直徑的千分之一。氣流既能使磁頭脫離開盤面，又能使它保持在離盤面足夠近的地方，非常緊密地跟隨著磁盤外表呈起伏運動，使磁頭飛行處于嚴格受控狀態。磁頭必須飛行在盤面上方，而不是接觸盤面，這種位置可防止擦傷磁性涂層，而更重要的是不讓磁性涂層損傷磁頭。但是，磁頭也不能離盤面太遠，否那么，就不能使盤面到達足夠強的磁化，難以讀出盤上的磁化翻轉〔磁極轉換形式，是磁盤上實際記錄數據的方式〕。5.1多媒體存儲的種類12硬盤驅動器磁頭的飛行懸浮高度低、速度快，一旦有小的塵埃進入硬盤密封腔內，或者一旦磁頭與盤體發生碰撞，就可能造成數據喪失，形成壞塊，甚至造成磁頭和盤體的損壞。所以，硬盤系統的密封一定要可靠，在非專業條件下絕對不能開啟硬盤密封腔，否那么，灰塵進入后會加速硬盤的損壞。另外，硬盤驅動器磁頭的尋道伺服電機多采用音圈式旋轉或直線運動步進電機，在伺服跟蹤的調節下精確地跟蹤盤片的磁道，所以，硬盤工作時不要有沖擊碰撞，搬動時要小心輕放。這種硬盤就是采用溫徹斯特〔Winchester〕技術制造的硬盤，所以也被稱為溫盤。其結構特點如下。5.1多媒體存儲的種類13①磁頭、盤片及運動機構密封在盤體內。②磁頭在啟動、停止時與盤片接觸，在工作時因盤片高速旋轉，帶動磁頭“懸浮〞在盤片上面呈飛行狀態〔空氣動力學原理〕，“懸浮〞的高度約為0.1μm～0.3μm，這個高度非常小，以下圖標出了這個高度與頭發、煙塵和手指印的大小比較關系，從這里可以直觀地“看〞出這個高度有多“高〞。5.1多媒體存儲的種類14下面對“盤面〞、“磁道〞、“柱面〞和“扇區〞的含義逐一進行介紹。1.盤面號硬盤的盤片一般用鋁合金材料做基片，高速硬盤也可能用玻璃做基片。玻璃基片更容易到達所需的平面度和光潔度，且有很高的硬度。磁頭傳動裝置是使磁頭部件作徑向移動的部件，通常有兩種類型的傳動裝置。一種是齒條傳動的步進電機傳動裝置；另一種是音圈電機傳動裝置。前者是固定推算的傳動定位器，而后者那么采用伺服反響返回到正確的位置上。磁頭傳動裝置以很小的等距離使磁頭部件做徑向移動，用以變換磁道。硬盤的每一個盤片都有兩個盤面〔Side〕，即上、下盤面，一般每個盤面都會利用，都可以存儲數據，成為有效盤片，也有極個別的硬盤盤面數為單數。每一個這樣的有效盤面都有一個盤面號，按順序從上至下從“0〞開始依次編號。在硬盤系統中，盤面號又叫磁頭號，因為每一個有效盤面都有一個對應的讀寫磁頭。硬盤的盤片組在2～14片不等，通常有2～3個盤片，故盤面號〔磁頭號〕為0～3或0～5。5.1多媒體存儲的種類152.磁道磁盤在格式化時被劃分成許多同心圓，這些同心圓軌跡叫做磁道〔Track〕。磁道從外向內從0開始順序編號。硬盤的每一個盤面有300～1024個磁道，新式大容量硬盤每面的磁道數更多。信息以脈沖串的形式記錄在這些軌跡中，這些同心圓不是連續記錄數據，而是被劃分成一段段的圓弧，這些圓弧的角速度一樣。由于徑向長度不一樣，所以，線速度也不一樣，外圈的線速度較內圈的線速度大，即同樣的轉速下，外圈在同樣時間段里，劃過的圓弧長度要比內圈劃過的圓弧長度大。每段圓弧叫做一個扇區，扇區從“1〞開始編號，每個扇區中的數據作為一個單元同時讀出或寫入。一個標準的3.5〞硬盤盤面通常有幾百到幾千條磁道。磁道是“看〞不見的，只是盤面上以特殊形式磁化了的一些磁化區，在磁盤格式化時就已規劃完畢。5.1多媒體存儲的種類163.柱面所有盤面上的同一磁道構成一個圓柱，通常稱做柱面〔Cylinder〕，每個圓柱上的磁頭由上而下從“0〞開始編號。數據的讀/寫按柱面進行，即磁頭讀/寫數據時首先在同一柱面內從“0〞磁頭開始進行操作，依次向下在同一柱面的不同盤面即磁頭上進行操作，只在同一柱面所有的磁頭全部讀/寫完畢后磁頭才轉移到下一柱面，因為選取磁頭只需通過電子切換即可，而選取柱面那么必須通過機械切換。電子切換相當快，比在機械上磁頭向鄰近磁道移動快得多，所以，數據的讀/寫按柱面進行，而不按盤面進行。也就是說，一個磁道寫滿數據后，就在同一柱面的下一個盤面來寫，一個柱面寫滿后，才移到下一個扇區開始寫數據。讀數據也按照這種方式進行，這樣就提高了硬盤的讀/寫效率。一塊硬盤驅動器的圓柱數〔或每個盤面的磁道數〕既取決于每條磁道的寬窄〔同樣，也與磁頭的大小有關〕，也取決于定位機構所決定的磁道間步距的大小。更深層的內容請參考其他書籍，限于篇幅，這里不再深入介紹。5.1多媒體存儲的種類174.扇區操作系統以扇區〔Sector〕形式將信息存儲在硬盤上，每個扇區包括512個字節的數據和一些其他信息。一個扇區有兩個主要局部：存儲數據地點的標識符和存儲數據的數據段，如右圖所示。5.1多媒體存儲的種類18標識符就是扇區頭標，包括組成扇區三維地址的三個數字：扇區所在的磁頭〔或盤面〕、磁道〔或柱面號〕以及扇區在磁道上的位置即扇區號。頭標中還包括一個字段，其中有顯示扇區是否能可靠存儲數據，或者是否已發現某個故障因而不宜使用的標記。有些硬盤控制器在扇區頭標中還記錄有指示字，可在原扇區出錯時指引磁盤轉到替換扇區或磁道。最后，扇區頭標以循環冗余校驗〔CRC〕值作為結束，以供控制器檢驗扇區頭標的讀出情況，確保準確無誤。扇區的第二個主要局部是存儲數據的數據段，可分為數據和保護數據的糾錯碼〔ECC〕。在初始準備期間，計算機用512個虛擬信息字節〔實際數據的存放地〕和與這些虛擬信息字節相應的ECC數字填入這個局部。5.1多媒體存儲的種類19扇區頭標包含一個可識別磁道上該扇區的扇區號。有趣的是，這些扇區號物理上并不連續編號，它們不必用任何特定的順序指定。扇區頭標的設計允許扇區號可以從1到某個最大值，某些情況下可達255。磁盤控制器并不關心上述范圍中什么編號安排在哪一個扇區頭標中。在很特殊的情況下，扇區還可以共用相同的編號。磁盤控制器甚至根本就不管數據區有多大，只管讀出它所找到的數據，或者寫入要求它寫的數據。給扇區編號的最簡單方法是l，2，3，4，5，6等順序編號。如果扇區按順序繞著磁道依次編號，那么，控制器在處理一個扇區的數據期間，磁盤旋轉太遠，超過扇區間的間隔〔這個間隔很小〕，控制器要讀出或寫入的下一扇區已經通過磁頭，也許是相當大的一段距離。在這種情況下，磁盤控制器就只能等待磁盤再次旋轉幾乎一周，才能使得需要的扇區到達磁頭下面。5.1多媒體存儲的種類20顯然，要解決這個問題，靠加大扇區間的間隔是不現實的，那會浪費許多磁盤空間。許多年前，IBM的一位杰出工程師想出了一個絕妙的方法，即對扇區不使用順序編號，而是使用一個交叉因子〔interleave〕進行編號。交叉因子用比值的方法來表示，如3﹕1表示磁道上的第1個扇區為1號扇區，跳過兩個扇區即第4個扇區為2號扇區，這個過程持續下去直到給每個物理扇區編上邏輯號為止。例如，每磁道有17個扇區的磁盤按2﹕1的交叉因子編號就是：l，10，2，11，3，12，4，13，5，14，6，15，7，16，8，17，9，而按3﹕1的交叉因子編號就是：l，7，13，2，8，14，3，9，15，4，10，16，5，11，17，6，12。當設置1﹕l的交叉因子時，如果硬盤控制器處理信息足夠快，那么，讀出磁道上的全部扇區只需要旋轉一周；但如果硬盤控制器的后處理動作沒有這么快，磁盤所轉的圈數就等于一個磁道上的扇區數，才能讀出每個磁道上的全部數據。將交叉因子設定為2﹕1時，磁頭要讀出磁道上的全部數據，磁盤只需轉兩周。如果2﹕1的交叉因子仍不夠慢，磁盤旋轉的周數約為磁道的扇區數，這時，可將交叉因子調整為3﹕1，如以下圖所示。5.1多媒體存儲的種類21右圖所示的是典型的MFM〔ModifiedFrequencyModulation，改進型調頻制編碼〕硬盤，每磁道有17個扇區，畫出了用三種不同的扇區交叉因子編號的情況。最外圈的磁道〔0號柱面〕上的扇區用簡單的順序連續編號，相當于扇區交叉因子是1﹕1。1號磁道〔柱面〕的扇區按2﹕1的交叉因子編號，而2號磁道按3﹕1的扇區交叉因子編號。5.1多媒體存儲的種類22早期的硬盤管理工作中，設置交叉因子需要用戶自己完成。用BIOS中的低級格式化程序對硬盤進行低級格式化時，就需要指定交叉因子，有時還需要設置幾種不同的值來比較其性能，而后確定一個比較好的值，以期硬盤的性能較好。現在的硬盤BIOS已經自己解決這個問題，所以，一般低級格式化程序不再提供這一選項設置。5.1多媒體存儲的種類23系統將文件存儲到磁盤上時，按柱面、磁頭、扇區的方式進行，即最先是第1磁道的第一磁頭下〔也就是第1盤面的第一磁道〕的所有扇區，然后，是同一柱面的下一磁頭，……，一個柱面存儲滿后就推進到下一個柱面，直到把文件內容全部寫入磁盤。系統也以相同的順序讀出數據。讀出數據時通過告訴磁盤控制器要讀出扇區所在的柱面號、磁頭號和扇區號〔物理地址的三個組成局部〕進行。磁盤控制器那么直接使磁頭部件步進到相應的柱面，選通相應的磁頭，等待要求的扇區移動到磁頭下。在扇區到來時，磁盤控制器讀出每個扇區的頭標，把這些頭標中的地址信息與期待檢出的磁頭和柱面號做比較〔即尋道〕，然后，尋找要求的扇區號。待磁盤控制器找到該扇區頭標時，根據其任務是寫扇區還是讀扇區，來決定是轉換寫電路，還是讀出數據和尾部記錄。找到扇區后，磁盤控制器必須在繼續尋找下一個扇區之前對該扇區的信息進行后處理。如果是讀數據，控制器計算此數據的ECC碼，然后，把ECC碼與已記錄的ECC碼相比較。如果是寫數據，控制器計算出此數據的ECC碼，與數據一起存儲。在控制器對此扇區中的數據進行必要處理期間，磁盤繼續旋轉。由于對信息的后處理需要消耗一定的時間，在這段時間內，磁盤已轉了相當的角度。5.1多媒體存儲的種類24交叉因子確實定是一個系統級的問題。一個特定硬盤驅動器的交叉因子取決于：磁盤控制器的速度、主板的時鐘速度、與控制器相連的輸出總線的操作速度等。如果磁盤的交叉因子值太高，就需多花一些時間等待數據在磁盤上存入和讀出。如果交叉因子值太低，就會大大降低磁盤性能。系統在磁盤上寫入信息時，寫滿一個磁道后轉到同一柱面的下一個磁頭，當柱面寫滿時，再轉向下一柱面。從同一柱面的一個磁道到另一個磁道，從一個柱面轉到下一個柱面，每一個轉換都需要時間，在此期間磁盤始終保持旋轉，這就會帶來一個問題：假定系統剛剛結束對一個磁道前一個扇區的寫入，并且已經設置了最正確交叉因子比值，現在準備在下一磁道的第一扇區寫入，這時，必須等到磁頭轉換好，讓磁頭部件重新準備定位在下一道上。如果這種操作占用的時間超過了一點，盡管是交叉存取，磁頭仍會延遲到達。這個問題的解決方法是以原先磁道所在位置為基準，把新的磁道上全部扇區號移動約一個或幾個扇區位置，這就是磁頭扭斜。磁頭扭斜可以理解為柱面與柱面之間的交叉因子，已由生產廠設置好，用戶一般不用去改變它。磁頭扭斜的更改比較困難，但是，它們只在文件很長、超過磁道結尾進行讀出和寫入時才發揮作用，所以，扭斜設置不正確所帶來的時間損失比采用不正確的扇區交叉因子值帶來的損失要小得多。交叉因子和磁頭扭斜可用專用工具軟件來測試和更改。更具體的內容這里就不再詳述，畢竟現在很多用戶都沒有見過這些參數。5.1多媒體存儲的種類25扇區號存儲在扇區頭標中，扇區交叉因子和磁頭扭斜的信息也存放在這里。最初，硬盤低級格式化程序只是行使有關磁盤控制器的專門職能來完成設置任務。由于這個過程可能破壞低級格式化的磁道上的全部數據，也極少采用。扇區交叉因子由寫入到扇區頭標中的數字設定，所以，每個磁道可以有自己的交叉因子。在大多數驅動器中，所有磁道都有相同的交叉因子。但有時因為操作上的原因，也可能導致各磁道有不同的扇區交叉因子。如在交叉因子重置程序工作時，由于斷電或人為中斷，就會造成一些磁道的交叉因子發生了改變，而另一些磁道的交叉因子沒有改變。這種不一致性對計算機不會產生不利影響，只是有最正確交叉因子的磁道要比其他磁道的工作速度更快。5.1多媒體存儲的種類264硬盤的容量硬盤的容量由盤面數〔磁頭數〕、柱面數和扇區數決定，其計算公式為：硬盤容量＝盤面數×柱面數×扇區數×512字節關于硬盤容量的大小，經常有人感到迷惑，為什么同一塊硬盤，有時顯示40GB，有時卻只有37GB，這主要是表示方法不標準造成的，如1MB到底代表1000000字節還是代表1048576字節。有些軟件把1000000字節作為1MB，如DM等，硬盤上標稱容量一般也按1MB＝1000000字節計算；而在另一些軟件中，1MB是1048576字節，如Fdisk等。一些書籍或報刊雜志上發表的論文，硬盤容量的單位也不統一，有以1000000字節為1MB的，也有把1048576字節作為1MB的。依據計算機表示數據的特點、數制的表示方式及計算機本身的開展，硬盤容量單位應該以2的多少次方表示比較符合實際情況，即以KB〔Kilobyte〕，MB〔Megabyte〕，GB〔Gigabyte〕，TB〔Terabyte〕，PB〔Petabyte〕，EB〔Exabyte〕為單位，各種單位之間的換算關系如下：計算機存儲單位271KB＝210B＝1024Byte1MB＝210KB＝220B＝1048576Byte1GB＝210MB＝220KB＝230B=1073741824Byte1TB＝210GB＝220MB＝230KB＝240B1PB＝210TB＝220GB＝230MB＝240KB=250B1EB＝210PB＝220TB＝230GB＝240MB=250KB=260B1ZB=2101EB＝220PB＝230TB＝240GB＝250MB=260KB=270B1YB=2101ZB=2201EB＝230PB＝240TB＝250GB＝260MB=270KB=280B1NB=2101YB=2201ZB=2301EB＝240PB＝250TB＝260GB＝270MB=280KB=290B1DB=2101NB=2201YB=2301ZB=2401EB＝250PB＝260TB＝270GB＝280MB=290KB=2100B1CB=210

1NB=2201NB=2301YB=2401ZB=2501EB＝260PB＝270TB＝280GB＝290MB=2100KB=2110B存儲單位之間的換算5.1多媒體存儲的種類285．硬盤接口硬盤接口是硬盤與主機系統間的連接部件，作用是在硬盤緩存和主機內存之間傳輸數據。不同的硬盤接口決定著硬盤與計算機之間的連接速度，在整個系統中，硬盤接口的優劣直接影響著程序運行快慢和系統性能好壞。從整體的角度上，硬盤接口分為IDE、SATA、SCSI和光纖通道四種，IDE接口硬盤多用于家用產品中，也局部應用于效勞器，SCSI接口的硬盤那么主要應用于效勞器市場，而光纖通道只在高端效勞器上，價格昂貴。SATA是種新生的硬盤接口類型，還正處于市場普及階段，在家用市場中有著廣泛的前景。在IDE和SCSI的大類別下，又可以分出多種具體的接口類型，又各自擁有不同的技術標準，具備不同的傳輸速度，比方ATA100和SATA；Ultra160SCSI和Ultra320SCSI都代表著一種具體的硬盤接口，各自的速度差異也較大。5.1多媒體存儲的種類29IDE接口IDE的英文全稱為“IntegratedDriveElectronics〞，即“電子集成驅動器〞，它的本意是指把“硬盤控制器〞與“盤體〞集成在一起的硬盤驅動器。把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬盤接口的電纜數目與長度，數據傳輸的可靠性得到了增強，硬盤制造起來變得更容易，因為硬盤生產廠商不需要再擔憂自己的硬盤是否與其它廠商生產的控制器兼容。對用戶而言，硬盤安裝起來也更為方便。IDE這一接口技術從誕生至今就一直在不斷開展，性能也不斷的提高，其擁有的價格低廉、兼容性強的特點，為其造就了其它類型硬盤無法替代的地位。IDE代表著硬盤的一種類型，但在實際的應用中，人們也習慣用IDE來稱呼最早出現IDE類型硬盤ATA-1，這種類型的接口隨著接口技術的開展已經被淘汰了，而其后開展分支出更多類型的硬盤接口，比方ATA、UltraATA、DMA、UltraDMA等接口都屬于IDE硬盤。5.1多媒體存儲的種類30IDE接口PIDE硬盤的傳輸模式有以下三種：PIO(ProgrammedI/O)模式、DMA(DriectMemoryAccess)模式、UltraDMA(簡稱UDMA)模式。PIO(ProgrammedI/O)模式的最大弊端是耗用極大量的CPU資源。以PIO模式運行的IDE接口，數據傳輸率達3.3MB/s(PIOmode0)～16.6MB/s(PIOmode4)不等。PDMA(DirectMemoryAccess)模式分為Single-WordDMA及Multi-WordDMA兩種。Single-WordDMA模式的最高傳輸率達8.33MB/s，Multi-WordDMA(DoubleWord)那么可達16.66MB/s。PDMA模式同PIO模式的最大區別是:DMA模式并不用過分依賴CPU的指令而運行，可到達節省處理器運行資源的效果。但由于UltraDMA模式的出現和快速普及，這兩個模式立即被UDMA所取代。5.1多媒體存儲的種類31IDE接口PUltraDMA模式(簡稱UDMA)是UltraATA制式下所引用的一個標準，以16-bitMulti-WordDMA模式作為基準。UDMA其中一個優點是它除了擁有DMA模式的優點外，更應用了CRC(CyclicRedundancyCheck)技術，加強了資料在傳送過程中偵錯及除錯方面的效能。P自UltraATA標準推行以來，其接口便應用了DDR(DoubleDataRate)技術將傳輸的速度提升了一倍，目前已開展到UltraATA/100了，其傳輸速度高達100MB/s。5.1多媒體存儲的種類32SATA使用SATA〔SerialATA〕口的硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機硬盤的趨勢。2022年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的SerialATA委員會正式確立了SerialATA1.0標準，20**年，雖然串行ATA的相關設備還未正式上市，但SerialATA委員會已搶先確立了SerialATA2.0標準。SerialATA采用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區別在于能對傳輸指令〔不僅僅是數據〕進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。5.1多媒體存儲的種類33串口硬盤是一種完全不同于并行ATA的新型硬盤接口類型，由于采用串行方式傳輸數據而知名。相對于并行ATA來說，就具有非常多的優勢。首先，SerialATA以連續串行的方式傳送數據，一次只會傳送1位數據。這樣能減少SATA接口的針腳數目，使連接電纜數目變少，效率也會更高。實際上，SerialATA僅用四支針腳就能完成所有的工作，分別用于連接電纜、連接地線、發送數據和接收數據，同時這樣的架構還能降低系統能耗和減小系統復雜性。其次，SerialATA的起點更高、開展潛力更大，SerialATA1.0定義的數據傳輸率可達150MB/s，這比目前最新的并行ATA〔即ATA/133〕所能到達133MB/s的最高數據傳輸率還高，而在SerialATA2.0的數據傳輸率將到達300MB/s，最終SATA將實現600MB/s的最高數據傳輸率。5.1多媒體存儲的種類34SATAIISATAII是在SATA的根底上開展起來的，其主要特征是外部傳輸率從SATA的1.5Gbps(150MB/sec)進一步提高到了3Gbps(300MB/sec)，此外還包括NCQ(NativeCommandQueuing，原生命令隊列)、端口多路器(PortMultiplier)、交錯啟動(StaggeredSpin-up)等一系列的技術特征。單純的外部傳輸率到達3Gbps并不是真正的SATAII。SATAII的關鍵技術就是3Gbps的外部傳輸率和NCQ技術。NCQ技術可以對硬盤的指令執行順序進行優化，防止像傳統硬盤那樣機械地按照接收指令的先后順序移動磁頭讀寫硬盤的不同位置，與此相反，它會在接收命令后對其進行排序，排序后的磁頭將以高效率的順序進行尋址，從而防止磁頭反復移動帶來的損耗，延長硬盤壽命。另外并非所有的SATA硬盤都可以使用NCQ技術，除了硬盤本身要支持NCQ之外，也要求主板芯片組的SATA控制器支持NCQ。此外，NCQ技術不支持FAT文件系統，只支持NTFS文件系統。5.1多媒體存儲的種類35SATAII由于SATA設備市場比較混亂，不少SATA設備提供商在市場宣傳中濫用“SATAII〞的現象愈演愈烈，例如某些號稱“SATAII〞的硬盤卻僅支持3Gbps而不支持NCQ，而某些只具有1.5Gbps的硬盤卻又支持NCQ，所以，由希捷(Seagate)所主導的SATA-IO(SerialATAInternationalOrganization，SATA國際組織，原SATA工作組)又宣布了SATA2.5標準，收錄了原先SATAII所具有的大局部功能——從3Gbps和NCQ到交錯啟動(StaggeredSpin-up)、熱插拔(HotPlug)、端口多路器(PortMultiplier)以及比較新的eSATA(ExternalSATA，外置式SATA接口)等等。

5.1多媒體存儲的種類36SATAII值得注意的是，局部采用較早的僅支持1.5Gbps的南橋芯片(例如VIAVT8237和NVIDIAnForce2MCP-R/MCP-Gb)的主板在使用SATAII硬盤時，可能會出現找不到硬盤或藍屏的情況。不過大局部硬盤廠商都在硬盤上設置了一個速度選擇跳線，以便強制選擇1.5Gbps或3Gbps的工作模式(少數硬盤廠商那么是通過相應的工具軟件來設置)，只要把硬盤強制設置為1.5Gbps，SATAII硬盤照樣可以在老主板上正常使用。SATA硬盤在設置RAID模式時，一般都需要安裝主板芯片組廠商所提供的驅動，但也有少數較老的SATARAID控制器在打了最新補丁的某些版本的WindowsXP系統里不需要加載驅動就可以組建RAID。5.1多媒體存儲的種類37SCSISCSI的英文全稱為“SmallComputerSystemInterface〞〔小型計算機系統接口〕，是同IDE〔ATA〕完全不同的接口，IDE接口是普通PC的標準接口，而SCSI并不是專門為硬盤設計的接口，是一種廣泛應用于小型機上的高速數據傳輸技術。SCSI接口具有應用范圍廣、多任務、帶寬大、CPU占用率低，以及熱插拔等優點，但較高的價格使得它很難如IDE硬盤般普及，因此SCSI硬盤主要應用于中、高端效勞器和高檔工作站中。5.1多媒體存儲的種類38SCSISCSI是一種不斷前進的技術，先后衍生出了SCSI-1、FastSCSI(10MB/s)、FAST-WIDE-SCSI-2〔20MB/s〕、UltraSCSI(40MB/s)、Ultra2SCSI(80MB/s)、Ultra160SCSI(160MB/s)、Ultra320SCSI(320MB/s)等，現在市場中占據主流的是Ultra160SCSI、Ultra320SCSI接口產品。最近參加的規格有FibreChannelSCSI、IEEE1394〔Firewire，火線〕和SCSI3〔160MB/秒〕，即將誕生的有SCSI4〔320MB/秒〕和SCSI5〔640MB/秒〕。從SCSI3開始，SCSI能按照需要快速地提高性能，并擁有近乎完美的向后兼容性，保護了用戶的投資。隨了速度的日益提升之外，SCSI也開始注重易用性，采用CAM〔CommonAccessModel，公共存取模型〕在眾多SCSI命令集和程序調節之間參加了一個控制層，使SCSI的編程更為方便。我堅信，科學的進步會把SCSI帶上一個又一個技術頂峰，未來的SCSI也一定會變得更廉價更好用。5.1多媒體存儲的種類39光纖通道光纖通道的英文拼寫是FibreChannel，和SCIS接口一樣光纖通道最初也不是為硬盤設計開發的接口技術，是專門為網絡系統設計的，但隨著存儲系統對速度的需求，才逐漸應用到硬盤系統中。光纖通道硬盤是為提高多硬盤存儲系統的速度和靈活性才開發的，它的出現大大提高了多硬盤系統的通信速度。光纖通道的主要特性有：熱插拔性、高速帶寬、遠程連接、連接設備數量大等。光纖通道傳輸率2GB/s、4GB/s以至到8GB/s。光纖通道是為在像效勞器這樣的多硬盤系統環境而設計，能滿足高端工作站、效勞器、海量存儲子網絡、外設間通過集線器、交換機和點對點連接進行雙向、串行數據通訊等系統對高數據傳輸率的要求。5.1多媒體存儲的種類40效勞器硬盤具有如下四個特點。1、速度快效勞器硬盤轉速很高，7200轉、10000轉的產品已經相當普及，甚至還有到達15000轉的。它還配備了較大的回寫式緩存，一般為2MB、4MB、8MB或16MB，甚至還有64MB的產品。平均訪問時間比較短；外部傳輸率和內部傳輸率更高。2、可靠性高

5.1多媒體存儲的種類41務器硬盤具有如下四個特點。3、帶寬大多數效勞器采用了數據吞吐量大、CPU占有率極低的SCSI硬盤。SCSI硬盤必須通過SCSI接口才能使用，有的效勞器主板集成了SCSI接口，有的安有專用于大約有10-50人同時在正常上班時間隨機訪問效勞器或工作站。在此種情況下建議選擇SCSI接口硬盤。高性能效勞器和工作站主要面向執行關鍵任務且工作負荷很重的文件效勞器，其負荷相當于50多人在一天24小時內同時進行訪問，同時還面向視頻、動畫制作等有高要求的工作站。在這些場合建議使用高端SCSI。5.1多媒體存儲的種類42硬盤類型的選擇普通家用或小型企業的臺式機用戶對硬盤性能的需求相對較低，也極少會對存儲系統提出高性能的要求，因此一般建議使用ATA、SATA接口硬盤，局部個人音頻或視頻工作者可以考慮采用SCSI接口。中型效勞器和工作站主要面向工作負荷較輕或中等的企業環境，其負荷相當于大約有10-50人同時在正常上班時間隨機訪問效勞器或工作站。在此種情況下建議選擇SCSI接口硬盤。高性能效勞器和工作站主要面向執行關鍵任務且工作負荷很重的文件效勞器，其負荷相當于50多人在一天24小時內同時進行訪問，同時還面向視頻、動畫制作等有高要求的工作站。在這些場合建議使用高端SCSI。5.1多媒體存儲的種類43存儲卡類別存儲卡類型：閃存卡〔FlashCard〕是利用閃存〔FlashMemory〕技術到達存儲電子信息的存儲器，一般應用在數碼相機，掌上電腦，MP3等小型數碼產品中作為存儲介質，所以樣子小巧，有如一張卡片，所以稱之為閃存卡。根據不同的生產廠商和不同的應用，閃存卡大概有SmartMedia〔SM卡〕、CompactFlash〔CF卡〕、MultiMediaCard〔MMC卡〕、SecureDigital〔SD卡〕、MemoryStick〔記憶棒〕、XD-PictureCard〔XD卡〕和微硬盤〔MICRODRIVE〕這些閃存卡雖然外觀、規格不同，但是技術原來都是相同的。而作為移動使用的存儲卡有MMC卡、RS-MMC卡、SD卡、miniSD卡、T-Flash卡、sony記憶棒、CF卡。5.1多媒體存儲的種類44存儲卡類別存取速度：存取速度是指閃存卡在被寫入數據或讀取數據時的數據傳輸速度。不同類型的閃存卡采用的接口標準各不相同，自然各自的存取速度也不相同。即便是同種類型的存儲卡，也受到各廠商制造水平、讀卡器優略，乃至被連接到的主機性能等因素的干擾，在實際也表現出不同的存取速度。同一塊卡應用于不同的相機，也可能表現出速度的差異，這受到相機閃存卡接口性能差異的影響。各廠商所宣稱的閃存卡存取速度根本都是某種狀態下，閃存卡的最高存取速度，實際應用中根本無法到達這樣的速度。市場上還廣為流傳著倍速閃存卡的概念，如40倍速的CF卡，倍速是光存儲設備的速度計算概念，1倍速等于150KB/s的數據傳輸速度，那么40倍速將到達每秒6MB的速度。但在實際應用中，這些高速的閃存卡并沒有到達如此高的速度，在特定的數碼相機或讀卡器設備上也許能到達或接近如此高的速度。但大局部的應用中，高速閃存卡確實要快于普通閃存卡，但并沒有超出普通閃存卡存取速度那么多倍。5.1多媒體存儲的種類45電壓：不同類型的閃存卡具有不同的標準，其所能正常工作的電壓是不同的。不過不同的閃存卡接口也各不相同，不存在插錯接口的可能。因此不會出現因插錯接口，工作電壓不同而損壞閃存卡的情況。SD卡數據傳送和物理標準是由MMC開展而來，尺寸大小和MMC差不多。SD卡與MMC卡保持著向上兼容，也就是說，MMC可以被新的SD設備存取，兼容性那么取決于應用軟件，但SD卡卻不可以被MMC設備存取。即便如此仍舊建議，什么類型的閃存卡對應什么類型的接口，以防止不必要的錯誤。MMC卡：MMC〔MultiMediaCard〕卡由西門子公司和首推CF的SanDisk于1997年推出。1998年1月十四家公司聯合成立了MMC協會〔MultiMediaCardAssociation簡稱MMCA〕，現在已經有超過84個成員。MMC的開展目標主要是針對數碼影像、音樂、、PDA、電子書、玩具等產品，號稱是目前世界上最小的FlashMemory存貯卡，尺寸只有32mmx24mmx1.4mm。雖然比SmartMedia厚，但整體體積卻比SmartMedia小，而且也比SmartMedia輕，只有1.5克。MMC也是把存貯單元和控制器一同做到了卡上，智能的控制器使得MMC保證兼容性和靈活性。5.1多媒體存儲的種類46MMC存貯卡可以分為MMC和SPI兩種工作模式，MMC模式是標準的默認模式，具有MMC的全部特性。而SPI模式那么是MMC存貯卡可選的第二種模式，這個模式是MMC協議的一個子集，主要用于只需要小數量的卡〔通常是1個〕和低數據傳輸率〔和MMC協議相比〕的系統，這個模式可以把設計花費減到最小，但性能就不如MMC。MMC被設計作為一種低本錢的數據平臺和通訊介質，它的接口設計非常簡單：只有7針！接口本錢低于0.5美元，相比之下SmartMedia和MemoryStick的接口本錢都要高于1美元。在接口中，電源供給是3針，而數據操作只用3針的串行總線即可〔SPI模式再加上1針用于選擇芯片〕。

代表機型：諾基亞N-GageQD，7710，6600，3650等。5.1多媒體存儲的種類47RS-MMC卡:全名〔ReducedSizeMultiMediaCard〕。此卡標準最初由MMCA〔多媒體卡協會〕于20**年11月發布。其大小僅為標準MMC卡的一半，卻繼承了后者的所有優勢和性能特征。通過轉接卡，它也適用于原有的MMC與具備支持MMC的SD介面裝置。代表機型：三星D710，730，V500，SPH-V4400，諾基亞6260，6630，6670，7610，西門子S65，松下X700等。5.1多媒體存儲的種類48SD卡：SD卡〔SecureDigitalMemoryCard〕是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備。SD卡由日本松下、東芝及美國SanDisk公司于1999年8月共同開發研制。大小猶如一張郵票的SD記憶卡，重量只有2克，但卻擁有高記憶容量、快速數據傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的平安性。

SD卡數據傳送和物理標準由MMC開展而來，大小和MMC差不多，尺寸為32mmx24mmx2.1mm。長寬和MMC一樣，只是厚了0.7mm，以容納更大容量的存貯單元。SD卡與MMC卡保持著向上兼容，也就是說，MMC可以被新的SD設備存取，兼容性那么取決于應用軟件，但SD卡卻不可以被MMC設備存取。〔SD卡外型采用了與MMC厚度一樣的導軌式設計，以使SD設備可以適合MMC〕5.1多媒體存儲的種類49SD接口除了保存MMC的7針外，還在兩邊加多了2針，作為數據線。采用了NAND型FlashMemory，根本上和SmartMedia的一樣，平均數據傳輸率能到達2MB/s。SD卡的結構能保證數字文件傳送的平安性，也很容易重新格式化，所以有著廣泛的應用領域，音樂、電影、新聞等多媒體文件都可以方便地保存到SD卡中。因此不少數碼相機也開始支持SD卡。5.1多媒體存儲的種類50SD接口除了保存MMC的7針外，還在兩邊加多了2針，作為數據線。采用了NAND型FlashMemory，根本上和SmartMedia的一樣，平均數據傳輸率能到達2MB/s。SD卡的結構能保證數字文件傳送的平安性，也很容易重新格式化，所以有著廣泛的應用領域，音樂、電影、新聞等多媒體文件都可以方便地保存到SD卡中。因此不少數碼相機也開始支持SD卡。很多存儲卡公司都有開發SD卡，松下是目前SD卡最主要的生產廠家，2000年時SD卡容量已經從8MB到64MB分為4個不同的等級來滿足不同場合的需要，數據傳輸率為2MB/s。到2022年末單卡容量已經高達512MB，數據傳輸率也提升到10MB/s。20**年推出容量到達1GB，數據傳輸率為20MB/s的高性能儲存卡，到20**年容量有望到達4GB。代表機型：多普達515，535，818，神達MIO8390，LGG910，聯想ET960等。5.1多媒體存儲的種類51MiniSD卡：全名〔MiniSecureDigitalMemoryCard〕。miniSD卡是SD卡開展而來，性能和傳統的SD卡并無大的區別，miniSD卡和SD卡一樣，都具有每秒2MB的數據傳輸速度。與傳統SD卡一樣，miniSD卡同樣具有硬件數據寫保護保護開關，可防止儲存內容不慎刪除的風險。miniSD卡特點是體積小巧〔體積只有21.5×20x1.4mm，相比較原來的SD卡減少了40%的體積〕、性能穩定，可配合專用轉接卡使用，完全兼容標準SD卡插槽。而且miniSD卡采用的是低耗電的設計，比SD卡更適用于移動通信設備，因此主要進攻、PDA、掌上電腦的信息終端。代表機型：多普達565、575、motoMPX220等。5.1多媒體存儲的種類52T-Flash卡：全名〔TransFLash由〕摩托羅拉與SANDISK共同研發，在20**年推出。是一種超小型卡〔11*15*1MM〕。TF卡可經SD卡轉換器后，當SD卡使用。支持機型：MOTOROLAA780，E398，C975等。5.1多媒體存儲的種類535.1多媒體存儲的種類545.1多媒體存儲的種類555.1多媒體存儲的種類565.1多媒體存儲的種類575.1多媒體存儲的種類58U盤擴容檢測、測速軟件：MyDiskTest5.1多媒體存儲的種類595.1多媒體存儲的種類60寫入速度極差的U盤5.1多媒體存儲的種類61讀寫速度良好的U盤5.1多媒體存儲的種類62讀寫速度正常的U盤5.1多媒體存儲的種類63Sony記憶棒：MemoryStick記憶棒，是Sony公司開發研制的，尺寸為：50mmx21.5mmx2.8mm，重4克。采用精致醒目的藍色外殼〔新的MG為白色〕，并具有寫保護開關。

Sony強調其帶獨立針槽的接口易于從插槽中插入或抽出，不輕易損壞；而且絕不會互相接觸，大大減低針與針接觸而發生的誤差，令資料傳送更為可靠；比起插針式存貯卡也更容易清潔。5.1多媒體存儲的種類64除了外型小巧、具有極高穩定性和版權保護功能以及方便地使用于各種記憶棒系列產品等特點外，記憶棒的優勢還在于索尼推出的大量利用該項技術的產品，如DV攝像機、數碼相機、VAIO個人電腦、彩色打印機、Walkman、IC錄音機、LCD電視等，而PC卡轉換器、3.5英寸軟盤轉換器、并行出口轉換器和USB讀寫器等全線附件使得記憶棒可輕松實現與PC及蘋果機的連接。記憶棒推出后，三星、愛華、三洋、卡西歐、富士通、奧林巴斯、夏普等一系列公司已表示了對此格式的支持。索尼公司目前還在尋求家用電子行業和IT行業對記憶棒格式的認同。Sony將在今后把更多代表記憶棒最新開展的產品介紹到國內市場。5.1多媒體存儲的種類65除了外型小巧、具有極高穩定性和版權保護功能以及方便地使用于各種記憶棒系列產品等特點外，記憶棒的優勢還在于索尼推出的大量利用該項技術的產品，如DV攝像機、數碼相機、VAIO個人電腦、彩色打印機、Walkman、IC錄音機、LCD電視等，而PC卡轉換器、3.5英寸軟盤轉換器、并行出口轉換器和USB讀寫器等全線附件使得記憶棒可輕松實現與PC及蘋果機的連接。記憶棒推出后，三星、愛華、三洋、卡西歐、富士通、奧林巴斯、夏普等一系列公司已表示了對此格式的支持。索尼公司目前還在尋求家用電子行業和IT行業對記憶棒格式的認同。Sony將在今后把更多代表記憶棒最新開展的產品介紹到國內市場。記憶棒的缺點一是只能在索尼數碼相機中使用，二是容量尚不夠大。支持索愛P908，P910C，S700C等。5.1多媒體存儲的種類66CF卡：CF卡〔CompactFlash〕是1994年由SanDisk最先推出的。CF卡具有PCMCIA-ATA功能，并與之兼容；CF卡重量只有14g，僅紙板火柴般大小〔43mmx36mxm3.3mm〕，是一種固態產品，也就是工作時沒有運動部件。CF卡采用閃存〔flash〕技術，是一種穩定的存儲解決方案，不需要電池來維持其中存儲的數據。對所保存的數據來說，CF卡比傳統的磁盤驅動器平安性和保護性都更高；比傳統的磁盤驅動器及Ⅲ型PC卡的可靠性高5到10倍，而且CF卡的用電量僅為小型磁盤驅動器的5%。這些優異的條件使得大多數數碼相機選擇CF卡作為其首選存儲介質。雖然最初CF卡是采用FlashMemory的存貯卡，但隨著CF卡的開展，各種采用CF卡規格的非FlashMemory卡也開始出現，CFA后來又開展出了CF+的規格，使CF卡的范圍擴展到非FlashMemory的其它領域，包括其它I/O設備和磁盤存貯器，以及一個更新物理規格的TypeII規格〔IBM的Microdrive就是TypeII的CF卡〕，TypeII和原來的TypeI相比不同之處在于TypeII厚5mm。5.1多媒體存儲的種類67CF卡同時支持3.3伏和5伏的電壓，任何一張CF卡都可以在這兩種電壓下工作，這使得它具有廣闊的使用范圍。CF存貯卡的兼容性還表現在它把FlashMemory存貯模塊與控制器結合在一起，這樣使用CF卡的外部設備就可以做得比較簡單，而且不同的CF卡都可以用單一的機構來讀寫，不用擔憂兼容性問題，特別是CF卡升級換代時也可以保證舊設備的兼容性。CF卡有相當多的平臺支持，包括DOS，Windows3.x，Windows95，Windows98，WindowsCE，OS/2，AppleSystem7，Linux和許多種UNIX都能夠支持。5.1多媒體存儲的種類68CF卡作為世界范圍內的存儲行業標準，保證CF產品的兼容，保證CF卡的向后兼容性；隨著CF卡越來越被廣泛應用，各廠商積極提高CF卡的技術，促進新一代體小質輕、低能耗先進移動設備的推出，進而提高工作效率。CFA總部在加拿大的PaloAlto，其成員有權免費得到CF卡、CF商標和CF技術詳情。CFA成員包括3COM，佳能、柯達、惠普、日立、IBM、松下、摩托羅拉、NEC、SanDisk、精工〔愛普生〕和SocketCommunications等120多個。而且其中的主要數碼相機生產研發廠商已經成立了一個專門組織，從事于CF產品的開發。目前世界上最大的CF型卡容量已經達640M。一般市場上常見的是8MB、16MB、32MB、64MB、128MB、256MB等幾種〔128MB以上的為Ⅱ型〕。代表機型：多普達696等。5.2光存儲技術概述多媒體存儲技術主要是指光存儲技術光存儲系統由光盤驅動器和光盤〔片〕組成。光盤驅動器產生一束激光照射到光盤上，反射光由一個光檢波來接收，并且被解碼成數據。691.光存儲的類型光盤包括只讀光盤、只寫一次光盤和可擦寫光盤3種，前兩種都是屬于不可擦除的.(1)CD—ROM只讀光盤

CD—ROM是最常用的光盤，直徑約12cm，容量約650M(74min)。其工作特點是，采用激光調制方式記錄信息，將信息以凹坑(pits)和凸區(lands)的形式記錄在螺旋形光道上。光盤是由母盤壓模制成的，一旦復制成形，永久不變，用戶只能讀出信息。

7071(2)W0RM一次寫屢次讀光盤W0RM(WriteOnceReadMany)光盤使用戶能夠自己將數據、程序或節目記錄到光盤上實現方式:采用有機染料作為記錄層，該層被激光加熱時那么熔化，并形成了一個凹坑，未被加熱的點仍然是平面，這就形成了代表0和1的兩種狀態。讀取激光照射在凹坑上時，反射光的光強降低72也有的系統使用一層薄的金屬記錄層，當該金屬被寫激光加熱到170℃時，它的物理特性由晶態(高反射性)轉換到非晶態(低反射性)，從而在光盤軌道上產生了光反射系數高〔未被加熱過〕與低(加熱過)兩種不同的狀態，使激光可讀出數據。73(3)Rewritable可重寫光盤在可擦寫光盤系統中，用戶自己可以進行數據的寫、讀，擦除后并再次寫入。有多種不同方式的可擦寫光盤，包括磁光系統、相變系統和染料化合物系統。磁光記錄將磁介質的可擦寫性與光的高記錄密度結合在一起。磁光記錄使磁介質在垂直于光盤外表的方向上磁化，磁微粒被放置于預先刻槽的光盤外表上。垂直記錄使記錄波長短，所以記錄密度比磁帶高得多。74

磁光記錄原理75相變光記錄采用的是一種具有晶體/非晶體狀態可逆轉換特性的材料，記錄時使用一種溫度，而擦除時采用另一種溫度。對可擦寫媒質，從晶體到非晶體的變化一般用于記錄數據，其逆變過程用于擦除記錄信息。用激光加熱記錄層，使聚焦點的溫度略高于它的熔點而冷卻凝固時，就變成非晶體。由于非晶體狀態不穩定，材料易于反變，因此，當該點加熱到稍低于熔點的溫度再冷卻時，就返回晶態，數據那么被擦除。相變技術用在CD—RW、DVD—RW和DVD—RAM中76染料化合物記錄記錄層是由兩層含有不同吸墊材料的塑料基片構成。把對著入射光的一層稱為上層，另一層那么稱為下層。上層對波長為840nm的光敏感，受熱后那么擴張；下層對此波長不敏感，是透明的，其物理性能不受這種波長的激光影響。這樣在激光照射點上，上層受熱擴張、下層不變，于是上層那么變形起皺。激光掃過以后，該點冷卻，起皺面那么保存下來。軌道上未被光照射的局部仍保持為平面，這就形成反射系數不同的兩種狀態，即皺面和平面，將數據記錄下來。下層對波長為780nm的光敏感，用這種波長的激光照射時，該層受熱變軟，使上層的皺起面得以展平，原來記錄的數據那么被抹掉。77現在120mm可擦寫光盤可存儲4.7GB，它的容量還會增加10倍，數據讀取速率可到達10MB／s。使用更高的旋轉速度和置于平行軌道的多光頭，可使速度到達500MB／s甚至更高78(2)光存儲系統的技術指標光存儲系統的技術指標包括尺寸、容量、平均存取時間、數據傳輸速率、誤碼率和平均無故障時間等1.尺寸光盤的尺寸多種多樣。LV〔LaserVision〕的直徑為12英寸(300mm)，CD激光唱盤和CD—ROM為4.72英寸(120mm)，WORM一次寫光盤為14.12英寸和4.7英寸，可擦寫光盤向小尺寸方向開展，主要尺寸為4.7英寸和3.14英寸。792.容量光盤的容量包括格式化容量和用戶容量。格式化容量是指按某種光盤標準進行格式化后的容量。采用不同的光盤標準就有不同的存儲格式，容量也不一樣。如果改變每個扇區的字節數，或采用不同的驅動程序，都會影響格式化容量。用戶容量是指盤片格式化后允許對盤片執行讀寫操作的容量。由于格式、校正、檢索等比特需要占用一定的容量空間，因此用戶容量小于格式化容量。光盤正朝著高密度、大容量和小體積的方向開展。提高光盤存儲容量的方法有多種，通常以提高位密度和道密度來實現。其主要途徑是縮短所用激光的波長，利用光斑邊界記錄取代光斑位記錄或采用區位記錄等方式。74分鐘〔650M〕、80分鐘〔700M〕803.平均存取時間平均存取時間是指從計算機向光盤驅動器發出命令開始，到光盤驅動器在光盤上找到讀／寫的信息的位置并接收讀／寫命令為止的一段時間。平均存取時間等于平均尋道時間和平均等待時間的和。光學頭沿半徑移動全程1／3長度所需的時間為平均尋道時間。盤片旋轉半周的時間為平均等待時間。目前大多數光盤驅動器的平均存取時間在200ms到400ms之間814．數據傳輸速率數據傳輸速率一般是指單位時間內光盤驅動器送出的數據比特數。該數值與光盤轉速和存儲密度有關。現在主要是針對提高數據傳輸速率和縮短平均存取時間開展技術研究工作。對于CD—ROM，其數據傳輸速率已從初期的150KB／s(單倍速)提高到7.8MB／s(52倍速)825.平均無故障時間CD-ROM的平均無故障時間(MTBP，MeanTimeBetweenFailures)要求到達25000h835.3CD1CD技術的開展光存儲技術最早可追溯到20世紀70年代初期。1972年9月5日．Philips公司向國際新聞界展示了長時間播放電視節目的光盤系統，在光盤上記錄的是模擬電視信號〔LaserVision〕。1978年，SONY生產的影碟機正式投放市場，光盤的直徑為30cm，一片雙面盤的播放時間可達2小時。1979年，Philips公司發布了激光唱機(Compactdiscplayer，CDPlayer)。為了便于光盤的生產、使用和推廣，幾個主要光盤制造公司和國際標準化組織制定了一些有關的標準和標準84(1)CD—DA：1981年制定紅皮書，即CD—DA激光數字音頻光盤的標準。(2)CD一ROM：1985年制定黃皮書，經修訂，1988年正式作為國際標準ISO9660(3)CD—V(Video)：存儲模擬的視頻信息和數字化聲音，在影碟機上使用，視頻信息可以輸出到電視機。(4)可錄CD：可錄CD盤的橙皮書標準。可錄CD分為兩類，即CD—MO和CD—WO。CD—MO稱為磁光盤，可重寫；CD—WO又稱CD—R，不能重寫。

85(5)CD—I：1987年制定綠皮書標準，用于交互式多媒體CD—I系統中存儲數字化的文字、圖形、聲音、圖像等。(6)CD—ROMXA：1991年制定CD—ROMXAII標準，對應于ISO9660II。(7)Photo—CD像片光盤.1992年制定標準。用于存放數字化的靜態照片。(8)VideoCD1993年制定的白皮書(WhiteBook)標準，采用MPEG一1壓縮算法壓縮動態圖像。它使VideoCD節目能夠在CD—I，CD—ROMXA和VideoCD播放機上播放86872CD-DA

CD-DA激光唱盤的標準定義在1982年發布的紅皮書(RedBook)中，它源于CD-AudioBook，后來成為IEC908標準激光唱盤、CD-ROM、數字激光視盤等統稱為CD盤。CD盤主要由保護層、反射激光的鋁反射層、刻槽和聚碳脂襯墊組成。光盤的直徑為120mm，中間孔直徑為15mm，厚度為1.2mm。光盤的最里面局部不存儲數據,這個區域把光盤和旋轉的動力軸夾在一起。記錄數據的區域有35.5mm寬。引入區在數據區的最里面邊緣局部，引出區在最外面。引入和引出區包含有非音頻數據，用來控制光驅。888990名稱技術指標名稱技術指標播放時間74分鐘

旋轉方向順時針(從讀出表面看)

旋轉速度1.2m/s～1.4m/s(恒定線速度)光學系統光道間距1.6μm激光波長780nm(7800?)盤片直徑120mm聚焦深度±2μm盤片厚度1.2mm信號格式中心孔直徑15mm通道數2個記錄區46mm～117mm量化16位線性量化數據信號區50mm～116mm采樣頻率44.1kHz材料折射率為1.55的任何材料通道位速率4.3218Mb/s最小凹坑長度0.833μm(1.2m/s)～0.972μm(1.4m/s)數據位速率1.9409Mb/s最大凹坑長度3.05μm(1.2m/s)～3.56μm(1.4m/s)數據：通道位8:17凹坑深度～0.11μm錯誤校正碼CIRC凹坑寬度～0.5μm調制方式EFM磁盤存放數據的磁道是同心環，磁盤片轉動的角速度是恒定的，但在兩條磁道上，磁頭相對于磁道的線速度是不同的。控制簡單，便于隨機存取，但外磁道的存儲空間不能得到充分利用。CD盤光道的結構不是同心環，而是螺旋型軌道。CD盤轉動的角速度在光盤的內外區是不同的，而它的線速度卻是恒定的〔CLV〕。這樣內外光道的記錄密度(比特數/每英寸)可以做到一樣，盤片可得到充分利用，但隨機存儲特性變得較差，控制也比較復雜91CD-DA的文件結構CD-DA光道的特點是一個區段，多條光道(一個曲目，對應一條光道)，不設目錄結構。圖5-6是一張CD-DA唱盤的光道結構，其中有一個區段，17條光道，對應17首歌曲，沒有目錄結構。

923CD-ROM

CD-ROM共有三種類型的光道：·CD-DA光道，用于存儲聲音數據。·CD-ROMMode1，用于存儲計算機數據。·CD-ROMMode2，用于存儲聲音數據、靜態圖像或電視圖像數據。

不同類型的光道，存放數據的格式不同，有不同的數據量和校驗碼從而有不同的誤碼率

93CD-ROM的扇區地址與磁盤的扇區地址不同。磁盤的扇區地址是用C-H-S(柱面號-磁頭號-扇區號)地址系統來表示，而CD-ROM是用軌道號和計時系統中的分、秒，扇區(75扇區/秒)來表示CD-ROM可以用多個區段、多條光道。但由于區段之間需要保存13MB的空間，造成CD-R盤片空間的浪費，因此，一般不采用多個區段刻錄CD-ROM文件標準叫ISO9660，它是一個描述計算機用的CD-ROM文件結構標準。解決文件存放在CD-ROM上，可以在不同系統之間進行交換等問題944CD-ROM/XA

(CD-ROMExtendedArchitecture)Philips,Microsoft,Sony發布,是黃皮書的擴充.

定義了兩種新的扇區形式：·

CD-ROMMode2，XAFormat，Form1：用于存儲計算機數據。·

CD-ROMMode2，XAFormat，Form2：存儲壓縮的聲音、靜態圖像或電視圖像數據。

955CD-R

OrangeBook是另一種CD光盤的標準，這種CD盤叫做可錄CD-R(compactdiskrecordable)盤，它允許用戶把自己創作的影視節目或者多媒體文件寫到盤上。可錄CD盤分為以下兩類：

CD-MO(compactdisk-magnetooptical)盤，磁光盤。用戶可以把數據寫到MO盤上，盤上的數據可以抹掉，抹掉后又可以重寫。

CD-WO(compactdisk-writeonce)盤，這種盤又寫成CD-R盤，用戶可以把數據寫到盤上，但是數據一旦寫入，就不能把寫入的數據抹掉。96OrangeBookPart2(CD-WO盤)這種盤在出廠時就已經在盤上刻錄有槽，稱為預刻槽，也就是物理光道的位置已經確定，是一片空白盤。用戶把多媒體文件寫到盤上之后，就把內容表(TableOfContents，TOC)寫到盤上。在寫入TOC之前，這種盤只能在專用的播放機上讀；在TOC寫入之后，這種盤就可以在普通的播放機上播放。OrangeBookPart2標準還定義了另一種CD-WO盤，叫做HybridDisc(混合盤)。這種盤含有兩種類型的記錄區域：97〔1〕Pre-recordedArea(預記錄區)，這個區域的信息是按照RedBook、YellowBook或GreenBook標準預先記錄在盤上的，是一個只讀區域。〔2〕RecordableArea(可記錄區)。這個區可以把物理光道分成好幾個記錄段(multi-session)。每段由3個區域組成：導入區(LeadIn)、信息區(Information)和導出區(LeadOut)，每一段要在導入區寫入TOC(內容表)。98CD-DA音樂打包無損格式99格式：APE或ISO，其中常用ape格式CD-DA音樂打包無損格式100Ape打包文件中的音樂播放清單，記錄了曲名、起始時間、時長等信息CD-DA音樂打包無損格式101將cue類型的CD音樂清單文件導入“千靜聽〞播放器中，就可轉換成MP36VCDVideoCD(VCD)是由JVC、Philips、Matsushita和Sony聯合定義的數字電視視盤技術規格，它于1993年問世，盤上的聲音和電視圖像都是以數字的形式表示的。1994年7月發布了“VideoCDSpecificationVersion2.0〞，并命名為WhiteBook(白皮書)。該標準描述的是一個使用CD格式和MPEG-1標準的數字電視存儲格式。VideoCD標準在CD-Bridge規格和ISO9660文件結構根底上定義了完整的文件系統，這樣就使VCD節目能夠在CD-ROM、CD-I和VCD播放機上播放102光盤內有一個區段，多個光道。設有目錄結構，即VCD文件系統。文件系統放在第一條光道中。其后，每條光道對應一個視頻片段。在標準的視頻光盤中，音樂素材，要么融合在動態畫面中，要么配有靜止圖像，并以視頻光盤格式保存

103VCD的數據主要通過MPEG-l編碼標準對音頻和視頻編碼。其音頻信號采用44.1kHz的第二層標準進行編碼。一張盤可以存儲74min的活動圖像和數字音頻，兩張光盤可以存儲一部電影。視頻解碼器可以將視頻信號以每秒25幀的PAL或SECAM(352×288)制式播放。視頻的比特速率為1.15Mb／s，音頻的比特速率為0.22Mb／s。VCD格式實際是CD—ROM／XA盤Form2中模式2的格式，因此允許VCD在CD—ROM光驅中播放，但不能在CD—DA音頻播放器中播放。1045.4DVD

DVD原名是DigitalVideoDisc，意思是“數字電視光盤(系統)〞。DVD不僅用來存放電視節目，同樣可以用來存儲其他類型的數據，DVD在數據存儲方面具有其他媒質所無法比較的容量和靈活性。因此又把DigitalVideoDisc更改為DigitalVersatileDisc(數字通用光盤)，縮寫仍然是DVD。1051DVD簡介

DVD分類

DVD有6種格式標準：BookA——DVD—ROM．(只讀)；BookB——DVD—Video(視頻)；BookC——DVD—Audio(音頻)；BookD——DVD—R(可寫一次)；BookE——DVD—RAM(隨機存取存儲器)；BookF——DVD—RW(可重復擦寫)。各種標準定義DVD的物理特性、文件系統及各種特殊的應用和擴充。如視頻應用、音頻應用等。

106DVD的特點DVD的特點是存儲容量比現在的CD盤大得多。單面單層DVD盤片能夠存儲4.7GB的數據，單面雙層盤片的容量為8.5GB；單層雙面盤片的容量為9.4GB雙面雙層可到達17GB，相當于25片CD-ROM(650MB)。單面單層盤存儲133分鐘的MPEG-2Video，其分辨率與現在的電視相同，并配備DolbyAC-3/MPEG-2