NGHIÊN CỨU, TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ LIỆU THEO NGUYÊN LÝ QUANG HỌC

NGHIÊN cứu, tìm HIỂU về THIẾT bị lưu TRỮ dữ LIỆU THEO NGUYÊN lý QUANG học , KIẾN TRÚC MÁY TÍNH, ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP, MỤC LỤC I. SƠ LƯỢC THIẾT BỊ LƯU TRỮ. 3 1. Đĩa từ 3 a. Đĩa mềm-floppy disk 4 b. Đĩa cứng-Hard disk driver 4 c. Đĩa floptical 5 d. Ổ băng ghi lưu 5 e. Ổ đĩa tháo lắp ZIP 6 2. Đĩa từ quang 6 3. Đĩa quang 6 II. PHÂN LOẠI ĐĨA QUANG HỌC 10 III. CẤU TẠO ĐĨA QUANG HỌC 11 IV. NGUYÊN LÝ ĐỌC VÀ GHI DỮ LIỆU TRÊN ĐĨA QUANG 12 V. SẢN XUẤT ĐĨA QUANG 13 1. Sản xuất trong công nghiệp 13 2. Ghi đĩa trên các máy tính 15 VI. MỘT SỐ LOẠI ĐĨA QUANG THÔNG DỤNG 16 1. Đĩa laser 16 2. Đĩa CD 17 3. Đĩa DVD 26 4. Đĩa BLU-RAY 38 5. Đĩa HD-DVD 40 VII. NGUỒN TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 I. SƠ LƯỢC THIẾT BỊ LƯU TRỮ. Máy tính có các thiết bị ngoại vi có khả năng nhận và xuất dữ liệu, đó là các bộ nhớ ngoài-nơi lưu trữ các thông tin. Các thiết bị này gọi là thiết bị lưu trữ thứ cấp-secondary starage( phân biệt với primary storage-bộ nhớ trong.) Dữ liệu lưu trên bộ nhớ ngoài không bị mất khi nghừng cấp nguồn nuôi, theo lý thuyết thì dữ liệu lưu trên loại này có thể tồn tại vĩnh viễn và có thể được đọc, ghi, sửa, xoá… bất kỳ lúc nào. Có hai phương pháp lưu trữ dữ liệu: dựa trên nguyên lý từ tính và nguyên lý quang học. 1. Đĩa từ a. Đĩa mềm-floppy disk H1-Đĩa mềm Trước đây đĩa mềm thường được sử dụng trong việc lưu trữ dữ liệu di động. Đặc biệt với các máy thế hệ rất cũ thường dùng đĩa mềm để chứa hệ điều hành, dùng để khởi động một phiên làm việc trên nền DOS. Ngày nay đĩa mềm thường ít được sử dụng bởi chúng có nhược điểm: kích thước lớn, dung lượng lưu trữ thấp và dễ bị hư hỏng theo thời gian bởi các yếu tố môi trường. Các loại thẻ nhớ giao tiếp qua cổng USB và các thiết bị lưu trữ bằng quang học (đĩa CD, DVD...) đang thay thế cho đĩa mềm. Chúng khắc phục được các nhược điểm của đĩa mềm và đặc biệt là có thể có dung lượng rất lớn (đến năm 2007 đã xuất hiện các thẻ nhớ dung lượng hơn 10 GB, đĩa DVD lên đến 17 GB). Tuy nhiên đĩa mềm vẫn cần thiết trong một số trường hợp cần sửa chữa các máy tính đời cũ: một số thao tác nâng cấp BIOS bắt buộc vẫn phải dùng đến nó. b. Đĩa cứng-Hard disk driver H2-đĩa cứng Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng (tiếng Anh: Hard Disk Drive, viết tắt: HDD) là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính. Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ "không thay đổi" (non-volatile), có nghĩa là chúng không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng. Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống bởi chúng chứa dữ liệu thành quả của một quá trình làm việc của những người sử dụng máy tính. Những sự hư hỏng của các thiết bị khác trong hệ thống máy tính có thể sửa chữa hoặc thay thế được, nhưng dữ liệu bị mất do yếu tố hư hỏng phần cứng của ổ đĩa cứng thường rất khó lấy lại được. Ổ đĩa cứng là một khối duy nhất, các đĩa cứng được lắp ráp cố định trong ổ ngay từ khi sản xuất nên không thể thay thế được các "đĩa cứng" như với cách hiểu như đối với ổ đĩa mềm hoặc ổ đĩa quang. c. Đĩa floptical Là loại ổ đĩa từ mềm, có hình dáng giống như đĩa 3.5 inch, nhưng dùng phương pháp vị quang học để đọc ghi, nên mật độ dữ liệu trên đĩa cao hơn, dung lượng nhớ lớn hơn. Thiết bị này không ghi dữ liệu bằng quang học, chỉ làm thao tác định vị thôi. Nhưng do giá thành cao nên dù có khả năng lưu đến hơn 20MB, loại này vẫn không phổ dụng. H3- đĩa floptical d. Ổ băng ghi lưu Cũng là thiết bị lưu trữ từ tính, nhưng loại này khác với các loại trên ở tính chất truy cập tuần tự của nó, do đó chỉ dùng sao lưu chứ không dùng KTMT, bài tập lớn kiến trúc máy tính khoa công nghệ thông tin.......................................................................................................................

[Grab your reader’s attention with a great quote from the document or use this space to emphasize a key point To place this text box anywhere on the page, just drag it.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

BÀI TẬP LỚN MÔN: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

MỤC LỤC

I SƠ LƯỢC THIẾT BỊ LƯU TRỮ 3

1 Đĩa từ 3

a Đĩa mềm-floppy disk 4

b Đĩa cứng-Hard disk driver 4

c Đĩa floptical 5

d Ổ băng ghi lưu 5

e Ổ đĩa tháo lắp ZIP 6

2 Đĩa từ quang 6

3 Đĩa quang 6

II PHÂN LOẠI ĐĨA QUANG HỌC 10

III CẤU TẠO ĐĨA QUANG HỌC 11

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thanh Hải

Lớp : Nhóm sinh viên thực hiện :

ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU, TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ

LIỆU THEO NGUYÊN LÝ QUANG HỌC

IV NGUYÊN LÝ ĐỌC VÀ GHI DỮ LIỆU TRÊN ĐĨA QUANG 12

V SẢN XUẤT ĐĨA QUANG 13

1 Sản xuất trong công nghiệp 13

2 Ghi đĩa trên các máy tính 15

VI MỘT SỐ LOẠI ĐĨA QUANG THÔNG DỤNG 16

1 Đĩa laser 16

2 Đĩa CD 17

3 Đĩa DVD 26

4 Đĩa BLU-RAY 38

5 Đĩa HD-DVD 40

VII NGUỒN TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

I SƠ LƯỢC THIẾT BỊ LƯU TRỮ

Máy tính có các thiết bị ngoại vi có khả năng nhận và xuất dữ liệu, đó là các bộ nhớ ngoài-nơi lưu trữ các thông tin Các thiết bị này gọi là thiết bị lưu trữ thứ cấp-secondary starage( phân biệt với primary storage-bộ nhớ trong.) Dữ liệu lưu trên bộ nhớ ngoài không bị mất khi nghừng cấp nguồn nuôi, theo lý thuyết thì

dữ liệu lưu trên loại này có thể tồn tại vĩnh viễn và có thể được đọc, ghi, sửa, xoá… bất kỳ lúc nào Có hai phương pháp lưu trữ dữ liệu: dựa trên nguyên lý từ tính và nguyên lý quang học

1 Đĩa từ

a Đĩa mềm-floppy disk

Trước đây đĩa mềm thường được sử dụng trong

việc lưu trữ dữ liệu di động Đặc biệt với các máy thế

3

hệ rất cũ thường dùng đĩa mềm để chứa hệ điều hành, dùng để khởi động một phiên làm việc trên nền DOS

Ngày nay đĩa mềm thường ít được sử dụng bởi chúng có nhược điểm: kích thước lớn, dung lượng lưu trữ thấp và dễ bị hư hỏng theo thời gian bởi các yếu tố môi trường Các loại thẻ nhớ giao tiếp

qua cổng USB và các thiết bị lưu trữ bằng quang học

(đĩa CD, DVD ) đang thay thế cho đĩa mềm Chúng khắc phục được các nhược điểm của đĩa mềm và đặc biệt là có thể có dung lượng rất lớn (đến năm 2007 đã xuất hiện các thẻ nhớ dung lượng hơn 10 GB, đĩa DVD lên đến

17 GB)

Tuy nhiên đĩa mềm vẫn cần thiết trong một số trường hợp cần sửa chữa các máy tính đời cũ: một số thao tác nâng cấp BIOS bắt buộc vẫn phải dùng đến nó

b Đĩa cứng-Hard disk driver

Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng (tiếng

Anh: Hard Disk Drive, viết tắt: HDD) là thiết bị

dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình

tròn phủ vật liệu từ tính

Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ "không thay đổi"

(non-volatile), có nghĩa là chúng không bị mất dữ liệu khi

ngừng cung cấp nguồn điện cho

chúng

Ổ đĩa cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ

thống bởi chúng chứa dữ liệu thành quả của một quá trình làm việc của những người sử dụng máy tính Những sự hư hỏng của các thiết bị khác trong hệ thống máy tính có thể sửa chữa hoặc thay thế được,

H2-đĩa cứng

nhưng dữ liệu bị mất do yếu tố hư hỏng phần cứng của ổ đĩa cứng thường rất khó lấy lại được.

Ổ đĩa cứng là một khối duy nhất, các đĩa cứng được lắp ráp cố định

trong ổ ngay từ khi sản xuất nên không thể thay thế được các "đĩa cứng" như

với cách hiểu như đối với ổ đĩa mềm hoặc ổ đĩa quang

c Đĩa floptical

Là loại ổ đĩa từ mềm, có hình dáng giống như

đĩa 3.5 inch, nhưng dùng phương pháp vị quang

học để đọc ghi, nên mật độ dữ liệu trên đĩa cao

hơn, dung lượng nhớ lớn hơn Thiết bị này không

ghi dữ liệu bằng quang học, chỉ làm thao tác định

vị thôi Nhưng do giá thành cao nên dù có khả năng

lưu đến hơn 20MB, loại này vẫn không phổ dụng

d Ổ băng ghi lưu

Cũng là thiết bị lưu trữ từ tính, nhưng loại này khác với

các loại trên ở tính chất truy cập tuần tự của nó, do đó chỉ dùng sao lưu chứ khôngdùng để làm việc hằng ngày như thiết bị truy cập ngẫu nhiên - đĩa cứng, đĩa mềm

ổ băng ghi lưu gồm một hộp băng và cuộn băng từ cỡ 0,25 inch Loại này rất đadạng về chủng loại và dung lượng, tùy yêu cầu công việc mà bạn lựa chọn

e Ổ đĩa tháo lắp ZIP

Dùng loại đĩa có kích thước cũng

khoảng 3.5 inch, dung lượng lên đến 100Mb

trên một đĩa giá 20USD Tốc độ đọc ghi trung

bình, kỹ thuật dùng ở đây là định vị quang học

để ghi dữ liệu Nếu dùng với card SCSI, tốc độ

không thua gì ổ cứng IDE

H3- đĩa floptical

2 Đĩa từ quang

Đĩa từ quang - Magneto optical drive, thường gọi tắt là MO, là thiết bị kết hợp

giữa từ tính và quang học để lưu dữ liệu Đĩa từ tính, dùng ánh sáng laser làmtác nhân đọc ghi Dung lượng của loại 5.25 inch là 1.3Gb, loại 3.5inch là 230

Mb Công nghệ này phù hợp để lưu trữ, theo các chuyên gia, có thể bảo đảm dữliệu 50 năm so với 5 năm của ổ cứng, ổ mềm, băng từ

3 Đĩa quang

Đĩa quang (CD, DVD, Blu-ray) là dạng

thiết bị lưu trữ dữ liệu tháo lắp sử dụng các

tính chất vật lý và năng lượng của ánh sáng

cho quá trình ghi và đọc dữ liệu Trái với

một dạng lưu trữ dữ liệu khác cùng loại là

đĩa từ thì đĩa quang tuy giới hạn hơn về

dung lượng lưu trữ nhưng lại có nhiều ưu

điểm về kích thước và giá thành sản xuất, do

đó chúng được sử dụng rộng trong thời gian

hiện nay

Một loại ổ ZIP

Đĩa quang

Vào những năm 1961 và 1969 thì David Paul Gregg đã đăng ký các bằng

phát minh sáng chế về đĩa quang(US Patent 3.430.966 và US Patent

4.893.297), từ đó cho đến thời gian gần đây khi mà các đĩa CD và DVD còn sử

dụng trên thị trường thì chúng đều sử dụng các bằng sáng chế trên Những sự phát triển về các thiết bị đọc đĩa quang về sau này chỉ thay đổi phương thức làm việc, còn những nguyên lý cơ bản của đĩa quang vẫn tuân theo các sáng kiến trên

Những người sử dụng máy tính có thể lầm tưởng rằng mục đích của đĩaquang là dành cho việc lưu trữ dữ liệu hoặc các phần mềm, nhưng nếu xem về lịch sử phát triển các loại đĩa quang sẽ thấy rằng các loạ đĩa quang được thống nhất phát triển dường như dành cho việc ghi âm và phát hành video Các định dạng đĩa quang liên tục phát triển đã tạo ra sự hỗn loạn về các công nghệ và định dạng khác nhau khiến cho người sử dụng bối rối khi lựa chọn một loại máy phát đĩa quang có thể tương thích với nhiều loại đĩa Nhằm tránh xé lẻ thị trường tiêu thụ đĩa và thương mại các loại máy phát đĩa quang thì các hãng đã cùng phải thống nhất các chuẩn chung và tương thích với các thiết bị khác nhau trên toàn thế giới Trong sự thống nhất định dạng đó đã xảy ra một số trường hợp phải loại bỏ các công nghệ được coi là tốt hơn so với chuẩn được lựa chọn

Gọi là đĩa quang học, tức là vấn đề cốt lõi về kỹ thuật - đọc ghi dữ

liệu được thực hiện trên nguyên tắc quang học, dùng tia sáng laser So với hệ thống từ tính, ổ quang có ba điểm khác biệt chính: vì độ chính xác cao của thao tác quang học, nên ổ đĩa quang có thể có dung lượng cao hơn ổ đĩa từ gấp nhiều lần so với ổ đĩa từ Ðộ bền dữ liệu ghi bằng phương pháp quang học cao hơn so với phương pháp từ tính nhiều lần, tối thiểu cũng 50 năm Ðĩa quang có thể tháo lắp dễ dàng như một đĩa mềm mà hiệu qủa hơn nhiều, do đóngày càng phổ dụng hơn Ðĩa CD - compact disc là loại này

Xuất phát từ nhu cầu âm thanh, CD âm thanh ra đời chứa dữ liệu dưới dạng các hốc lõm, khi CD quay tia laser sẽ phát đến đĩa và nhận sự phản xạ khác nhau giữa điểm lõm và điểm không lõm ứng với số 0 và 1 hệ nhị phân Ðĩa CD-ROM ta dùng hiện nay cũng hoạt động theo nguyên tắc đó, vì là loại đĩa CD

chứa dữ kiện chỉ đọc được nên có tên có tên CD-ROM (Compact Disc Read

Only Memory) Thông thường dữ liệu có thể đưa vào loại đĩa quang gía rẻ

680Mb (khoảng 10USD đĩa trắng - 1USD 68 MB) như chúng ta dùng rộng rãi hiện nay, đồng thời các loại đĩa âm thanh cũng có thể đọc hiểu và hoạt động được bằng ổ đĩa CD của máy tính, nhưng đầu đọc của máy CD âm thanh thì không thể đọc được đĩa CD dữ liệu Nói là CD-ROM-chỉ đọc, nhưng dĩ nhiên làphải có một lần nào đó ghi dữ liệu lên đĩa rồi

mới đọc, thao tác này theo nguyên tắc khắc

trên đĩa các điểm lõm hay không lõm đại diện

cho số 0,1 bằng một nguồn phát tia laser công

suất lớn Người ta tạo một đĩa gốc trước trên

nguyên tắc này bằng đầu CD có thể ghi trên

một đĩa CD mới, sau đó âm bản của đĩa gốc

được tạo ra bằng qúa trình mạ điện hoặc

photopolymer Tiến trình nhân bản thực hiện bằng cách phun trong suốt, nhẹ, bền, ổn định, không nhiễm bẩn - nên đĩa CD giữ được thông tin gần như vĩnh viễn

Như vậy, bạn có thể hiểu về bản chất các đĩa CD được chép lại bán ở một số dịch vụ tin học thực chất là một dạng đĩa gốc, do đó khi sử dụng phải

tuyệt đối thận cẩnH6- Một đĩa CD lưu được tin tương đương 450 đĩa mềm và

khoảng 500 cuốn một lượng thông sách!vì nó không hề có một lớp bảo vệ polycarbonate như các đĩa CD được phát hành chính quy hay các đĩa CD nhạc Khi mà các đĩa CD-ROM đã gần như trở nên một chuẩn không thể thiếu trong hầu hết các máy tính multimedia thì lại xuất hiện một thành viên mới trong họ Mà đĩa quang học được dự đoán sẽ là thiết bị lưu trữ chủ đạo thế kỷ

21 – DVD.DVD - Digital Video Disc tức là đĩa video kỹ thuật số hay Digital

Versatile Disc - đĩa đa năng kỹ thuật số Đĩa CD dần dần thay thế đĩa mềm bởi dung lượng hàng trăm Mb của nó, DVD thay thế CD-ROM bởi DVD có thể lưu

ít nhất 3.8 Gb và có thể đạt đến 17 Gb DVD có kích thước giống như CD (120mm đường kính và dày 1,2mm) cũng làm bằng nguyên liệu như CD Như

đã nói ở trên, đây là một bước tiến về công nghệ? dữ liệu trên DVD sẽ được ghi

vào đĩa với mật độ cao hơn, sít hơn nhiều so với CD, lượng thấu kính trong đầu đọc nhiều hơn để tăng độ chính xác - và đầu đọc sẽ dùng laser cóc sóng ngắn hơn, có thể là tia laser đỏ - laser hồng ngoại Quan trọng nhất là kỹ thuật DVD cho phép loại đĩa có hai lớp trên một mặt, nên với mỗi lớp khoãng hơn 4Gb thì loại đĩa 2 lớp hai mặt hoàn toàn có thể chứ đến 17Gb dữ liệu - hãy hình dung bằng toàn bộ dữ liệu của cả một thư viện 10 ngàn cuốn sách !

II PHÂN LOẠI ĐĨA QUANG HỌC

Đĩa quang được chia thành nhiều loại khác nhau Về dạng thức dữ liệu tồn tại: Đĩa quang thường được chia thành các loại sau:

Đĩa đã ghi dữ liệu: Loại đĩa ca nhạc, phim, phần mềm ngay từ khi bán ra thị trường Loại này người sử dụng không thể ghi thêm dữ liệu vào được ( trừ một số trường hợp đặc biệt như đĩa mua về được ghi chưa hết dung lượng theo cách ghi cho phép ghi tiếp hay đĩa mua về là dạng RW) Do là đĩa đã ghi

dữ liệu nên giá cả của đĩa này sẽ cao hơn so với đĩa chưa ghi dữ liệu

Đĩa chưa ghi dữ liệu - Loại ghi một lần: Đĩa được sản xuất chưa được ghi

dữ liệu nhưng chỉ cho phép người sử dụng ghi dữ liệu lần đầu tiên Đây cũng chỉ là khái niệm tương đối, người sử dụng có thể có cách thức ghi dữ liệu sao cho một đĩa có thể ghi nhiều lần liên tiếp nhau cho đến khi đĩa được ghi hết chỗ trống Loại đĩa này thường có ký hiệu “R”, hầu hết các đĩa bán ngoài thị trường

được ghi từ loại đĩa này mà ra, người ta còn gọi loại đĩa này là đĩa trắng và chữ

R là viết tắt của Recordable

Đĩa chưa ghi dữ liệu - Loại ghi nhiều lần: Đĩa được sản xuất chưa ghi dữ liệu nhưng cho phép người sử dụng có thể ghi dữ liệu và sau đó có thể xoá đi đểghi lại dữ liệu khác (hoàn toàn khác nội dung trước đó) Loại này thường có ký hiệu “RW”-Read-Write Để ghi và xóa được loại đĩa này, chúng ta cần dùng một phần mềm chuyên dụng như Nero Do có khả năng lưu trữ như một USB- nghĩa là ghi-xóa-ghi nên giá của loại đĩa này rất mắc, cao khoảng 4 lần so với loại chỉ ghi một lần

Với dạng thức: Số mặt chứa dữ liệu, đĩa quang có hai dạng sau:

Đĩa chỉ có một mặt chứa dữ liệu: Là loại đĩa thông dụng nhất: Dữ liệu chỉ chứa trên một mặt của đĩa, mặt còn lại thường là nhãn đĩa và các lớp bảo vệ Đĩa có cả hai mặt chứa dữ liệu: (kiểu tương tự các đĩa nhựa của các máy hát cổ điển) Cả hai mặt đĩa đều được ghi dữ liệu do đó loại đĩa này thường không có lớp nhãn đĩa hoặc các lớp bảo vệ phần dữ liệu Người sử dụng có thể lật mặt đĩa để đọc dữ liệu tại mặt còn lại Dung lượng đĩa hai mặt lớn nhất (tất nhiên) gấp đôi đĩa một mặt

Đĩa quang, theo đúng như tên gọi của nó, đã sử dụng tính chất quang học để lưutrữ dữ liệu Khi làm việc với ánh sáng thì chúng không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa đầu đọc dữ liệu và bề mặt đĩa, do đó đĩa quang thường là bền nếu như chúng không bị tác động bởi yếu tố môi trường

Có một nguyên lý về ánh sáng như sau: nếu như chúng chiếu vào bề mặt của một vật nào đó, ánh sáng có thể bị hấp thụ hoặc phản xạ lại (một phần hoặc toàn phần đối với cả hai trường hợp) Nếu như có một vật chuyển động thay đổi trạng thái hấp thụ hoặc phản xạ ánh sáng qua một nguồn phát ánh sáng cố định thì chúng ta sẽ đọc được trạng thái phản xạ lại ánh sáng hoặc không phản xạ lạiánh sáng theo đúng tình trạng của vật chuyển động đó Đĩa quang vận dụng tínhchất phản xạ ánh sáng nêu trên để

chứa các dữ liệu tại bề mặt đĩa

thông qua sự phản xạ/không phản

xạ

Trên đĩa quang có các rãnh

theo hình xoắn chôn ốc từ trong ra

ngoài theo các track Trên các

track này là các rãnh (land) và các pit mà chúng có thể gây phản xạ lại theo hướng vuông góc với chùm tia tới hoặc phản xạ ít theo phương vuông góc với chùm tia này Do hệ thống chiếu tia là duy nhất trong một hệ quang học nên cácloại ổ đĩa quang (hoặc máy phát đĩa quang) chỉ quan tâm đến hướng vuông góc đối với chùm tia chiếu tới, đây là những tính chất quan trọng trong sự hoạt độngcủa các đĩa quang.

IV NGUYÊN LÝ ĐỌC VÀ GHI DỮ LIỆU TRÊN ĐĨA QUANG

Hình 9:Mô hình ổ đĩa quang

Khi đọc dữ liệu trên đĩa quang, một tia tia

laser (có công suất thấp) chiếu vào các điểm

sáng và tối của chúng để nhận lại ánh sáng

phản xạ Ánh sáng phản xạ này sẽ quay ngược

lại nguồn phát ra chúng và bị đổi hướng bởi

một hệ lăng kính đến phần đầu đọc để cho kết quả các tín hiệu nhị phân (xem hình)

Như vây thì hệ thống thiết bị đọc đĩa quang sẽ là một hệ quang học phức tạp nhằm tạo ra tia laser chiếu vào bề mặt đĩa và thu lại tia phản xạ theo phương mà tia laser chiếu đến

Tại thiết bị cảm nhận tia laser phản xạ lại, một điốt cảm quang

sẽ tiếp nhận những ánh sáng rời rạc để biến chúng thành tín hiệu nhị phân, tức là tín hiệu có dạng 1000101001, chúng chứa âm thanh/videohoặc dữ liệu phần mềm máy tính Trên thực tế thì cơ chế chuyển hoá

dữ liệu nhị phân của chúng thì phức tạp hơn bởi sự sửa chữa lỗi phát sinh trong quá trình đọc dữ liệu

1 Sản xuất trong công nghiệp

Hình ảnh- Sản xuất trong công nghiệp

Do đĩa quang thì có thể tạm phân thành hai loại: Đĩa được sản xuất hàng loạt với nội dung cố định, không thể thay đổi được từ khi sản xuất/phát hành

(thường gọi là ROM: tức là chỉ đọc) và loại đĩa có thể dùng cho người dùng chứa dữ liệu hoặc âm thanh/video trên nó (thường là R hoặc RW tức là ghi đượcmột lần hoặc ghi lại được nhiều lần) Hai loại này có cơ chế ghi đĩa khác nhau: sản xuất công nghiệp và ghi bằng các ổ đĩa quang có chức năng ghi Hình trên đây sẽ cho thấy phương thức sản xuất đĩa CD-ROM (tức là đĩa chỉ đọc dữ liệu) theo quy trình thực hiện từ trên xuống dưới:

Bước 1: Sử dụng vật liệu cản quang phủ lên thuỷ tinh

Bước 2: Dùng tia laze công suất lớn dể đốt cháy lớp cản quang tạo nên các pit

và các land xen kẽ

Bước 3: Mạ kim loại lên, lấp đầy các land

Bước 4: Tách lớp kim loại mới được tạo ra

Bước 5: Dùng lớp kim loại trên làm khuôn để ép nhựa polycarbonate nóng chảythành các pit và land mới( các pit trên tấm kim loại sẽ trở tương ứng với các land trên tấm nhựa và ngược lại)

Bước 6: Tách lớp nhựa ra khỏi lớp kim loại

Bước 7: Phủ một lớp cản quang lên miếng nhựa, khi đó các pit trên miêng nhựa

sẽ tương ứng với các land trên lớp cản quang và ngược lại Bây giờ dùng tia laze có công suất nhỏ hơn để đọc các pit và land mã hoá thông tin trên lớp cản quang

2 Ghi đĩa trên các máy tính

Các loại ổ ghi đĩa quang thì không thể thực hiện các thao tác phức tạp như

trên, vậy thì chúng ghi lại bằng phương pháp nào?

Ở đĩa quang thì lại bao gồm hai loại: Đĩa R để ghi dữ liệu một lần duy nhất

và đĩa RW để có thể ghi lại được nhiều lần, nếu nói ở đĩa CD thì chúng có loại: CD-R và CD-RW, có lẽ chúng ta đã quen với hai loại đĩa này Đĩa CD-R thì thường có giá rẻ, nhưng chúng thì chỉ được ghi một lần mà thôi, còn đĩa CD-

RW thì giá thành cao hơn ít nhất là khoảng 1,5 lần, nhưng chúng thì lại có thể ghi lại được nhiều lần (có hãng đĩa công bố rằng chúng có thể ghi lại đến 1.000 lần).Với các đĩa quang cho phép ghi một lần thì chúng không còn tạo ra được các pit và land nữa, bởi vì đối chiếu với công nghệ sản xuất đã nêu ở trên thì khó mà có thể dùng tia laser để khắc được những khối lồi lõm bên trong một bề mặt bảo vệ Nếu như bề mặt của đĩa quang là lồi lõm thì tôi cho rằng nói đến sự

khắc là điều có thể tin được nếu như chúng ta dùng tia laser để đốt cháy một

phần của loại vật chất nào đó để tạo ra sự lồi lõm chứa dữ liệu

Những nhà công nghệ đã nghĩ ra rằng dùng tia laser để tạo ra các điểm

sáng và tối sẽ có hiệu ứng tương tự như các đĩa được sản xuất trong công

nghiệp, có nghĩa là chúng phản xạ hoặc không phản xạ đối với tia laser chiếu

đến Và thực tế là đúng như thế, tia laser dùng cho việc ghi mang mức năng

lượng cao đĩa đã đốt cháy các thành phần trên đĩa CD-R để tạo các điểm tối, cònkhi đọc thì chúng lại sử dụng một mức năng lượng thấp hơn (ở ngưỡng mà

không thể đốt cháy được nữa)

Đến đây thì ta có thể hiểu được tại sao trong sự ghi đĩa người ta sử dụng

nhiều từ burn hoặc nói là "bạn hãy burn nó ra đĩa".

Còn đối với đĩa CD-RW thì sao? Chúng thì có thể ghi lại được nhiều lần

do đó có thể có chút khác biệt đối với các loại đĩa được sản xuất để ghi một lần Cấu tạo của đĩa RW có thêm các lớp để có thể tạo ra sự thay đổi những điểm đã được đốt thành điểm đen trở lại thành có khả năng phản xạ với tia laser Như

vậy thì đối với các loại đĩa RW thường có một công đoạn xoá dữ liệu cũ đi để ghi dữ liệu mới vào

VI MỘT SỐ LOẠI ĐĨA QUANG THÔNG DỤNG

1 Đĩa laser

Một đĩa Laser (bên trái) có kích thước khá lớn so với loại đĩa CD/DVD 12 cm (bên phải)

Đĩa Laser là những thế hệ đầu tiên của đĩa quang Được hãng Philips giới thiệu ra thị trường vào năm 1978 tại Alantic Những năm sau đó thì tại Hoa Kỳ

và Nhật Bản cũng được khá nhiều người sử dụng chúng mặc dù đĩa CD với kíchthước nhỏ hơn đã ra đời sau nó khoảng 4 năm

Một đặc điểm đáng lưu ý ở đĩa Laser là những phiên bản đầu tiên của chúng thì hoàn toàn chứa các tín hiệu dạng tương tự, do đó chất lượng của âm thanh/video trên đĩa Laser có chất lượng cao hơn so với một số loại đĩa ra đời sau nó

Ở thị trường Việt Nam thì đĩa Laser cũng không phải là hiếm trong thời gian trước đây, những người nghe đã có mua các máy phát đĩa Laser từ Nhật

Bản (đa phần là loại hàngsencond hand) với các loại đĩa được xuất bản tại Hoa

Kỳ Có một vài người sử dụng đã có những đĩa được phát hành bởi các trung tâm băng đĩa nhạc hải ngoại đưa về, với một số lượng bài hát trên một đĩa rất ít nhưng chất lượng âm thanh của chúng thì khá tuyệt Trên một số diễn đàn người

ta cũng xác nhận về chất lượng của loại đĩa này Cho đến năm 2006 thì trên thế giới vẫn còn bán những loại máy phát đĩa Laser chỉ dành cho người có thú vui sưu tập các loại đĩa Laser cổ và có nhiều tiền

Đĩa Laser đã kết thúc cuộc đời của mình vào năm 2001 tại Nhật Bản, khi này chúng đã hoàn toàn bị thay thế dần dần bởi loại đĩa có kích thước nhỏ hơn:

CD và DVD ra đời trước đó

2 Đĩa CD

Đĩa CD đã được chuẩn hoá thông dụng trong thời gian qua trên hầu hết các

máy tính cá nhân, hầu hết các máy tính đều có một ổ đọc đĩa CD-ROM, chúng được dùng cho việc cài đặt các phần mềm, sửa chữa hệ điều hành và các mục đích khác như giải trí số trên máy tính cá nhân

out (xem hình phía dưới) ở phần rìa đĩa, tức là làm cho chúng không

Có hai loại đĩa CD-ROM với dung lượng khác nhau: Ban đầu thì dung lượng của chúng là 650 MB, sau đó được cải tiến lên ghi dữ liệu với 700 MB, không những thế thì một số phần mềm hoặc các ứng dụng còn cho phép ghi dung lượng vượ qua ngưỡng 700 MB thông qua sự tận dụng vùng Lead-còn nhưchuẩn nữa.

*Lịch sử phát triển

Đĩa CD dược biết đến đầu tiên là các loại đĩa CD-ROM

(Compact Disc Read-Only Memory) có nghĩa là đĩa CD chỉ đọc dữ liệu, những

phiên bản đầu tiên là CD-DA (digital audio) dùng để chứa âm thanh Sau này thì đĩa CD được mở rộng ra với các khả năng có thể ghi được dữ liệu một lần CD-R (CD-recordable) hoặc đĩa CD được ghi lại nhiều lần CD-RW (CD-

rewritable)

Như đã biết về loại đĩa Laser đã được hãng Philips giới thiệu, thương mại vào năm 1978 thì hai hãng Philips và Sony bắt đầu bắt tay vào cùng nghiên cứu phát triển loại đĩa CD-DA (digital audio) dùng cho việc ghi âm thanh vào năm

1979 Hai hãng này đóng góp các kỹ thuật của mình: Philips với công nghệ đã biết đối với đĩa Laser và các điểm phản xạ (pit), Sony có các công nghệ về bản mạch thuật toán xử lý lỗi và các mạch chuyển đổi số-tương tự

Đến năm 1980 thì chuẩn đĩa CD-DA ra đời, chúng được chuẩn hoá

với Định dạng Sách đỏ (Red Book) (chúng có tên như vậy bởi vì toàn bộ các tài

liệu liên quan được chứa trong một cuốn sách có bìa màu đỏ ) Sự chuẩn hoá này đã được thống nhất chung về tất cả các tài liệu kỹ thuật liên quan để có thể

sử dụng cho các hãng sản xuất tương thích và phù hợp các sản phẩm với nhau

Có một sự khá lý thú trong quá trình lựa chọn độ dài của dung lượng đĩa CD

trong thời gian này: Khi chuyển đổi kích thước lớn từ đĩa Laser có kích thước

30 cm xuống loại đĩa CD-DA thì hai hãng đã thống nhất lấy độ dài của đĩa âm

thanh này là khoảng 70 phút để có thể chứa bản Giao hưởng Số 9 của

Beethoven mà không làm gián đoạn khi phát lại âm thanh.

Red Book CD-DA (compact

disc digital audio)

1980 - bởi Philips và Sony

Chuẩn CD audio cơ bản

là tiêu chuẩn đầu tiên

mà các loại chuẩn đĩa

CD về sau đều dựa trên nó

Yellow Book CD-ROM

(compact disc read-only memory)

1983 - bởi Philips và Sony

Sử dụng định dạng tiêu chuản theo Red Book nhưng cải thiện hơn về mặt sửa chữa lỗi và sự định vị vị trí dữ liệu nhằm giúp truy cập dữ liệu tại các vị trí khác nhau ghi trên đĩa được tốt hơn

Định dạng này được chấp nhận theo tiêu chuẩn ISO (ISO/IEC 10149), phiên bản cuối cùng của nó vào tháng 5/1999

Green Book CD-i (compact 1986 - bởi

Philips và Sony Sử dụng với chuẩn âm

disc-interactive) thanh/video cho các

thiết bị đầu phát mà không dùng cho máy tính cá nhân (PC) Hiện tại định dạng này đã lỗi thời

(extended architecture)

1989 - bởi Philips, Sony, và Microsoft

Tích hợp Yellow Book

và CD-i để cho phép phát CD-i trên PCOrange Book CD-R

(recordable) và CD-RW

(rewritable)

1989 - bởi Philips và Sony (Part I/II); 1996 -bởi Philips và Sony (Part III)

các gói dữ liệu ghi liên tiếp Định dạng này bao gồm nhiều phần:

 Part I CD-MO (magneto-optical,withdrawn)

 Part II CD-R (recordable)

Part III CD-RW (rewritable)

Philips và Kodak

Tích hợp CD-ROM XA với CD-R multi-session cho một chuẩn lưu trữ ảnh trên CD-R

White Book Video CD 1993 - bởi

Philips, JVC, Matsushita, và Sony

Trên cơ sở i và ROM XA Định dạng này cho phép lưu trữ tới

CD-74 phút video theo chuẩn MPEG-1 và dữ

liệu âm thanh số ADPCM.

(formerly Plus or enhanced music)

CD-1995 - bởi Philips và Sony

Định dạng này sử dụng multi-session để cho phép có thể chứa đồng thời dữ liệu âm thanh và

dữ liệu khác, ví dụ thông tin về bản nhạc,

ca sĩ, album hoặc chứa thêm các hình ảnh minh hoạ cho phần âm thanh chứa trên nó

Purple Book CD

Sau khi đưa ra định dạng chung thì cả hai hãng bắt đầu cuộc đua về sản

xuất các loại máy phát đĩa CD để thương mại ra thị trường, Sony đã chiến thắngtrước một tháng so với Philips khi cho ra mắt đầu đĩa CDP-101 vào tháng 10

năm 1982 Những máy phát đĩa này được bán đầu tiên ở Nhật Bản, sau đó đến Châu Âu và muộn hơn ở Hoa Kỳ vào năm 1983

Sony và Philips tiếp tục hợp tác để đưa ra các chuẩn đĩa chung, và vào

năm 1983 thì đã đưa ra Định dạng Sách vàng để phù hợp hơn với dữ liệu trên

máy tính Sách vàng cho phép chứa các dữ liệu thông thường (không phải

audio) một cách an toàn hơn Điều này là cần thiết bởi vì các đĩa chứa âm thanh (audio) hoặc video thì có thể chấp nhận sự lỗi khi đọc dữ liệu (tạo ra tiếng sạn hoặc giảm chất lượng hình trong thời điểm ngắn), nhưng các dữ liệu của phần mềm máy tính thì không cho phép lỗi đọc dữ liệu Do ứng dụng của nó mà Sáchvàng đã được chuẩn hoá theo tiêu chuẩn quốc tế (ISO / IEC 10149).

Từ đó về sau thì các định dạng đĩa CD được phát triển theo bảng sau (đây

là các thông tin không thông thường, người đọc muốn tìm hiểu thêm có thể đọc bảng này và tìm thêm các tài liệu liên quan khác )

Kích thước các rãnh, điểm pit của đĩa CD

Thông số kỹ thuật