研究生多媒體04-多媒體硬件環(huán)境b

1、多 媒 體 技 術(shù)多媒體技術(shù)1第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備2. 音頻接口3. 視頻接口4. 多媒體I/O設(shè)備2第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 1 分類存儲(chǔ)設(shè)備有各種類型，硬盤，軟盤，光盤等等，根據(jù)這些存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)原理的不同，可以分為磁存儲(chǔ)介質(zhì)和光存儲(chǔ)介質(zhì)兩大類。磁介質(zhì)：軟盤，硬盤，磁帶，ZIP等光介質(zhì)：CD-ROM,DVD等3第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備RAID技術(shù)（廉價(jià)磁盤冗余陣列）redundant array of independent disks或redundant array of inexpensive disks這種方

2、法在容量，吞吐速度，可靠性方面都有所提高。 RAID是多個(gè)磁盤的一組陣列，數(shù)據(jù)分布在多個(gè)驅(qū)動(dòng)器上以獲得容錯(cuò)性、大存儲(chǔ)容量及性能的改進(jìn)。RAID技術(shù)并不是一個(gè)新的概念，他源于大型主機(jī)的冗余、容錯(cuò)等思想。 4第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備RAID子系統(tǒng)：由多個(gè)用單個(gè)控制器操作的 小型磁盤驅(qū)動(dòng)器 構(gòu)成，這些驅(qū)動(dòng)器對(duì)主機(jī)來(lái)說(shuō)，象一個(gè)單一的驅(qū)動(dòng)器。也就是說(shuō)，從主機(jī)方面來(lái)看，邏輯上把它們看作一個(gè)驅(qū)動(dòng)器（物理上是多個(gè)小驅(qū)動(dòng)器）。很大的驅(qū)動(dòng)器要維持與較小的驅(qū)動(dòng)器相同的性能水平就需要更昂貴的驅(qū)動(dòng)器電子設(shè)備。使用廉價(jià)磁盤冗余陣列可以在低成本的情況下提高整體磁盤存儲(chǔ)容量。5第 四 章

3、 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備RAID中吞吐量速度的提高通過(guò)把讀寫操作并行地分布在多個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器上實(shí)現(xiàn)，這一過(guò)程稱為數(shù)據(jù)劃分（data striping）。它使數(shù)據(jù)分離在多個(gè)驅(qū)動(dòng)器上，這樣一個(gè)單一的I/O請(qǐng)求的不同部分就可以由多個(gè)磁盤平行地來(lái)服務(wù)。很明顯，這種方法有一個(gè)很大的問(wèn)題：數(shù)據(jù)分布在不同的驅(qū)動(dòng)器上，如果沒(méi)有額外的冗余度，數(shù)據(jù)就會(huì)有更大的危險(xiǎn)，危險(xiǎn)性將隨磁盤數(shù)目而翻倍。任何一個(gè)磁盤的失敗都能導(dǎo)致讀或?qū)憯?shù)據(jù)的失敗。所以在RAID技術(shù)中增加了一些冗余。6第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備目前已經(jīng)開發(fā)出若干不同的RAID方式以滿足不同的需要。R

4、AID系統(tǒng)的類型習(xí)慣上用“層”來(lái)表示，它們的定義如下： 0層：磁盤劃分 1層：磁盤鏡像法 2層：數(shù)據(jù)的位交錯(cuò) 3層：具有奇偶校驗(yàn)的驅(qū)動(dòng)器的位交錯(cuò) 4層：具有奇偶校驗(yàn)的驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)扇區(qū)交錯(cuò) 5層：數(shù)據(jù)的塊交錯(cuò)7第 四 章 多媒體硬件環(huán)境使用RAID系統(tǒng)的主要目的：磁盤系統(tǒng)的熱后備較低成本的大容量存儲(chǔ)（在目前大容量磁盤出現(xiàn)后這一優(yōu)勢(shì)正被減弱）較低成本的更高性能數(shù)據(jù)恢復(fù)的便捷性高的MTBF并不是所有的RAID系統(tǒng)都具有這些性能，性能的改進(jìn)取決于應(yīng)用程序和RAID系統(tǒng)的類型。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備8第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 0層磁盤劃分技術(shù)RAID 0含有連接在一個(gè)單個(gè)磁盤控制

5、器上的多個(gè)驅(qū)動(dòng)器。數(shù)據(jù)被劃分為橫跨多驅(qū)動(dòng)器（最少兩個(gè)物理驅(qū)動(dòng)器）的分布的數(shù)據(jù)段。通過(guò)橫跨驅(qū)動(dòng)器來(lái)分散數(shù)據(jù)，磁盤劃分技術(shù)為寫或檢索數(shù)據(jù)塊的應(yīng)用程序提供了高的傳輸速率。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備9第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備10第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 0層磁盤劃分技術(shù)RAID 0 層最初被設(shè)計(jì)用來(lái)改善性能，并不提供任何數(shù)據(jù)冗余度。這種方法不提供數(shù)據(jù)冗余度或容錯(cuò)，而且還有另一個(gè)主要的缺點(diǎn)：如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)器出故障，整個(gè)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)就不能運(yùn)行。因?yàn)閿?shù)據(jù)通過(guò)所有的驅(qū)動(dòng)器被劃分，而如果有一個(gè)中間段不能被使用，整個(gè)數(shù)據(jù)就不能被存取。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)

6、展硬盤設(shè)備11第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 0層磁盤劃分技術(shù)RAID 0 技術(shù)和單個(gè)驅(qū)動(dòng)器相比，性能改善的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)使磁盤的讀寫操作相重疊。由于數(shù)據(jù)被寫入驅(qū)動(dòng)器的緩沖區(qū)比被寫入磁盤驅(qū)動(dòng)器的物理介質(zhì)要快得多，控制器只需把數(shù)據(jù)段寫入驅(qū)動(dòng)器緩沖區(qū)，然后移向下一段的下一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。所以對(duì)于整體性能來(lái)說(shuō)，物理介質(zhì)的速度很少被考慮。實(shí)際達(dá)到的性能取決于控制器的設(shè)計(jì)和它如何管理磁盤的讀和寫。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備12第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 1層磁盤鏡像技術(shù)在這種方法中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都有一個(gè)鏡像驅(qū)動(dòng)器，這些驅(qū)動(dòng)器被連接到一個(gè)單個(gè)磁盤控制器上。所有寫在主驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)同時(shí)也被寫在它的

7、鏡像驅(qū)動(dòng)器上，也就是說(shuō)鏡像驅(qū)動(dòng)器總是包含復(fù)制的數(shù)據(jù)。特點(diǎn): 通過(guò)這種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了完全的數(shù)據(jù)冗余。這種方法較為昂貴。但可靠性很高。讀可以通過(guò)重疊來(lái)提高速度。例如，當(dāng)主驅(qū)動(dòng)器查找一個(gè)數(shù)據(jù)塊時(shí)，鏡像驅(qū)動(dòng)器可以開始查找下一個(gè)請(qǐng)求的數(shù)據(jù)塊，這就減少了查找等待時(shí)間。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備13第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備14第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 2層數(shù)據(jù)位交錯(cuò)技術(shù)RAID 2 層磁盤系統(tǒng)包括被連接在一個(gè)磁盤陣列控制器上的多驅(qū)動(dòng)器的陣列，連接是通過(guò)一個(gè)SCSI通道或多個(gè)SCSI通道實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)是一次寫一位，它是橫跨多驅(qū)動(dòng)器的位交錯(cuò)存取和使用多校驗(yàn)磁盤

8、來(lái)檢測(cè)和糾正錯(cuò)誤的。磁盤驅(qū)動(dòng)器以和主軸同步的方式并行操作。對(duì)主機(jī)來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)器陣列就像一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備15第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備16第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 2層數(shù)據(jù)位交錯(cuò)技術(shù)錯(cuò)誤的校驗(yàn)和校正需要附加的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量取決于錯(cuò)誤校正算法。位交錯(cuò)技術(shù)經(jīng)常被用于超級(jí)計(jì)算機(jī)，以便同時(shí)提供大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)和提高系統(tǒng)各個(gè)方面包括速度和容錯(cuò)性等方面的性能。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備17第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 2層數(shù)據(jù)位交錯(cuò)技術(shù)RAID 2層使用了一個(gè)復(fù)雜的錯(cuò)誤檢測(cè)和校正方法。主要缺點(diǎn)是錯(cuò)誤校正需要多驅(qū)動(dòng)器

9、，是一種實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余的昂貴的方法，增加了成本。另一方面，特別是在多媒體系統(tǒng)中，很多數(shù)據(jù)并不需要如此高的校正錯(cuò)誤，如很多格式的音頻和視頻數(shù)據(jù)，偶爾的錯(cuò)誤并不會(huì)影響整個(gè)數(shù)據(jù)文件的使用。另一個(gè)缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)器上的每個(gè)扇區(qū)都和其他驅(qū)動(dòng)器上的扇區(qū)相聯(lián)系以共同形成單個(gè)存儲(chǔ)單元，也就是說(shuō)，即使只存儲(chǔ)很少的數(shù)據(jù)，也要用多個(gè)扇區(qū)以橫跨多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，這導(dǎo)致了存儲(chǔ)的浪費(fèi)。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備18第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 2層數(shù)據(jù)位交錯(cuò)技術(shù)在性能和應(yīng)用方面：不適合用于每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)尺寸都很小的傳輸處理。實(shí)際上，由于錯(cuò)誤校正方法的速度慢和麻煩，且每個(gè)讀寫操作必須在每個(gè)磁盤被檢測(cè)，RAID 2 層在實(shí)際

10、中并不常用。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備19第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 3層并行磁盤陣列 在RAID 3層驅(qū)動(dòng)器中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)也是橫跨多驅(qū)動(dòng)器的位或字節(jié)交錯(cuò)存放。它比RAID 2層效率更高，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)流中寫入奇偶校驗(yàn)位，代替全漢明碼錯(cuò)誤檢測(cè)和校正。并行操作。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備20第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 4層扇區(qū)交錯(cuò)技術(shù)扇區(qū)交錯(cuò)技術(shù)：把連續(xù)扇區(qū)的數(shù)據(jù)寫到不同的驅(qū)動(dòng)器上。RAID 4層使用多個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器并通常用一個(gè)專用奇偶校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)器。和RAID 3主要的不同之處：在這種方法中數(shù)據(jù)被分散且交錯(cuò)存儲(chǔ)在多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的扇區(qū)。數(shù)據(jù)在扇區(qū)這個(gè)層次上交錯(cuò)。（數(shù)據(jù)塊的第一

11、個(gè)扇區(qū)被寫入第一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，第二個(gè)扇區(qū)被寫入第二個(gè)驅(qū)動(dòng)器，如此下去）。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備21第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 5層塊交錯(cuò)技術(shù)在RAID 5層，和所有別的RAID系統(tǒng)一樣，多個(gè)驅(qū)動(dòng)器連接在一個(gè)磁盤陣列控制器上。與RAID 4層（數(shù)據(jù)按扇區(qū)交錯(cuò)）不同，RAID 5層中數(shù)據(jù)是按塊交錯(cuò)存儲(chǔ)。另一個(gè)很大的不同點(diǎn)是，RAID 5層不用專用的奇偶校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)器。取而帶之的是奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)被分散在數(shù)據(jù)流中，并且是橫跨多個(gè)驅(qū)動(dòng)器分布的。也就是說(shuō)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器即包括數(shù)據(jù)位也包括校驗(yàn)位。 1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備22第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 5層塊交錯(cuò)技術(shù)以三個(gè)物理硬

12、盤構(gòu)成的RAID系統(tǒng)為例。在RAID 5 中，第一個(gè)數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)在第一個(gè)驅(qū)動(dòng)器中，第二個(gè)數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)在第二個(gè)驅(qū)動(dòng)器。第三個(gè)驅(qū)動(dòng)器接收到的是用來(lái)校驗(yàn)存儲(chǔ)在另外兩塊硬盤當(dāng)中數(shù)據(jù)的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，這部分校驗(yàn)數(shù)據(jù)是通過(guò)一定的算法產(chǎn)生的，可以通過(guò)這部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)恢復(fù)存儲(chǔ)在另外兩個(gè)硬盤上的數(shù)據(jù)。注：這三塊硬盤的任務(wù)并不是一成不變的，也就是說(shuō)在這次存儲(chǔ)當(dāng)中可能是1號(hào)硬盤和2號(hào)硬盤用來(lái)存儲(chǔ)分割后的文件塊，那么在下次存儲(chǔ)的時(shí)候可能就是2號(hào)硬盤和3號(hào)硬盤來(lái)存放文件。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備23第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 5層塊交錯(cuò)技術(shù)RAID 5使用了一種特殊的算法，可以計(jì)算出任何一個(gè)帶區(qū)校驗(yàn)塊的存放位置

13、。校驗(yàn)塊已經(jīng)被分散保存在不同的磁盤中，這樣就可以確保任何對(duì)校驗(yàn)塊進(jìn)行的讀寫操作都會(huì)在所有的RAID磁盤中進(jìn)行均衡，從而消除了產(chǎn)生瓶頸的可能。性能：安全性增加。消除了瓶頸問(wèn)題。但是同樣有缺點(diǎn)。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備24第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 5層塊交錯(cuò)技術(shù)如果陣列當(dāng)中某塊硬盤上的信息發(fā)生了改變的話，那么就需要重新計(jì)算文件分割碎片，并且，校驗(yàn)信息也需要重新計(jì)算，這時(shí)，每個(gè)硬盤都需要重新調(diào)用。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 2 擴(kuò)展硬盤設(shè)備25第 四 章 多媒體硬件環(huán)境RAID 5層塊交錯(cuò)技術(shù)如果陣列當(dāng)中某塊硬盤上的信息發(fā)生了改變的話，那么就需要重新計(jì)算文件分割碎片，并且，校驗(yàn)信息也需

14、要重新計(jì)算，這時(shí)，每個(gè)硬盤都需要重新調(diào)用。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備26第 四 章 多媒體硬件環(huán)境CD-ROM最早是用于音樂(lè)存儲(chǔ)的。用其作為音樂(lè)存儲(chǔ)介質(zhì)的優(yōu)勢(shì)： 使用方便，介質(zhì)具有耐久性，不會(huì)隨使用次數(shù)的增多而質(zhì)量下降 以磁帶相比具有隨機(jī)訪問(wèn)的性能 很高的聲音保真度 大存儲(chǔ)容量 成本較低1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 1 發(fā)展歷史簡(jiǎn)介27第 四 章 多媒體硬件環(huán)境CDROM之所以被的用戶所采用，一個(gè)很大的原因就是它的標(biāo)準(zhǔn)化，CDROM上記錄數(shù)據(jù)有精確的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，一張符合標(biāo)準(zhǔn)的CDROM可以在任何CDROM光盤驅(qū)動(dòng)器中讀出。發(fā)展過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)如下所示1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3

15、光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 1 發(fā)展歷史簡(jiǎn)介28第 四 章 多媒體硬件環(huán)境（1）紅皮書與CDDACDDA（Compact Disk-Digital Audio）是最早的激光唱盤標(biāo)準(zhǔn)，它是由荷蘭Philips公司和日本Sony公司共同制定的，因其最后書面文件的封面為紅色，故也叫做紅皮書標(biāo)準(zhǔn)（這種根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)書面材料封面顏色命名的方式也被延續(xù)下來(lái)）。紅皮書是一個(gè)用于記錄音頻道標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在使用的音樂(lè)CD就使用了紅皮書所規(guī)定的記錄格式。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 1 發(fā)展歷史簡(jiǎn)介29第 四 章 多媒體硬件環(huán)境（2）黃皮書與ISO 9660對(duì)于音樂(lè)盤片，偶爾的數(shù)據(jù)丟失將不會(huì)引起注意，對(duì)于要求數(shù)據(jù)完

16、整性的應(yīng)用，需要一種新的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)提供錯(cuò)誤更正。所以，1986年，Philips公司和Sony公司為首的幾家工業(yè)集團(tuán)又聯(lián)合制定了一個(gè)CDROM標(biāo)準(zhǔn)，稱為黃皮書。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在CD盤片上記錄數(shù)據(jù)的方式。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織在1988年修改后作為 ISO 9660標(biāo)準(zhǔn)。并進(jìn)一步規(guī)定了CD盤上文件的結(jié)構(gòu)和組織方式，使計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)能夠定位和訪問(wèn)盤上的數(shù)據(jù)，而不必使用經(jīng)專門設(shè)計(jì)的特殊驅(qū)動(dòng)器。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 1 發(fā)展歷史簡(jiǎn)介30第 四 章 多媒體硬件環(huán)境（3）CDI、綠皮書與CDROM XA為了將CDROM技術(shù)用于傳統(tǒng)的家電領(lǐng)域，Philips公司和Sony公司制定了面向教育和家庭

17、娛樂(lè)應(yīng)用 的CDI（CD interactive,也就是交互式CD）標(biāo)準(zhǔn)，也稱作綠皮書標(biāo)準(zhǔn)。由于CDI不是針對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用制定的標(biāo)準(zhǔn)，在使用計(jì)算機(jī)讀出和解釋CDI盤片上記錄的數(shù)據(jù)時(shí)受到許多限制。為此，兩家公司又聯(lián)合制定了面向計(jì)算機(jī)應(yīng)用的CD-ROM XA 標(biāo)準(zhǔn)（CDROM extended architecture CD-ROM擴(kuò)展結(jié)構(gòu)），可將音頻、文本和圖像混合存儲(chǔ)在CD盤上。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 1 發(fā)展歷史簡(jiǎn)介31第 四 章 多媒體硬件環(huán)境（4）Video CD 與白皮書 以SONY 和 PHILIPS 為首的幾家公司又聯(lián)合制定了用于存儲(chǔ)視頻圖像和電影的Video

18、CD白皮書標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)使用MPEG壓縮技術(shù)，可在普通CDROM盤片上存儲(chǔ)74分鐘的全運(yùn)動(dòng)視頻圖像和CD音質(zhì)的同步聲音。Video CD 受到世界主要的幾家電影制片公司的支持，以Video CD盤片格式發(fā)行的電影開始出現(xiàn)。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 1 發(fā)展歷史簡(jiǎn)介32第 四 章 多媒體硬件環(huán)境（5）橙皮書 橙皮書是用于可寫入CD的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分為兩個(gè)部分，第一部分：定義了CDROM上兩種類型的區(qū)域，可讀區(qū)域：遵守紅、黃或綠皮書標(biāo)準(zhǔn)的任選預(yù)制掩膜區(qū)?？捎涗泤^(qū)域：使用類似于磁、光驅(qū)動(dòng)器中的可記錄區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。第二部分：允許將數(shù)據(jù)一次性或分多次寫入空白的CD。我們現(xiàn)在使用的光盤

19、刻錄機(jī)就是遵守這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 1 發(fā)展歷史簡(jiǎn)介33第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 2 光存儲(chǔ)的類型只讀型光存儲(chǔ)系統(tǒng)一次寫型光存儲(chǔ)系統(tǒng)可重寫型光存儲(chǔ)系統(tǒng)34第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 3 CDROMCDROM有標(biāo)準(zhǔn)的物理規(guī)格：直徑為120mm，厚度1.2mm，中心有一個(gè)15mm的主軸孔。35第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 3 CDROM36第 四 章 多媒體硬件環(huán)境CD盤片的光道結(jié)構(gòu)恒定角速度(CAV)和恒定線速度(CLV)的概念軟磁

20、盤存放數(shù)據(jù)的磁道是同心環(huán)，磁盤片轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是恒定的，通常用CAV(constant angular velocity)表示。但在這一條磁道和另一條磁道上，磁頭相對(duì)于磁道的速度(稱為線速度)是不同的。采用同心環(huán)磁道的好處之一是控制簡(jiǎn)單，便于隨機(jī)存取，但由于內(nèi)外磁道的記錄密度(比特/每英寸)不相同，外磁道的記錄密度低，內(nèi)磁道的記錄密度高，外磁道的存儲(chǔ)空間就沒(méi)有得到充分利用，因而存儲(chǔ)器沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的存儲(chǔ)容量。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備 1. 3. 3 CDROM37第 四 章 多媒體硬件環(huán)境恒定角速度(CAV)和恒定線速度(CLV)的概念CD盤光道的結(jié)構(gòu)與磁盤磁道的結(jié)構(gòu)不同，它的光道不是同

21、心環(huán)光道，而是螺旋型光道。CD盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度在光盤的內(nèi)外區(qū)是不同的，而它的線速度是恒定的，就是光盤的光學(xué)讀出頭相對(duì)于盤片運(yùn)動(dòng)的線速度是恒定的，通常用CLV(constant linear velocity)表示。由于采用了恒定線速度，所以內(nèi)外光道的記錄密度可以做到一樣，這樣盤片就得到充分利用，可以達(dá)到它應(yīng)有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，但隨機(jī)存儲(chǔ)特性變得較差，控制也比較復(fù)雜。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備 1. 3. 3 CDROM38第 四 章 多媒體硬件環(huán)境CD盤片的數(shù)據(jù)讀寫簡(jiǎn)單的說(shuō)：通過(guò)表面的凹凸來(lái)記錄信息。數(shù)據(jù)的寫入：CD盤上的數(shù)據(jù)是用壓模(stamper)沖壓而成的，而壓模是用原版盤(mast

22、er disc)制成的。圖14-05是制作原版盤的示意圖。在經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后的玻璃盤表面上鍍一層金屬，用這種盤去制作母盤(mother disc)，然后用母盤制作壓模，再用壓模去大批量復(fù)制。成千上萬(wàn)的CD盤就是用壓模壓出來(lái)的。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備 1. 3. 3 CDROM39第 四 章 多媒體硬件環(huán)境CD盤片的數(shù)據(jù)讀寫CD盤上的數(shù)據(jù)要用CD驅(qū)動(dòng)器來(lái)閱讀。CD驅(qū)動(dòng)器由光學(xué)讀出頭、光學(xué)讀出頭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、CD盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制線路以及處理光學(xué)讀出頭讀出信號(hào)的電子線路等組成。圖4.21. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備 1. 3. 3 CDROM40第 四 章 多媒體硬件環(huán)境刻錄光盤，CD-r

23、ecordable，簡(jiǎn)稱CDR，是一種一次寫，多次讀的光盤。CDR按照其空白片的顏色有分為“金盤”、“綠盤”等等。 “金盤”采用黃金作為反射層的金屬材料。這層很薄的金屬材料決定了CDR的顏色。這層金屬材料。在CDR上，與普通的CD不同的是多了一層染料記錄層1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 4 CD-R可刻錄光盤41第 四 章 多媒體硬件環(huán)境在CDR上，與普通的CD不同的是多了一層染料記錄層。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 4 CD-R可刻錄光盤42第 四 章 多媒體硬件環(huán)境CDR的用途：由CDR刻錄機(jī)利用激光將數(shù)據(jù)編碼后刻錄在盤片上，并使它可在普通的CDROM光盤上被

24、讀取出來(lái)。CDR光盤與普通CD光盤有相同的外觀尺寸。但它的原理與普通的CDR不同。CDR也稱為WORM（一次寫多次讀）。激光束通過(guò)產(chǎn)生坑區(qū)在盤的表面留下的印跡，這樣一旦寫上了數(shù)據(jù)，就不能在覆蓋寫入并且不能擦去，因此稱為一次寫多次讀。一旦盤寫滿，就成為只讀光盤。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備 1. 3. 4 CD-R可刻錄光盤43第 四 章 多媒體硬件環(huán)境數(shù)據(jù)的寫入原理：當(dāng)CDR光盤被刻錄時(shí)，光盤刻錄機(jī)發(fā)出高功率的激光打在CDR光盤特定部位上，其中的有機(jī)染料層因熔化而發(fā)生化學(xué)變化，這些被破壞掉的部位則無(wú)法順利反射CD光盤機(jī)所發(fā)出的激光（功能類似于普通CD盤上的凹區(qū)）。而沒(méi)有被高功率激光照射到

25、的地方可以靠反射層反射激光，這樣就可以利用反射/不反射來(lái)記錄數(shù)據(jù)。這是使得CDR在普通的CDROM中也能夠讀出。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備 1. 3. 4 CD-R可刻錄光盤44第 四 章 多媒體硬件環(huán)境數(shù)據(jù)的寫入：恒定線速度寫入在利用光盤刻錄機(jī)刻錄光盤時(shí)，計(jì)算機(jī)必須保證恒定速度的數(shù)據(jù)提供，否則可能引起寫入數(shù)據(jù)的中斷，如果在刻錄的時(shí)候出現(xiàn)這種錯(cuò)誤，則盤片被破壞。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備 1. 3. 4 CD-R可刻錄光盤45第 四 章 多媒體硬件環(huán)境并不以性能見長(zhǎng)。搜索時(shí)間和數(shù)據(jù)的讀寫速度較硬盤來(lái)說(shuō)都比較差。應(yīng)用： 聯(lián)機(jī)目錄：光盤庫(kù)的應(yīng)用 大容量數(shù)據(jù)的備份 事務(wù)登記，例如股票

26、交易公司的交易記錄，由于其具有寫入以后的不可更改性，較適合于這類應(yīng)用。 多媒體存檔1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備 1. 3. 4 CD-R可刻錄光盤46第 四 章 多媒體硬件環(huán)境CDRW即CDRewritable?？芍貜?fù)擦寫的光介質(zhì)存儲(chǔ)器。以WORM技術(shù)形成對(duì)照，可重寫的光介質(zhì)存儲(chǔ)技術(shù)允許抹去舊數(shù)據(jù)并在其上重寫新數(shù)據(jù)；在這個(gè)意義上說(shuō)，它就像是磁硬盤?？芍貙懡橘|(zhì)1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 5 CDRW47第 四 章 多媒體硬件環(huán)境尺寸：與CDROM和CDR相同。染料記錄層與CDR不同。它的工作原理是利用了所謂的“相變”（Phase Change）技術(shù)。在光盤內(nèi)鍍上一層厚度為

27、400埃（1埃=10-10米）的薄膜，數(shù)字0和1的信息是通過(guò)激光照射后使這層材料在“結(jié)晶”（Crystalline）和“非結(jié)晶”（Amorphous）兩種狀態(tài)間轉(zhuǎn)換而得到的。由于材料的關(guān)系，晶體狀態(tài)改變次數(shù)有限，因此重寫次數(shù)有限。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 5 CDRW48第 四 章 多媒體硬件環(huán)境數(shù)據(jù)的讀出：CD-RW盤片對(duì)于激光的反射率大約只有15%，CD-R盤片為65%，因此，CD-RW盤片只有在新型支持MultiRead的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器上才能被讀取。從1997年年底開始，絕大多數(shù)的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器生產(chǎn)廠家都開始支持MultiRead標(biāo)準(zhǔn)，在16倍速以上的CD-R

28、OM驅(qū)動(dòng)器中，90以上都已支持MultiRead標(biāo)準(zhǔn)，可以讀取CD-RW盤片。 1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 5 CDRW49第 四 章 多媒體硬件環(huán)境兼容性：CD-RW向下可兼容CD-ROM、CD-R。即可讀出CDROM、CD-R、CDRW?？煽啼汣DR，CDRW。性能提高：速度、可靠性方面都有提高。價(jià)格下降：1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 5 CDRW50第 四 章 多媒體硬件環(huán)境CD-RW主要用于以下幾個(gè)方面： 資料的備份與快速應(yīng)急恢復(fù)盤的制作用戶建立自己的“活動(dòng)硬盤”刻制自己的CD音樂(lè)盤制作自己的VCD1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 5 CD

29、RW51第 四 章 多媒體硬件環(huán)境可寫入光盤的優(yōu)點(diǎn)： 可靠性 兼容性 價(jià)格缺點(diǎn)： 易用性方面 速度 1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 5 CDRW52第 四 章 多媒體硬件環(huán)境MD，即小型盤。見教材P248。MD被設(shè)計(jì)成2.5英寸格式的光盤。目前用于音樂(lè)存儲(chǔ)介質(zhì)，有專門的MD播放器。數(shù)據(jù) MD：是SONY公司開發(fā)的一種新型可重寫的盤片，可存放音樂(lè)、視頻和數(shù)據(jù)。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 6 MD53第 四 章 多媒體硬件環(huán)境DVD也是一種光學(xué)存儲(chǔ)媒體，但DVD在存儲(chǔ)容量和帶寬方面都有很大的提高。DVD的名稱：Digital Video disc,這是為了和Vide

30、o CD區(qū)分。實(shí)際上，DVD的應(yīng)用不僅僅是用來(lái)存放電視節(jié)目，它同樣可以用來(lái)存儲(chǔ)其他類型的數(shù)據(jù)。又被稱為：“Digital Versatile Disc”1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 7 DVD 1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備54第 四 章 多媒體硬件環(huán)境DVD的產(chǎn)生和存放電視節(jié)目有很大的關(guān)系，因?yàn)镃DROM的容量有限，對(duì)于象MPEG2這樣的文件，一張CDROM盤片不能存放，為了解決這樣的大容量視頻文件的存放問(wèn)題，DVD就產(chǎn)生了。1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 7 DVD 55第 四 章 多媒體硬件環(huán)境1. 存儲(chǔ)設(shè)備1. 3 光存儲(chǔ)設(shè)備1. 3. 7 DVD DVD (digital versatile di