多媒体多媒体光盘存储系统.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第3章 多媒体光盘存放系统,3.1,光盘存放系统,3.2,光盘标准,3.3,光存放介质结构与工作原理,3.4,光盘数据编码与光盘生产过程,3.5,光盘库与光盘镜像服务器,第1页,3.1,光盘存放系统,光盘存放系统由光盘和光盘驱动器组成。,3.1.1,光盘及其特点,CD,（,Compact Disc,）意为高密盘，称为光盘。因为它是经过光学方式来统计和读取二进制信息。光盘是一个数字式统计存放器，含有一切存放介质优点，如大容量、耐用、易保留、标准化等。,第2页,光盘在存放多媒体信息方面含有以下主要特点。,1.,统计密度高,CD,光盘表面存放位（凹痕）,DVD,光盘表面存放位（凹痕）,图,3-1 DVD,比,CD,提供了更大存放容量,第3页,2.,存放容量大,图,3-2,一张光盘可存放,16,万页,A4,开本文本信息资料,第4页,3.,采取非接触方式读,/,写信息,图,3-3,光头不与光盘片直接接触 图,3-4,光盘能够存放各种媒体,第5页,4.,信息保留时间长,对于只读型光盘，无须但心文件会被误删除，更无须忧虑受到病毒侵扰。假如使用得当，一张光盘上信息可保留长达几十年甚至更长。,5.,不一样平台能够交换,光盘上信息按照标准格式统计，即使在不一样硬件或软件平台上，光盘中信息也能够被正确读出。,6.,取代传统媒体存放介质,光盘能够同时存放计算机程序、文字、音乐、图形、影像、等各种媒体信息。,7,价格低廉,与磁带、磁盘相比，光盘是当前计算机数据最廉价存放介质。,第6页,3.1.2,光盘类型,按照数据存放格式和类型，光盘可分为许多不一样类型，通常指以下光盘总称：包含,CD-DA,、,CD-ROM,、,CD-R,、,CD-R/W,、,Photo-CD,、,V-CD,、,DVD,等。按光盘读,/,写性能来讲，能够分为,3,种类型：,只读型光盘存放器数据是用压模方法压制而成，用户只能读取上面数据。,屡次可写光盘存放器这种光盘允许用户一次或屡次写入数据，并可随时往盘上追加数据，直到盘满为止。,可擦写光盘存放器这种光盘含有磁盘一样可擦写性，可屡次写入或修改光盘上数据，更适合作为计算机新型标准外存设备，当前有磁光和相变和两种类型。,第7页,3.1.3,光盘驱动器,必须使用专门设备，才能从光盘中读取数据，这种设备就是光盘驱动器，简称光驱或光盘机。就普遍使用,CD-ROM,光驱而言，高倍速驱动器已经普及，并出现了,32,倍速或更高倍速光驱。这里所说倍数是指光盘数据传输率，单倍速,CD-ROM,数据传送速度是,150KB/s,，双倍速,CD-ROM,数据传送速度是,2150KB/s,，依这类推，,n,倍速为,n,150KB/s,。,CD-ROM,光盘驱动器既能读,CD-ROM,盘，也能读其它如,CD-DA,、,CD-R,和,VCD,等光盘，但它不能读,DVD,等特殊形式光盘。这些光盘都各有自己标准，需要对应光驱才能访问。所以在谈到读光盘驱动器时，要注意说明它对哪些光盘是适用。,第8页,CD-ROM驱动器工作原理,图,3-5,光盘驱动器工作原理,第9页,可擦写光盘机依据其统计原理不一样，有磁光驱动器,MO,和相变驱动器,PD,。不过统计在,MO,或,PD,盘片上数据无法在广泛使用,CD-ROM,驱动器上读取，所以难以实现数据交换和数据分发。,3.1.4,光驱读取光盘两种方式,CD-ROM,光盘信息组织和其地址编码与软盘、硬盘不一样，因为它光道是螺旋形光道，光盘在光驱中将以恒定线速度旋转，为有效提升对光盘读取速度，光驱在工作时有,CLV,和,CAV,两种方式。,第10页,在,CLV,（,Constant Line Velocity,，恒定线速度）方式下，单位距离光道上所储存信息容量是相等，因而能够充分利用盘片空间，增加了存放容量。但这么一来，激光头每旋转一圈所读取数据量，内圈数据少，外圈数据多。所以在,CLV,方式下，当激光头移动到不一样轨道时，电机也必须以不一样转速旋转，内圈转得慢些，外圈转得快些，以维持单位距离信息读取时间一致。对于高速光驱来讲，,CLV,方式轻易造成光驱耐用性降低。,第11页,当前高倍速光驱大多采取了,CAV,（,Constant Angular Velocity,，恒定角速度）技术。在,CAV,方式下，不论是内圈还是外圈，激光头一直以恒定角速度旋转,CD-ROM,盘片，这和硬盘驱动器操作方式十分相同。恒定转速对于电机来说比较轻易实现，因为不需要在随机寻道时经常地改变电机转速，所以，随机读取性能会得到很大改进。不过，在,CAV,方式下，光盘内外圈转动线速度是不相等，所以内外光道数据统计密度也是不一样，光盘存放空间没有充分利用。正是因为,CLV,与,CAV,技术各有优劣，于是一些光驱采取,CLV+CAV,技术，在内圈采取,CLV,方式以确保其含有足够传输速率，在外圈则采取,CAV,方式，以提升可靠性。,第12页,3.2,光盘标准,3.2.1 CD-DA,标准,CD-DA,（,Compact Disk Digital Audio,数字式激光唱盘）主要用于存放数字化高保真立体声音乐。,第13页,3.2.2 CD-ROM,标准,该标准从,CD-DA,发展而来，又称黄皮书标准，该标准使得光盘以统一格式存放只读信息。,CD-ROM,是在,CD-DA,之后产生，尽管二者之间有许多相同之处，不过它们有一个根本区分：音频,CD,只能存放音乐，而,CD-ROM,能够存放文本、图形、声音、视频及动画。,CD-ROM,中存放是计算机数据，对误码率有一定要求，所以在,CD-DA,基础上又增加了一层错误检测和错误校正。黄皮书只定义了计算机数据在光盘上物理存放格式，但计算机数据在外存放器上都是以文件形式存放，而黄皮书并未定义,CD-ROM,逻辑结构，即文件结构。为处理这个问题，国际标准化组织,(ISO),于,1988,年制订,ISO 9660,标准，这是一个为,CD-ROM,盘上文件系统而定义标准，它定义了,CD-ROM,光盘上通用信息交换文件规范，该规范因为其通用性和相正确独立性，,ISO 9660,很快成为,CD-ROM,光盘上最为主要文件格式。,第14页,3.2.3 CD-R,标准,CD-R(Compact Disk Recordable:,可统计光盘,),是一个可刻录屡次光盘。基于橙皮书,CD-R,空白光盘实际上没有统计任何信息，一旦按照某种文件格式并经过刻写程序和设备，能够将需要长久保留数据写入空白,CD-R,盘片上，这时,CD-R,空白盘就能够变成,CD-DA,、,CD-R,或,VCD,光盘形式。,CD-R,盘与,CD-ROM,盘相比有许多共同之处，它们主要差异在于,CD-R,盘上增加了一层有机染料作为统计层。当写入激光束聚焦到统计层上时，染料被加热后烧溶，形成一系列代表信息凹坑。这些凹坑与,CD-ROM,盘上凹坑类似，但,CD-ROM,盘上凹坑是用金属压模压出。,第15页,因为光盘成本上差异，,CD-R,普通不适于大量制作产品，但对于少许制作时它展现许多优越性。比如，,CD-R,制作成本低，制作一张光盘费用基本上就是材料费，省去了传统工艺中母盘制作大量开销，是数据永久备份廉价伎俩；,CD-R,也能够屡次写入数据，无须一次将盘写满；,CD-R,还能够作为提供给生产厂家用来大批量生产,CD,盘片样品母盘。,CD-R,另外一个主要特征是它能够像其它,CD,光盘一样在普通,CD-ROM,驱动器上使用。,第16页,3.2.4 Photo-CD,标准,Photo-CD,意为照片光盘，该标准由柯达企业和,Philips,企业采取,CD-ROM XA,标准开发另一个系统，,Photo CD,是一个可统计光盘,(CD-R),，它作为存放彩色图片新载体而成为,CD-ROM,在摄影领域成功应用，此技术将传统像片冲洗技术与数字图像处理 ，数字显示相结合，利用,CD,光盘巨大存放能力，为使用者提供了一个长久保留大量宝贵资料路径，是摄影领域里一次革命。它带来其它好处还有：,能够在计算机上剪辑这些相片，或与计算机提供其 它图像资料相互融合，增加照片生动性。,能够经过多媒体环境将这些相片转存或输出到其它设备上，如电视机、录像机、计算机屏幕、投影仪和打印机等。,因为光盘相对于照像底片而言，不易霉变，也不会褪色。所以永久保留也能确保相片彩色质量。,第17页,Photo CD,作为一个特殊光盘格式，它存放图片过程大致可分为：将拍摄胶片冲洗成负片后，在工作站上使用彩色扫描仪输入计算机，采取专门图像压缩技术，把每一幅图片以不一样分辨率压缩，然后使用,CD-R,刻盘机将彩色照片存贮到,Photo CD,盘片上。,Photo CD,图片存取方便且不会褪色变质，还能够配以文字说明、音乐及语言讲解。,Photo CD,能够使用专用播放机，在彩色电视机上进行显示。,经过专用打印设备可输出,Photo CD,照片,第18页,3.2.5 Video-CD,Video CD,（简称,VCD,）是由,JVC,、,Philips,等企业于,1993,年联合制订数字电视视盘技术规格，称之为白皮书,(White Book),。它用来描述光盘上存放采取,MPEG-1,（活动图像教授组）标准编码全动态图像及其对应声音数据光盘格式，是继,CD-DA,、,CD-ROM,、,CD-ROM XA,和,CD-I,之后又一个有很强应用前景光盘产品。它能够在一张普通,CD,光盘上录制,70,分钟全屏幕、全动态视频与音频数据及相关处理程序。同激光视盘,(LD),相比，它体积小、价格廉价、且有很好音、视频质量和很好兼容性。,VCD,出现与,MPEG-1,标准有着亲密关系。,MPEG-1,是一个专用于处理活动影像标准，也是一个与特定应用对象无关通用标准，从,CD-ROM,上交互系统到电信网络上和视频网络上视频信号发送都能够使用,.VCD,按照,MPEG-1,标准对音、视频数据进行压缩以后，提升了存放空间有效利用率，使一张盘片能存放,74,分钟活动图像与伴音。,第19页,3.2.6 DVD,新一代光盘存放介质,DVD,（,Digital Video Disc,，数字视频光盘）是继上述光盘产品之后新一代光盘存放介质。与以往光盘存放介质相比，,DVD,采取波长更短红色激光、更有效调制方式和更强纠错方法，含有更高道密度和位密度，并支持双层双面结构。在与,CD,大小相同盘片上，,DVD,能够提供相当于普通,CD 8,25,倍存放量、以及,9,倍以上读取速度。,DVD,与新一代音频、视频处理技术相结合，可提供近乎完美声音和影像。它与计算机结合，可提供新海量存放介质。,第20页,在视频与音频处理上，,DVD,都到达了当今最高水准。对视频信号处理，,DVD,采取都是,MPEG-2,压缩编码标准。当前,DVD,能满足现行电视标准，单面单层,DVD,视盘能够存放分钟电影，其水平清楚度能够达,480,线，所以,DVD,画面质量是相当高。,DVD,采取,MPEG2,作为视频压缩技术，对视频图像进行冗余量处理，以实现无显著失真视频图像压缩。,DVD（,右图）比,CD（,左图）有更高道密度和位密度,第21页,在音频方面，,DVD,能够采取标准较多，既可是,MPEG-1,立体声、,MPEG-2,围绕立体声，也可是杜比（,Dolby,）,AC-3,。立体声普通是指含有二个声音通道，而含有三个以上通道就称为围绕声。杜比,AC-3,是一个高效、高性能声音编码系统，该声音系统在放音时，前面有左、中、右三个通道，后侧面有二个独立围绕声通道，前方中间还有,200Hz,以下低音专用通道，因频带窄而称为,0.1,通道。所以,AC-3,又称为,5.1,通道。,第22页,3.3,光盘结构与统计信息原理,3.3.1,只读光盘结构与统计信息原理,只读光盘结构 以,CD-ROM,为例，其物理结构如图,3-6,所表示。光盘最上面一层是标签层 ，上面印有光盘名称以及制造商商标；第二层是保护层；第三层是反射层，目标是提升盘片反射率；第四层是统计层，在其上压制出凹痕光道用来统计数据；最下一层是用聚碳酸脂压制出来透明衬底。只读光盘是利用在盘上压制凹坑机械方法，利用凹坑边缘来统计“,1”,，而凹坑和非凹坑平坦部分统计“,0”,，并使用激光来读出。因为只读光盘物理特征，用户只能读取只读光盘上数据，而不能自己把数据写到,CD,盘上。,第23页,CD-ROM,剖面结构,第24页,光盘信息读取原理 在读出光盘信息时，就要把光盘上用凹坑和非凹坑代表信息还原为原来数据信息。光盘读取过程是基于物理学“光反射”原理。光盘放入光驱后，是将带有凹、凸那一面向下对着激光头。激光发射器发出激光光束先经过衍射光栅后，一束普通光束将被衍射成为多条细光束，然后再依次经过分光片、校准波片和聚光物镜到达盘片表面，呈汇聚状各条细光线分别会透过盘片表面透明基片，然后聚焦在反射层凹凸不平光道上。凸面（,Land,）将激光按原旅程反射回去，同时不会减弱光强度；凹坑面（,Pit,）则将光线向四面发射出去，光强度会减弱。光驱就是靠光“反射和发散”来识别数据。从光盘反射层反射回来各条光束又依次经过聚光物镜和校准波片，然后被分光片反射后被接收，最终就是由多光束探测器来分辨这些数据信号了。,第25页,CD,校准波片 分光片 衍射波片 激光光束 聚光物镜 多光束探测器,第26页,多光束探测器实际上是一个数据解码器，用来将反射光信号解码成“,0”,和“,1”,电信号。并不能简单地认为“凹,”,（,Land,）和“凸,”,（,Pit,）就代表“,1”,和“,0”,。在解码时，假如信号是“从凹到凸或从凸到凹改变过程,”,即光强度由高到低或由低到高改变，则用“,1”,表示。假如信号是连续一段时间连续不变光强度，则表示“,0”,，所以“,0”,表示两个改变过程之间长度。,第27页,3.3.2 CD-R,光盘结构与统计信息原理,CD,R,结构,CD,R,盘片直径为,12cm,，能够存放,650MB,数据或,74,分钟,CD,质量音乐或,VHS,质量视频。,CD,R,盘片共由,5,层组成。其中统计层主要成份是涂有特殊性质有机染料，这些染料在激光作用下会产生改变，从而到达统计数据目标。,标签面,保护层,反射层,统计层(染料层）,透明基底 激光束 凹坑,第28页,CD,R,写入过程,CD,R,盘片在开始时是没有任何内容，当有一束较强激光照射时，统计层感光染料将转变成含有不一样反光特征点阵。在标准,CD,ROM,驱动器中用较弱功率激光照射时，变色点阵对激光进行不一样反射，从而使得驱动器能够读出存放在其中数据。在激光照射下，统计层染料改变颜色过程是不可逆转，所以向,CD,R,盘片中只能一次性写入数据。早期,CD,R,在写入数据时，必须一次完成全盘数据写入,(disc at once),，这是因为盘片中只能有一对导入区,(lead,in area),和导出区,(lead,out area),。现在技术则允许用户在,CD,R,盘片上写入多对导入区和导出区，所以能够实现屡次写入数据，但必须是在盘片上以前没有写入数据区域中。,第29页,从,CD-R,介质上阅读数据，其工作原理与阅读,CD-ROM,是相同。光盘上涂有能够反射激光束涂层，从而使探测器能够读出盘上数据。所不一样是，,CD-ROM,上数据是用物理方法压入盘中，而,CD-R,上数据则是“烧灼,”,到盘统计层中。,3.3.3 磁光盘统计信息原理,磁光型光盘（,MOD,）主要是由各种易于在垂直于表面方向磁化介质制成。铁磁性介质在外磁场作用下可含有一定方向性，这种方向性在激光束热力作用下可发生翻转，方向性正负分别代表二进制代码“,0”,或“,1”,，“,0”,或“,1”,翻转组成其可擦除性，擦写次数可达百万次以上。因为磁光型光盘在进行数据擦除和写入时需要激光和外磁场共同作用，所以也简称磁光盘。,第30页,图,3-14(a),磁光型光盘工作原理 图,3-14(b),磁光型光盘结构,第31页,MO,盘片即使比硬盘和软盘廉价和耐用，不过与,CD-R,盘片相比就显得比较昂贵了。,MO,致命缺点是不能用普通,CD-ROM,驱动器读出，因而不能满足信息社会对计算机数据进行交换和数据分发要求，在网络技术和网络建设不发达国内，这一问题日驱突出和严重。,第32页,3.3.4,相变光盘统计信息原理,相变光盘统计和读出原理只是用光技术来统计和读出信息。相变光盘利用激光使统计介质在结晶态和非结晶态之间可逆相变结构来实现信息统计和擦除。在写操作时，聚焦激光束加热统计介质目标是要改变相变统计介质晶体状态，用结晶状态和非结晶状态来区分,0,和,1,；读操作时，利用结晶状态和非结晶状态含有不一样反射率这个特征来检测,0,和,1,信号。,第33页,相变光盘统计信息原理,(a),有序结晶结构 （,b,）无序非结晶状态,图,3-15,相变材料含有可变晶体结构,第34页,图,3-16,激光束加热相变材料某一区域时，可改变其晶体结构,第35页,早在1968年，美国,ECD（Energy Conversion Device）,企业就开始研究晶态和非晶态之间转换。1971年,ECD,和,IBM,企业合作研制成功了世界上第一片只读相变光盘存放器，随即相继开发成功了利用相变原理制造一次写,WO,盘。1983年，日本松下企业推出了世界上第一台可擦写相变型光盘驱动器。1994年，松下企业又将相变型可擦写光盘驱动器与四倍速,CD-ROM,相结合，推出了,PD,光盘驱动器，在一台光盘驱动器上同时含有相变型可擦写与四倍速,CD-ROM,功效。,与,MO,技术相比 ，因为相变光盘仅用光学技术来读,/,写，所以读,/,写光学头能够做相对比较简单，存取时间也就能够提升；因为相变光盘读出方法与,CD-ROM,、,CD-R,光盘大致相同，所以兼容,CD-ROM,和,CD-R,多功效相变光盘驱动器就变轻易实现，,PD,、,CD-RW,和可擦写,DVD-RAM,等新一代可擦写光盘存放器均采取了相变技术。,第36页,3.3.5 DVD,光盘结构与类型,DVD,结构 常规,CD,盘只使用一个面而且只用一个统计层来统计信息。为了提升存放容量，,DVD,盘可分为单面单层、单面双层、双面单层以及双面双层,4,种结构。,单面单层(4.7,GB),单面双层(8.5,GB),双面单层(8.5,GB),双面双层(17,GB),第37页,DVD,规格,第38页,单面双层盘最里层被称为第一层，表层称为第二层，该层采取了一个新半透明薄膜涂层，可让激光束透过表层抵达第一层。开始工作时，激光束首先在第一层上聚焦和光道定位。当从第一层上读出信息过渡到从第二层上读出信息时，激光读出头激光束马上重新聚焦，电子线路中缓冲存放器可确保从第一层到第二层平稳过渡，而不会使信息中止。经过采取这些技术，单面双层,DVD,盘容量可抵达,8.5GB,，双面双层,DVD,盘容量可抵达,17GB,。,单面单层,DVD,结构,(4.7,GB),单面双层,DVD,结构,(8.5,GB),模压基底,保护层,模压基底,透明聚碳酸基底,第39页,DVD,格式,DVD,盘片按照用途细分为五大类：,DVD-ROM,（只读,DVD,）：,DVD-ROM,是存放电脑资料只读光碟，用途类似,CD-ROM,DVD Video,（视频,DVD,）：,DVD-Video,是存放影音信息,DVD,光碟，用途类似,LD,或,Video CD,。,DVD Audio,（音频,DVD,）：,DVD-Audio,是新出现一个声频格式,DVD Recordable,（可写,DVD,）：,DVD-R,（或称,DVD-Write-Once,）是限录一次,DVD,DVD-RAM(DVD,随机存放器，也被称为,DVD-RW,，即,DVD-Rewritable,）：,DVD-RAM,是可屡次读,/,写光碟,第40页,光盘数据编码,图,3-22,光盘上,0,和,1,数字表示,第41页,第42页,3.3.6,只读光盘制作过程,预处理首先要制作母盘（原版盘）。在制作母盘前，要对信息进行预处理。预处理就是按照光盘标准及存放格式，将信息经转换后统计到光盘上。因为,CD-R,系统出现，这一过程实际上能够简化为将,CD-R,刻制成各种光盘格式，比如要存放程序或数据，就刻录成,CD-ROM,光盘格式；对于激光唱盘，就是把制作好音乐节目转换成标准,CD-DA,格式；而对于,V-CD,盘，把影视节目转换成,V-CD,标准统计格式。,第43页,光刻 光刻实际上是将,CD-R,盘上数据，统计在玻璃盘上过程。这种方法是将感光性树脂用于一个经特殊处理玻璃基片上，以制出一个玻璃主片。光刻过程是把一片涂有光敏电阻玻璃盘放在旋转平台上进行。激光源发出激光束经过激光调制器时受到串行数据控制。激光编码器如同一个开关，比如，对于数据,“,0”,就不让激光束经过，光敏电阻就不曝光；数据,“,1”,就让激光束经过，光敏电阻就曝光，这么在玻璃盘上就形成长短不一样曝光区和非曝光区。这么就生成了光盘详细内容。,第44页,玻璃盘光刻过程,第45页,化学处理玻璃盘经光刻后，需对光刻玻璃盘进行化学处理。在这个过程中，盘上感光性树脂上曝光部分被腐蚀掉区域形成微小凹坑，没有曝光区域就被保留下来，“,0”,和“,1”,信号就以凹坑和非凹坑形式统计在螺旋形光道上。经过化学处理后，要在感光性树脂表面蒸敷上一层金属膜（通常是银），方便其后玻璃主片电铸时有一个导电表面。,第46页,制作父盘和母盘 对经过化学处理玻璃盘进行化学电镀生成金属原版盘，称为父盘（,Father Disc,）。之所以称其为,“,父盘,”,，是因为它将被用于生成另外两个金属片，分别被称为“母盘”（,Mother Disc,）和,“,模片,”,（,Stamper,）。母片是由父片而来，而模片又是由母片而来，每一片是另外一片相反成像。模片是金属原版主盘完全复制品，也是这一生产阶段最终产品。,第47页,压模压模是光盘最关键过程。压模就把模片上面数据（凹凸痕迹）压制到塑料基片上。,CD,盘基是用聚碳酸脂塑料（俗称,PC,料）做，聚碳酸脂加热之后注入模具空腔中，模具一面是模片。熔化,PC,料经过挤压，在模具中成形，模片上凹坑中将会填充进,PC,料，当,PC,料经过强制冷却时，模片上凹凸部分就会对应地反应到光盘盘基上。换句话说，压好光盘盘基同模片是阴阳相正确。,第48页,光盘金属,溅镀工序,大规模,光盘生产线,第49页,3.4 CD-ROM,信息组织结构,3.4.1 CD-ROM,数据结构,CD-ROM,数据结构按黄皮书标准光盘设有个区：自内向外分为导入区、用户数据区和导出区。这,3,个区中都含有,360,连续螺旋线形光道。含有信息光道称为信息光道，不含有信息光道，作为控制用。用户数据就统计在那些信息光道上，而全部信息光道都是由帧和扇区组成，可见帧和扇区是光盘物理数据结构中最主要两个概念。,第50页,帧数据结构光盘中最基本数据存放单元是帧。黄皮书要求帧格式如表,3-,所表示。同时（,SYNC,）占个字节（,24,位），用于标识帧开始，起同时作用；子码（,SUBCODE,）字节为控制字节，主要用于提供地址信息；每帧数据（,DATA,）共有字节，因为参考,CD-DA,帧格式，分别用于存放左声道与右声道立体声数据，不过数据并不连续存放，中间被校正码隔开；、码都各占个字节，用于错误校正和数据校验。,同时,子码,数据,校正,数据,校验,3,3,12,4,12,4,第51页,扇区数据结构,在光盘信息区中，采取相同帧结构。由帧组成最小可寻址单元，称为扇区。黄皮书要求：由个帧组成个扇区。帧只能存放个字节真正数据信息，所以个扇区只有,2352,字节（,9824,）。黄皮书要求：扇区主要由部分组成：,SYNC,（同时头），,HEADER,（首标），用户数据,EDC,ECC,码等。扇区格式见表,3-2,。,同时头,首标,数据,检测,空,校验,OO,FF,OO,MN,SC,FR,MD,DATA,EDC,OO,ECC,1,10,1,1,1,1,1,2048,4,8,276,第52页,其中，同时头（,SYNC,）占个字节，由个字节个字节个字节组成。首标（,HEADER,）由个字节组成，是每个扇区标志，说明怎样解释信息区。因为光盘是以恒速转动，是以时间作地址，即分、秒、分数秒来计算。按黄皮书要求，首标中前个字节为地址：,MN,（,Minute,）,0,74,；,SC,（,Second,）,0,59,；,FR,（,Farc,）,74,分数秒，单位是,75,。第个字节表示扇区方式，定义了,Mode0,、,Mode1,、,Mode2,三种方式。,Mode0,不向用户开放；,Mode1,用于统计文字和数字信息，含有检错纠错能力。,Mode2,用于经过压缩音频和图像视频数据。所以,CD-ROM,光盘除了统计音乐资料外，还可存放各种不一样数据、图形、动画等资料。用户数据（,DATA,）共占,2048,字节。,CD-ROM,含有检错纠错功效，分,EDC,和,ECC,两种校验形式。,EDC,（,Error Detection Code,）表示错误检测码，采取循环冗余码,CRC,对存放光盘内数据进行校验，若检测犯错误，则用,ECC,码进行纠正。,ECC,分为,P,校验和,Q,校验，两种校验方式有很大不一样。,ECC,能计算出发生错误详细位置，并在对应位置上生成正确数据，到达纠错之目标。,第53页,3.4.2 CD-ROM,文件结构,逻辑扇区和逻辑块,ISO 9660,要求，光盘物理扇区用户数据中,2048,字节作为个逻辑扇区。每个逻辑扇区都有个唯一逻辑扇区号,LSN,。光盘中第个逻辑扇区从物理地址,00,：,02,：,00,开始算起，逻辑扇区号为,LSN0,。为了存放文件，每个逻辑扇区又分为逻辑块，逻辑块大小普通为,512,字节，每个逻辑块都有个唯一逻辑块号,LBN,与之对应。文件都是按,LBN,来寻址，是最小逻辑可寻址单元。第个逻辑块号（,LBN0,）是第个逻辑扇区第块，后面依次为,LBN1,、,2,、,3,等。,第54页,卷结构 光盘把存放信息区域称为卷空间。卷就是用一套规则和数据结构，描述盘上信息错综复杂关系。在盘上固定位置统计了卷描述符，其中内容用来说明整个,CD,ROM,盘逻辑组织。卷空间分为,2,个区，从,LSN0,LSN15,称为系统区（系统区不放数据）；从,LSN16,开始到最终,1,个逻辑扇区为数据区。数据区用来存放卷描述符、文件目录、路径表和文件数据等内容。卷描述符固定地位于,LSN16,处。,LSN16,提供了许多主要信息，如盘上逻辑组织、根目录地址、路径表地址和大小及逻辑块大小等。,第55页,目录结构,光盘采取了隐式分层目录结构，也把目录作为文件来对待，不过光盘中所谓目录文件有详细要求。它是由目录统计组成，目录统计中主要存放着文件标志符，以字节计算文件长度，光盘中可存放任何类型文件。一个大文件必须分为几个文件域存放。文件域是指由次序编号逻辑块组成连续区域。一个小文件可存放在单个文件域里。文件域中有第个逻辑块号，以及打开和使用这个文件所需要其它信息。光盘文件结构和软、硬盘有很大差异。张光盘放进光驱被驱动后，系统先初始化，在处找到卷描述符，依据卷描述符中提供路径表地址，找到路径表，由目录统计中统计着文件域地址找到正确文件信息。当个文件放在多个文件域中时，又要设置多个目录统计，每个目录统计都给出对应文件域地址，并由文件标志符指明该文件域是不是最终个。显然，这种文件结构大大加紧了光盘寻找文件速度。,第56页,路径表 路径表是指盘上全部目录名，是获取子目录最快路径。其特点是用索引值来访问全部目录。路径表由许多路径表统计组成，它对应于根和子目录，其中根目录和每个子目录，都有它们所在起始地址，即逻辑块号，在光盘上寻找子目录能够依据地址索引来遍历路径表。这么就能够经过路径表来访问任何个子目录。,第57页,3.4.3,操作系统对,CD-ROM,文件系统支持,DOS,系统,CD-ROM,上文件系统和,DOS,操作系统文件系统差异很大，,DOS,无法用通常方式直接读取,CD-ROM,上文件，必须在原有文件系统基础上进行,CD-ROM,文件系统扩充。在,DOS,中，有一个名为,MSCDEX.EXE,CD-ROM,扩展程序。它是,DOS,一个外部命令，运行后对应代码将驻留在内存。,MSCDEX,是一个与设备无关程序，它调用一个,CD-ROM,驱动程序来完成数据读出与控制，,CD-ROM,驱动器设备名由,Config.sys,中加载设备驱动程序设定。,MSCDEX,能够使用户象存取磁盘文件那样读取,CD-ROM,光盘文件，并服务于,DOS,或应用系统文件请求。,第58页,MSCDEX,命令行语法为：,MSCDEX/E/K/S/V/L:(Letter)/M:(buffer)/D:(device-name)/E,：,MSCDEX,可用扩展内存,(Expanded Memory),作为,CD-ROM,读,/,写缓冲区,.,这个开关需,EMM,规范,LIM3.2,以上，缺省时不用,EMM,。,/K,：支持,Kanji,编码文件格式，缺省时为不支持,Kanji,格式光盘,./S,：允许基于,MS-NET,网络服务共享。,/V,：显示,MSCDEX,使用内存情况。,/L,：,MSCDEX,加载时用户提议起始盘符,.,在给,CD-ROM,分配盘符时，从所提议盘符开始，找到可用盘符分配给,CD-ROM.,若有多个光盘，则分配多个盘。若盘符不够，则修改,Config.sys,中,Lastdrive,参数。,/M,：,MSCDEX,要申请盘缓冲区个数，每个缓冲区为,2K,字节,.,使用缓冲区越快,.,缺省值为,4,。,/D,：指明所用设备设备名，该开关是必须。,第59页,在,CD-ROM,光盘和普通磁盘在使用上有以下区分,:,CD-ROM,光盘是只读，全部写操作都不能成。,CD-ROM,光盘没有类似,FAT,表结构，全部对磁盘物理结构进行操作命令均不能使用,FORMAT,命令,CD-ROM,是作为网络盘来处理，所以只能在本机上使用命令（如,CHKDSK,）不能用于,CD-ROM,光盘。,CD-ROM,没有磁道、簇等概念，它只是一个次序存放信息流，所以在,BIOS,级和磁盘是不兼容。,第60页,Windows,对,CD-ROM,支持,Windows,使用了一个专门用于,CD-ROM,文件系统，即,CDFS,，这是一个,32,位保护模式文件系统，它含有以下特点。,用一个新设备驱动程序替换了旧,MSCDEX,早先,MSCDEX,使用常规内存，而新驱动程序使用高端内存。,经过,32,位保护模式高速缓存，改进了应用程序运行性能，使它们运行得更平,不需要配置，,CDFS,是一个动态高速缓存。,第61页,3.5,光盘库与光盘塔,3.5.1,光盘库,光盘库是一个能自动把机柜中存放许多片光盘选出并装入光盘机进行读,/,写设备。它利用光盘可换特点，可形成一个巨大联机资料库。最常见是采取,CD-ROM,盘和,CD-DA,盘光盘自动换盘机。光盘库是利用准确伺服控制机械手来装卸光盘，用户经过集成在库上串口,(,普通是,RS232),或,SCSI,接口从计算机,(,或计算机网络,),上输入指令，指挥机械手准确地存取,CD,盘片，让驱动器读出数据，并经过,SCSI,接口传出数据。在程序控制下，机械手设备可操作和管理多个驱动器，机械手自动升降器机构在盘片栈和驱动器之间快速地移动光盘，在光盘播放完成后，机械手机构从驱动器上将盘卸下并放回堆栈光盘槽中,第62页,光盘库，可放置光盘片数量普通从几十片到上,百片。这种联机容量巨大设备对于图书馆之类,机构是很有用，大量不惯用数据一旦需要,就能尽快找到。,能容纳600张,CD-ROM,光盘库 光盘库利用机械手来装卸光盘,第63页,3.5.2,光盘塔,光盘塔是由许多光盘机用电缆连接在一起光盘只读阵列，加上对应控制器和网络连接设备，组成与网络直接连接存放设备，用来存放光盘出版物，能够用软件控制读,/,写其中某一台，进行光盘信息管理。光盘塔采取,SCSI,接口与光盘机相连，一根电缆能够连接多台光盘机。因为受到,SCSI,地址数限制，普通以,7,倍数出现，常见有,7,张,CD,和,14,张,CD,容量产品，多可达,56,张,CD,。光盘塔结构比光盘库结构简单，造价也低，读取光盘速度也快，但容量较小。光盘塔能够直接连在网络上，供广大网络用户所共享。,CD-ROM,光盘塔在网络上连接非常方便、简单，就像用户在使用自己服务器一样。在广域网中光盘塔被看成是一个独立,Web,服务器。光盘塔上网后，一个光盘塔对应一个盘符；光盘塔光盘驱动器分别对应这一盘符下子目录。在网络中光盘塔能够同时被多个用户访问，也允许多用户同时访问光盘塔中某一片光盘。,第64页,光盘塔应用主要集中在图书馆、档案馆、学校、科研情报部门、,CAD,CAM,等领域。学校可利用它共享光盘教学软件，可在校园网上构建电子图书馆；企业可用它在内部局域网上共享光盘，方便加强管理、节约投资；信息服务企业可用它构建大型数据库、光盘库，并在,Internet,网上公布大量信息。另一个主要领域是视频点播系统，视频服务器经过光盘塔构建起多媒体网络，为观众提供电视、电影节目标选择点播。另外，光盘塔可扩充性、可更改性、可管理性及价格、性能和易连接性均含有一定优越性,。,第65页,