Bài tập nhóm Đĩa quang

GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM 8 Page 1 1. Kế hoạch thực hiện
Ngày 6/9/2011: Họp nhóm ,Các thành viên trong nhóm đưa ra các ý kiến để thực hiện công việc…
Nhóm trưởng tổng hợp và nêu phương hướng cách làm việc đồng thời phân công nhiệm vụ cụ thể cho từng Thành viên trong nhóm
Ngày 15/9/2011: thành viên trong nhóm nộp bài Cho nhóm trưởng ,nhóm trưởng tổng hợp và Chỉnh sửa hoàn thiện
Ngày 17/9/2011: họp nhóm lần cuối đánh giá quá trình thực hiện công việc đồng thời xem xét lại toàn bộ nội dung bài tập có vấn đề gì chưa hợp lý thì cắt bỏ hay bổ sung thêm 2. Mục đích và yêu cầu Mục đích: Tăng kỹ năng làm việc nhóm cho các thành viên trong nhóm,đồng thời giup sinh viên tiếp cận gần hơn với môi trường làm việc sau này Giúp sinh viên hiểu biết thêm về: tổ chức thông tin và nguyên tắc hoạt độngcủa đĩa quang và phân loại các đĩa quang hiện đại. Để phục vụ cho quá trình học tập cũng như làm việc sau này. Yêu cầu: Các thành viên trong nhóm tích cực tìm hiểu ,tìm kiếm thông tin giữ liệu liên quan tới bài tập Nội dung bài tập phải ngắn gọn và thật sự chính xác mang nhiều thông tin liên quan… 3.Nội dung Bài làm được chia làm 4 phần: Phần 1 : tổ chức thông tin của đĩa quang (CD) Phần 2 : nguyên tắc hoạt động của đĩa quang Phần 3 : Phân loại đĩa quang Phần 4 : So sánh ưu nhược điểm của đĩa quang với đĩa từ A-PDF Watermark DEMO: Purchase from www.A-PDF.com to remove the watermark GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM 8 Page 2 Phần 1. Tổ chức thông tin của đĩa quang Đĩa CD là viết tắt của từ (Compact Disc) nó rất phổ biến trong thời đại ngày nay. Được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau ,chứa nhạc, vidieo,, hình ảnh, dữ liệu. với những ứng dụng đó đĩa CD trở nên một phương tiện truyền thông tiêu chuẩn cung cấp một lượng rất lớn thông tin chỉ trong một miếng plastic nhỏ gọn. CD rất dễ sản xuất và giá thành cũng rất rẽ với vài ngìn đồng ta có thể sở hữu một chiếc CD với dung lượng khá lớn.. Nếu bạn có máy tình kèm theo ổ đĩa ghi CD-RW, bạn có thể tạo ra cho mình một đĩa CD với bất cứ nội dung nào bạn thích 1. Cấu tạo của đĩa CD Đĩa CD nhìn tổng quát là miếng nhựa tròn dày tầm 1.2mm. Cụ thể là mảnh nhựa Polycarbonate ép khuôn tròn có bán kính khoảng 6cm. cấu tạo chính gồm có 4 phần cơ bản 1 -lớp nhãn đĩa , chứa thông tin của nhà sản xuất và thông tin của đĩa (dung lượng bao nhiêu Mb, tốc độ ghi ,…) 2 -nhựa Acrylic dùng để tách lớp nhãn và mặt dữ liệu, có thể được phủ một lớp chống ẩm để bảo vệ bề mặt lưu dữ liệu 3- Lớp nhôm: chứa các "dữ liệu" của CD, có khả năng phản xạ ánh sáng 4- Lớp nhựa Polycarbonate: bảo vệ lớp Nhôm Mặt cắt dọc của đĩa CD 2. Tổ chức thông tin Với bán kính khoảng 6cm đĩa CD thông thường có thể chứa khoảng 700MB dữ liệu. Dữ liệu chứa trong đĩa CD được mang trên đường hình xoắn óc (single spiral track of data), xoắn từ gần tâm CD, từ trong ra ngoài. Trên đường dữ liệu này có thể cắt ra từng phần nhỏ gọi là Track ( Ví dụ: Một CD nhạc có 13 bài hát thì đường dữ liệu được cắt thành 13 đoạn, gọi là Track01, Track02,...,Track13.) GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM 8 Page 3 Kích thước đường dữ liệu này rất nhỏ, độ rộng chỉ bằng 0.5 microns nhỏ hơn 200 lần tóc, các Track cách nhau chỉ 1.6 micromet Trên đường dữ liệu được tạo bời các phần lồi lõm rất cực nhỏ. Một phần lồi đó kỹ thuật gọi là pit (tùy theo cách nhìn CD dọc hay ngang). Sau đây xin gọi là pit cho tiện. Mỗi pit hiễn nhiên có độ rộng bằng với độ rộng của đường dữ liệu 0.5 microns, dài ít nhất 0.83 micromet Các pit dữ liệu Dựa vào tính chất phản xạ hoặc không phản xạ ánh sáng để đĩa CD có thể lưu trữ dữ liệu trên các pit, dưới dạng các số nhị phân. đối với mỗi pit dữ liệu khi có tia sáng (tia lade ta xẽ tìm hiểu kỹ trong phần nguyên tắc hoạt động) chiếu vào chúng sẽ có 2 trạng thái phản xạ lại ánh sáng , hoặc không phản xạ tương ứng với số 1 hoặc số nếu là CD dữ liệu (data) dãy nhị phân này sẽ là dãy các bits tạo ra dung lượng đĩa 8 bit = 1byte 1024byte = 1kb 1024 kb = 1Mb căn cứ vào chiều dài của dãy dữ liệu trên đĩa mà ta thấy nó có thể chiếm hết bao nhiêu bộ nhớ của đĩa. 3. Các thông số cơ bản Trên mặt nhãn của đĩa thường ghi các số 32x, 52x, 56x,….những con số này cho ta biết thông số ghi , đọc của đĩa. Tốc độ chuẩn đầu tiên khi chiếc đĩa CD được sản xuất là 150 kb/s . về sau khi công nghệ phát triển người ta chế tạo ra được những chiếc đĩa có tốc độ ghi đọc lớn hơn rất nhiều lần rút ngắn được thời gian ghi dữ liệu và cho chất lượng cao hơn. Như vậy 32x, hay 52x là tốc độ ghi đọc của đĩa gấp 32 lần hoặc 52 lần tốc độ chuẩn ban đầu.Ta có thể làm phép tính đơn giản khi trên đĩa ghi 56x ta có thể tính tốc độ ghi đọc của đĩa là 56 x 150 = 8400 kb/s GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM 8 Page 4 Ở phần cấu tạo của đĩa quang đã trình bày phía trên thì thấy rằng các đĩa quang bao gồm các đường chứa dữ liệu nhấp nhô để phản xạ đối với các loại ánh sáng chiếu tới với tiêu cự nhất định. Ở đây chúng ta sẽ thấy các phần chi tiết của cấu tạo của một đĩa CD Kích thước các đĩa CD (hình vẽ về 1/2 mặt cắt dọc của đĩa, trục bên trái là trục tâm đĩa Trong hình minh hoạ này về các vùng của đĩa thì: • Hub clamping area: Vùng được sử dụng định vị đĩa trong ổ đĩa, tại vùng này thì tất nhiên là không chứa dữ liệu. • Power calibration area (PCA). Vùng này chỉ xuất hiện trên các đĩa CD-R hoặc CD- RW, chúng dùng để xác định tốc độ ghi lớn nhất có thể (ở bao nhiêu X), từ đó ổ ghi sẽ tính toán công suất tia laser cho phù hợp. • Program memory area (PMA). Vùng này cũng chỉ xuất hiện trên các đĩa CD-R/RW. Vùng này để lưu chứa TOC (mục lục) cho các phiên ghi dữ liệu, chúng sẽ bị chuyển thành vùng Lead-in sau khi quá trình ghi đĩa hoàn tất. • Lead-in. Vùng chứa các thông tin về TOC của đĩa. Công dụng của chỉ mục các đĩa quang sẽ giúp cho việc truy cập dữ liệu thuận tiện, điều này tạo ra sự khác biệt đối với các hình thức lưu trữ dữ liệu tuần tự (ví dụ băng từ, đĩa nhựa). • Program (data) area. Vùng chứa dữ liệu của đĩa, chúng bắt đầu từ vị trí bán kính 25 mm tính từ tâm đĩa trở đi. • Lead-out. Vùng đánh dấu sự kết thúc dữ liệu của đĩa. GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM 8 Page 5 Phần 2.Nguyên tắc hoạt động của ở đĩa quang Đĩa quang, theo đúng như tên gọi của nó, đã sử dụng tính chất quang học để lưu trữ 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: 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 lại ánh sáng theo đúng tình trạng của vật chuyển động đó. Đĩa quang vận dụng tính chất phản xạ ánh sáng nêu trên để chứa các dữ liệu tại bề mặt đĩa thông qua sự phản xạ/không phản xạ Để đĩa quang có thể làm việc được ta cần phải có những thiết bị chuyên dụng là các ổ đĩa quang mà bên trong có bộ phận gọi là mắt đọc sẽ phát ra tia lade. Tuỳ vào tính năng của ổ đĩa mà có thể phát ra ba loại tia lade với công suất khác nhau để làm việc với đĩa quang như dọc dữ liệu , ghi dữ liệu hay xoá dữ liệu vì dữ liệu trên đĩa được lưu trên các đương hình xoắn ốc nên bên trong ổ quang có một khối điều khiển đây là một cụm thiết bị cơ học bao gồm thao tác quay đĩa, dịch chuyển khối đầu quang và nạp/trả đĩa được bộ vi xử lý điều khiển thông qua các IC GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM 8 Page 6 servo kiểm soát tốc độ quay của đĩa từ 200 đến 500 vòng/phút tùy thuộc vào vị trí mắt đọc/ghi trên đĩa. Khi mắt đọc/ghi các track gần tâm đĩa thì vận tốc quay của đĩa cao, vận tốc quay sẽ giảm dần khi mắt đọc làm việc với các track cách xa tâm đĩa. Bộ vi xử lý còn nhận tín hiệu dò sai từ khối xử lý dữ liệu để hiệu chỉnh mắt đọc sao cho đạt được độ hội tụ chùm tia tối ưu nhất. Khối xử lý dữ liệu: nhận dữ liệu thô (RF) từ khối đầu quang, giải điều chế tín hiệu để trả lại dữ liệu nhị phân ở dạng nguyên thuỷ, tách lấy các tín hiệu đồng bộ phối hợp với khối vi xử lý nhằm hiệu chỉnh khối đầu quang hội tụ chính xác trên mặt đĩa Đọc dữ liệu 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, sau đó tín hiệu được đưa tới bộ chuyển đởi DAC để chuyển tín hiệu từ dạng số sang tín hiệu tương tự, và tín hiệu tương tự được đưa ra bộ khuếch đại và được đưa ra màn hình dưới dạng hình ảnh và âm thanh.. Ghi dữ liệu Ghi dữ liệu lên đĩa thực chất là tái cấu trúc lại bề mặt của phân lớp lưu trữ dữ liệu trên đĩa. Trong suốt quá trình ghi, mắt đọc sẽ phát ra tia laser có bước sóng thấp nhất (mức năng lượng cao nhất) để ghi đĩa. Tia laser này phát ra chùm tia có công suất cao, làm cho tại điểm hội tụ tia có nhiệt độ đủ làm nóng chảy phân lớp lưu trữ dữ liệu (khoảng 500 đến 700 độ C). Sau khi nguội trong khoảng thời gian rất ngắn, chúng tạo thành các vùng phản chiếu (biểu diễn trạng thái 1) và vùng không phản chiếu (biểu diễn trạng thái 0). Các vùng này (mang thông tin dữ liệu mới). khác với các vùng trước khi ghi dữ liệu (mang thong tin dữ liệu cũ). Khi ở chế độ đọc, mắt đọc sử dụng tia laser có mức năng lượng thấp nhất để đọc đĩa. Nó có thể dễ dàng nhận ra cấu trúc mới đã được thay đổi trên bề mặt đĩa. GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM 8 Page 7 Phần 3. Phân loại đĩa quang Đĩa CD bắt đầu được phát triển từ những năm 1979 bởi hai hãng: Sony và Philips để ghi âm thanh. Ban đầu mỗi hãng phát triển theo một hướng riêng, đến năm 1980 chúng được hợp nhất thành một chuẩn đĩa CD chứa âm thanh. cho đến nay trên con đường phát triển Đĩa CD trên thị trường rất đa dạng và phong phú, nhiều chủng loại, với nhiều tính năng ưu việt hơn, được nhiều hãng sản xuất nhưng ta có thể phân loại chúng theo các cách sau 1.Đĩa ghi được một lần và đĩa ghi nhiều lần 2.Đĩa đã có dữ liệu và chưa có dữ liệu 3.Đĩa CD và mini CD 1.Đĩa ghi được một lần và đĩa ghi nhiều lần Đĩa ghi được một lần CD-R là viết tắt từ Compact Disc – ROM (chỉ đọc “red only memory”) được giới thiệu lần đầu tiên năm 1983 bởi hãng sony va philips do cấu tạo bên trong của đĩa mà loại loại đĩa này chỉ cho phép người sử dụng ghi dữ liệu lên đĩa một lần và không thể thay đổi được dữ liệu khi đã ghi xong Đĩa ghi được nhiều lần CD-RW. Đây là một thành quả của quá trình nghiên cứu và sản xuất đĩa CD. Cũng như các loại đĩa CD-R (chính là định dạng CD-ROM sau khi đã được ghi dữ liệu), đĩa CD-RW cũng được cấu tạo bởi chất dẻo tổng hợp làm nền, một lớp mỏng kim loại có tính phản chiếu, lớp bảo vệ bên ngoài. Phân lớp chính lưu trữ dữ liệu được làm từ chất hữu cơ trùng hợp (polymer). Đối với đĩa CD-R, lớp chất này chỉ thay đổi một lần rồi trở nên bền vững. Ngược lại, đối với đĩa CD-RW, phân lớp lưu trữ được thay thế bằng một loại hợp kim có khả năng trong suốt khi bị đốt nóng với một nhiệt độ thích hợp và mờ đi khi bị đốt nóng ở nhiệt độ cao hơn. Các vùng trong suốt sẽ cho phép lớp kim loại trên đĩa phản chiếu tốt hơn trong khi các vùng mờ sẽ không phản chiếu tia laser do mắt đọc phát ra. Nhờ cấu trúc linh hoạt có thể thay đổi của lớp lưu trữ dữ liệu mà đĩa CD- RW có thể được tái cấu trúc lại (xóa dữ liệu cũ và thay thế bằng dữ liệu mới). Nhưng giá thanh so với đĩa CD – R thì CD-RW đắt hơn Cấu tạo đĩa CD – RW GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM 8 Page 8 2.Đĩa đã có dữ liệu và chưa có dữ liệu Đĩa đã có dữ liệu Đĩa được sản xuất hàng loạt với nội dung cố định ca nhạc ,phim ,phần mền…ngay từ khi bán ra thị trường.với loại đĩa này người sử dụng hầu như không thể thêm dữ liệu vào được Đĩa chưa có dữ liệu: còn được gọi là đĩa trắng cũng được sản xuất hàng loạt bởi các công ty sản xuất đĩa như SONY,MELODY,MAXELL…để phục vụ cho nhu cầu của người sử dụng . người ta có thể ghi bất kì dữ liệu nào vào nhưng chiếc CD trắng này. những đĩa này có một lớp mờ (dye) làm ánh sáng không thể phản xạ lại được . và lớp mờ này sẽ bị thay đổi (phản xạ lại ánh sáng) khi bị đốt bởi tia lade thích hợp. Cấu tạo của đĩa trắng 3.Đĩa CD và mini CD Tính năng và cấu tạo của đĩa mini CD cũng như loại CD thông thường nhưng kích thước chúng nhỏ gọn hơn ,có đường kính khoảng 80mm ,dung lượng nhỏ hơn so với CD có đường kính chuẩn 120mm. Kích thước CD thông thường Kích thước miniCD GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM 8 Page 9 Với sự phát triển của khoa học đã cho ra đời các loại đĩa mới có nhiều chức năng và tuổi thọ cao : CD thuỷ tinh có tuổi thọ hàng ngàn năm :các nhà khoa học Anh tuyên bố họ đã chế tạo được chiếc đĩa có khả năng bảo quảng các tư liệu trong nhiều thiên niên kỉ. Đĩa CD này được làm bằng thủy tinh thông thường chịu nhiệt lên đến 1000 độ C .Đĩa này có tuổi thọ gấp hàng ngàn lần so với đĩa thông thường. người ta đã thay đổi cấu trúc của thuỷ tinh ở mức nano và mặt phẳng phân cực ánh sáng để tạo ra những điểm cực nhỏ, mỗi điểm phản xạ ánh sáng theo cách khác nhau. Phần 4 : So sánh ưu nhược điểm của đĩa quang với đĩa từ 1.Đĩa quang sử dụng tính chất phản quang để lưu trữ dữ liệu. Đĩa quang có một hoặc nhiều lớp lưu trữ dữ liệu làm bằng chất hữu cơ hoặc kim loại rất mỏng. Đầu đọc đĩa quang là một đầu phát tia lazer và một đầu thu. Vị trí đang đọc có hai trạng thái: lỗ hoặc lồi, phản quang và không phản quang tương ứng với 0 và 1. Khi ghi thì đầu đọc (ghi) dùng tia lazer công suất (đủ) cao làm thay đổi trạng thái bề mặt tùy theo dữ liệu. GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM Hình ảnh về đĩa quang 2.Đĩa từ là loại bộ nhớ dùng m hoặc Crom oxit), đầu đọc là m ra trạng thái từ tính của đĩa t Ví dụ : đĩa cứng, đĩa mềm, đ Hình ảnh về đĩa từ Page 10 ột đĩa (cứng hoặc mềm) phủ một l ột (hoặc nhiều) nam châm điện nh ừ và thay đổi được trạng thái đó. (đọ ĩa ZIP 8 ớp bột từ (sắt oxit ỏ, có khả năng nhận c và ghi). GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM 8 Page 11 Hình ảnh về đĩa từ Đĩa từ lần đầu tiên được đưa vào sử dụng trong các thiết bị tính toán của hãng IBM vào đầu những năm 1970, ngày nay đã được sử dụng rất phổ biến trong các máy vi tính và đã trở thành một trong các thiết bị ngoại vi chuẩn của các máy micro và mini. 3.So sánh giữa đĩa quang và đĩa từ Đĩa từ có tốc tộ truy xuất dữ liệu thấp,dễ bị hư hỏng,tuổi thọ không cao. Đĩa từ dễ bị ảnh hưởng bởi các sự cố như đột biến điện hay nhiễu từ. Dung lượng của đĩa quang lớn lên tới 27gb.Có khả nang lưu trữ dữ liệu rất lâu lên tới 1000 nam ví dụ M-disc. Đĩa M-disc Đĩa quang có mật độ ghi cao hơn đĩa từ rất nhiều lần,có độ tin cậy cao Đĩa quang cho phép xoá những dữ liệu không cần thiết nhiều lần. GVHD: Th.S VÕ THIỆN LĨNH NHÓM 8 Page 12