光盘存储技术发展动态

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第18卷标 准 化 报 道V ol.18第2期R EPO RT I NG OF ST A N DA RDI ZA T IO N N o.2 1997

光盘存储技术发展动态

郑 刚

(安徽机电学院计算中心 芜湖 241000)

摘 要 主要介绍光盘存储技术的使用现状,并通过与磁盘存储技术的比较,在光学材料及

相关技术上展望此项技术的发展趋势。

关键词 光盘 存储 计算机

1 引言

80年代以来,在声像领域迅速形成激光唱机、影碟机及小型声响唱片(Co mpack Disk,CD)和激光电视录像片(Laser Vidao Disk,LD)产业。它们是光盘存储技术的应用。作为一种新兴的信息存储手段,光盘存储技术在计算机外部存储设备应用上也很快成长和发展,它已向磁盘存储技术提出挑战,在许多新的应用领域展示了强大的生命力。

2 光盘使用现状分析

在短短4年里,全世界CD-ROM(只读光盘)的销售量猛增。1992年CD-ROM的世界销量为250万张,而1996年销售量估计达5450万张。相应的只读光盘驱动器销售量占全部光盘驱动器销量的94.6%。现今,世界上各种类型的光盘驱动器的销售总量为5760万台。其中,可写CD格式化驱动器,例如,一次写入CD-R和PD驱动器,销售量将再增加3.6%。PD驱动器既可利用CD-ROM盘,又可使用重写盘。预计到1999年, CD-ROM驱动器将占领计算机应用的CD 格式化驱动器的市场。近来新出现的DVD-ROM驱动器,在现有技术范围内有最佳容量,并与CD-ROM格式化后兼容,将在近

收稿日期:1997-01-20期不断地投放市场。但在1999年以前,DVD -ROM驱动器的销售量估计不会超过CD -ROM的年销售量。这是因为DVD-ROM 驱动器还需要建立大型生产规模,以便使价格下降,并提供多种类型以供选择,这样,它才有实力与CD-ROM驱动器竞争。

3 光盘存储技术的优点

光盘存储技术将要存储的信息、模拟量或数字量用调制激光束载入。而用另一束激光束来检测光信号,经过解调取出信息。光存储具有以下优点:

a)存储密度高。光盘的道密度为600~1000道/mm,比磁盘高几十倍。因此,一张 130mm的光盘能存储1000M B,是硬磁盘的几十倍,软盘的几百倍;

b)存储寿命长。寿命一般在10年以上,而磁盘存储的信息一般只能保存2~3年;

c)非接触式读/写信息。光盘机中光头与光盘间距有1~2mm,光头不会磨损和划伤盘面,因此光盘可自由更换。高密度的磁盘机,由于磁头飞行高度(几 m)的限制,较难更换磁盘;

d)信息的载噪比(CNR)高。光盘载噪比均做到50dB以上,而多次读写后不降低。因此,光盘读出的音质和图像清晰度是磁带和磁盘所无法比拟的;

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e)信息位价格低。由于光盘的存储密度高,而只读式光盘可大量复制,它的信息位价格比磁记录低几十倍。

数字光盘技术进入商品阶段的有三类:

a)只读存储(Read Only Memo ry, ROM);b)一次写入存储(Write Once Read M any,WORM或叫DRAM,Dir ect Read after Write);c)可擦重写存储(Erasable-DRAM,EDAW)。

但目前,磁盘存储在存取时间和数据传输率上占有明显优势,大约比光盘快7~8倍。因此,光盘只有在这两方面赶上磁盘存储技术,才能作为计算机主存储使用。从目前来看,光盘机的平均存取时间和数据传输率有长足进步,预计到2000年,光盘机的数据传输率达到100MB/s,平均存取时间达10~20m s,是目前水平的20倍。提高数据传输率主要从减轻光头重量和改进寻址机构出发。最新光学头运动机构采用飞型光头法和分离式光头系统,使数据传输率大大提高。应用光纤、薄膜透镜和全息透镜等可进一步缩短存取时间。

4 光盘存储器发展趋势

目前,CD-ROM占据大部分市场,它可以用作存储声、像、文本等信息。例如,百科全书手册、年度报告等大型的数据库。一次性写入(WORM)存储技术用于需要经常跟踪检查的数据,如文件存档,图文处理等。可擦重写盘是新一代的存储技术,也是未来的发展趋势。它主要在以下两种不同的技术上获得突破和应用。

a)磁光型可擦除技术。磁光型可擦重写盘的读、写和擦的过程为:在信息写入前,磁光介质吸收激光能量后,当温度升至一定温度时,净磁化强度为零(退磁),此时通过光头中绕有线圈的磁场的反向磁化,在写入激光束很快离开聚焦点后产生磁化方向与周围相反的记录微区磁畴,这就是写入过程。一般磁光存储操作需要两次:一次擦除、一次写入。磁光盘具有存储容量大、密度高、可靠性好等特点。目前,一张 130mm的磁光盘容量达1GB,由于它可随意卸换,因此容量可进一步发挥。磁光驱动器已向传统的计算机外存设备(磁盘机)提出挑战。例如,佳能公司的MO-500 130mm磁光驱动器已被选作NEXT计算机的主存贮器。而磁盘驱动器只作为任选附件。现主要的磁光材料有:非晶TbFeCo合金镀膜、BiM nAl氧化物晶体、Pt/ Co多层膜;

b)相变性可擦除技术。相变为纯光学技术,不需要像磁光那样的额外磁场。利用晶态和非晶态时材料表面的不同反射率来写入信息。例如,“0”和“1”是通过单束激光在结晶膜上形成微小非晶体凹坑而写入的,激光束使存储薄膜层的微小区域熔化,然后进行淬火(快速冷却),使晶态变成非晶态。另外在适当功率下,使非晶区可以转变成结晶态(退化),从而进行数据的重写。读出过程与CD相似。由于此项技术的快速晶化材料非晶态是不稳定的,因此发展激光相变材料的稳定性是此项技术突破的关键。

最近,光学专家在“光信息存储材料、技术和器件”学会上提出:在光盘存储技术上,材料和器件是光存储发展的主流。而提高光存储密度和数据传输率是发展光存储的主攻方向。它从以下几方面提出了建议:

a)利用红光半导体激光器,缩小记录点间距,把现有光盘记录密度提高5~10倍;

b)发展短波长材料,改变编码方式,利用多层记录、超分辨记录和多光束读出等技术提高光盘记录密度20~40倍,使其容量达10GB,才能做为下一世纪计算机的主存储器;

c)开发高密度CD-R和CD-E及驱动器;

d)发展重写技术并用轻型多光头代替单光头,提高数据传输率。

对于下一世纪光存储 (下转第22页)

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