Lưu trữ quang

Lưu trữ quang

Công nghệ quang học

Có hai loại lưu trữ ổ đĩa cơ bản cho máy tính: từ (magnetic) và quang (optical). Trong lưu trữ từ, dữ liệu được ghi lại theo dạng từ tính lên các đĩa xoay. Lưu trữ đĩa quang thì tương tự như lưu trữ đĩa từ trong hoạt động cơ bản, nhưng nó đọc và ghi bằng ánh sáng (về phương diện quang học) thay vì bằng hiện tượng từ tính. Mặc dầu phần lớn lưu trữ đĩa từ là có khả năng đọc và ghi đầy đủ nhiều lần, nhiều phương tiện lưu trữ quang hoặc chỉ đọc hoặc là ghi một lần. Lưu ý quy ước này chúng ta nhắc đến đĩa “từ tính” như là disk và “quang” là disc. Đây không là luật hay lệ nhưng dường như được phần lớn mọi người chấp nhận trong công nghiệp.

Trước kia, có suy nghĩa là lưu trữ quang được thay thế lưu trữ từ như môi trường lưu trữ trực tuyến chính. Tuy nhiên, lưu trữ quang đã chứng tỏ là chậm hơn nhiều và ít dày đặc hơn lưu trữ từ, khá thích hợp với những thiết kế phương tiện có thể di chuyển. Vì vậy, lưu trữ quang thường được sử dụng cho những mục đích sao dự phòng (backup) hay lưu trữ tài liệu (archival storage) và như một cơ cấu mà nhờ nó các chương trình hay dữ liệu được tải lên các ổ đĩa từ. Lưu trữ từ, nhanh hơn đáng kể và có khả năng giữ nhiều thông tin hơn phương tiện quang trong cùng khoảng không gian, rất thích hợp cho lưu trữ trực tuyến trực tiếp và rất có thể sẽ không bị thay thế vai trò bởi lưu trữ quang bất kỳ lúc nào.

Những tiêu chuẩn công nghệ quang cho máy tính có thể được chia làm ba loại chính:

+ CD (Compact Disc)
+ DVD (Digital Versatile Disc)
+ BD (Blu-ray Disc)

Tất cả đều có những tiêu chuẩn giải trí video và nhạc thông dụng; các thiết bị dựa trên CD cũng vận hành được những CD nhạc và các thiết bị dựa trên DVD, BD vận hành những đĩa video tương tự mà bạn có thể mua hoặc thuê. Tuy nhiên, các ổ máy tính mà có thể dùng những loại phương tiện này cũng có nhiều tính năng thêm.

Công nghệ quang học trên CD

Loại lưu trữ quang học đầu tiên trở thành tiêu chuẩn máy tính phổ biến là CD-ROM, CD-ROM hay compact disc read-only memory, là môi trường lưu trữ chỉ đọc quang dựa trên định dạng CD-DA (digital audio; âm thanh kỹ thuật số) gốc được phát triển đầu tiên dành cho các CD âm thanh. Các định dạng khác như CD-R (CD – recordable) và CD-RW (CD-rewritable), đang mở rộng các tính năng của đĩa CD bằng cách khiến nó có khả năng ghi lại.

Các đĩa CD-ROM cũ hơn có khả năng lưu trữ 74 phút âm thanh độ trung thực cao (High fidelity) trong định dạng CD âm thanh hay 650MiB (hoặc 682MB) dữ liệu. Tuy vậy, tiêu chuẩn CD_ROM hiện nay là đĩa 80 phút có dung lượng dữ liệu 700MiB (hoặc 737MB). Khi các tệp tin âm thanh MP3, WMA hay tệp tin âm thanh tương tự nén được lưu trữ trong CD, vài giờ âm thành có thể được lưu trữ trong một đĩa đơn (tùy thuộc định dạng nén và tỷ lệ bit được dùng). Chỉ nhạc, chỉ dữ liệu hay kết hợp cả âm nhạc và dữ liệu (Enhanced CD) thì có thể được lưu trữ ở một mặt (chỉ mặt dưới được sử dụng) có đường kính 120mm (4.72”) đĩa plastic dày 1.2mm (0.047”).

CD-ROM chính xác có cùng hệ số dạng (hình dạng vật lý và bố trí) với đĩa compact âm thanh CD-DA tương tự và thực tế có thể cho vào một máy nghe nhạc thông thường. Những thường không thể vận hành được vì máy đọc thông tin mã phụ của rãnh ghi (track) nhận ra rằng đó là dữ liệu chứ không phải là âm thanh. Nếu có thể vận hành được thì kết quả là tiếng ồn – trừ khi các rãnh ghi âm thanh đi trước dữ liệu trên CD-ROM (xem phần “Blue BookCD EXTRA, “phần sau trong chương này).

Truy cập dữ liệu từ CD sử dụng máy tính nhanh hơn nhiều so với đĩa mềm nhưng chậm hơn ổ cứng hiện đại.

CD: Tóm tắt lịch sử

Năm 1797, Tập đoàn Philips và Sony hợp tác nhân lực để cùng tạo ra tiêu chuẩn CD-DA (Compact Disc-Digital Audio). Philips đã phát triển các đầu đĩa laser thương mại và Sony có một thập kỷ nghiên cứu ghi âm kỹ thuật số. Hai công ty đã tỏ ra ngang bằng nhau trong cuộc chiến – giới thiệu các định dạng đĩa laser âm thanh có khả năng không tương thích – vì thế họ đã cùng nhau thỏa thuận hình thành công nghệ âm thanh kỹ thuật số tiêu chuẩn công nghiệp đĩa đơn.

Philips đóng góp hầu hết các thiết kế vật lý, tương đương với định dạng đĩa laser mà công ty đã tạo ra trước đây liên quan đến sử dụng các pit và ladn trên đĩa được đọc bằng tia laser. Sony đóng góp sơ đồ mạch chuyển đổi digital –to – analog, đặc biệt các thiết kế mã hóa kỹ thuật số và mã sửa sai.

Năm 1980, các công ty này công bố tiêu chuẩn CD-DA, từ đó được xem như định dạng Sách Đỏ (Red Book format) (sở dĩ có tên như vậy là do bìa tài liệu được công bố có màu đỏ). Sách Đỏ bao gồm các thông số kỹ thuật để ghi âm, lấy mẫu và – quan trong là – định dạng vật lý đường kính là 120mm (4.72”) mà bạn thấy ngày nay. Kích thước này được lựa chọn theo truyền thuyết, vì nó có thể lưu trọn vẹn bản giao hương số 9 của Beethoven xấp xỉ 70 phút mà không bị gián đoạn, so sánh với 23 phút cho mỗi mặt của ghi âm LP 33rpm.

Sau khi các thông số kỹ thuật được thiết lập, cả hai nhà sản xuất bước vào cuộc đua giới thiệu ổ đĩa âm thanh CD thương mại đầu tiên. Do đó giàu kinh nghiệm hơn về điện tử kỹ thuật số. Sony dành chiến thắng trong cuộc đua đó và đánh bại Philips trên thị trường chỉ trong vòng một tháng, vào ngày 1/10/1982 Sony giới thiệu đầu đĩa CDP-101 và CD thương mại đầu tiên trên thế giới – bộ album Street thứ 52 của Billy Joel. Đầu đĩa lần đầu tiên được giới thiệu tại Nhật Bản và kế tiếp là Châu Âu; nó không có mặt tại Mỹ cho đến đầu năm 1983. Năm 1984, Sony cũng giới thiệu những chiếc đầu đĩa CD di động đầu tiên.

Sony và Philips tiếp tục hợp tác về các chuẩn CD qua toàn thập kỷ, trong năm 1983 họ cùng nhau cho ra tiêu chuẩn CD-ROM Sách Vàng (Yellow Book). Nó chuyển CD từ môi trường lưu trữ âm thanh kỹ thuật số sang loại mà bây giờ có thể lưu trữ dữ liệu chỉ đọc để sử dụng với máy tính. Sách Vàng sử dụng cùng định dạng vật lý như CD âm thanh nhưng đưuọc sửa đổi điện tử mã hóa để cho phép dữ liệu được lưu trữ chắc chắn. Thực tế, tất cả được sửa đổi điện tử mã hóa để cho phép dữ liệu được lưu trữ chắc chắn. Thực tế, tất cả các tiêu chuẩn CD sau này đều tham khảo trở lại tiêu chuẩn Sách đỏ gốc về những thông số vật lý của đĩa. Với sự ra đời của tiêu chuẩn Sách Vàng (CD-ROM), đĩa CD trước đây được thiết kế để lưu trữ bản giao hưởng bây giờ có thể được sử dụng để lưu trữ các loại thông tin hay phần mềm.

Để có nhiều thông tin về định dạng sách CD khác, xem phần “Các định dạng CD” trong chương này.

Theo “Nâng cấp và sửa chữa máy tính” Scott Mueller