Название: Вычислительная техника (Захаров Н. Г.)

Жанр: Энергетический

Просмотров: 1545


9.4. накопители на оптических дисках

 

К оптическим накопителям относятся устройства:

 

CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) – неперезаписываемые лазерно-

 

оптические диски или компакт-диски ПЗУ;

CD-R (Compact Disk Recordable) – компакт-диски с однократной записью;

 

CD-RW (CD Rewritable) – компакт-диски перезаписываемые, с многократной записью;

DVD-ROM (Digital Versatile Disk Read Only Memory) – неперезаписываемые цифровые универсальные диски;

DVD-R (DVD Recordable) – цифровые универсальные диски с однократной за-

 

писью;

 

DVD-RW (DVD Rewritable или DVD-RAM – DVD Read Access Memory) – циф-

 

ровые перезаписываемые универсальные диски;

 

CC-WORM (Continuous Composite Write Once Read Many) – магнитооптиче-

 

ские накопители с однократной записью;

 

CC-Е (Continuous Composite Erasable) – перезаписываемые магнитооптические накопители.

В устройствах CD-ROM носителем информации является оптический диск (компакт-диск), изготавливаемый на поточном производстве с помощью штамповоч- ных машин и предназначенный только для чтения.

Компакт-диск  представляет  собой  прозрачный  полимерный  диск  диаметром

 

12 см и толщиной 1,2 мм, на одну сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыле- ния составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

Информация на диске представляется в виде последовательности впадин (уг- лублений в диске или питов) и выступов (их уровень соответствует поверхности дис- ка), расположенных на спиральной дорожке, выходящей из области вблизи оси диска. На каждом дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тыс. витков спиральной дорожки. Для сравнения – на поверхности жесткого диска на дюйме по радиусу по- мещается лишь несколько сотен дорожек. Емкость такого CD достигает 800 Мбайт.

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольце-

 

вых дорожек, а одну – спиральную.

 

Первое            поколение      CD-ROM        имели скорость         передачи        данных           равную

 

150 Кбит/с. В следующих поколениях CD-ROM скорость вращения постепенно уве- личивали, а для классификации устройств использовали кратность относительно пер- вого поколения. В табл. 9.3 приведено соотношение между кратностью привода и скоростью передачи данных CD-ROM и DVD.

Таблица 9.3

 

Кратность

CD

DVD

150 Кбайт/с

1,32 Мбайт/с

600 Кбайт/с

5,28 Мбайт/с

900 Кбайт/с

7,93 Мбайт/с

1,2 Мбайт/с

10,57 Мбайт/с

10х

1,5 Мбайт/с

13,21 Мбайт/с

12х

1,8 Мбайт/с

15,84 Мбайт/с

16х

2,4 Мбайт/с

21,13 Мбайт/с

20х

3,0 Мбайт/с

26,4 Мбайт/с

32х

4,8 Мбайт/с

42,26 Мбайт/с

 

 

При записи лазерная оптическая головка устанавливается механизмом пози-

 

ционирования на дорожку, соответствующую адресу (рис. 9.5).

 

Вход записи   Адрес дорожки

 

А         В

 

Проверка достоверности

 

Кодирование

 

Механизм позиционирования

 

Оптическая головка

 

Расщепитель

 

Лазер

 

 

Слежение за дорожкой

 

Зеркало

 

 

Управление фокусировкой

 

fo

 

№ блока на дорожке

 

Распознавание информации

 

О

 
О Фотодетектор        О О

 

О         Фокусирующая

О

 
О         катушка

О

 

 

Коррекция ошибок

 

Выход чтения

 

Индикатор ошибок

Оптический диск

 

А         В

 

Двига-

тель

 

Коррекция скорости

 

 

Рис. 9.5. Схема оптико-механического лазерного блока

Со служебной дорожки считываются сигналы на индикатор ошибок. Он выра- батывает сигналы, корректирующие скорость двигателя дисковода, фокусировку луча лазера и его положение на дорожке.

Информация, подлежащая записи, поступает на вход записи. Она проверяется на достоверность, перекодируется и дополняется разрядами, обеспечивающими обна- ружение и исправление ошибок при чтении. Сформированный таким образом инфор- мационный сигнал поступает на вход модуляции записывающего луча лазера. Моду- лированный луч лазера последовательно проходит конденсаторную линзу, расщепи- тель (коллиматор), отражается от зеркала слежения за дорожкой, проходит фокуси- рующие линзу и катушку и попадает на запоминающую пленку оптического диска, прожигая в ней отверстие (при записи 1) или оставляя неповрежденной (при записи 0).

В режиме чтения требуемого (по адресу) блока информации на вход диодного лазера поступает небольшое постоянное напряжение, так что лазер генерирует луч невысокой  постоянной  интенсивности,  который  не  может  прожечь  отверстие  на пленке диска. Отражаясь от элементов дорожки, луч приобретает модуляцию по ин- тенсивности и поступает обратно по тому же пути до расщепителя, из которого выхо- дит через линзу на фотодетектор. Далее он поступает на блок распознавания инфор- мации  с  помощью  выделенных  синхроимпульсов  и  на  блок  коррекции  ошибок. В последнем блоке с помощью дополнительных разрядов, введенных при записи, об- наруживается и исправляется большинство ошибок.

Фокусировка луча лазера на отражательной поверхности диска осуществляется с помощью объектива.

Таким образом, если в последовательных тактах считывания длина пути света не меняется, то и состояние светодиода остается прежним. В результате ток через светодиод образует последовательность двоичных электрических сигналов, соответ-

ствующих сочетанию впадин (0) и выступов (1) на дорожке (рис. 9.6).

 

Длина области данных 300 нм

 

1  0  0  1  0  0  0  1  0  0

 

Выступ  Впадина  Профиль дорожки

 

 

Рис. 9.6. Профиль дорожки CD-ROM

Различная длина оптического пути луча света в двух последовательных тактах считывания информации соответствует двоичным единицам. Одинаковая длина соот- ветствует двоичным нолям.

Накопители CD-R позволяют считывать информацию с компакт-дисков и запи-

 

сывать на оптические диски CD-R с помощью лазерного луча.

 

Запись на такие диски осуществляется благодаря наличию на них особого све- точувствительного слоя из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впа- динам.

Накопители CD-RW дают возможность делать многократную запись на диск, которая производится гораздо более сложным способом. В этом случае применяется специальный комбинированный слой красителя, который при нагреве лазерным лу- чом способен многократно менять свои характеристики. Вещество такого слоя при этом может многократно переходить из кристаллического состояния в аморфное и обратно.

Накопители  DVD  имеют  тот  же  геометрический  размер,  что  и  обычные CD-ROM, но вмещают до 17 Гбайт данных. Это достигнуто благодаря уменьшению размеров углублений (питов) и ровных участков, а также расстояния между дорожка- ми, использованию лазеров с меньшей длиной волны (635 нм против 780 нм у диско- водов CD-ROM). Кроме того, DVD-диски могут иметь два слоя информации (оба слоя имеют отражающую поверхность, при этом один из них обладает высокой прозрачностью – до 40 \%), к которым можно обращаться, регулируя фокусировку ла- зерного луча.

Магнитооптический накопитель использует для записи и стирания ин- формации специальный магнитный слой, который реагирует как на оптическое, так и на магнитное воздействие. Запись информации осуществляется с помощью лазера, нагревающего отдельные участки слоя до температуры выше 150 °С, при которой может изменяться ориентация намагниченности. После этого магнитной головкой на диск записываются данные. При считывании информации вектор поляризации лазер- ного луча, отраженного от слоя, меняет свое направление в зависимости от ориента- ции намагниченного участка.

Преимуществом магнитооптического метода записи по сравнению с магнит- ным является независимость от внешних магнитных полей при нормальных темпера- турах, поскольку перемагничивание возможно только при температуре выше 150 °С.