Накопители на компакт-дисках

Кроме дисководов для работы с гибкими дисками в состав компьютеров обычно включаются устройства для работы с оптическими (лазерными) дисками.Оптические диски, как и гибкие, относятся к сменным носителям информации.

Считывание информации происходит с помощью лазерного луча, который с огромной скоростью пробегает вдоль дорожек единственной рабочей поверхности диска. Дорожка на CD, в отличие от магнитных дисков, спиральная и очень узкая.

Оптический принцип записи и считывания информа­ции

В лазерных CD- и DVD-дисководах используется опти­ческий принцип записи и считывания информации.

В процессе записи информации на оптические диски для создания участков поверхности с различными коэффициен­тами отражения применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера.

Информация на лазерном диске записывается на одну спи­ралевидную дорожку, начинающуюся от центра диска и со­держащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью.

В процессе считывания информации с оптических дис­ков луч лазера, установленного в дисководе, падает на по­верхность вращающегося диска и отражается. Так как по­верхность оптического диска имеет участки с различными коэффициентами отражения, то отраженный луч также ме­няет свою интенсивность (логический 0 или 1). Затем отра­женные световые импульсы преобразуются с помощью фо­тоэлементов в электрические импульсы и по магистрали передаются в оперативную память.

При соблюдении правил хранения (хранения в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохра­нять информацию в течение десятков лет.

Оптические накопители выпускаются в нескольких модификациях:

1. Классические компакт-диски:

· CD-ROM — Compact Disk Read Only Memory, диски только для чтения;

· CD-R — Compact Disk Recordable, компакт-диски с однократной записью (их иногда называют также CD-WORM — CD Write Once, Read Many и CD-WO - CD Write Once);

· CD-RW — CD Rewritable, компакт-диски перезаписываемые, с многократной записью (их раньше называли CD-E — CD Erasable — стираемые).

2. Цифровые универсальные диски:

· DVD-ROM — Digital Versatile Disk Read Only Memory, неперезаписываемые цифровые универсальные диски;

· DVD-R — DVD Recordable, цифровые универсальные диски с однократной записью;

· DVD-RW - DVD Rewritable или DVD-RAM - DVD Read Access Memory, цифровые перезаписываемые универсальные диски.

На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. За­пись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (Read Only Memory — память только для чтения). Производятся такие диски путем штам­повки на дорожке микроскопических физических углубле­ний (участков с плохой отражающей способностью).

На дисках CD-R и DVD±R (R — recordable, записывае­мый) информация может быть записана, но только один раз. Данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, который разрушает органический краситель за­писывающего слоя и меняет его отражательные свойства. Управляя мощностью лазера, на записывающем слое полу­чают чередование темных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как логические 0 и 1.

На дисках CD-RW и DVD+RW (RW — Rewritable, пере­записываемый) информация может быть записана и стерта многократно. Записывающий слой изготавливается из спе­циального сплава (Ag-In-Sb-Te), который можно нагреванием приводить в два различных устойчивых агрегатных состояния — аморфное и кристаллическое. При записи (или стирании) луч лазера нагревает участок дорожки и переводит его в одно из устойчивых агрегатных состояний, которые характеризуются различной степенью прозрачности. При чтении луч лазера имеет меньшую мощность и не изменяет состояние записывающего слоя, а чередующиеся участки с различной прозрачностью интерпретируются как логические 0 и 1.

Оптические CD-диски рас­считаны на использование инфракрасного лазера с длиной волны 780 нм и имеют информационную емкость 700 Мбайт.

Оптические DVD-диски рассчитаны на использование красного лазера с длиной волны 650 нм. Они имеют большую информационную емкость по сравнению с CD-дис­ками (4,7 Гбайт) за счет меньшей ширины и более плотного размещения оптических дорожек. DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8,5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию. Кроме того, информационная емкость DVD-дисков может быть еще удвоена (до 17 Гбайт), так как информация может быть за­писана на двух сторонах.

Простейшей разновидностью компакт-дисков являются CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory – память только для чтения на компакт-дисках). Недостаток – невозможность записывать на них новую информацию.

Дисковод для оптических дисков называют лазерным проигрывателем или так же, как и используемый диск –CD-ROM.

CD-ROM

CD-ROM 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 напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

Информация на диске представляется в виде последовательности впадин (углублений в диске) и выступов (их уровень соответствует поверхности диска), расположеных на спиральной дорожке, выходящей из области вблизи оси диска. На каждом дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч витков спиральной дорожки. Для сравнения — на поверхности жесткого диска на дюйме по радиусу помещается лишь несколько сотен дорожек. Емкость CD достигает 780 Мбайт. Информация наносится на диск при его изготовлении и не может быть изменена.

Для работы с CD-ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM, преобразующий последовательность углублений и выступов на поверхности CD-ROM в последовательность двоичных сигналов. Для этого используется считывающая головка с микролазером и светодиодом. Глубина впадин на поверхности диска равна четверти длины волны лазерного света. Если в двух последовательных тактах считывания информации луч света лазерной головки переходит с выступа на дно впадины или обратно, разность длин путей света в этих тактах меняется на полуволну, что вызывает усиление или ослабление совместно попадающих на светодиод прямого и отраженного от диска света.

Если в последовательных тактах считывания длина пути света не меняется, то и состояние светодиода не меняется. В результате ток через светодиод образует последовательность двоичных электрических сигналов, соответствующих сочетанию впадин и выступов на дорожке.

Профиль дорожки CD-ROM

> Различная длина оптического пути луча света в двух последовательных тактах считывания информации соответствует двоичным единицам. Одинаковая длина соответствует двоичным нулям.

Сегодня почти все персональные компьютеры имеют накопитель CD-DVD-ROM. DVD-диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают до 17 Гбайт данных, т.е. по объему заменяют 20 стандартных дисков CD-ROM. На таких дисках выпускаются мультимедийные игры и интерактивные видеофильмы отличного качества.