Лазерные дисководы и диски кратко

Обновлено: 02.07.2024

Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио- и видеоклипы и пр.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем, или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).

Магнитный принцип записи и считывания информации. В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД), или винчестерах, в основу записи информации положено намагничивание ферромагнетиков в магнитном поле, хранение информации основывается на сохранении намагниченности, а считывание информации базируется на явлении электромагнитной индукции.

В процессе записи информации на гибкие и жесткие магнитные диски головка дисковода с сердечником из магнито-мягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнитожесткого носителя (большая остаточная намагниченность). На магнитную головку поступают последовательности электрических импульсов (последовательности логических единиц и нулей), которые создают в головке магнитное поле. В результате последовательно намагничиваются (логическая единица) или не намагничиваются (логический нуль) элементы поверхности носителя.

В отсутствие сильных магнитных полей и высоких температур элементы носителя могут сохранять свою намагниченность в течение долгого времени (лет и десятилетий).

При считывании информации при движении магнитной головки над поверхностью носителя намагниченные участки носителя вызывают в ней импульсы тока (явление электромагнитной индукции). Последовательности таких импульсов передаются по магистрали в оперативную память компьютера.

Гибкие магнитные диски. Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой. В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, который вращает диск с постоянной угловой скоростью.

При этом магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на которую и производится запись или с которой производится считывание информации. Информационная емкость дискеты невелика и составляет всего 1,44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации также мала (составляет всего около 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об. /мин).

В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как такие физические воздействия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.

Жесткие магнитные диски. Жесткий магнитный диск представляет собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью (рис. 4.6).

За счет гораздо большего количества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жесткого диска может в сотни тысяч раз превышать информационную емкость дискеты и достигать 150 Гбайт. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (может достигать 133 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков (до 7200 об./мин).

Рис. 4.6. Жесткий магнитный диск

В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы (пластины носителей, магнитные головки и пр.), поэтому в целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

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

В процессе записи информации на лазерные 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 (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью.

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

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

Лазерные дисководы и диски. Лазерные дисководы (CD-ROM и DVD-ROM - рис. 4.7) используют оптический принцип чтения информации.

На лазерных CD-ROM (CD - Compact Disk, компакт-диск) и DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk, цифровой видеодиск) дисках 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 - только чтение). Производятся такие диски путем штамповки и имеют серебристый цвет.

Информационная емкость CD-ROM диска может достигать 650 Мбайт, а скорость считывания информации в CD-ROM-накопителе зависит от скорости вращения диска. Первые CD-ROM-накопители были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили 52-скоростные CD-ROM-накопители, которые обеспечивают в 52 раза большую скорость считывания информации (до 7,8 Мбайт/с).

DVD-диски имеют гораздо большую информационную емкость (до 17 Гбайт) по сравнению CD-дисками. Во-первых, используются лазеры с меньшей длиной волны, что позволяет размещать оптические дорожки более плотно. Во-вторых, информация на DVD-дисках может быть записана на двух сторонах, причем в два слоя на одной стороне.

Рис. 4.7. CD-ROM и DVD-ROM

Первое поколение DVD-ROM-накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. В настоящее время 16-скоростные DVD-ROM-дисководы достигают скорости считывания до 21 Мбайт/с.

Существуют CD-R и DVD-R-диски (R - recordable, записываемый), которые имеют золотистый цвет. Информация на такие диски может быть записана, но только один раз. На дисках CD-RW и DVD-RW (RW - ReWntable, перезаписываемый), которые имеют "платиновый" оттенок, информация может быть записана многократно.

Flash-память. Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Карты flash-памяти (рис. 1.8) не имеют в своем составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах (портативных компьютерах, цифровых камерах и др.).

Рис. 4.8. Карты flash-памяти

Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители, встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти может достигать 512 Мбайт.

К недостаткам flash-памяти следует отнести то, что не существует единого стандарта и различные производители изготавливают несовместимые друг с другом по размерам и электрическим параметрам карты памяти.

1. Каковы основные правила хранения и эксплуатации различных типов носителей информации?

4.4. Составить сравнительную таблицу основных параметров устройств хранения информации (емкость, скорость обмена, надежность хранения информации, цена хранения одного мегабайта).

За последние несколько лет компьютерные устройства для чтения компакт-дисков (CD), называемые CD-ROM, стали практически необходимой частью любого компьютера. Это произошло потому, что разнообразные программные продукты стали занимать значительное количество места, и поставка их на дискетах оказалась чрезмерно дорогостоящей и ненадёжной. Поэтому их стали поставлять на CD (таких же, как и обычные музыкальные).

Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных дисках CD (CD — Compact Disk, компакт диск) и DVD (DVD — Digital Video Disk, цифровой видеодиск) информация записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и приобретает значения 0 или 1.
Для сохранности информации лазерные диски надо предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения.

На лазерных дисках хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна. Производятся такие диски путем штамповки. Существуют CD-R и DVD-R диски информация на которые может быть записана только один раз. На дисках CD-RW и DVD-RW информация может быть записана/перезаписана многократно. Диски разных видов можно отличить не только по маркировки, но и по цвету отражающей поверхности.

Запись на CD и DVD при помощи обычных CD-ROM и DVD-ROM невозможна. Для этого необходимы устройства CD-RW и DVD-RW с помощью которых возможны чтение-однократная запись и чтение-запись-перезапись. Эти устройства обладают достаточно мощным лазером, позволяющем менять отражающую способность участков поверхности в процессе записи диска.

Информационная ёмкость CD-ROM достигает 700 Мбайт, а скорость считывания информации (до 7.8 Мбайт/с) зависит от скорости вращения диска. DVD-диски имеют гораздо большую информационную ёмкость (однослойный односторонний диск - 4.7 Гбайт) по сравнению с CD-дисками, т.к. используются лазеры с меньшей длинной волны, что позволяет размещать оптические дорожки более плотно. Так же существуют двухслойные DVD-диски и двухсторонние DVD-диски. В настоящее время скорости считывания 16-скоростных DVD-дисководов достигает 21 Мбайт/с.

Информатика и информационно-коммуникационные технологии в школе

Устройства памяти компьютера. Носители информации (гибкие диски, жесткие диски, диски CD-ROM/R/RW, DVD и др.)

Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио-и видеоклипы и т. д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).

В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД или дискетах) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД или винчестерах), в основу записи, хранения и считывания информации положен магнитный принцип, а в лазерных дисководах — оптический принцип.

Гибкие магнитные диски.

Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой. Дискета вставляется в дисковод, вращающий диск с постоянной угловой скоростью. Магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на которую и записывается (или считывается) информация.

Информационная ёмкость дискеты невелика и составляет всего 1.44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации также мала (около 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об./мин).

В целях сохранения информации гибкие магнитные диски следует предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как это может привести к размагничиванию носителя и потере информации.

Жесткие магнитные диски.

Жесткий диск (HDD — Hard Disk Drive) относится к несменным дисковым магнитным накопителям. Первый жесткий диск был разработан фирмой IBM в 1973 г. и имел емкость 16 Кбайт.

Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью. За счет множества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жестких дисков может в десятки тысяч раз превышать информационную емкость дискет и достигать сотен Гбайт. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (около 133 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков (7200 об./мин).

Часто жесткий диск называют винчестер. Бытует легенда, объясняющая, почему за жесткими дисками повелось такое причудливое название. Первый жесткий диск, выпущенный в Америке в начале 70-х годов, имел емкость по 30 Мб информации на каждой рабочей поверхности. В то же время, широко известная в той же Америке магазинная винтовка О. Ф. Винчестера имела калибр - 0.30; может грохотал при своей работе первый винчестер как автомат или порохом от него пахло - не ясно, но с той поры стали называть жесткие диски винчестерами.

В процессе работы компьютера случаются сбои. Вирусы, перебои энергоснабжения, программные ошибки - все это может послужить причиной повреждения информации, хранящейся на Вашем жестком диске. Повреждение информации далеко не всегда означает ее потерю, так что полезно знать о том, как она хранится на жестком диске, ибо тогда ее можно восстановить. Тогда, например, в случае повреждения вирусом загрузочной области, вовсе не обязательно форматировать весь диск (!), а, восстановив поврежденное место, продолжить нормальную работу с сохранением всех своих бесценных данных.

В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы. Чтобы сохранить информацию и работоспособность жестких дисков, необходимо оберегать их от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

Лазерные дисководы и диски.

Устройства на основе flash-памяти.

Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Устройства на основе flash-памяти не имеют в своём составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах.

Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для записи или считывания информации накопители подключаются к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти достигает 1024 Мбайт.

В общем доступе оптические компакт-диски появились в 1982 году, прототип увидел свет еще раньше — в 1979. Изначально компакты разрабатывали в качестве замены виниловым дискам, как более качественный и надежный носитель. Считается, что лазерные диски являются результатом совместной работы команд двух технологических корпораций — японской Sony и голландской Philips.

Начало всего

Руководство приняло решение попробовать установить контакты с технологическими компаниями из Японии, в то время эта страна находилась на острие hi-end технологий. Для этого в страну отправились делегаты Philips, им удалось встретиться с президентом Sony, который заинтересовался технологией.

Почти сразу была сформирована команда инженеров Philips-Sony, они и разработали первые спецификации технологии. Вице-президент Sony настоял на увеличении объема диска, ему хотелось, чтобы компакт мог вместить девятую симфонию Бетховена, для чего объем диска расшили с 1 часа до 74 минут (есть и мнение, что это просто красивая маркетинговая история). Объем данных, которые умещаются на такой диск, составил 640 Мбайт. Инженеры разработали и параметры качества звука. Например, частота выборки стереосигналов регламентировалась на уровне 44,1 кГц (для одного канала 22,05 кГц) c разрядностью каждого в 16 бит. Так появился стандарт Red Book.

Название новой технологии появилось не вдруг — его выбрали из нескольких вариантов, включая Minirack, Mini Disc, Compact Rack. В итоге разработчики совместили два названия, получив гибридное Compact Disc. Не в последнюю очередь это название было выбрано из-за растущей популярности аудиокассет (технология Compact Cassette).

Philips и Sony также сыграли важнейшую роль в разработке спецификации первых цифровых компакт-дисков, которая получила название Yellow Book или CD-ROM. Новая спецификация дала возможность хранить на дисках уже не только аудио, но и текстовые и графические данные. Определение типа диска производилось в автоматическом режиме при чтении заголовка. Проблема была в том, что компакт-диск, соответствующий стандарту Yellow Book, мог работать только с определенным типом накопителей, которые не были универсальными.

17 августа 1982 года на фабрике Philips в немецком Городе Лангенхаген был выпущен первый CD. На нем был записан альбом The Visitors группы ABBA. Стоит отметить, что лаковое покрытие первых дисков было не слишком качественным, так что покупатели компактов часто их портили. С течением времени качество дисков улучшилось. Первые несколько лет они использовались исключительно в hi-fi аппаратуре, их использовали в качестве замены виниловым пластинкам и кассетам.

Начиная с 2000 года в продаже стали появляться диски объёмом 700 Мбайт, которые давали возможность записывать аудио с общей продолжительностью до 80 минут. Они полностью вытеснили с рынка диски объемом 650 Мбайт. Есть и носители объемом в 800 МБ, но они подходили не для всех приводов, так что такие диски не получили особого распространения. Увеличить объем доступного для хранения данных пространства удалось благодаря снижению расстояния между дорожками. Так, к примеру, у дисков емкостью в 650 МБ расстояние между дорожками равно 1,7 мкм, а у 800 МБ дисков этот показатель снижен до 1,5 мкм. Также у первых скорость составляет 1,41 м/с, а у вторых 1,39 м/с.

Как это работает

Диск состоит из нескольких слоев. Подложка — поликарбонатная, ее толщина 1,2 мм, диаметр — 120 мм. На подложке размещается еще один слой — металл (это может быть золото, серебро или, чаще всего — алюминий). Далее металлический слой защищается при помощи лака, на который наносится графика. Подложка надежно защищает металлический слой, так что считыванию мешают уж очень глубокие царапины. Диаметр отверстия в диске — 15 мм.

Формат хранения данных для дисков — Red Book (о нем говорилось выше). Ошибки при считывании корректируются при помощи кода Рида-Соломона, так что легкие царапины не снижают читаемость диска.

Данные на диск записываются в виде спиральной дорожки из так называемых питов (углублений), которые выдавливаются в поликарбонатной основе. Глубина каждого пита составляет примерно 100 нм, ширина — 500 нм. Длина пита от 850 нм до 3,5 мкм. Питы рассеивают или поглощают свет, подложка — отражает. Таким образом, записанный диск является отличным примером отражательной дифракционной решетки.

Считывается диск при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм, который излучается полупроводниковым лазером. Принцип считывания заключается в регистрации изменения интенсивности отраженного света. Так, лазерный луч сходится на информационном слое, диаметр светового пятна в этом случае составляет 1,2 мкм. Максимальный сигнал регистрируется между питами. В случае попадания на пит регистрируется меньшая интенсивность света. Изменения интенсивности преобразуются в электрический сигнал, с которым и работает аппаратура.

Как создается диск

Первый этап заключается в подготовке данных для запуска в серию;
Фотолитография — второй этап, это процесс создания штампа диска. Сначала создается стеклянный диск, на который наносится слой фоторезистивного материала, на него и записывается информация. Материал изменяет физико-химические свойства под действием света;
Запись данных производится с использованием лазерного луча. При увеличении мощности лазера (когда нужно создать пит) химические связи молекул фоторезистивного материала разрушаются, и он застывает;
Фоторезист травят (разными способами, от плазмы до кислоты), с матрицы удаляются области, не затронутые воздействием лазера;
Диск помещается в гальваническую ванну, где на его поверхность осаждается слой никеля;
Диски штампуются литьем под давлением, в качестве исходника используется изначальный стеклянный диск;
Далее на информационный слой напыляется металл;
На внешнюю сторону наносится защитный лак, на котором уже наносят графическое изображение.

А что насчет CD-RW?

CD-RW представляет собой разновидность компакт-диска, которая появилась в 1997 году. Изначально стандарт назывался CD-Erasable (CD-E, стираемый компакт-диск).

Это был настоящий прорыв в сфере записи и хранения информации. Ведь получить недорогой и емкий носитель информации было мечтой тысяч инженеров и пользователей. CD-RW похож по структуре и принципу действия на обычный CD, но вот записывающий слой другой — это специализированный сплав халькогенидов. Чаще всего используется серебро-индий-сурьма-теллур. При нагреве выше температуры плавления такой сплав переходит из кристаллического состояния в аморфное.

Фазовый переход в данном случае обратим, что является основой для процесса перезаписи. Толщина активного слоя диска составляет всего 0,1 мкм, так что лазером легко воздействовать на вещество. Процесс записи происходит при воздействии лазерного луча, активный слой в этом случае переходит в расплав (те его области, на которые подействовал лазер). Далее тепло диффундирует в подложку, и расплав переходит в аморфное состояние. У аморфных отрезков меняются такие характеристики, как диэлектрическая проницаемость, коэффициент отражения и, следовательно, интенсивность отраженного света. Она несет информацию о записи на диске. Считывание производится при помощи лазера меньшей мощности, который не может оказать влияния на активный слой. При записи активный слой нагревается до 200 градусов Цельсия, что позволяет ему снова совершить фазовый переход в кристаллическое состояние.

Многократное использование CD-RW приводит к механической усталости рабочего слоя. Поэтому инженеры, разрабатывавшие технологию, использовали вещества с низким коэффициентом накопления усталости. CD-RW может выдержать около тысячи циклов перезаписи.

DVD — еще больше емкости!

Технология была анонсирована в сентябре 1995 года, в том же году разработчики опубликовали спецификации. Первый пишущий DVD-привод увидел свет в 1997 году.

Увеличить емкость записи при сохранении прежних размеров удалось за счет использования красного лазера с длиной волны 650 нм. Шаг дорожки при этом в два раза меньше, чем у CD и составляет 0,74 мкм.

Blu-Ray — самый современный оптический носитель

Еще одна разновидность оптического носителя с гораздо более высокой плотностью записи данных, чем у CD или DVD. Стандарт был разработан международным консорциумом BDA. Первый прототип появился в октябре 2000 года.

UDF — универсальный дисковый формат

UDF — это спецификация формата файловой системы, которая не зависит от ОС. Она разработана для хранения файлов на оптических носителях — как СD, так и DVD и Blu-Ray. У UDF нет ограничения в 2 и 4 ГБ для записываемых файлов, так что этот формат идеально подходит для дисков повышенной емкости — DVD и Blu-Ray.

Оптические диски и интернет

Технологические компании продолжают совершенствовать оптические диски. Так, Sony и Panasonic еще в 2016 году смогли увеличить емкость оптических носителей до 3,3 ТБ. При этом работоспособность дисков сохраняется, по словам представителей Sony, вплоть до 100 лет.

Тем не менее, все типы оптических дисков постепенно теряют популярность — с развитием интернета пропадает потребность для пользователей в накоплении данных на дисках. Информацию можно хранить в облаке, что гораздо удобнее (насколько это безопаснее — другой вопрос). Компакт-диски уже далеко не так популярны, как несколько лет назад, но полное забвение (как в случае аудиокассет) им, скорее всего, не грозит — их будут использовать для создания архивов важной для бизнеса информации.

Если терабайтные оптические диски пойдут в серию, то их применение будет ограничено — может быть, с их помощью будут распространять фильмы в 4К и современные игры с набором самых разных бонусов. Но активнее всего они будут использоваться для создания бэкапов. И если в Sony говорят правду о вековой сохранности записанных данных, то бизнес будет использовать новую технологию весьма активно.

См. также: оптический диск , диск Blu-ray , устройство записи DVD, проигрыватель DVD и компакт-диск .

В вычислительной технике оптический дисковод — это дисковод , который использует лазерный свет как часть процесса чтения или записи данных из файла на оптические диски с помощью световых лучей, которые интерпретируют преломления, вызванные их собственным излучением.

Компакт - диски (CD), универсальные цифровые диски ( DVD ) и диски Blu-ray (BD) являются наиболее распространенными типами оптических носителей, которые могут быть прочитаны и записаны этими приводами.

Приводы оптических дисков являются неотъемлемой частью автономных бытовых приборов, таких как проигрыватели компакт -дисков , проигрыватели DVD и записывающие устройства DVD . Они также очень часто используются в компьютерах для чтения программного обеспечения и потребительских носителей, распространяемых в формате диска, а также для записи дисков для обмена данными и архивирования. Приводы оптических дисков (наряду с флэш-памятью ) вытеснили дисководы гибких дисков и магнитные ленты. для этой цели из-за низкой стоимости оптических носителей и почти повсеместного распространения оптических дисков в компьютерах и потребительском развлекательном оборудовании.

Запись дисков в целом ограничивается мелкомасштабным распространением и резервным копированием , поскольку она медленнее и дороже с точки зрения материалов на единицу, чем процесс формования, используемый для массового производства прессованных дисков.

лазер и оптика

Наиболее важной частью дисковода для оптических дисков является оптический тракт , размещенный в головке датчика (PUH), [ 2 ] которая обычно состоит из полупроводникового лазера , линзы, направляющей лазерный луч, и фотодиодов , обнаруживающих отраженный свет. с поверхности диска. [ 3 ]

Вначале использовались КД-лазеры с длиной волны 780 нм , находящиеся в инфракрасном диапазоне. Для DVD длина волны была уменьшена до 650 нм (красный цвет), а для Blu-ray — до 405 нм (фиолетовый цвет).

Используются два основных сервомеханизма , первый для поддержания правильного расстояния между линзой и диском и для обеспечения фокусировки лазерного луча на маленьком лазерном пятне на диске. Второй сервопривод перемещает головку по радиусу диска, удерживая луч на сплайне, непрерывном спиральном пути данных.

Рекордер кодирует (записывает, записывает) данные на записываемый (называемый пустым) диск CD-R, DVD-R, DVD+R или BD-R путем выборочного нагрева частей слоя органического красителя лазером. Это изменяет отражательную способность красителя, создавая метки, которые можно прочитать, как канавки и области на штампованных дисках. Для записываемых дисков этот процесс является постоянным, и носитель может быть записан только один раз. В то время как сканирующий лазер обычно не мощнее 5 мВт , лазерный гравер значительно мощнее. Чем выше скорость записи, тем меньше времени лазер должен нагревать точку в середине, поэтому его мощность должна увеличиваться пропорционально. Лазеры в DVD-рекордерах часто имеют максимальную мощность около 100 мВт в непрерывном режиме и 225 мВт в импульсном режиме.

Можно использовать двусторонний носитель, но к нему нелегко получить доступ со стандартного накопителя, так как его необходимо физически перевернуть, чтобы получить доступ к данным на другой стороне.

Двухслойный (DL) носитель имеет два независимых слоя данных, разделенных полуотражающим слоем. Оба слоя доступны с одной и той же стороны, но требуют оптики для изменения фокуса лазера. Традиционные однослойные (SL ) записываемые носители производятся со спиральной канавкой, отформованной в защитном поликарбонатном слое. (не в слое записи данных), чтобы направлять и синхронизировать скорость записывающей головки. Двухслойные записываемые носители имеют: первый поликарбонатный слой с одной канавкой (неглубокий), первый слой данных, полуотражающий слой, второй поликарбонатный (промежуточный) слой с еще одной канавкой (глубокий) и второй слой данных. . Первая спиральная канавка обычно начинается на внутреннем крае и продолжается наружу, а вторая спиральная канавка начинается на внешнем крае и продолжается внутрь.

Некоторые приводы поддерживают технологию фототермической печати Hewlett-Packard LightScribe , которая позволяет маркировать диски со специальным покрытием.

механизм вращения

Механизм вращения оптических приводов существенно отличается от механизма вращения жестких дисков тем, что последний поддерживает постоянную угловую скорость ( VAC ), другими словами, постоянное число оборотов в минуту ( RPM ). При VAC обычно внешняя зона привода обеспечивает лучшую пропускную способность по сравнению с внутренней зоной.

С другой стороны, оптические приводы разрабатывались с идеей достижения постоянной пропускной способности , изначально в приводах компакт-дисков равной 150 КиБ /с. Это была важная функция для потоковой передачи аудиоданных , для которой всегда требуется постоянный битрейт . Но чтобы емкость диска не расходовалась впустую, головка также должна все время передавать данные с максимальной линейной скоростью, не останавливаясь на внешнем краю диска. Это привело к тому, что оптические приводы (до недавнего времени) работали с постоянной линейной скоростью. (ВЛК). Спиральная канавка на диске проходила под передней бабкой с постоянной скоростью. Конечно, значение VLC, в отличие от VAC, означает, что угловая скорость диска больше не является постоянной, поэтому вращательный двигатель должен быть спроектирован так, чтобы изменять скорость от 200 об/мин на внешнем крае до 500 об/мин на внутренний край.

Более новые приводы компакт-дисков придерживались парадигмы VLC, но эволюционировали для достижения более высоких скоростей вращения, обычно описываемых как кратные базовой скорости (150 КиБ / с). В результате накопитель 4X, например, будет вращаться со скоростью 800-2000 об/мин, непрерывно передавая данные со скоростью 600 КиБ/с, что равно 4 x 150 КиБ/с.

Существуют механические ограничения скорости вращения диска. После определенного количества оборотов, около 10 000 об/мин, центробежное напряжение может вызвать деформацию пластика диска и , возможно, его разрушение. На внешнем крае компакт-диска 10 000 об/мин примерно эквивалентны 52-кратной скорости, а на внутреннем крае — только 20-кратной. Некоторые диски еще больше снижают максимальную скорость чтения примерно до 40x, утверждая, что чистые диски не будут подвергаться опасности структурного повреждения, но диски, вставленные для чтения, могут. Без более высоких скоростей вращения более высокая производительность чтения может быть достигнута за счет одновременного чтения более чем одной точки в потоке данных [ 4 ] . Но агрегаты с такими механизмами дороже, менее совместимы и очень редки.

Поскольку поддержание постоянной скорости передачи для всего диска не очень важно в большинстве современных применений компакт-дисков, чтобы поддерживать скорость вращения диска на безопасно низком уровне при максимальной скорости передачи данных, от чистого подхода VLC пришлось отказаться. Некоторые накопители работают по частичной схеме VLC (VLCP), переключаясь с VLC на VAC только при достижении предела оборотов. Но переход на VAC требует значительных изменений в конструкции оборудования, поэтому большинство приводов вместо этого используют схему Zoned Constant Linear Velocity (VLC-Z). Эта схема делит диск на несколько зон, каждая со своей постоянной линейной скоростью. Рекордер VLC-Z со скоростью 52x, например,он будет гравировать с 20-кратным увеличением на самой внутренней области, а затем постепенно увеличивать скорость в несколько отдельных шагов, пока не достигнет 52-кратного на внешнем крае.

загрузочные механизмы

В современных оптических приводах используется либо механизм загрузки лотка, при котором накопитель загружается в лоток с электроприводом или ручным управлением, либо механизм загрузки гнезда, при котором накопитель вдвигается в гнездо и втягивается с помощью моторизованных роликов. Недостатком дисководов с загрузкой сокетов является то, что они несовместимы с дисками размером менее 80 мм или любыми нестандартными размерами; однако игровая консоль Wii , похоже, решила эту проблему, поскольку она способна загружать DVD стандартного размера и диски GameCube 80 мм в один и тот же привод с загрузкой сокета.

Меньшее количество моделей накопителей, большинство компактных портативных накопителей (типа Discman ), имеют механизм верхней загрузки, в котором крышка привода открывается вверх, а диск размещается непосредственно на роторе. [ 5 ]

В некоторых ранних приводах CD-ROM использовался механизм, при котором компакт-диски нужно было вставлять в специальные картриджи или футляры, внешне похожие на 3½-дюймовые дискеты . Это было сделано для защиты диска от случайного повреждения, вызванного вставкой компакт-дисков. из более твердого пластика случаев, но он не получил признания из-за дополнительных затрат и проблем с совместимостью, например, из-за того, что для дисков неудобно вставлять диски в картридж перед использованием.

компьютерные интерфейсы

Большинство внутренних дисководов для персональных компьютеров , серверов и рабочих станций рассчитаны на установку в 5- дюймовый отсек корпуса и подключение через интерфейс ATA или SATA .

Внешние накопители обычно подключаются через интерфейсы USB или FireWire . Некоторые портативные версии для использования с ноутбуками питаются от батарей или их интерфейсной шины. [ 6 ]

Диски с интерфейсом SCSI существуют , но они менее распространены и, как правило, более дороги из-за стоимости наборов микросхем интерфейса и более сложных разъемов SCSI.

Когда дисковод для оптических дисков был впервые разработан, его было нелегко добавить в компьютеры. Некоторые компьютеры, такие как IBM PS/2 , были стандартизированы для 3½-дюймовых гибких дисков и 3½-дюймовых жестких дисков и не имели места для более крупного внутреннего устройства. Кроме того, IBM PC и их клоны изначально имели только один интерфейс ATA, который к тому времени, когда он представил CD, уже использовался для поддержки двух жестких дисков. Ранние ноутбуки не имели встроенного высокоскоростного интерфейса для поддержки внешнего запоминающего устройства.

Это было решено несколькими методами:

Ранние звуковые карты могли включать второй интерфейс ATA, хотя это часто ограничивалось поддержкой одного оптического привода и отсутствием жестких дисков. Это превратилось во второй современный интерфейс ATA, входящий в стандартную комплектацию.
Был разработан внешний привод с параллельным портом , который подключался между принтером и компьютером. Это было медленно, но вариант для ноутбуков .
Также был разработан интерфейс оптического дисковода PCMCIA для ноутбуков .
Карту SCSI можно было установить в настольные ПК для включения внешнего диска SCSI, хотя SCSI был намного дороже, чем другие варианты.

Совместимость

По сравнению со слоем поликарбоната толщиной 1,2 мм на компакт-диске лазерный луч DVD должен проникать только на 0,6 мм, чтобы достичь записываемой поверхности. Это позволяет DVD-приводу сфокусировать луч в более узком месте для чтения небольших ямок . Объективы DVD поддерживают другой подход для CD или DVD с одним и тем же лазером.

Ниже приведена таблица с различными оптическими дисками и описанием того, что каждое оборудование может делать с ними как для записи, так и для чтения. При этом мы видим, что аппаратное обеспечение CD может использоваться только для них, аппаратное обеспечение DVD может использоваться для CD и DVD , а не для BD , а аппаратное обеспечение BD может использоваться для всех форматов.

Классификация оптических дисков

Оптический диск — это формат хранения цифровых данных , который состоит из круглого диска, на котором информация кодируется , сохраняется и сохраняется, делая микроскопические бороздки с помощью лазера на одной из составляющих его плоских граней.

компакт диск

DVD представляет собой оптический диск для хранения данных, стандарт которого появился в 1995 году . Его инициалы соответствуют Digital Versatile Disc ( Цифровой универсальный диск на английском языке), так что обе аббревиатуры совпадают (на испанском и английском языках). В начале своего существования средний V относился к видео ( цифровой видеодиск ) из-за его разработки в качестве замены формата VHS для распространения домашнего видео.

HD-DVD

HD DVD (аббревиатура от High Density Digital Versatile Disc ), переведенный на испанский язык как универсальный цифровой диск высокой плотности, представлял собой формат оптического хранения данных, разработанный в качестве стандарта для DVD высокой четкости компаниями Toshiba, Microsoft и NEC, а также компаниями различные кинокомпании. Вы можете хранить до 30 ГБ.

Блю рей

Диск Blu-ray, известный как Blu-ray или просто BD (по-английски: Blu-ray Disc), представляет собой формат оптических дисков нового поколения, разработанный Ассоциацией дисков Blu-ray (BDA), используемый для видео высокого разрешения. четкости (HD), 3D и UltraHD и с большей емкостью хранения данных высокой плотности, чем DVD.

Universal Media Disc ( UMD ) , Universal Media Disc — оптический диск, разработанный Sony, известный прежде всего своим использованием в PlayStation Portable (PSP). Он может содержать 900 МБ данных, 1,8 ГБ в двойном слое. Это могут быть игры, фильмы, музыка или комбинации этих элементов.

запись производительности

Блоки оптической записи указывают три скорости. Первая скорость предназначена для операций однократной записи (R), вторая — для операций перезаписи (RW или RE) и последняя — для операций только чтения (ROM). Например, CD-привод 12x/10x/32x способен записывать диски CD-R со скоростью 12x (1,76 МБ/с), записывать диски CD-RW со скоростью 10x (1,46 МБ/с) и считывать любые CD-диск со скоростью 32x (4,69 МБ/с).

В конце 1990-х опустошение буфера стало очень распространенной проблемой, так как в домашних и офисных компьютерах стали появляться высокоскоростные устройства записи компакт-дисков, которые (по разным причинам) не могли постоянно удерживать поток данных с рекордера. кормление. Затем рекордер был вынужден остановить процесс записи, оставив обрезанную дорожку, которая обычно делала диск бесполезным.

схемы записи

Пакетная запись — это схема, в которой записывающее устройство постепенно записывает на диски небольшими порциями или пакетами. Последовательная запись пакетов заполняет диск пакетами снизу вверх. Чтобы сделать его доступным для чтения на приводах CD-ROM и DVD-ROM, диск необходимо закрыть в любой момент, написав оглавление в начале диска; после написания оглавления больше нельзя добавлять пакеты на диск. Запись пакетов вместе с поддержкой со стороны операционной системы и файловой системы, такой как UDF , может использоваться для имитации записи с произвольным доступом на носители, такие как флэш-накопители и магнитные диски.

Компания Mount Rainier пытается сделать диски CD-RW и DVD+RW с пакетной записью такими же удобными для использования, как съемные магнитные носители, за счет того, что встроенное ПО форматирует новые диски в фоновом режиме и обрабатывает дефекты носителя (путем автоматического сопоставления ). циклами стирания, чтобы зарезервировать место в другом месте на диске). По состоянию на февраль 2007 г. Windows Vista предлагает встроенную поддержку Mount Rainier. Все предыдущие версии Windows требуют стороннего решения, как и Mac OS X.

Уникальный идентификатор регистратора

Из-за давления со стороны музыкальной индустрии, представленной IFPI и RIAA , Philips разработала идентификационный код рекордера или RID, позволяющий однозначно ассоциировать носители с рекордером, который их записал. Этот стандарт содержится в Rainbow Books . RID является противоположностью коду идентификации источника или SID, восьмизначному коду поставщика, который помещается на каждый компакт-диск.

Читайте также: