Реферат: Оптоэлектронные запоминающие устройства
Глубина каждой впадины на диске равна 0.12 мкм, ширина - 0.6 мкм. Они расположены вдоль спиральной дорожки, расстояние между соседними витками которой составляет 1.6 мкм, что соответствует плотности 16000 витков на дюйм или 625 витков на миллиметр. Дорожка начинается на некотором расстоянии от центрального отверстия и заканчивается примерно в 5 мм от внешнего края.
Если на компакт - диске необходимо отыскать место записи определённых данных, то его координаты предварительно считываются из оглавления диска, после чего считывающее устройство перемещается к нужному витку спирали и ждёт появления определённой последовательности битов.
В каждом блоке диска, записанного в формате CD - DA (аудио компакт - диск), содержится 2352 байт. На диске CD - ROM 304 из них используется для синхронизации, идентификации и коррекции кодов ошибок, а оставшиеся 2048 байт - для хранения полезной информации. Поскольку за секунду считывается 75 блоков, скорость считывания данных с дисков CD - ROM составляет 153 600 байт/с (односкоростной CD - ROM), что равно 150 Кбайт/с.
Поскольку на компакт - диске может содержаться максимальный объём данных, который считывается 74 мин, а за секунду считывается 75 блоков по 2048 байт, нетрудно подсчитать, что максимальная ёмкость диска CD - ROM составит 681 984 000 байт (около 650 Мбайт).
Алгоритм работы накопителя CD-ROM.
1. Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало.
2. Серводвигатель по командам встроенного микропроцессора, смещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт - диске.
3. Отражённый от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отражается от зеркала и попадает на разделительную призму.
4. Разделительная призма направляет отражённый луч на другую фокусирующую линзу.
5. Эта линза направляет отражённый луч на фотодатчик, который преобразует световую энергию в электрические импульсы.
6. Сигналы с фотодатчика декодируются встроенным микропроцессором и передаются в компьютер в виде данных.
Впадины, нанесённые на поверхность диска, имеют разную длину. Интенсивность отражённого луча изменяется, соответственно изменяя электрический сигнал, поступающий на фотодатчик. Биты данных считываются как переходы между высокими и низкими уровнями сигналов, которые физически записываются как начало и конец каждого штриха.
Поскольку для программных файлов и файлов с данными важен каждый бит, в накопителях CD-ROM используются весьма сложные алгоритмы обнаружения и коррекции ошибок.
Благодаря таким алгоритмам вероятность неправильного считывания данных составляет менее 0.125 . Другими словами, безошибочно считывается два квадриллиона дисков, что соответствует стопке компакт - дисков высотой около двух миллиардов километров.
Для реализации этих методов коррекции ошибок к каждым 2048 полезным байтам добавляется 288 контрольных. Это позволяет восстанавливать даже сильно повреждённые последовательности данных (длиной до 1000 ошибочных битов). Использование столь сложных методов обнаружения и коррекции ошибок связано, во-первых, с тем, что компакт - диски весьма подвержены внешним воздействиям, а, во-вторых , потому, что подобные носители изначально разрабатывались лишь для записи звуковых сигналов, требования к точности которых не столь высоки.
Параметры накопителей CD-ROM.
Переносные (CD-DA, CD-R, CD-RW, DVD): Параметры и характеристики.
CD-DA (Compact Disk - Digital Audio- цифровой звук), по принципу действия, совпадает с вышеописанным примером, т.е. годится только для чтения данных, записанных на него производителем.
Рис.1
Этот последний недостаток побудил производителей на поиски технологии записываемых CD. Так появился CD-R (Compact Disk- Recordable - записываемый). Носители типа CD-R могут быть записаны самим пользователем на специальном CD-R-приводе. В основном здесь применяются технологии, основанные на изменении отражающих свойств вещества подложки компакт-диска под действием луча лазера. У СD-R четыре слоя, а не три как у обычного CD (см. рис.2). Лазеры в устройствах CD-R работают на трех или более уровнях мощности. На самом низком уровне свет лазера может только определять наличие или отсутствие выемок или отметок на записывающей поверхности – читать диск. А на самом высоком уровне он сам может прожигать отметки на этой поверхности. Записываемые диски можно записывать только один раз, это определяется технологией записи этих дисков. Можно сделать выемки на поверхности диска, но после этого, конечно, нельзя их удалить. Кстати, заметим, что записываемые компакт-диски в несколько раз дороже обычных CD. Дело в том, что в качестве светоотражающего слоя в них используется уже не алюминий, а золото. Между прочим, подобные компакт-диски обычно служат как мастерные для дальнейшего тиражирования. Тем не менее, в ряде случаев CD-R-диски можно использовать и для долговременного архивирования какой-либо ценной информации. Заметим, что читать CD-R диск можно и на обычном приводе, но, разумеется, только первый сеанс записи. Когда смотришь на не полностью записанный CD-R, область с информацией выглядит более темной и она легко различима.
Рис. 2
CD-RW (Compact Disk – ReWritable – перезаписываемый).
Как бы небыли хороши CD-R, их нельзя использовать несколько раз. Возможность перезаписи информации на диске становилась все более актуальной и по этому учеными была создана более сложная версия CD. Диск CD-RW содержит на два слоя больше чем CD-R. Но технология записываемого слоя основана на сплаве нескольких металлов.Этот сло формируется из неких кристалов, хорошо отражающих свет.
В место того чтобы создавать высокомощным лазером выемки, устройства записи CD-RW на большем уровне мощности лазера расплавляют небольшой участок слоя. После расплавления материал застывает в аморфном состоянии, в котором он отражает свет гораздо хуже, чем в кристалическом. Средняя мощность лазера используется для нагрева этого слоя до темпиратуры, которая хоть и ниже темпиратуры плавления, но достаточно высока для того, чтобы аморфные участки опять перешли в кристалическое состояние. Слой Металического сплава с фазовым переходом находится между двумя диэлектрическими слоями (см. рис.3).
Эта технология позволила записывать и стирать информацию на диске, причем стрирание может происходить прямо при записи. Отметки на диске CD-RW рассеивают свет несколькохуже, чем отметки на CD-R или выемки на CD, по этому их можно прочесть только на устройстве с автомотическим контролем уровня.
На данный момент CD-RW являются почти идеальной средой для записи и хранения данных.
