Курс: Технические средства АИС и телекоммуникационных сетей (стр. 22 )

Общими конструктивно-функциональными элементами практически всех моделей приводов CD-ROM являются:

Индикатор включения электропитания и режима работы

Кнопка управления выдвижным лотком привода (Eject)

Механизм плавного выдвижения и загрузки лотка

Гнездо для подключения головных телефонов

Отверстие аварийного выдвижения лотка

Регулятор уровня громкости

Некоторые модели приводов оборудуются механизмом автоматической очистки оптических линз.

Принципы работы привода

Привод CD-ROM состоит из следующих основных функциональных узлов:

Загрузочного устройства.

Системы управления приводом.

Оптико-механического блока.

Системы автоматического регулирования.

Универсального декодера.

Интерфейсного блока.

Упрощенный алгоритм функционирования привода CD-ROM состоит в следующем. После помещения CD в загрузочное устройство электромеханическое устройство приводит диск во вращение. Оптико-механический блок обеспечивает перемещение оптической головки считывания по радиусу диска и считывание информации. Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало.

Серводвигатель по командам, поступающим от встроенного микропроцессора, перемещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт-диске. Отраженный от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, далее отражается от зеркала и попадает на разделительную призму, которая направляет луч на вторую фокусирующую линзу. Далее луч попадает на фотодатчик, преобразующий световую энергию в электроимпульсы. Сигналы с фотодатчика поступают на универсальный декодер. Высокая точность считывания информации обеспечивается сложными системами автоматического слежения за поверхностью диска и дорожки записи данных.

Накопители CD-WORM

Накопители CD-WORM (Write Once Read Many) или CD-R (Recordable) позволяют, как это следует из названия, единожды записать информацию на диск и многократно ее считывать. Таким образом, технология CD-WORM является новым шагом в развитии накопителей на оптических дисках. Различие технологий CD-WORM и CD-ROM заключается в том, что при записи данных на поверхности диска в первом случае не выжигаются углубления. Диск покрыт специальным термочувствительным слоем красителя с такими же отражающими свойствами, как у алюминиевого покрытия обычного CD. При записи информации на диск луч лазера разогревает слой золота и слой красящего вещества. Происходит химическая реакция, в результате которой облучаемый лазерным лучом участок на поверхности диска изменяет свой цвет, а следовательно, и свои отражательные свойства. Они начинают рассеивать свет точно так же, как углубления на мастер-диске обычного CD. Считывающий лазер стандартного накопителя CD-ROM воспринимает эти участки как псевдоуглубления (хотя это только пятна) с меньшим уровнем интенсивности отражаемого света (альбедо).

Существует несколько способов записи на CD-R. Наиболее распространен способ записи диска за один проход (disk-at-once), когда подготовленный (например, размещенный на жестком диске) файл записывается за один сеанс. При этом отсутствует возможность добавления информации на диск. Другой способ позволяет производить многосеансную запись (track-at-once) отдельных участков дорожек (треков) и постепенное наращивание объема информации на диске.

Очередной ступенью в эволюции CD стал диск, предоставляющий пользователям возможность вести запись данных поверх ранее записанных. Оригинальная технология, разработанная компанией Matsushita, основана на изменении отражающих свойств поверхности диска при воздействии луча лазера. Технология получила название PD (Phase-change Dual) - двойное изменение фазы вещества. Запись данных на диск осуществляется с помощью лазерного луча, который с высокой точностью расплавляет отдельные участки носителя данных; при охлаждении они переходят либо в кристаллическое состояние (с более высокой отражательной способностью), либо в аморфное (с меньшей отражательной способностью). Информацию на таких дисках можно стирать и повторно записывать, следовательно, они пригодны для хранения и архивирования данных.

Накопители DVD

В сентябре 1995 г. фирма Sony в союзе с восемью другими фирмами предложила новый универсальный формат записи данных на CD DVD (Digital Versatile Disk). Этот формат получил активную поддержку среди ведущих мировых электронных компаний, так как DVD удовлетворяет требованиям к воспроизведению видеоизображений, а также к хранению данных.

В накопителях стандарта DVD используется более узкий луч лазера, чем в приводах CD-ROM, поэтому толщина защитного слоя диска была снижена в два раза (до 0,6 мм). С учетом того, что общая толщина диска должна остаться неизменной, под предохранительный слой был помещен укрепляющий. На укрепляющем слое также стали записывать информацию, что привело к появлению двухслойных дисков DVD. Когда лазерным лучом считывается информация, записанная на первом слое, расположенном в глубине диска, луч беспрепятственно проходит через полупрозрачную пленку, образующую второй слой CD. По окончании считывания информации с первого слоя, по команде контроллера, меняется фокусировка луча лазера. Луч фокусируется в плоскости второго (наружного) полупрозрачного слоя для дальнейшего считывания данных.

Накопители на магнитооптических дисках

Рис 5.6. Внешний вид накопителя на DVD-дисках

Рис 5.7. Организация данных на DVD-диске

Развитие информационных технологий вызвало необходимость создания устройств хранения информации, которые не только обладали бы большой емкостью и мобильностью, но и обеспечивали возможность перезаписи информации и надежное длительное хранение. Эти обстоятельства способствовали появлению устройств, основанных на магнитооптических методах записи информации.

Накопитель на магнитооптических дисках – накопитель, использующий магнитооптические диски (МО-диски) запись на которые выполняется при взаимодействии лазера и магнитной головки. Магнитооптическая технология была разработана фирмой IBM в начале 70-х годов. Первые опытные образцы магнитооптических (МО) накопителей представила в начале 80-х годов фирма Sony. На рынке компьютерной техники магнитооптические накопители вначале не пользовались спросом вследствие дороговизны и сложности, однако по мере развития технологии и снижения цен отношение к ним изменилось.

Технология записи данных на магнитооптические диски

В настоящее время используются магнитооптические диски двух основных размеров - 3,5" и 5,25". В принципе, устройство МО-дисков всех размеров одинаковое. Основное различие заключается в числе рабочих поверхностей. Строение одностороннего МО-диска в разрезе можно представить как совокупность следующих слоев (сверху вниз):

Защитного.

Диэлектрического.

Магнитооптического.

Диэлектрического.

Отражающего.

Подложки.

На стеклопластиковую подложку наносится алюминиевое (либо золотое) покрытие, предназначенное для отражения лазерного луча. Диэлектрические слои (прокладки), окружающие магнитооптический слой, выполнены из прозрачного полимера и защищают диск от перегрева, повышают чувствительность при записи и отражающую способность при считывании информации.

Магнитооптический слой создается на основе порошка из сплава кобальта, железа и тербия. Верхний защитный слой из прозрачного полимера предохраняет рабочую поверхность от механических повреждений. Магнитооптические диски бывают одно - и двусторонние, причем последние состоят фактически из двух односторонних, склеенных между собой подложками.

Оптические носители обладают повышенной надежностью и не боятся воздействия неблагоприятных условий окружающей среды. МО-диск заключен в специальный пластиковый конверт - картридж. В отличие от традиционных CD, для МО-дисков применяется магнитный записывающий слой, материал которого (магнетик) обладает большой коэрцитивной силой, препятствующей изменению магнитной ориентации доменов. Из самого названия магнитооптических накопителей следует представление о физических принципах работы этих устройств.

В процессе записи данных на МО-диск лазерный луч фокусируется на поверхности магнитного слоя в пятно микронного размера. Поверхность магнетика в точке фокусировки разогревается, и его температура достигает точки Кюри (около 200 °С), коэрцитивная сила падает до нуля, и поле записывающей магнитной головки формирует запись. После охлаждения материала новая магнитная ориентация доменов в данной точке сохраняется. В зависимости от магнитной ориентации участка магнитного материала он интерпретируется как логический нуль или логическая единица. Данные записываются блоками по 512 байт. Для изменения части этой информации необходимо перезаписывать весь блок, поэтому при первом проходе инициализируется (разогревается) весь блок, а при подходе сектора под магнитную головку происходит запись новых данных. Такой процесс называется записью в два прохода. Следовательно, операция записи в МО-накопителе длится в два раза дольше операции считывания.

Считывание данных с диска происходит с помощью поляризованного лазерного луча пониженной мощности, которой недостаточно для разогрева рабочего слоя (мощность излучения лазера около 25% от номинальной). При попадании луча на упорядоченные магнитные частицы диска (ориентированные при записи данных) их магнитное поле незначительно изменяет поляризацию луча (эффект Керра). Хотя плоскость поляризации поворачивается всего на несколько градусов, это легко определяется, так же как изменение магнитного поля при считывании данных с жестких дисков.

В отличие от компакт-диска, данные на магнитооптический диск теоретически можно записывать бесконечное количество раз, поскольку никаких необратимых процессов в материале носителя не происходит. Если нужно удалить старые данные, достаточно нагреть лазерным лучом соответствующие дорожки (секторы) и размагнитить их внешним магнитным полем. Многие фирмы-изготовители гарантируют миллион циклов перезаписи информации на МО-диск.