Информационен Интернет сайт Moderno.info

Принцип на действие на оптично дисково устройство.

Данните се съхраняват по протежение на единичен спирален път с дължина обикновено 40 000 оборота. Пътечките са разделени на сектори, всеки от които има уникален адрес. Отразяващата способност на активната повърхност на диска се променя в съответствие със записаните данни. Лазерният лъч с малка мощност е фокусиран с помощта на леща в малка точка (обикновено с диаметър 1 микрометър). Той се отразява при наличие на активно ниво и се поглъща в противен случай. Отразеният лъч се улавя от детектор и се преобразува в електрически сигнал.
Достъпът до зададен сектор се извършва на два етапа. При първия етап оптичната система се придвижва близо до пътечката съдържаща желания сектор. Това не става точно, тъй като разстоянието между пътечките е много малко. Чрез прочитане на адресите на секторите, които в момента преминават под оптичната система, се определя с колко пътечки встрани от желаната е извършено позиционирането. Това обикновено става с помощта на регулируема отразяваща повърхност поставена на пътя на лазерния лъч, която позволява бързо избиране на нужните данни. Същата повърхност е включена в система с обратна връзка, която осигурява точното насочване на лъча върху пътечката. Причини за изместването на лъча могат да бъдат спиралното разположение на данните, ексцентричността на диска и др.

Заради двуетапния процес на позициониране, времето за достъп до съседна пътечка е твърде голямо, обикновено 1ms, а достъпът до отдалечена пътечка става за 150 – 500ms.
Дисковете се произвеждат с различни размери, например 12cm (4.72in), 13.3cm (5.25in), 20cm (8in) и 30cm (12in). Информационният капацитет варира от 500MB до 4GB. По-голям капацитет се получава при “jukebox” системите, които могат автоматично да зареждат дискове от стек съдържащ примерно 100 диска, в едно или две дискови устройства.
За оптичните дискове е характерно, че са по-невзискателни към условията, при които работят в сравнение с магнитните дискове. Оптичната система е разположена далеч от повърхността на диска и не съществува опасност от удари между тях. Освен това оптичният диск е покрит с прозрачен защитен слой и не се влияе от леки надраквания и частици прах.
Оптичните носители бързо се усъвършенстват и могат да се класифицират по следния начин:

• дискове само за четене (ROM – read only memory);
• дискове с еднократен запис (WORM – write once read many);
• дискове с многократен запис.

Дискове само за четене (ROM дискове)

Дисковете от този тип се произвеждат подобно на обикновените грамофонни плочи. Първоначално се създава матрица, от която се получават голям брой отпечатъци. Отпечатъците се правят върху тънък метален лист, като данните се представят с наличието или отсъствието на вдлъбнатини по повърхността. След това се нанася прозрачен защитен слой.
За четене на така записаните данни се използва 12-сантиметрово устройство за възпроизвеждане на аудиозаписи. Тези устройства възпроизвеждат аудиосигналите по цифров път и затова са много подходящи за работа с цифрова информация. Те са известни под името CD-ROM (compact disk read only memory) устройства.
Големоят брой устройства за възпроизвеждане на аудиозаписи е довел до спадане на цените им и това е ускорило прилагането им като периферни устрйства в компютрите.
ROM дисковете не могат да бъдат записвани от потребителя и това се отразява до голяма степен на приложението им. Повечето важни приложения на ROM дисковете могат да се определят като електронна издателска дейност. Издателите имат възможност да продават информацията записана на оптични дискове при много малка себестойност. Обемът на информацията, която може да бъде записана е много голям. Един 12-сантиметров ROM диск може да съхрани 275 000 страници текст с формат A4. Така се издават енциклопедии, отчети на големи предприятия, юридически и медицински трудове и др.

Дискове с еднократен запис (WORM дискове)

Активната повърхност на WORM дисковете е тънък лист от сплав на телура. Тя е защитена от двете страни от два слоя прозрачен материал, най-често стъкло. Записът се извършва с помощта на лазерен лъч с голяма мощност. Това предизвиква загряване на повърхността, което води до образуване на вдлъбнатините представящи данните. Използват се и методи, при които в повърхността се образуват миниатюрни мехурчета, което е еквивалентно на намаляване на отразяващата й способност. Това се използва при оптичното четене на информацията. Цената на WORM устройствата е по-висока в сравнение с тази на CD-ROM, но те имат по-широк обхват от приложения. По информационен капацитет WORM дисковете конкурират твърдите дискове, а по време за достъп – магнитните ленти.
WORM дисковете, за разлика от магнитните носители, не могат да бъдат повторно използвани. С течение на времето свободното място върху диска свършва. Това ги прави подходящи за архивиране на данни. Поради еднократния запис, всички по-ранни версии на даден файл остават запазени, което улеснява проследяването на модификациите на файла. Това може да се окаже много полезно при разкриването на компютърни престъпления и от тази гледна точка еднократният запис е предимство, а не недостатък.
Установено е, че в някои случаи е по-евтино информацията да се запише на WORM диск и да се транспортира физически, отколкото същите данни да се изпратят по комуникационен канал. Така е при силно натоварените със заявки централизирани бази от данни, които са свързани в мрежа с други станции. Копия от базата данни редовно се изпращат на WORM дискове до другите станции.

Дискове с многократен запис

При дисковете с многократен запис е избегнато ограничението за еднократно използване характерно за WORM дисковете. За това се използват два метода.

• При първия метод се използва материал със специален магнитооптичен ефект. При запис материалът се загрява локално под действието на лазерен лъч с голяма мощност. При това коерцитивната му сила става толкова малка, че едно външно магнитно поле може лесно да го поляризира. При четене равнината на поляризация на лазерния лъч се променя в зависимост от магнитното състояние на съответната точка от повърхността на материала. Така чрез поляризационни филтри лесно могат да се различат логическата нула и логическата единица.
• При втория метод се използва материал, в който при запис лазерният лъч предизвиква локална промяна в свойствата на повърхността. Получени са материали, при които се променя отразяващата способност, а също и такива, при които се променя цвета.

Тенденцията при магнитооптичните дискове е скоро да достигнат показателите на твърдите дискове по отношение на времето за достъп, но голямото им предимство е неограниченият капацитет за съхраняване на данни, който се постига чрез смяна на дисковете.

Формати за запис на данните върху оптични дискове

Оптичните дискове се използват за съхраняване на най-разнообразна информация – дигитализиран стерео звук с Hi-Fi качество, компютърни данни и програми, статични изображения, дигитализирано видео и съпровождащия стерео звук и т. н. Затова съществуват различни формати за запис на информацията върху оптичните носители.

CD-audio

Един от първите разработени формати е CD-audio. Предназначен е за запис на дигитализиран стерео звук с Hi-Fi качество. Устройствата за четене на такива аудио дискове разполагат с вграден ЦАП и имат аналогов стерео изход за свързване на Hi-Fi уредба.

CD-ROM

За съхраняване на компютърни данни и програми е разработен форматът CD-ROM. Информацията се съхранява във файлове и от гледна точка на потребителя достъпът до нея е същият както при твърдите дискове и дискетите. Дисковите устройства обикновено поддържат CD-audio и могат да се използват за възпроизвеждане на аудио дискове.

Photo-CD

Форматът Photo-CD е разработен от фирмата Kodak специално за съхраняване на дигитализирани фотоснимки. В специализираните фотомагазини клиентът може да остави заснетия от него филм и да поръча снимките да му бъдат записани на компакт диск. Цената за запис на една снимка е близка до тази за отпечатването й върху фотохартия. На един диск могат да се запишат максимум 100 снимки, като това не е задължително да стане наведнъж – дискът може да се запълни на няколко етапа.

CD-ROM/XA

Форматът CD-ROM/XA (XA – extended architecture) е разширена версия на CD-ROM. Той включва специални указания за обработката на данните, а по-конкретно за компресиране на дигитализирани изображения и съвместно съхраняване на изображение и звук. Така се гарантира възможността в бъдеще изображенията да се съпровождат с говор и музика. Освен това CD-ROM/XA позволява интерактивен достъп до данните записани на диска. Всички XA устройства могат да четат снимките записани при първия етап върху Photo-CD, а някои устройства – всички снимки. Поддържа се и работата с дискове CD-audio.

CD-I

Системата CD-I (compact disk interactive) на фирмата Philips е мултимедийна система, която може да се включи към домашния телевизор и Hi-Fi уредба. Като входно устройство се използва дистанционно управление с вграден джойстик или координатна топка. Предлаганите на CD-I дискове обучаващи програми, игри и др. са изградени така, че на екрана се появят видими и “скрити” бутони, които се активират чрез дистанционното управление на маркера. Така се осъществява диалогово общуване. Възпроизвеждащото устройство има операционна система, която управлява четенето на диска, обработката на сигнала, предаването на данни към телевизора и изпълнението на командите подавани чрез дистанционното управление. Това устройство може да показва съдържанието на дискове Photo-CD на екрана и да възпроизвежда аудио дискове. Дискове CD-I могат да се четат и с устройства CD-ROM/XA, но с известни ограничения, тъй като двата стандарта не са напълно съвместими.

Modular Windows

Аналогична на CD-I е системата Modular Windows разработена от фирмата Microsoft. Тази система се основава в значителна степен на графичния потребителски интерфейс за персонални компютри Windows и предлага неговите предимства в една много компактна форма. За управление на курсора се използва дистанционно управление с вградена координатна топка. Благодарение на отворената и гъвкава архитектура на Windows, за производителите на софтуер е относително просто да приспособят съществуващите заглавия на CD-ROM за Modular Windows. Новите дискове могат да се възпроизвеждат както на телевизор, така и на персонален компютър. Системата е разработена с възможност за бъдещо развитие за управление и на други интерактивни цифрови устройства – отначало главно такива, които използват телевизор за визуализация.

Сходни статии:

1. Двоично търсене, блочно търсене и индексиране Двоичното търсене се основава на разделянето на дадено множество от записи на две равни части, сравняване на търсения идентификатор с последния запис от горната половина или с първия запис от...
2. CRC кодове Дефиниция на CRC кодове Значението на CRC се основава на разделение в комутативен пръстен, а именно пръстен на полиноми по модул 2 цели числа. По-просто казано, това е набор от...
3. Основни термини на компютърната система Определение за компютърна система-Съвременните компютри са електронни автоматични устройства, работещи на принципа на програмното управление. Те преобразуват данни (цифрови факти) в информация (организирана използваема форма). При това изпълняват функциите управление,...
4. Структурна оптимизация. Теория на графите Структурна оптимизация – оптимизация на компановката на изделието, на процеса и т.н. Изисква се познаване свойствата на предлаганите решения въз основа на опита на проектанта. За сложни обекти пространството от...
5. Стандарти от фамилията 802.11 Стандартизацията на мрежовите функции е направила много за развитието на достъпна съвместимостта на мрежовите продукти. Това е вярно и за безжичните продукти. Преди развитието на стандартите, безжичните системи се характеризираха...