15. Запись информации на компакт-дисках

Всеобщее развитие технологий повлекло компьютеризацию производства и быта. В настоящее время невозможно представить повседневную жизнь и современную науку без цифровых технологий, которые тесно связаны со всеми современными разработками. Компьютеры проникли в производственные и повседневные дела людей и открыли новые возможности для их развития. Быстродействие и возможность длительное время хранить информацию - вот главные качественные характеристики компьютеров в целом.

Представление о развитии этих технологий было бы не полным, без упоминания огромного вклада Жореса Ивановича Алфёрова, который стал автором фундаментальных работ в области физики полупроводников, открыл первые «идеальные» гетерост-руктуры арсенид алюминия - арсенид галлия (AlAs-GaAs). Предложил и создал полупроводниковые лазеры на основе двойных гетероструктур и реализовал непрерывный режим генерации при комнатной температуре.

Появляются новые технологии, которые превосходят предшествующие на несколько порядков. Ярким примером служит создание компакт дисков и DVD, которые превзошли дискеты и постепенно вытесняют их с современного рынка. Качественные характеристики и техническая реализация моделирования любой ситуации в режиме реального времени существенно выросли, причем виртуальную реальность бывает очень сложно отличить отреального мира.

Многогранное освещение данной темы необходимо для полного представления современного мира цифровых технологий.

15.1 Компакт диски: cd-rom/r/rw

Компакт-диск имеет диаметр 4,72 дюйма (120 мм) и весит примерно 14 г. Отражающая поверхность - противоположная от наклейки (этикетки, маркировки) сторона диска создает призматический эффект, если ее поместить на свет. Медленно поворачивая диск под ярким светом, можно наблюдать разноцветные радужные картинки.

Что же представляет собой CD-диск и как производится чтение с него данных? Стандартный диск состоит из трех слоев: подложки из пластмассы (поликарбоната), на которой отштампован рельеф диска, напыленного на нее отражающего покрытия из алюминия, золота, серебра или другого сплава, и более тонкого защитного слоя поликарбоната или лака, на который наносятся надписи и рисунки. Компакт-диски в основном изготавливаются из пластмассы, известной как поликарбонат. Это чудо химии обычно поставляется на фабрики по тиражированию дисков в виде маленьких шариков, которые расплавляются до консистенции меда, а затем выдавливаются в формы. Последние уже имеют неровности поверхности - впадины и выступы, - соответствующие данным, которые были записаны с помощью лазера на стеклянный мастер-диск. Когда жидкий поликарбонат заполняет форму, он приобретает ту же самую картину углублений. Получаемый в результате пластмассовый диск, изготовленный в основном из материала, составляющего CD-ROM, называется пластмассовой подложкой. Как уже говорилось выше, углубления в пластмассовой подложке, называемые питами, располагаются в виде непрерывной спирали, выходящей из области вблизи оси диска и попадающей на внешнюю границу области записи данных. Участки между питами называются лендами. На эту поверхность напыляется алюминиевое покрытие, которое в точности сохраняет всю "географию" питов и лендов. Отражающий слой алюминия настолько тонкий, что измеряется ангстремами (один ангстрем равен одной миллиардной доли метра). Толщина алюминиевого слоя составляет несколько сотен ангстрем. Для предохранения алюминия от царапин и других повреждений, которые бы привели к потере данных, записанных на диске, поверх алюминия наносится прозрачный слой лака. Лазерный луч считывает данные через этот слой, без труда различая микроскопические отпечатки на поверхности диска. Последним шагом в процессе создания диска является нанесение образа с названием на другую сторону диска.

CD-R имеют некоторые важные отличия от стандартных CD, выпускаемых массовыми тиражами. Хотя CD-R и является чистым, на нем уже есть спиральная канавка, нанесенная на подложку из поликарбоната, задающая для лазерной головки записывающего накопителя путь, по которому она будет следовать при прожигании шаблона данных. Вместо алюминиевого слоя, имеющегося в стандартных CD, CD-R имеет слой серебра. При этом серебро не только создает хорошо отражающую поверхность, но также обеспечивает очень высокую стойкость против коррозии. Еще один слой, выполненный из органического красителя и расположенный между подложкой из поликарбоната и слоем серебра, служит в качестве среды для осуществления записи. Как и в случае стандартных CD-ROM, дополнительная степень защиты от царапин и повышение срока службы диска обеспечиваются нанесением слоя лака на его поверхность.

ЗАМЕЧАНИЕ. Основные принципы работы накопителя

CD-ROM и накопителя CD-R одинаковы, однако в накопителе CD-R используется сильнее сфокусированный и более интенсивный лазерный луч, способный прожигать слой красителя в записываемом компакт-диске.

В процессе записи луч лазера накопителя CD-R проходит через пластмассовую подложку и нагревает краситель, выбивая шаблон данных на диске. В местах нагрева краситель вспучивается, образуя холмики, продавливающие слой серебра. Образовавшиеся холмики соответствуют впадинам на стандартным образом записанном CD-ROM. Лазерный луч отклоняется при попадании на них, и холмики читаются накопителем CD-ROM точно так же, как впадины, хотя они выступают, а не образуют впадины.

Срок службы компакт-дисков - исключительно долгий по сравнению с жесткими магнитными дисками и дискетами, хотя тоже ограничен. CD требуют осторожного обращения с ними и хороших условий их хранения. Они могут стать нечитабельными из-за искривления поверхности или других повреждений, а их возможности в качестве среды для архивирования ограниченны из-за окисления. Хотя методы переработки вышедших из строя дисков еще не очень эффективны, некоторые исследования показывают, что пути для повышения эффективности существуют. Кроме того, замена бумажных материалов на значительно более компактные материалы служит делу охраны окружающей среды. Один диск может вместить информацию, содержащуюся во всех гражданских и деловых телефонных справочниках для целой страны. Очевидно, что легче изготавливать и хранить диск из пластмассы и алюминия весом около 14 г, чем многокилограммовые бумажные телефонные справочники.

Преимущества оптических носителей и их устройство.

Преимущества оптической памяти.

CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory - память на компакт-диске только для чтения) принадлежит семейству оптических устройств хранения данных. В отличие от магнитных методов хранения, в которых используется разная поляризация сигналов для записи и чтения на магнитной поверхности, в устройствах оптической памяти используется лазерный луч для распознавания отпечатков на отражающей поверхности диска. Другой представитель указанного семейства - накопитель WORM (Write Once, Read Many -однократная запись, многократное чтение) - также "совершил" несколько попыток закрепиться в области архивирования и хранения данных. Однако несовместимость и отличающиеся стандарты ограничили возможности его использования в качестве основной среды обмена данными. Магнитооптический (МО) накопитель также принадлежит рассматриваемому семейству. Он обладает тем преимуществом, что с помощью оптических методов позволяет осуществлять многократную запись данных на один и тот же носитель.

Такие характеристики CD-ROM, как его малый вес, прочность, долгий срок службы и высокая емкость, привели к большой и все возрастающей популярности его как среды для архивирования различных типов данных. Дни использования магнитной ленты для архивного хранения как в картриджах, так и на бобинах, быстро оказались сочтены.

Кроме прочности и компактности CD-ROM также обладает решающим преимуществом в качестве среды для массового хранения данных: CD-ROM обеспечивает произвольный доступ к любой хранимой на нем информации. Для сравнения линейные методы хранения данных, такие, как ленточные устройства, использующие картриджи или катушки, не могут обеспечить легкий доступ к блоку данных, если он не расположен в непосредственной близости к текущему положению головки считывания или записи относительно ленты. Если попытаться считать блок данных, записанных в конце ленты, а головка считывания находится в начале, нужно промотать ленту вперед. А если следующая порция данных находится в начале ленты, опять требуется время для обратной перемотки.