22. Внешние запоминающие устройства. Физические основы записи, хранения и считывания информации с оптических дисков

Наиболее популярными в настоящее время являются НМЛ, использующие технологию спирального сканирования. В отличие от традиционных НМЛ со стационарными головками и продольной записью информации, эти устройства осуществляют чтение и запись данных на мед­ленно двигающуюся магнитную ленту с помощью головок, размещаемых на быстро вращающемся барабане. При этом дорожки пересекают ленту с края на край и расположены под небольшим углом к направлению, перпендику­лярному направлению движения ленты. Иногда эту технологию называют поперечной записью. На сегодняшний день подобные устройства дают наивысшую поверхностную плотность записи.

По способу организации записи и считывания оптические диски мо­гут быть разделены на три класса:

- только для чтения (Read Only);

- с одно­кратной записью и многократным считыванием (Write Once Read Vany);

- с многократной перезаписью информации (Erasable).

В основе принципа записи информации с помощью лазера лежит модуляция ин­тенсивности излучения лазера дискретными значениями 0 и 1. Излучение достаточно мощного лазера оставляет на поверхности диска метки, вызван­ные воздействием луча на металл. Поверхность диска предварительно по­крывается тонким слоем металла — теллура. При записи логической единицы луч прожигает в пленке теллура микроскопическое отверстие. Если единицы следуют одна за другой, то за счет вращения диска во время записи отверстие оказывается вытянутым вдоль дорожки. Начинается запись с внутренних дорожек. Запись ведется с большой плотностью — 630 дорожек на миллиметр. Длина всей спиральной дорожки около 5 км.

Таким способом изготавливается первичный «мастер-диск», с которо­го затем производится тиражирование всей партии дисков методом литья под давлением. Полученные копии «мастер-диска» называют порой лазер­ными дисками, хотя более точное название — оптические диски.

При считывании информации с оптического диска луч считывающего лазера отражается от поверхности диска, кроме мест, выжженных записы­вающим лучом. Отраженные лучи с помощью оптической системы, состоя­щей из призм и линз, направляются на фотодетектор. Делитель луча отправ­ляет отраженный луч по отдельной траектории к фотодетектору. Напряже­ние на выходе фотодетектора будет некоторым образом воспроизводить впадины и бугорки, имеющиеся на оптическом диске.

Технология записи информации на перезаписываемые диски иная. Рассмотрим одну из них (рисунок 7.6).

Запись информации в магнитооптических накопителях осуществля­ется на диск из стекла, содержащий магнитный слой из сплава тербия, желе­за и кобальта. Этот сплав имеет низкую температуру Кюри (около 145°С). Напомним, что температура Кюри — это такая температура, при которой появляется возможность перемагнитить данный сплав. Свое название эта температура получила в честь известного физика П. Кюри.

С помощью лазера нагревают небольшой участок диска до температу­ры Кюри и прикладывают магнитное поле требуемого направления. После остывания данный участок запоминает направление намагниченности.

Для считывания данных используют эффект Керра, который прояв­ляется в изменении направления поляризации лазерного луча, отраженного от намагниченной поверхности.

Проигрыватели (приводы) оптических дисков становятся самым рас­пространенным внешним запоминающим устройством. Первые промышлен­ные приводы обеспечивали скорость считывания 150 Кбайт/с. Выбор этой скорости объясняется тем, что аудиодиски считываются именно с этой ско­ростью. В дальнейшем появились устройства с 2-, 4-, ..., 50-кратной скоро­стью передачи данных (по отношению к 150 Кбайт/с). Оптические диски позволяют записывать информацию с плотностью, которая на порядок превышает плотность записи на магнитный носитель.

Перспективными являются оптические диски с высокой плотностью записи DVD (Digital Video Disc). Информация на этих дисках может быть размещена на одной либо на обеих сторонах, в одном либо в двух слоях. Двухсторонние двухслойные диски позволяют хранить 17 Гбайтов инфор­мации. Информация на эти диски записывается в стандарте МРЕG.

Расстояние между слоями в двухслойных дисках 40 мкм. Переключе­ние между слоями осуществляется фокусировкой лазера на требуемом рас­стоянии. Двухсторонние диски склеиваются из двух отдельных дисков тол­щиной 0,6 мм. Для доступа ко второй стороне диск необходимо переворачи­вать.

На один цифровой многофункциональный диск можно записать двух­часовой видеофильм с качеством, сравнимым с профессиональным телеви­зионным стандартом. Диски DVD позволяют воспроизвести звуковое сопро­вождение на одном из 8 языков, причем для каждого языка предусмотрена отдельная звуковая дорожка. Диск содержит 32 набора субтитров.