26. Появление оптических носителей информации и технология записи и хранения информации на компакт-дисках. Алгоритм работы накопителей cd-rom.

Стандарты компьютерных оптических технологий можно разделить на три основные группы:

CD (CD-ROM, CD-R, CD-RW)

DVD (DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD-R, DVD+RW, DVD+R)

HD-DVD и BD

В 1980 году компании Sony и Philips представили стандарт CD-DA (Compact Disk Digital Audio), называемый с тех пор форматом Red Book. Спецификация определяла способы записи и обработки звука, а так же физический размер диска, равный 120 мм.

В 1982 году Sony выпустила первый CD-проигрыватель CDP-101 и первый в мире звуковой компакт-диск.

В 1984 Sony выпустила первые автомобильные и портативные аудиоплееры для воспроизведения компакт-дисков.

В 1984 году выпустили стандарт CD-ROM, получивший название Yellow Book. Этот стандарт позволил перейти от музыкальных дисков, используемых для хранения оцифрованного звука к носителям содержащим данные и предназначенным для компьютеров.

Алгоритм работы накопителей cd-rom

1. Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало.

2. Сервопривод по командам, поступающим от встроенного микропроцессора, смещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке.

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.

27. Массовое производство CD-ROM.

При массовом производстве компакт-диски изготавливаются штамповкой или прессованием, а не выжиганием с помощью лазера, как это делается при записи в домашних условиях.

Основные этапы производства компакт-дисков:

1. Нанесение фоторезисторного слоя. Круглая пластина из полированного стекла покрывается слоем фоторезистора.

2. Лазерная запись. Лазерный луч засвечивает и размягчает определённые участки фоторезисторного слоя.

3. Формирование мастер-диска. Обработанный стеклянный диск погружается в раствор гидрооксида натрия, который растворяет экспонированные лазером участки, формируя тем самым впадины в фоторезисторном слое.

4. Нанесение никелевого слоя. Ранее подготовленный мастер-диск покрывается слоем никелевого сплава. В результате создаётся металлический мастер-диск, получивший название родительского диска (отец, father).

5. Разделение мастер диска. Металлическая матрица отделяется от стеклянного мастер-диска.

6. Штамповка диска. С помощью металлической матрицы, в поликарбонатной основе выдавливаются впадины.

7. Металлизация. Для создания отражающей поверхности на отштампованный диск напыляется тонкий слой алюминия.

8. Защитное покрытие. Для защиты алюминиевой плёнки от окисления, на металлизированный диск наносится слой акрилового лака, который затвердевает под действием ультрафиолетового света.

9. Конечный продукт. На поверхность диска наносится текст этикетки или изображение, так же высыхающее под действием ультрафиолетового света.

28. Дорожки и секторы на оптических дисках. Области диска CD-ROM.

Впадины образуют единственную спиральную дорожку с расстоянием 1,6 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 625 витков на миллиметр.

Диск разделён на 6 основных областей:

1. Область фиксирования диска. Представляет собой центральную часть компакт-диска с отверстием под вал проигрывателя. Не содержит информацию.

2. Область калибровки мощности. Существует только на записываемых и перезаписываемых дисках и используется для определения мощности лазера, необходимой для оптимального выжигания диска.

3. Программируемая область памяти. Существует только на записываемых и перезаписываемых дисках и представляет собой зону, используемую для записи временной таблицы оглавления (Table of Content - TOC). После завершения сеанса записи информация ТОС переписывается на нулевую дорожку.

4. Нулевая дорожка. Содержит оглавление диска (или сеанса). Оглавление включает в себя начальные адреса и длины всех дорожек, общую длину области данных, информацию о каждом сеансе записи. Диск записанный полностью за один сеанс, содержит только одну нулевую дорожку. Диски записанные за несколько сеансов, включают в себя несколько нулевых дорожек, которыми начинается каждый сеанс записи. Нулевая дорожка занимает 4,5 тысячи секторов диска или 9,2 Мб. В нулевой дорожке так же указывается является ли диск многосессионным или нет.

5. Информационная (программная) область. Начинается на расстоянии 25 мм. От центра диска.

6. Конечная зона. Отмечает окончание области данных. Или завершение сеанса записи на многосессионном диске. Не содержит каких-либо данных и используется только качестве маркера.

Длина спиральной дорожки достигает 5,77 км. При постоянной угловой скорости 56х перемещение данных по отношению к лазеру происходит со скоростью 262 км/ч.

Поскольку диски изначально предназначались для хранения аудио, то их ёмкость первоначально измерялась в минутах. И ёмкость первых стандартных дисков CD-DA, и CD-ROM составляла 74 минуты или 650 Мб. Затем, появились 80-минутные диски на 700 Мб. Увеличениие ёмкости достигнуто за счёт сокращения расстояния между витками спирали. Оно составляло 1,6 микрон для 74-минутных дисков и 1,48 микрон для 80-минутных дисков. Соответственно увеличилось и количиство витков в 1 мм. с 625 у 74-минутных дисков, до 676 у 80-минутных дисков. Длина всей спиральной дорожки возросла с 5 772 м. до 6 240 м. Размеры впадин и площадок остались прежними.

Спиральная дорожка разделена на секторы. Каждый сектор разделён на 98 блоков информации. Каждый блок содержит 33 байта. Только 24 байта содержат информацию, а остальные служат для обнаружения и исправления ошибок. Таким образом, весь сектор имеет обём 3 234 байта, из которых 2 084 байта отводится под данные, а остальные под коды обнаружения и коррекции ошибок.