Napędy i dyski optyczne

W 1982 roku opracowany został standard cyfrowego zapisu dźwięku

na płytach CD (obecnie znane jako dyski

CD-DA Compact Disk

– Digital Audio

). Do odczytu dźwięku służy odtwarzacz CD,

który odczytuje dane z dysku z prędkością 176 kB/s (44100
próbek 16 bitowych w ciągu sekundy, dla każdego kanału stereo).

W 1985 roku opracowano standard

CD-ROM (Compact Disk Read

Only Memory),

umożliwiający odczyt informacji zapisanej na

dysku.

Podstawowa różnica między urządzeniami do odczytu muzyki i

danych polegają na szybkości odczytu oraz wyposażeniu
odtwarzaczy CD-ROM w specjalne układy do korekcji błędów.
Błędy odczytu danych na dysku z muzyką są niezauważalne.
Natomiast pojedynczy błąd na dysku optycznym, może
powodować błędne działanie programu. Czytniki CDROM
odczytują dane z prędkością

150 kB/s

. Obecnie prędkości jest

wielokrotnie wyższa.

Podstawowym parametrem jest szybkość odczytu która jest

określana jako wielokrotność

150 kB/s

(CD ROM np.

52 x 150

kB/s = 7800 kB/s

). Jeżeli konieczna jest korekcja błędów, to

układ zwalnia i prędkość odczytu jest znacznie mniejsza.

Struktura płyty CD

Etykieta

Warstwa poliwęglanu

10 – 30



m

Warstwa refleksyjna (60-100 nm)

aluminium, złota lub srebra

(odbijająca promień lasera)

Główna przejrzysta

warstwa poliwęglanowa

(grubość ok. 1,2mm)

12cm (4,7 cala)

1,5cm (0,042 cala)

W odbijającej światło warstwie refleksyjnej jest wytłoczona

ścieżka danych składająca się z

wgłębień (pit) i

płaszczyzn (land)

.

Dysk taki posiada standardowo pojemność

650MB

lub

700MB

.

Metoda zapisu optycznego charakteryzuje się znacznie

większą gęstością zapisu niż metody magnetyczne.
Gęstość zapisu zależy od średnicy plamki światła
emitowanego przez laser. Średnica tej plamki zależy w
znacznym stopniu od długości fali emitowanego światła.

W dyskach optycznych stosuje się metodę utrzymania

stałej prędkości liniowej. Oznacza to, że prędkość
obrotowa dysku zmienia się wraz z oddalaniem się
głowicy odczytującej dane od środka dysku. Metoda ta
znana jest jako

CLV (Constant Linear Velocity).

Najnowsze dyski optyczne, ze względu na powstawanie
błedów podczas odczytu, wykorzystują metodę

CAV

(Constant Angular Velocity).

Zapis danych na płycie CD

Głowica prowadzi laser po ścieżkach [groove],
Od środka na zewnątrz.

Łącznie ścieżki na 74-minutowej
płycie CD liczą niemal 5km!

Wartości 0 i 1 reprezentowane są na płycie przez
„pity” oraz „landy”.
Land - powierzchnią gładką, od której wiązka
odbija się całkowicie
– otrzymujemy wartość bitu 1

Pit - wgłębienie, od którego, po
odbiciu wiązka lasera jest rozpraszana i nie wraca
z powrotem do czujnika
– otrzymujemy wartość bitu 0

pit

land

Budowa czytnika optycznego

CD

Budowa czytnika optycznego

CD

Budowa

napędu CD

Odczyt danych

Dane na ścieżce zakodowane są metodą zmiennej fazy. Zmiana

stanu z wgłębienia na powierzchnię lub odwrotnie oznacza

jedynkę logiczną (1), brak zmiany oznacza występowanie zera.

Informacja zapisywana jest za pomocą algorytmu kodowania

nadmiarowego

EFM (Eight to Fourteen Modulation

). Każdy

8 bitowy bajt ma jednoznacznie przypisany ciąg 14 bitów.

Słowo 14 bitowe posiada 2

14

kombinacji, z których wykorzystuje

się tylko 256 stanów. W metodzie tej wykorzystuje się

ograniczenia na ilość zer występujących kolejno. Liczba zer nie

jest mniejsza od 3 i większa od 11.
Informacja na CD-ROM-ie zapisywana jest w tak zwanych

ramkach

, każda ramka składa się z

584 bitów

. Ramka

zawiera:

24 bity synchronizacji,
24 bajty danych,
8 bajtów kontrolnych,
1 bajt sterujący,
3 bity zamykające.

Sektor jest tworzony przez połączenie

98 ramek

. Daje to

łącznie

98 x 24 = 2352 bajtów

danych. Sektor może

być zapisywany w

trybie 1

(z korekcją błędów -

2048 bajty

w sektorze, pozostałe bajty służą do

korekcji) lub w

trybie 2

(bez korekcji - wówczas w

sektorze mieszczą się

2352 bajty

).

Dyski CD-R

Dyski optyczne umożliwiający jednorazowy zapis i wielokrotny
odczyt opracowane zostały w 1990 roku przez firmę Philips i
Sony.
W dyskach tego typu, zamiast warstwy aluminium pokryto płytę
zielononiebieskim barwnikiem cyjankowym lub bardziej trwałego
barwnika ftalocyjanowego, zmieniającego właściwości optyczne
pod wpływem odpowiedniej wiązki lasera.

Moc wiązki

powinna

być

10 razy

mocniejsza od mocy lasera odczytującego.

Naświetlone podczas zapisu warstwy pochłaniają światło lasera
podczas odczytu (wgłębienia).
Płyty mogą być nagrywane w trybie jednosesyjnym (

Dysk At

Once

) lub w kilku sesjach (

multisession

). Każda sesja składa

się z obszaru wprowadzającego, ścieżek danych i obszaru
zamykającego. Jeżeli dysk zawiera więcej sesji, to w obszarze
wprowadzającym sesji znajduje się wskaźnik początku następnej
sesji. Pojemność obszaru wprowadzania i zamykania zajmuje
22 MB dla pierwszej sesji i 13 MB dla kolejnych.

Warstwa odbijająca

Warstwa barwnika

groove (rowek)

Warstwa poliwęglanu

Warstwa lakieru

pit (dane)

Dyski CD-RW

Możliwość wielokrotnego zapisu danych jest możliwe po
zastosowaniu specjalnych substancji, które w normalnej
temperaturze zachowują jedną z dwu postaci: krystaliczną i
amorficzną. Warstwa krystaliczna przepuszcza światło i
umożliwia odbicie od warstwy odblaskowej. Postać amorficzna
powoduje rozproszenie światła. Dyski tego typu opracowano
w 1995 roku.
Proces zapisu jest realizowany przez laser o dużej mocy.
Podczas zapisu następuje określenie naświetlonych i
nienaświetlonych obszarów dysku przez podgrzanie i
chłodzenie laserem obszarów dysku. Odczyt jest realizowany
podobnie jak w CD-ROM.
Tak wykonana płyta ma wadę jaką jest duży współczynnik
pochłaniania światła przez substancje. Moc odbitego
światła podczas odczytu jest

6-krotnie

mniejsza, dlatego

muszą być zastosowane czytniki wyposażone w bardzo czułe
układy odczytu i korekcji błędów.