Лекция 15

Накопители на оптических дисках

План

1. Основы оптической записи.

2. Формат записи информации на оптическом диске.

3. Обобщенная структура накопителя на оптических дисках.

1. Основы оптической записи

Методы оптической записи на поверхности подвижного носителя основаны на способности некоторых материалов изменять отражательные свойства на участках, которые подвергались тепловому, магнитному или комбинированному воздействию.

О сновой оптического диска служит круглая подложка из полимеров, обладающая механической прочностью. В качестве информационного носителя используются многослойные пленочные структуры. На исходную подложку наносится отражающий слой, затем слой диэлектрика, информационный слой и защитное покрытие.

Первоначально для оптической записи использовалось свойство лазерного луча прожигать отверстия в тонком слое металла (рис. 15.1, а, б). Прожженное отверстие (пит) является оптическим отпечатком, который может быть распознан с помощью лазерного луча считывания меньшей мощности и фотодетектора. В зависимости от интенсивности отраженного луча формируется электрический сигнал, соответствующий наличию или отсутствию отпечатка. Такой способ записи используется для НОД с однократной записью.

Возможность многократной записи обеспечивается при использовании магнитооптических носителей. Под воздействием магнитного поля нагретые участки изменяют состояние намагниченности (рис. 15.1, в, г).Для считывания на поверхность носителя направляется пучок поляризованного света. Намагниченные участки изменяют угол поляризации, по которому и воспринимаются. Стирание информации происходит аналогично записи, однако направление магнитного поля при этом должно быть противоположным.

По способу организации записи-считывания НОД могут быть разделены на три больших класса:

1) постоянные НОД, с которых возможно только считывание информации (CD ROM);

2) НОД с однократной записью и многократным считыванием. Запись на такие НОД может сделать пользователь, но только один раз;

3) НОД, допускающие стирание и многократную перезапись.

Для НОД применяются несколько способов записи: абляционный - путем прожигания отверстий в непрозрачной среде носителя; с помощью локального изменения коэффициента отражения среды; перевод запоминающей среды из кристаллической фазы в аморфную и наоборот; трансформирование магнитного состояния структуры; изменение цвета локальной области. Первые два способа используются при «не стираемой» записи, а остальные - для многократной перезаписи информации на НОД.

Для кодирования информации используются специальные коды, например, Рида - Соломона. Для записи используется метод БВН.

В отличие от НМД оптический диск, имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от внутреннего диаметра к наружному. Но физическая дорожка может быть разбита на несколько логических. Если для НМД возможна запись на разные дорожки, то запись на оптические диски происходит последовательно по спирали.

Все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, т.е. с неизменной угловой скоростью. Оптический диск вращается с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении. Чтение внутренних секторов осуществляется с увеличенным, а наружных – с уменьшенным числом оборотов. Поэтому у НОД низкая скорость доступа к данным.

Обычно НОД подсоединяются через параллельные интерфейсы SCSI и IDE.

2. Формат записи информации на оптическом диске

Базовый формат для цифровых компакт-дисков во многом схож с форматом НГМД. В НОД также имеется нулевая логическая дорожка, которая начинается со служебной информации, необходимой для синхронизации между приводом и диском. Затем расположена системная область, которая содержит сведения и структуре диска. Существенное различие в структуре CD-ROM и НГМД заключается в том, что на CD-ROM системная область содержит прямой адрес файлов в поддиректориях, а не смещение.

В
се данные на оптическом диске разбиты на блоки по 2352 байта (рис. 15.2, а).

Каждый блок содержит синхро-коды для контроля скорости вращения диска, заголовок, поле данных и коды, исправляющие ошибки. Данные в заголовке определяют расположение блока на спиральной дорожке и представляют его физический адрес. Формат данных для CD-ROM совместим с форматом компакт-диска, поэтому единицы измерения взяты как для проигрывания звука: это минута и секунда звучания и номер блока в секунде. За секунду должно быть считано 75 блоков данных.

Режим задает тип записанной информации. Режим 1 указывает на то, что в поле данных блока записан цифровой фрагмент звукозаписи; режим 2 – в блоке записаны компьютерные данные; режим CD-ROM-1 указывает на полную запись данных; режим CD-ROM-2 – на запись сжатых звуковых данных и видео изображений.

Если данные в блоке записаны без сжатия, то блок имеет формат, показанный на рисунке 15.2, б. Для восстановления испорченной информации в последние 288 байт блока записываются коды обнаружения ошибок (EDС) и коды исправления ошибок (EСС). Эти данные в ЭВМ не передаются. Для записи сжатых данных используют формат без корректирующих кодов (рис. 15.2, в), что позволяет на 14% увеличить объем записываемых данных.

3. Обобщенная структура накопителя на оптических дисках

Упрощенная структура НОД приведена на рис. 15.3.

При записи луч полупроводникового лазерного диода, управляемого данными записи через коллиматор, зеркало и линзу объектива прожигает отверстие в информационном слое диска. Наличие отверстия соответствует записи «1». При считывании неуправляемый лазерный луч (получаемый из делителя луча) выходит на рабочую поверхность через другой делитель луча, зеркало и объектив. В режиме чтения зеркало перемещается. Отраженный свет через делитель луча попадает на фотодиод, сигнал с которого обрабатывается электронными схемами считывания. Точная установка луча на дорожке обеспечивается сервоблоком дорожки, фокусировка - сервоблоком фокусировки, а постоянное число оборотов - сервоблоком вращения диска.

К существенным недостаткам накопителей на оптических дисках относятся сравнительно большое время доступа к информации по сравнению с НЖМД, низкая скорость передачи данных, наличие механических и оптических узлов, не выдерживающих ударов и вибрации.

________________________________________________________________________________________________

Курс «Периферийные устройства»

(лекции)

-6-