В проигрывателях CD используется лазер почти инфракрасного спектра с длиной 780 нм. Считается, что в видимый световой спектр входят волны длиной от 400 до 700 нм. Практически никто не может увидеть свет с длиной волны более 720 нм.

Лазер "просвечивает" пластиковую основу диска из поликарбоната и проникает до самого последнего слоя носителя. Затем луч отклоняется от отражающего слоя, снова проходит сквозь поликарбонат и считывается фотодатчиком, установленным в считывающей головке привода. Коэффициент преломления поликарбоната составляет около 1,55, что позволяет еще более сфокусировать лазерный луч (от 800 um в глубине поликарбонатной подложки до около 1,7 um на поверхности отражающего слоя). Это свойство сводит к минимуму влияние на считывание информации пыли и царапин на диске. Если бы лазер фокусировался только до значения 200 um, то, к примеру, любая грязь размером 400 um на поверхности диска привела бы к сбою. Однако для CD-проигрывателя такие загрязнения не имеют практически никакого значения.

Если в фотодатчик попадает яркий свет (стандартом предусмотрено, что при полном отражении должно отражаться не менее 70 процентов света), то проигрыватель "понимает", что это ровное место на диске ("land"), а если в датчик проникает менее яркий свет, это означает, что в данном месте на диске имеется углубление ("pit"). Строго говоря, поскольку луч проходит "под" регистрирующим слоем, углубление воспринимается им как возвышение. Высота этого возвышения составляет 1/4 от длины волны лазера в поликарбонате, поэтому отраженный от возвышения свет имеет фазовую разницу в половину длины волны лазера. Свет, отраженный от возвышения и от окружающих ровных мест, самопоглощается. (Возвышение отражает около 25 процентов светового потока. Ширина возвышения составляет 0,5 um или около 1/3 сфокусированной точки лазерного луча.)

При считывании CD используется множество оптических явлений, включая поляризацию света и диффракционные решетки. К примеру, в считывающей головке устанавливается трехлучевая система автофокусировки, при помощи которой лазер точно позиционируется на спиральной дорожке диска, а также на правильном расстоянии от самого диска. Необходимо также отметить, что поскольку свет распространяется в поликарбонате медленнее, чем в воздухе, длина волны лазера в CD близка к 500 нм.

В отличие от штампованных CD, на дисках CD-R и CD-RW нет ни углублений, ни плоских мест. На CD-R луч записывающего лазера нагревает органический краситель примерно до 250 градусов Цельсия, благодаря чему этот краситель тает и/или химически разлагается и формирует метку на диске, которая снижает коэффициент отражения. На носителях CD-RW записывающий лазер изменяет структуру регистрирующего слоя из кристаллического (отражающего 25 процентов света) в аморфный (отражающий 15 процентов света) и наоборот. Это происходит при нагревании регистрирующего слоя до точки плавления (от 500 до 700 градусов Цельсия), а затем быстрого его охлаждения для перехода в аморфное состояние, либо при нагревании его до точки перехода (200 градусов Цельсия), а затем медленного охлаждения для перехода в более стабильную кристаллическую форму. Из-за низкого коэффициента отражения CD-RW такие диски невозможно прочитать на большей части старых CD-проигрывателях.

Основным примером работы полупроводниковых лазеров является магнитно-оптический накопитель (МО).

МО накопитель построен на совмещении магнитного и оптического принципа хранения информации. Записывание информации производится при помощи луча лазера и магнитного поля, а считывание при помощи одного только лазера.

В процессе записи на МО диск лазерный луч нагревает определенные точки на диске, и под воздействием температуры сопротивляемость изменению полярности, для нагретой точки, резко падает, что позволяет магнитному полю изменить полярность точки. После окончания нагрева сопротивляемость снова увеличивается но полярность нагретой точки остается в соответствии с магнитным полем примененным к ней в момент нагрева. В имеющихся на сегодняшний день МО накопителях для записи информации применяются два цикла, цикл стирания и цикл записи. В процессе стирания магнитное поле имеет одинаковую полярность, соответствующую двоичным нулям. Лазерный луч нагревает последовательно весь стираемый участок и таким образом записывает на диск последовательность нулей. В цикле записи полярность магнитного поля меняется на противоположную, что соответствует двоичной единице. В этом цикле лазерный луч включается только на тех участках, которые должны содержать двоичные единицы, и оставляя участки с двоичными нулями без изменений.

В процессе чтения с МО диска используется эффект Керра, заключающийся в изменении плоскости поляризации отраженного лазерного луча, в зависимости от направления магнитного поля отражающего элемента. Отражающим элементом в данном случае является намагниченная при записи точка на поверхности диска, соответствующая одному биту хранимой информации. При считывании используется лазерный луч небольшой интенсивности, не приводящий к нагреву считываемого участка, таким образом, при считывании хранимая информация не разрушается.

Такой способ в отличие от обычного применяемого в оптических дисках не деформирует поверхность диска и позволяет повторную запись без дополнительного оборудования. Этот способ также имеет преимущество перед традиционной магнитной записью в плане надежности. Так как перемагничеваниие участков диска возможно только под действием высокой температуры, то вероятность случайного перемагничевания очень низкая, в отличие от традиционной магнитной записи, к потери которой могут привести случайные магнитные поля.

Область применения МО дисков определяется его высокими характеристиками по надежности, объему и сменяемости. МО диск необходим для задач, требующих большого дискового объема, это такие задачи, как САПР, обработка изображений звука. Однако небольшая скорость доступа к данным, не дает возможности применять МО диски для задач с критичной реактивностью систем. Поэтому применение МО дисков в таких задачах сводится к хранению на них временной или резервной информации. Для МО дисков очень выгодным использованием является резервное копирование жестких дисков или баз данных. В отличии от традиционно применяемых для этих целей стримеров, при хранение резервной информации на МО дисках, существенно увеличивается скорость восстановления данных после сбоя. Это объясняется тем, что МО диски являются устройствами с произвольным доступом, что позволяет восстанавливать только те данные, в которых обнаружился сбой. Кроме этого при таком способе восстановления нет необходимости полностью останавливать систему до полного восстановления данных. Эти достоинства в сочетании с высокой надежностью хранения информации делают применение МО дисков при резервном копировании выгодным, хотя и более дорогим по сравнению со стримерами.

Применение МО дисков, также целесообразно при работе с приватной информацией больших объемов. Легкая сменяемость дисков позволяет использовать их только во время работы, не заботясь об охране компьютера в нерабочее время, данные могут хранится в отдельном, охраняемом месте. Это же свойство делает МО диски незаменимыми в ситуации, когда необходимо перевозить большие объемы с места на место, например с работы домой и обратно.

Основные перспективы развития МО дисков связанны прежде всего с увеличением скорости записи данных. Медленная скорость определяется в первую очередь двухпроходным алгоритмом записи. В этом алгоритме нули и единицы пишутся за разные проходы, из-за того, что магнитное поле, задающие направление поляризации конкретных точек на диске, не может изменять свое направление достаточно быстро.

Наиболее реальная альтернатива двухпроходной записи - это технология, основанная на изменение фазового состояния. Такая система уже реализована некоторыми фирмами производителями. Существуют еще несколько разработок в этом направлении, связанные с полимерными красителями и модуляциями магнитного поля и мощности излучения лазера.

Технология основанная на изменении фазового состояния, основана на способности вещества переходить из кристаллического состояния в аморфное. Достаточно осветить некоторую точку на поверхности диска лучом лазера определенной мощности, как вещество в этой точке перейдет в аморфное состояние. При этом изменяется отражающая способность диска в этой точке. Запись информации происходит значительно быстрее, но при этом процессе деформируется поверхность диска, что ограничивает число циклов перезаписи.

Технология основанная на полимерных красителях, также допускает повторную запись. При этой технологии поверхность диска покрывается двумя слоями полимеров, каждый из которых чувствителен к свету определенной частоты. Для записи используется частота, игнорируемая верхним слоем, но вызывающая реакцию в нижнем. В точке падения луча нижний слой разбухает и образует выпуклость, влияющую на отражающие свойства поверхности диска. Для стирания используется другая частота, на которую реагирует только верхний слой полимера, при реакции выпуклость сглаживается. Этот метод, как и предыдущий, имеет ограниченное число циклов записи, так как при записи происходит деформация поверхности.

В настоящие время уже разрабатывается технология позволяющая менять полярность магнитного поля на противоположную всего за несколько наносекунд. Это позволит изменять магнитное поле синхронно с поступлением данных на запись. Существует также технология, построенная на модуляции излучения лазера. В этой технологии дисковод работает в трех режимах - режим чтения с низкой интенсивностью, режим записи со средней интенсивностью и режим записи с высокой интенсивностью. Модуляция интенсивности лазерного луча требует более сложной структуры диска, и дополнения механизма дисковода инициализирующим магнитом, установленным перед магнитом смещения и имеющим противоположную полярность. В самом простом случае диск имеет два рабочих слоя - инициализирующий и записывающий. Инициализирующий слой сделан из такого материала, что инициализирующий магнит может изменять его полярность без дополнительного воздействия лазера. В процессе записи инициализирующий слой записывается нулями, а при воздействии лазерного луча средней интенсивности записывающий слой намагничивается инициализирующим, при воздействии луча высокой интенсивности, записывающий слой намагничивается в соответствии с полярностью магнита смещения. Таким образом, запись данных может происходить за один проход, при переключении мощности лазера.

Безусловно, МО диски перспективные и бурно развивающиеся устройства, которые могут решать назревающие проблемы с большими объемами информации. Но их дальнейшее развитие зависит не только от технологии записи на них, но и от прогресса в области других носителей информации. И если не будет изобретен более эффективный способ хранения информации, МО диски, возможно, займут доминирующие роли.

Внешняя память

Оптические диски

Оптические (лазерные) диски в настоящее время являются наиболее популярными носителями информации. В них используется оптический принцип записи и считывания информации с помощью лазерного луча.

Информация на лазерном диске записывается на одну спиралевидную дорожку, начинающуюся от центра диска и содержащую чередующиеся участки впадин и выступов с различной отражающей способностью.

При считывании информации с оптических дисков луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность оптического диска имеет участки с различными коэффициентами отражения, то отраженный луч также меняет свою интенсивность (логические 0 или 1). Затем отраженные световые импульсы преобразуются с помощью фотоэлементов в электрические импульсы.

В процессе записи информации на оптические диски применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера.

Существует два типа оптических дисков:

CD-диски (CD - Compact Disk, компакт диск), на который может быть записано до 700 Мбайт информации;

DVD-диски (DVD - Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск), которые имеют значительно большую информационную емкость (4,7 Гбайт), так как оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно.
DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8,5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию.
Кроме того, информационная емкость DVD-дисков может быть еще удвоена (до 17 Гбайт), так как информация может быть записана на двух сторонах.

В настоящее время (2006 год) на рынок поступили оптические диски (HP DVD и Blu-Ray), информационная емкость которых в 3-5 раз превосходит информационную емкость DVD-дисков за счет использования синего лазера с длиной волны 405 нанометров.

Накопители оптических дисков делятся на три вида:

• Без возможности записи - CD-ROM и DVD-ROM
  (ROM - Read Only Memory, память только для чтения).
  На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна.
• С однократной записью и многократным чтением -
  CD-R и DVD±R (R - recordable, записываемый).
  На дисках CD-R и DVD±R информация может быть записана, но только один раз. Данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, который разрушает органический краситель записывающего слоя и меняет его отражательные свойства. Управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование темных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как логические 0 и 1.
• С возможностью перезаписи - CD-RW и DVD±RW
  (RW - Rewritable, перезаписываемый).На дисках CD-RW и DVD±RW информация может быть записана и стерта многократно.
  Записывающий слой изготавливается из специального сплава, который можно нагреванием приводить в два различных устойчивых агрегатных состояния, которые характеризуются различной степенью прозрачности. При записи (стирании) луч лазера нагревает участок дорожки и переводит его в одно из таких состояний.
  При чтении луч лазера имеет меньшую мощность и не изменяет состояние записывающего слоя, а чередующиеся участки с различной прозрачностью интерпретируются как логические 0 и 1.

Основные характеристики оптических дисководов:

емкость диска (CD - до 700 Мбайт, DVD - до 17 Гбайт)

скорость передачи данных от носителя в оперативную память - измеряется в долях, кратных скорости
150 Кбайт/сек для CD-дисководов (Такая скорость считывания информации была у первых CD-дисководов) и
1,3 Мбайт/сек для DVD-дисководов (Такая скорость считывания информации была у первых DVD-дисководов)

В настоящее время широкое распространение получили 52х-скоростные CD-дисководы - до 7,8 Мбайт/сек.
Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32х кратной).
Поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость чтения Х скорость записи CD-R Х скорость записи CD-RW» (например, «52х52х32»).
DVD-дисководы также маркируются тремя числами (например, «16х8х6»

время доступа - время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах (для CD 80-400мс).

При соблюдении правил хранения (хранения в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.

Дополнительная информация о структуре дисков

Диск, созданный промышленным способом, состоит из трех слоев. На основу диска, созданного из прозрачного пластика методом штамповки наносится информационный узор. Для штамповки существует специальная матрица-прототип будущего диска, которая выдавливает дорожки на поверхности. Далее на основу напыляется отражающий металлический слой, а затем сверху еще и защитный слой из тонкой пленки или специального лака. На этот слой часто наносятся различные рисунки и надписи. Информация считывается с рабочей стороны диска через прозрачную основу.

Записываемые и перезаписываемые компакт-диски имеют дополнительно еще один слой. У таких дисков основа не имеет информационного узора, но между основой и отражающим слоем расположен регистрирующий слой, который может менять под воздействием высокой температуры.При записи лазер разогревает заданные участки регистрирующего слоя, создавая информационный узор.

DVD-диск может иметь два регистрирующих слоя. Если один из них выполняется по стандартной технологии, то другой - полупрозрачный, наносится ниже первого и имеет прозрачность около 40%. Для считывания двухслойных дисков применяются сложные оптические головки с переменным фокусным расстоянием. Луч лазера, проходя через полупрозрачный слой, сначала фокусируется на внутреннем информационном слое, а по завершении его чтения перефокусируется на внешний слой.

ЛАЗЕРНЫЙ ДИСК

(laser disk) Диск с серебристой поверхностью, на котором накапливается , считываемая лазером. Поверхность диска покрыта круговыми дорожками, состоящими их крохотных углублений, содержащих информацию. При записи информации используется мощный лазерный луч, выжигающий эти углубления. считывается, когда лазерный свет направляется на дорожки при вращении диска. Есть лазерные диски, предназначенные только для чтения или с однократной записью; однако имеются и стираемые диски. Распространенными примерами лазерных дисков являются компактные диски с высококачественной записью музыки и видеодиски. Они используются и для хранения компьютерной информации, в таком случае их обычно называют оптическими дисками (optical disks) (магнитный диск (magnetic disk), и для печатания больших банков данных.

Бизнес. Толковый словарь. - М.: "ИНФРА-М", Издательство "Весь Мир". Грэхэм Бетс, Барри Брайндли, С. Уильямс и др. Общая редакция: д.э.н. Осадчая И.М. . 1998 .

Смотреть что такое "ЛАЗЕРНЫЙ ДИСК" в других словарях:

Лазерный диск оптический диск, считывание информации с которого производится лазером: Лазерный диск другое название оптических носителей информации, таких, как CD, DVD и Blu Ray. Лазердиск исторически первый коммерческий… … Википедия

- (CD ROM), оптическое приспособление для хранения компьютерных данных и программ. Напоминает компакт диск, какие используют в системах hi fi (высокого качества). На лазерный диск можно поместить намного больше информации, чем на аналогичный по… …

Сущ., кол во синонимов: 7 компакт (7) компакт диск (15) лазерник (7) … Словарь синонимов

лазерный диск - — EN CD ROM A compact disc on which a large amount of digitalised read only data can be stored. Тематики охрана окружающей … Справочник технического переводчика

OPTICAL DISK - оптический диск, лазерный диск - носитель данных в виде диска, считывание с которого производится посредством лазерного луча … Словарь электронного бизнеса

лазерный проигрыватель - Универсальный лазерный звуко и видеопроигрыватель для воспроизведения записей с компакт и видеодисков. Универсальный лазерный звуко и видеопроигрыватель для воспроизведения записей с компакт и видеодисков всех выпускаемых размеров. лазерный… … Энциклопедия «Жилище»

Устройство для воспроизведения информации (звуковой, изобразительной, компьютерных данных и программ их обработки), записанной на оптических дисках (компакт дисках, видеодисках). Основной узел лазерного проигрывателя – оптико механический блок,… … Энциклопедия техники

диск лáзерний - рос. диск лазерный англ. CD, compact disk диск, призначений для запису, тривалого зберігання і відтворення інформації, в якому для запису і читання використовуються оптично лазерні технології. На відміну від жорсткого магнітного диска лазерний… … Тлумачний словник з інформатики та інформаційних систем для економістів

КОМПАКТ ДИСК, диск, предназначенный для высококачественного воспроизведения текстов или звука в ЦИФРОВОЙ записи. Он представляет собой пластиковый диск с нанесенным на него блестящим слоем металла и прозрачным защитным пластиковым покрытием.… … Научно-технический энциклопедический словарь

Блин, диск, видео диск, аудио сиди, аудио диск, видео сиди, сиди ром диск, сидюха, сиди ром, сидюшка, сидюк, сиди, лазерник, компакт, лазерный диск Словарь русских синонимов. компакт диск сущ., кол во синонимов: 15 аудио диск (2) … Словарь синонимов

На лазерных, или оптических, дисках информация записывается благодаря разной отражающей способности отдельных участков такого диска. Все оптические диски схожи тем, что носитель (диск) всегда отделен от привода, который является стан­дартным устройством компьютера. В отличие от жестких дисков или flash-накопи­телей аппаратных проблем с лазерными дисками гораздо меньше, и решаются они намного легче - простой заменой привода. Физическое расположение данных на лазерном диске строго стандартизировано, а сведения обо всех стандартах обще­доступны, хотя спецификаций создано много.

Виды носителей и технологии

Первые лазерные диски были созданы в 1980 году компаниями Sony и Philips для записи звука. Эти диски (CD-DA) воспроизводились на бытовых проигрывателях. С тех пор внешний вид и геометрические размеры любых лазерных дисков оста­ются неизменными. Диск представляет собой поликарбонатную пластину диамет­ром 120 мм и толщиной 1,2 мм, в центре которой находится отверстие диаметром 15 мм. На диск нанесена спиральная дорожка, начинающаяся в центральной части и идущая к периферии. Первоначально существовали лишь диски, тиражируемые промышленным способом со специально изготавливаемых матриц, но впослед­ствии были разработаны технологии, позволяющие записывать лазерные диски на компьютерных приводах CD-R, а затем и CD-RW

В начале XXI века были разработаны стандарты DVD, которые постепенно долж­ны заменить CD. Эти диски отличаются от CD возросшей в несколько раз плотно­стью дорожек, а для их чтения и записи используется лазер с меньшей длиной волны. Появились двухсторонние (Double-Sided - DS) и двухслойные (Double Layer - DL) диски, которые содержат два отражающих слоя и обладают почти удвоенной, по сравнению с обычными дисками, емкостью. Последние разработ­ки - стандарты Blu-Ray и HD-DVD позволили еще больше увеличить объем дан­ных, хранящихся на лазерном диске, хотя принцип записи остался почти тем же. Большое значение придается обратной совместимости стандартов и форматов, чтобы более современные приводы могли работать и со старыми дисками.

На заводских, или штампованных, дисках дорожка образована чередованием впа­дин и выступов, выдавливаемых на поверхности пластины в процессе штамповки диска. На эту поверхность впоследствии напыляется тонкий отражающий слой алюминия. Поскольку выступы и впадины отражают лазерный луч по-разному, становится возможным считывание получившегося узора.

На записываемых и перезаписываемых дисках («болванках») обе поверхности пластины совершенно гладкие, а запись и считывание информации связаны с из­менением физико-химических характеристик тонкого записываемого слоя, нане­сенного на верхнюю сторону пластины (рис. 5.1). Записываемый слой в дисках однократной записи (CD-R или DVD-R) состоит из органического красителя, необратимо изменяющегося под воздействием мощного лазерного луча, а в пере­записываемых дисках (CD-RW или DVD-RW) он образован пленкой специаль­ного сплава, способного менять свою отражающую способность в зависимости от условий нагрева и остывания. Так или иначе, физическое качество записи всецело зависит от качества самой болванки и характеристик привода, на котором произ­водилась запись: скорости, точности фокусировки и мощности луча.

Во всех случаях на верхнюю, дальнюю от лазера, поверхность диска наносится ряд защитных слоев, предохраняющих отражающий слой от повреждений. Хотя за­щитные слои довольно прочны, с этой стороны диск гораздо уязвимее, чем со стороны подложки. Особенно незащищенными являются перезаписываемые дис­ки - активный слой близок по своим свойствам к жидким кристаллам и реагирует даже на незначительное давление или сгибание диска.

От центра к периферии диск разбит на несколько концентрических областей, или зон (рис. 5.2). Диаметр каждой области строго стандартизирован:

Рис. 5.2. Зоны лазерного диска

Область посадки, или фиксации, не содержит каких-либо данных и ложится на шпиндель привода. Неровности и грязь в этой области могут повлиять на ба­лансировку и биения диска при его вращении;

Область калибровки мощности (Power Calibration Area - PC А) присутствует только на записываемых дисках и служит для пробной записи и автоматической регулировки мощности записывающего лазера в зависимости от индивидуаль­ных особенностей диска и привода;

Программируемая область памяти (Program Memory Area - РМА) также суще­ствует только на записываемых дисках. В ней предварительно записывается временная таблица оглавления (Table of Content - ТОС). При завершении сеанса записи эта информация переписывается на нулевую дорожку;

Нулевая дорожка (Lead-in) содержит оглавление диска или сеанса записи. Оглавление включает в себя начальные адреса и длины всех дорожек, общую длину области данных и информацию о каждом из сеансов записи. Если диск записывается в несколько сеансов, своя нулевая дорожка создается для каждого из сеансов. Стандартный размер нулевой дорожки - 4500 секторов, или около 9,2 Мбайт данных;

Область данных содержит полезные данные. Это основная часть диска;

Конечная зона (Lead-Out) служит маркером конца сеанса записи. Если диск записан в один сеанс, размер конечной зоны составляет 6750 секторов. Если диск записывался в несколько сеансов, для каждого последующего сеанса соз­дается своя конечная зона размером 2250 секторов.

Информация при записи на компакт-диск является многократно избыточной. Это нужно для коррекции возможных ошибок. Хотя считается, что емкость диска CD-ROM составляет около 700 Мбайт, в действительности такой диск несет около 2,5 Гбайт информации!

Спиральная дорожка разделена на секторы, длина одного сектора CD-ROM состав­ляет 17,33 мм, а на стандартном диске помещается до 333 ООО секторов. Для диска DVD стандартное количество секторов составляет 2 298 496 (однослойный DVD, DVD-R(W)) или 2 295 104 (однослойный DVD+R(W)). Каждый сектор состоит из 98 блоков, или фреймов (frames). Фрейм содержит 33 байта информации, из которых 24 байта несут полезные данные, 1 байт содержит служебную информа­цию, а 8 байтов служат для контроля четности и коррекции ошибок. Эти 8 байтов содержат так называемый код Рида - Соломона, вычисляемый на основании 24 по­лезных байтов. Таким образом, объем сектора составляет 3234 байта, из которых 882 байта являются избыточными. По ним микропрограмма привода способна воссоздать истинные значения остальных 2352 байтов в случае возникновения ошибок. Более того, из оставшихся 2352 байтов 304 байта отведены для синхрони­зирующих кодов, битов идентификации, кода коррекции ошибок ЕСС и кода об­наружения и исправления ошибок EDC. В результате в одном секторе полезными являются 2048 байтов.

Чтобы минимизировать влияние царапин и других физических дефектов, исполь­зуется перекрестное чередование блоков между смежными секторами. Благодаря этому любой ограниченный дефект, скорее всего, затронет блоки, относящиеся к раз­ным секторам, и не окажется на двух или трех последовательных блоках. В таком случае коррекция ошибок может оказаться весьма эффективной.

Физически на диск записываются последовательности «темных» и «светлых» участ­ков, получаемых в результате EFM-модуляции. Eight-to-Fourteen Modulation - еще один уровень, призванный обеспечить избыточность и сохранность данных. Вместо каждого байта, то есть 8 битов, записывается последовательность из 14 дво­ичных значений (битов). К этим 14 битам добавляются по три объединяющих бтз, (merge bits), и длина последовательности возрастает до 17 битов. В начало каждого блока добавляется 24-разрядное число синхронизации.

Схематично описанные здесь алгоритмы являются стандартными и заложены в микропрограмму любого привода. В процессе чтения диска микропрограмма привода осуществляет при необходимости коррекцию ошибок и показывает через интерфейс уже чистые секторы по 2048 байтов каждый.

Приводы оптических дисков

Конструкция любых приводов лазерных дисков практически не изменилась с XX века (рис. 5.3). Все существенные различия приводов CD или DVD, читающих или записывающих, состоят только в лазерах, датчиках и оптических элементах. Разумеется, поддержка новых стандартов потребовала и новых алгоритмов кор­рекции ошибок, закладываемых в микропрограммы дисководов.

Рис. 5.3. Схема привода лазерных дисков

Диск вращается на оси шпинделя. Частота вращения может доходить до 12 ООО об/мин. Под диском перемещается по направляющим каретка, на которой закреплены ми­ниатюрный полупроводниковый лазер, система линз, призм и зеркал, а также при­емник-фотоэлемент. В современных комбинированных приводах может быть не­сколько лазеров. Лазерный луч проходит через оптическую систему, фокусируется на нижней поверхности вращающегося диска, отражается от нее и через те же линзы и призмы вновь попадает на приемник. Приемник преобразует световой луч в электрические сигналы, которые поступают на предварительный усилитель и да­лее в электронную схему привода.

Верхняя линза является фокусирующей. Она закреплена на очень легких подвесах и может немного смещаться относительно остальных деталей оптической системы. Положением этой линзы управляет сложная автоматика, поэтому луч всегда дол­жен точно фокусироваться на отражающем слое компакт-диска. За счет перемеще­ния каретки лазерный луч можно направить на любой участок диска.

По стандарту на компакт-дисках ширина дорожки составляет около 0,6 мкм, рас­стояние между соседними дорожками - около 1,6 мкм. Каждый элемент дорожки (впадина или площадка либо участок, отличающийся по отражающей способности от соседнего на записываемом диске) должен иметь протяженность от 0,9 до 3,3 мкм. Для DVD эти размеры значительно меньше. Разница в отражающей способности «темных» и «светлых» участков совсем невелика и составляет не более нескольких десятков процентов. При чтении привод лазерных дисков улавливает довольно незначительные колебания яркости отраженного луча. Когда лазерный луч сфо­кусирован на отражающем слое диска, создаваемое им пятно должно примерно соответствовать геометрическим размерам дорожек. Если пятно больше, колебания яркости отраженного луча становятся еще меньше, а отклонения в позициониро­вании усугубляют ситуацию.

Мощность лазера, точность фокусировки, скорость реакции фокусирующей сис­темы, а также степень вибрации и биения диска различны у разных моделей приво­дов. Кроме того, в работу конкретного экземпляра устройства вносит свой отрица­тельный вклад износ подшипников и направляющих, а также старение подвесов.

Этим объясняется знакомый всем случай, когда на одном приводе диск читается нормально, на другом читается, но неуверенно, а на третьем не читается вовсе с вы­водом сообщения об ошибке. Парадоксально: вовсе не обязательно, что диск будет лучше всего читаться на том же приводе, на котором он был записан! Разнообразие параметров, как самих дисков, так и приводов, достаточно велико. О дешевых болванках от неизвестных производителей и доле брака среди них даже не стоит говорить. Существуют и изначально неудачные модели приводов.

Качество привода - понятие весьма расплывчатое. К нему можно отнести тщатель­ность и точность изготовления и сборки механики и оптики, конструктивные осо­бенности, в том числе механизмы балансировки и компенсации люфта, свойства лазерного излз^ателя, а также особенности микропрограммы.

От микропрограммы зависит поведение привода при неустойчивом чтении про­блемных дисков. В общем случае, чем ниже скорость, тем больше шансов успешно считать диск с плохими оптическими характеристиками. При возникновении боль­шого количества ошибок привод должен ступенчато снижать скорость чтения до тех пор, пока чтение не станет устойчивым, но этот механизм по-разному реализо­ван в различных приводах. Чем ниже скорость вращения диска, тем проще требо­вания, предъявляемые к его качеству. Практика показывает, что о качестве приво­да CD или DVD можно косвенно судить по соотношению пластмасса/металл, то есть по весу устройства и его цене. При этом речь идет о ценах на модели одного поколения.

Хорошо известны приводы от компании Plextor. Они имеют стоимость, превыша­ющую среднюю цену для распространенных приводов вдвое или втрое, однако отличаются стабильностью работы и долговечностью. Кроме того, способностью прочитать даже сильно поцарапанный диск или самую некачественную болванку обладают некоторые модели дисководов марки LG. Стабильным чтением характе­ризовались и приводы Теас, однако модели выпуска после 2006 года по каким-то причинам стали вызывать нарекания. Опытные компьютерные пользователи, которым по роду занятий часто приходится извлекать данные с нестабильно чи­тающихся дисков, обычно долго выбирают, а затем бережно используют привод. Иногда такой привод подключают к компьютеру лишь для того, чтобы прочитать проблемный диск, а в остальное время отключают физически во избежание лиш­него износа.