Оптичний диск зберігає інформацію. Характеристика оптичних носіїв інформації

Запис і зчитування інформації в оптичних накопичувачах проводиться безконтактно з допомогою лазерного променя. До таких пристроїв відносяться, перш за все, накопичувачі CD-ROM, CD-R, CD-RW і DVD (ROM, R і RW).

Пристрої CD-ROM. У пристроях CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory - компакт-диск тільки для читання) носієм інформації є оптичний диск (Компакт-диск), що виготовляється на поточному виробництві за допомогою штампувальних машин і призначений тільки для читання.

Компакт-диск являє собою прозорий полімерний диск діаметром 12 см і товщиною 1,2 мм, на одну сторону якого напилюв світловідбиваючий шар алюмінію, захищений від пошкоджень шаром прозорого лаку. Товщина напилення становить кілька десятитисячних доль міліметра.

Інформація на диску представляється у вигляді послідовності западин і виступів (їх рівень відповідає поверхні диска), розташованих на спіральній доріжці, що виходить з області поблизу осі диска (на поверхні жорсткого диска на дюймі по радіусу поміщається лише кілька сотень доріжок). Ємність такого CD досягає 780 Мбайт, що дозволяє створювати на його основі довідкові системи і навчальні комплекси з великою ілюстративної базою. Один CD з інформаційної ємності дорівнює майже 500 дискетам. Зчитування інформації з CD-ROM відбувається з досить високою швидкістю, хоча і помітно меншою, ніж швидкість роботи накопичувачів на жорсткому диску.

Накопичувачі CD-R (CD-Recordable). Вони дозволяють поряд з прочитанням звичайних компакт-дисків одноразово записувати інформацію на спеціальні оптичні диски CD-R. Інформаційний обсяг таких дисків становить 700 Мбайт.

Запис на такі диски здійснюється завдяки наявності на них особливої \u200b\u200bсвітлочутливого шару з органічного матеріалу, що темніє при нагріванні. В процесі запису лазерний промінь нагріває обрані точки шару, які темніють і перестають пропускати світло до отражающему шару, утворюючи ділянки, аналогічні западин.

Запис інформації на диски CD-R являє собою дешевий і оперативний спосіб зберігання великих обсягів даних.

Накопичувачі CD-RW (CD-ReWritable). Дають можливість робити багаторазову запис на диск. Інформаційний обсяг таких дисків становить 700 Мбайт.

Дисковод CD-ROM - дозволяє тільки зчитувати інформацію з будь-яких CD-дисків. Відповідно між собою такі пристрої будуть відрізнятися швидкістю читання і кеш-пам'яттю. Дисковод CD-R - прочитати і записати, а дисковод CD-RW не тільки читає, а й перезаписує (стирає інформацію і записує поверх неї нову). Ці дисководи розрізняються швидкістю читання / запису / перезапису (останнє тільки для CD-RW) і розміром кеш.

Накопичувачі DVD (Digital Versatile Disc, цифровий диск загального призначення). Перші DVD-диски з'явилися на ринку десь в 96-97 роках минулого століття. DVD є прекрасним носієм для даних будь-якого типу і використовується як звичайний комп'ютерний носій інформації.

Зовні DVD виглядає як звичайний CD, і навіть при найближчому розгляді важко помітити різницю. Однак можливостей у DVD набагато більше. Диски DVD можуть зберігати в 26 разів більше даних у порівнянні CD-ROM.

Технологія DVD стала величезним стрибком в області носіїв інформації. Стандартний односторонній одношаровий диск може зберігати 4,7 Gb даних. Але DVD можуть виготовлятися по двошаровому стандарті, який дозволяє збільшити кількість збережених на одній стороні даних до 8,5 Gb.

Крім цього, диски DVD бувають двосторонніми, що збільшує ємність диска до 17 Gb. Правда, щоб вважати DVD-диск, необхідний новий пристрій (DVD-ROM), але технологія DVD сумісна з технологією CD, і привід DVD-ROM читає і диски CD-диск, причому різних форматів.

У продажу можна зустріти різні комбіновані дисководи для оптичних дисків. Наприклад, DVD-CD R / RW дозволяє читати DVD і CD - диски і проводити запис / перезапис на CD-диски. Інший варіант - DVD-RW - CD-RW. Дозволяє читати, записувати і перезаписувати DVD і CD-диски.

До нашого життя щільно увійшли різноманітні засоби обробки і зберігання даних. У далекому минулому залишилися друковані паперові архіви. Що являють собою сучасні носії інформації?

Оптичний диск: історія створення

Перший пристрій для зберігання аудіозаписів було вироблено компанією Sony в далекому 1979 році. Являло воно собою, як і зараз, пластиковий диск з круглим отвором в центрі. Спочатку його використовували тільки для запису аудіофайлів, а інформація на нього наносилася особливим методом кодування Pulse Code Modulation. Він полягає в тому, що текст або звук проходить через аналого-цифровий перетворювач і перетворюється в набір бітів.

Пізніше, в 1982 році, в Німеччині почалося масове виробництво дисків. Їх стали купувати для зберігання різноманітних файлів. Незабаром вони потрапили на прилавки не тільки музичних магазинів.

Як же влаштований компакт-диск? Для виготовлення основи використовують 1,2-міліметрову по товщині полікарбонатну пластину діаметром 120 мм, яку спочатку покривають тонким шаром металу (золото, алюміній, срібло і т. Д.), А потім лаку. Саме на метал наноситься інформація у вигляді питов (поглиблень), видавлених по спіральній доріжці. Зчитування файлів, записаних на оптичний диск, відбувається за допомогою лазерного променя з довжиною хвилі 780 нм. Він відбивається від поверхні пластини, змінює фазу і інтенсивність, потрапляючи на піти. Лендом ж прийнято називати проміжки між пітамі. Крок однієї доріжки, що знаходиться в спіралі, становить близько 1,6 мкм.

Типи оптичних дисків

Існує кілька видів Digital Versatile Disc (DVD), Blu-ray Disc (BD). Всі вони мають різну місткість для запису інформації. Наприклад, DVD-диски виробляються ємністю від 4,3 до 15,9 Гб, а CD - тільки до 900 Мб.

Також розрізняють диски по кратності запису: одноразові і багаторазові. У таких носіях по-різному формується рельєфна структура питов. Перезапис можлива завдяки органічному матеріалу, який під дією лазера темніє і змінює коефіцієнт відображення. У просторіччі такий процес називають пропаленням.

Ще оптичні носії можуть відрізнятися формою. Фігурні компакт-диски (Shaped CD) зазвичай застосовуються в шоу-бізнесі як хранителі аудіо- та відеофайлів. вони бувають довільної форми (Квадратні, у вигляді літака або сердечка). Використовувати їх в приводах CD-ROM не рекомендується, тому що на високих швидкостях обертання вони можуть розірватися.

CD-диски та їх види

Оптичний диск CD-R є носієм інформації, яка доступна тільки для читання. Записати файли на нього можна лише один раз без права дописування і редагування. Спочатку ємність таких дисків досягала всього 650 Мб або 74 хвилини аудіозаписи. Тепер випускаються пристрої, що вміщають до 900 Мб інформації. Переваги їх у тому, що читання підтримують всі стандартні CD.

Таким же об'ємом пам'яті володіє і лазерний диск CD-RW, тільки файли на нього можна записувати багаторазово (до 1000 разів). Для цього використовуються стандартні комп'ютерні програми. Мінусом є те, що не всі пристрої готові працювати з даними форматом. Коштують CD-RW трохи дорожче, ніж CD-R.

Компакт-диски з аудіо-та відеозаписами не володіють ніякої ступенем захисту, їх можна копіювати і відтворювати. А ось носії з певними даними захищені від копіювання технологією StarForce.

Диски формату ROM записуються на фабриці і здатні тільки відтворювати дані. Відредагувати такий носій неможливо. А ось оптичні пристрої типу RAM можна перезаписувати до 10 тисяч разів і служать вони до 30 років. Такі диски виробляються в додаткових картриджах, їх читання не підтримується звичайними дисками.

DVD-носії та їх характеристики

Digital Versatile Disc є цифровим багатоцільовим носієм інформації. Структура його більш щільна і вміщує багато інформації (до 15 Гб). Такий оптичний диск нагадує склеєні разом два CD. Зберігання та зчитування великого обсягу інформації можливо завдяки використанню червоного лазера, якого складає 650 нм, і лінзи з максимальною числовою апертурою. DVD-диски мають одну або дві записуючі боку, а також один або два робочих шару на кожній стороні. Ці показники визначають їх ємність.

Як і підрозділяються на кілька форматів. DVD-R або DVD + R є носіями, на які можна тільки один раз записати інформацію. Стандарт запису на таких дисках був розроблений компанією Pioneer в 1997 році. «Мінусові» і «плюсові» пристрою відрізняються матеріалом відбиває шару і спеціальною розміткою.

Оптичні диски DVD RW (DVD + RW, DVD-RW) мають можливість багаторазового перезапису інформації. Причому «плюсової» носій дозволяє вносити зміни в необхідні на ваш розсуд місця. Універсальні дисководи допомагають вирішити проблему несумісності форматів (+ RW і -RW).

Що таке Blu-ray Disc?

Цей тип оптичного диска дозволяє зберігати і записувати цифрові дані з високою щільністю. Для відтворення інформації (навіть відео високої чіткості) використовується синій лазерний промінь в 405 нм, який звужує вдвічі спіральну доріжку. Файли, що знаходяться дуже близько один до одного, чутливі до механічних пошкоджень, Тому за диском повинен бути особливий догляд. Останнім часом проводяться носії з особливим покриттям, яке можна протирати звичайної сухою серветкою.

Існують диски Blu-ray одноразової і багаторазової записи, а також багатошарові (від 2 до 4 шарів). Місткість самого «шаруватого» носія досягає 128 Гб. При цьому він має стандартний 12-сантиметровим діаметром. двошаровий стандартний диск Blu-ray вміщає до 50 Гб інформації. У розробці знаходиться пристрій, що досягає ємності в 300-400 Гб, яке можуть читати сучасні дисководи. Для відеокамер використовуються диски меншого діаметру (80 мм) з об'ємом пам'яті до 15 Гб.

Для захисту від копіювання Blu-ray оснащені цифровими водяними знаками ROM-Mark і технологією Mandatory Managed Copy.

Призначення MiniDVD-носіїв

Оптичний носій Mini DVD є зменшеною копією звичайного Digital Versatile Disc. Він становить в діаметрі 8 см і використовується в фото- і відеокамерах. Односторонній диск вміщує до 1,4 Гб інформації, відповідно, двосторонній - 2,8 Гб. За форматом вони бувають MiniDVD-R (одноразова запис) і MiniDVD-RW (багаторазова).

Стандартний 12-сантиметровий привід не призначений для читання Mini DVD. При використанні таких дисків в ноутбуці слід застосовувати шпиндель мотора приводу. Іноді існують проблеми з читанням Зазвичай в таких випадках комп'ютер видає напис «не найден драйвер для дисковода оптичних дисків». Для вирішення проблеми слід звернутися до досвідченого програміста.

зовнішня пам'ять

Оптичні диски

Оптичні (лазерні) диски в даний час є найбільш популярними носіями інформації. У них використовується оптичний принцип запису та зчитування інформації з допомогою лазерного променя.

Інформація на лазерному диску записується на одну спиралевидную доріжку, що починається від центру диска і містить чергуються ділянки западин і виступів з різною що відображає.

При зчитуванні інформації з оптичних дисків промінь лазера, встановленого в дисководі, падає на поверхню диска, що обертається і відбивається. Так як поверхня оптичного диска має ділянки з різними коефіцієнтами відображення, то відбитий промінь також змінює свою інтенсивність (логічні 0 або 1). Потім відбиті світлові імпульси перетворяться за допомогою фотоелементів в електричні імпульси.

В процесі запису інформації на оптичні диски застосовуються різні технології: від простої штампування до зміни відбивної здатності ділянок поверхні диска за допомогою потужного лазера.

Існує два типи оптичних дисків:

CD-диски (CD - Compact Disk, компакт диск), на який може бути записано до 700 Мбайт інформації;

DVD-диски (DVD - Digital Versatile Disk, цифровий універсальний диск), які мають значно більшу інформаційну ємність (4,7 Гбайт), так як оптичні доріжки на них мають меншу товщину і розміщені більш щільно.
DVD-диски можуть бути двошаровими (ємність 8,5 Гбайт), при цьому обидва шару мають поверхню, що відбиває, яка несе інформацію.
Крім того, інформаційна ємність DVD-дисків може бути ще подвоєна (до 17 Гбайт), тому що інформація може бути записана на двох сторонах.

В даний час (2006 рік) на ринок надійшли оптичні диски (HP DVD і Blu-Ray), інформаційна ємність яких в 3-5 разів перевершує інформаційну ємність DVD-дисків за рахунок використання синього лазера з довжиною хвилі 405 нанометрів.

Накопичувачі оптичних дисків діляться на три види:

• Без можливості запису - CD-ROM і DVD-ROM
  (ROM - Read Only Memory, пам'ять тільки для читання).
  на дисках CD-ROM і DVD-ROM зберігається інформація, яка була записана на них в процесі виготовлення. Запис на них нової інформації неможлива.
• З одноразовим записом і багаторазовим читанням -
  CD-R і DVD ± R (R - recordable, записується).
  На дисках CD-R і DVD ± R інформація може бути записана, але тільки один раз. Дані записуються на диск променем лазера підвищеної потужності, який руйнує органічний барвник записуючого шару і змінює його відбивні властивості. Керуючи потужністю лазера, записуючого шарі отримують чергування темних і світлих плям, які при читанні інтерпретуються як логічні 0 і 1.
• З можливістю перезапису - CD-RW і DVD ± RW
  (RW - Rewritable, перезаписуваний) .На дисках CD-RW і DVD ± RW інформація може бути записана і стерта багаторазово.
  Записує шар виготовляється зі спеціального сплаву, який можна нагріванням приводити в два різних стійких агрегатних стану, які характеризуються різним ступенем прозорості. При записи (стирання) промінь лазера нагріває ділянку доріжки і переводить його в одне з таких станів.
  При читанні промінь лазера має меншу потужність і не змінює стан записуючого шару, а чергуються ділянки з різною прозорістю інтерпретуються як логічні 0 і 1.

Основні характеристики оптичних дисководів:

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

швидкість передачі даних від носія в оперативну пам'ять - вимірюється в частках, кратних швидкості
150 Кбайт / сек для CD-дисководів (Така швидкість зчитування інформації була у перших CD-дисководів) і
1,3 Мбайт / сек для DVD-дисководів (Така швидкість зчитування інформації була у перших DVD-дисководів)

В даний час широкого поширення набули 52х-швидкісні CD-дисководи - до 7,8 Мбайт / сек.
Запис CD-RW дисків проводиться на меншій швидкості (наприклад, 32х кратної).
Тому CD-дисководи маркуються трьома числами «швидкість читання Х швидкість запису CD-R Х швидкість запису CD-RW» (наприклад, «52х52х32»).
DVD-дисководи також маркуються трьома числами (наприклад, «16х8х6»

час доступу - час, потрібний для пошуку інформації на диску, вимірюється в мілісекундах (для CD 80-400мс).

При дотриманні правил зберігання (зберігання в футлярах у вертикальному положенні) і експлуатації (без нанесення подряпин і забруднень) оптичні носії можуть зберігати інформацію протягом десятків років.

Додаткова інформація про структуру дисків

Диск, створений промисловим способом, складається з трьох шарів. На основу диска, створеного з прозорого пластика методом штампування наноситься інформаційний узор. Для штампування існує спеціальна матриця-прототип майбутнього диска, яка витискує доріжки на поверхні. Далі на основу напилюється відображає металевий шар, а потім зверху ще й захисний шар з тонкої плівки або спеціального лаку. На цей шар часто наносяться різні малюнки і написи. Інформація зчитується з робочою боку диска через прозору основу.

Записуються і перезапису компакт-диски мають додатково ще один шар. У таких дисків основа не має інформаційного узору, але між основою і шаром розташований реєструючий шар, який може міняти під впливом високої температури.Прі записи лазер розігріває задані ділянки реєструючого шару, створюючи інформаційний узор.

DVD-диск може мати два реєструючих шару. Якщо один з них виконується за стандартною технологією, то інший - напівпрозорий, наноситься нижче першого і має прозорість близько 40%. Для зчитування двошарових дисків застосовуються складні оптичні головки із змінною фокусною відстанню. Промінь лазера, проходячи через напівпрозорий шар, спочатку фокусується на внутрішньому інформаційному шарі, а по завершенні його читання перефокусується на зовнішній шар.

Оптичні носії є компакт-диски діаметром 12 см (4,72 дюйма) або міні-диски діаметром 8 см (3,15 дюйма). Оптичні носії складаються з трьох шарів:

1) полікарбонатна основа (зовнішня сторона диска);

2) активний (реєструючий) шар пластику із змінною фазою стану;

3) найтонший шар, що відображає (внутрішня сторона диска).

У центрі компакт-диска знаходиться круглий отвір, що надягається на шпиндель приводу компакт-дисків.

Запис і зчитування інформації на компакт-диск здійснюється головкою, яка може випускати лазерний промінь. Фізичний контакт між головкою і поверхнею диска відсутня, що збільшує термін служби компакт-диска. Фаза другого пластикового шару, кристалічна або аморфна, змінюється в залежності від швидкості охолодження після розігріву поверхні лазерним променем в процесі запису, виконуваної в приводі. При повільному охолодженні пластик переходить в кристалічний стан і інформація стирається (записується «0»); при швидкому охолодженні (якщо розігріта тільки мікроскопічна точка) елемент пластика переходить в аморфний стан (записується «1»). З огляду на різниці коефіцієнтів відбиття від кристалічних і аморфних мікроскопічних точок активного шару при зчитуванні відбувається модуляція інтенсивності відбитого променя, сприйманого головкою читання. Поверхня диска розбита на три області. Початкова область (Lead-In) розташована в центрі диска і зчитується першою. У ній записано вміст диска, таблиця адрес всіх записів, мітка диска й інша службова інформація. Середня ділянка містить основну інформацію і займає більшу частину диска. Кінцева область (Lead-Out) містить мітку кінця диска.

Інформація на компакт-диску кодується з великою надмірністю коригуючих кодом Ріда-Соломона, що забезпечує відновлення вихідної інформації при неможливості її зчитування з диска.

Компакт-диск витримує кілька сотень циклів перезапису. Зчитування інформації здійснюється при обертанні компакт-диска з частотою більше 10 000 оборотів / хв.

Залежно від можливості читання / запису все компакт-диски можна розділити на три типи:

1) ROM (Read Only Memory) - тільки для читання; неможливості внаслідок;

2) R (Recordable) - для одноразового запису і багаторазового читання; диск може бути один раз записаний; записану інформацію змінити не можна і вона доступна тільки для читання;

3) RW (ReWritable) - для багаторазового запису та читання; інформація на диску може бути багато разів переписана.

Ці типи дисків відрізняються матеріалом, з якого виготовлений другий пластиковий шар.

Розглянемо види компакт-дисків CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc - цифровий універсальний (багатосторонній) диск) і Blu-Ray, що мають однаковий розмір 4,72 дюйма.

Обсяг CD дорівнює 650 або 700 Мбайт. Музичні диски відносяться до CD і призначені тільки для читання з них музики. Час доступу до CD - 0,05-0,3 с.

Формат DVD є розвитком CD, їх обсяг складає 4,7 Гбайт за рахунок більш щільної запису. DVD продовжують удосконалюватися. Існує кілька конкуруючих форматів DVD: DVD-, DVD + і DVD-RAM.

Формат Blu-Ray є подальшим розвитком DVD і дозволяє записувати 25 Гбайт інформації на один шар.

Назви форматів CD і DVD в залежності від можливості читання / запису представлені в таблиці.

Ні для кого не секрет, що історія почалася з грамплатівки. Зберігати інформацію в домашніх умовах проблематично, та й зберігався на ній тільки звук. Принцип роботи - не секрет, так вініловий диск був популярний більш ста років, і до цих пір колекціонери і ді-джеї користуються і зберігають їх. Прикольно було дивитися, як голка, під час прокручування диска, ходила ходуном начебто на ідеально рівній спіралі. На цьому і був побудований принцип отримання звуку. При зміни глибини і ширини канавки, змінювалася звукова хвиля і далі посилено трубою (грамофони, патефони). З розвитком електроніки, принцип зняття інформації, був зроблений на п'єзоелектричної голці і отримали сучасний, до не давнього часу, програвач грамплатівок.

Ось і підійшли 70-е роки. І стався стрибок в носіях інформації (магнітні стрічки ми пропустимо). Винайшли диск, зроблений з полікарбонату, який володів прозорістю, з алюмінієвим напиленням. Полікарбонат служив основою і захищав напилення від зовнішніх впливів, а на покритті по спіралі були пропалені поглиблення. Принцип зняття і запису інформації на цьому і заснований, як бачите недалеко пішли від грамплатівки. Тонкий промінь відбивався від поверхні напилення і приходив на світлоприймачів, який в свою чергу визначав зміни і щодо отриманої інформації створювалися одиниці і нулі. А далі за принципом азбуки Морзе інформація перетворюється в музику, фільми, фотки, файли і т.д.

Тепер розберемося в позначеннях на CD-дисках:

А ось з DVD дисками, все склалося набагато складніше. Цей диск був створений для зберігання інформації в великому обсязі і займалися розробками безліч фірм (DVD-R і DVD-RW). Різне напилення мали різноманітні характеристики і побутові програвачі, різних фірм, почали конфліктувати з дисками, звідси втрачалося універсальність. Тому смакота, винайшли новий тип диска, який отримав назву DVD + R і DVD + RW, Стоять вони, як не дивно, дешевше. Зараз вже без різниці який використовувати диск, так як побутові програвачі адаптували. Є різниця тільки в перезаписувати дисках, DVD-RW потрібно повністю прати перед записом, а DVD + R досить стерти "шапку" і накласти запис зверху.

Як то кажуть, скільки нам не давай а нам все мало. З цього прогрес на цьому не зупинився, двосторонні і двошарові і два в одному диски. Ну з двосторонніми, Все просто, напилення завдали з двох сторін, і як аудіокасету потрібно перевертати диск. двошарові - це один з прилеглих до лазеру шарів, зробили напівпрозорим, і вставати з дивана для перевертання диска не потрібно. Ну а з останнім варіантом, візміть два двошарових і склейте між собою.

Ось ми і дійшли до піку розробок сучасного світу оптичного диска, це - HD-DVD і Blu-ray.
HD-DVD - це диск, який зробили на основі нашого трудяги, описаного вище, але використання синього лазера.
Blu-ray - абсолютно інша розробка, використовується синій лазер.

Якщо згадати спектр (веселку), то буде видно, що з синього променя, можна отримати набагато тонше промінь, тому ці диски набагато об'ємніший вийшли. Але про це буде в наступній темі.

Начебто, на сьогоднішній день, все. Залишилося тільки трохи про зберігання і використання диска розповісти. Диск - це не смачно, гризти його не треба, ну якщо тільки у кого то недолік пластмаси в організмі. А так же це не інструмент по грі на нервах, з цього не треба кігтями по ньому водити. Бажано не гнути, хоч і ламається складно, але осколки можуть потрапити куди не слід, а це відіб'ється на вашому організмі. Так само постійний вигин порушує, що знаходить всередині напилення, він тріскається і нулі одиниці, вже не будуть у вас збігатися. На сонці його не смажити, йому елемент D зовсім не потрібен, а перетворитися в зюобразний продукт і його нікуди не піхнёте. Диск з тріщиною в привід не вставляти, а то інакше доведеться витрачається або на ремонт, або на покупку нового.

Я сподіваюся ВИ грамотні і вам не треба все по пунктах перераховувати, до речей треба ставитися дбайливо і вони ВАС за це віддячать.