Устройства компакт-дисков
Вскоре после того как компакт-диски (CD) стали популярными для хранения звуковых сигналов на оптическом материале, преимущества подобного хранения компьютерной информации стали очевидными. Для различения магнитных и оптических дисков в английском написании используется термин disc, а не disk. При использовании компакт-диска данные в цифровой форме записываются на светочувствительном материале мощным узко сфокусированным лазерным лучом. Записывающий лазер пульсирует в соответствии с модулированными данными, которые должны быть сохранены на диске. Лазерные импульсы выжигают в оптическом материале микроскопические лунки, в результате чего свет отражается иначе, чем от окружающего лунку материала. Области лунок называют кратерами, а области между ними — площадками.
Записанные данные считываются с диска путем сканирования его поверхности маломощным непрерывным лазерным лучом. Лазерный диод излучает сфокусированный узкий луч, который отражается от диска. Отраженный луч проходит через призму и отклоняется на 90°, после чего принимается диодным детектором и преобразуется в электрический сигнал. Детектором принимается только отраженный от площадок диска свет. Свет, попадающий в кратер, рассеивается и не принимается. Более низкий уровень мощности луча, используемого для считывания диска, гарантирует отсутствие влияния луча на материал во время операции считывания.
При использовании аудио компакт-дисков цифровые данные, полученные с диска, преобразуются схемой цифроаналогового преобразователя с целью воспроизведения звуковой волны. Однако в цифровых компьютерных системах это не требуется, поскольку информация уже находится в приемлемой для компьютера форме. Поэтому проигрыватели компакт-дисков, предназначенные для использования в компьютерных системах, называют дисководами компакт-дисков (или CD-ROM), тем самым отличая их от проигрывателей звуковых компакт-дисков. В остальном механизмы функционирования этих двух устройств предельно похожи. Используемое английское обозначение ROM (read-only memory — память только для чтения, ПЗУ) отражает тот факт, что большинство дисков допускает только считывание.
Компакт-диск
Типовой компакт-диск имеет диаметр 4.7 дюйма и состоит из трех основных частей:
- Акриловой подложки
- Зеркальной алюминиевой поверхности данных
- Лакового покрытия
Сканирующий лазерный луч попадает на диск и отражается от алюминиевой поверхности данных. Поскольку какой-либо физический контакт между считывающим механизмом и диском отсутствует, диск никогда не стареет (это и есть одним из главных преимуществ системы компакт-дисков). Как правило, кратеры на поверхности данных имеют длину менее 1 микрона, а дорожки располагаются на расстоянии 1.6 микрон одна от другой. Данные кодируются по длине и интервалам между лунками и по размерам площадок между ними.
Информация на компакт-диске записывается в одной непрерывной спиральной дорожке, в отличие от гибких дисков, на которых данные записываются в нескольких концентрических дорожках. Данные на компакт-диске также разделяются на отдельные сектора. Однако секторы на компакт-диске имеют одинаковые физические размеры. Диск вращается против часовой стрелки и его вращение замедляется по мере того, как модуль лазерного диодного эмиттера/детектора приближается к наружному краю диска.
Диск начинает вращаться со скоростью, равной приблизительно 500 оборотов в минуту, когда лазерный модуль располагается над внутренней областью диска, и замедляется до скорости приблизительно 200 оборотов в минуту, когда лазерный модуль располагается над внешним краем диска.
Двигатель шпинделя управляет скоростью вращения диска, чтобы дорожка всегда перемещалась относительно лазера со скоростью 3.95-4.6 футов в секунду. Следовательно, дисководы компакт-дисков должны иметь двигатель, обеспечивавший переменную скорость вращения шпинделя, и не могут быть просто включены или выключены, как двигатели шпинделей дисководов гибких дисков. Переменная скорость дисковода позволяет размещать на диске больше секторов, тем самым обеспечивая его большую информационную емкость. И действительно, средняя емкость компакт-диска составляет около 680 Мб. Для сравнения — это соответствует емкости более чем 472 гибких дисков HD-DS.
