SmartsWorld

Зарегистрируйте бесплатный аккаунт сегодня и обретите друга и советчика в лице нашего ресурса навсегда! После подтверждения регистрации и авторизации вы сможете добавлять собственные темы и сообщения, а также общаться с другими участниками, включая систему личных сообщений!

[Как это устроено] Оптические диски

Насколько хорошо вы знаете, как работают компьютерные компоненты? Продолжаем разбираться; в этот раз рассмотрим устройство оптических дисков — популярного вида носителей информации. В прошлый раз мы подробно разбирали работу материнской платы: если вы случайно пропустили эту статью, рекомендуем с ней .

Все статьи из этого цикла




[Как это устроено] Оптические диски

Прожжённый светом

Чтобы хранить данные, необязательно использовать законы магнетизма или электрический заряд: можно обойтись гораздо более простым элементом — светом, точнее, его отражением. В отличие от жёстких дисков и твердотельных накопителей, оптические носители данных не соединены с дисководом, поэтому будет логичным начать наш обзор именно с диска.

Идея использования законов оптики — отражения света — с целью хранения данных появилась ещё во второй половине прошлого века. Впервые она была запатентована в 1970 году американским физиком Джеймсом Расселом. Крупные уже на то время корпорации, а речь идёт о Sony и Phillips, рассмотрели его разработку и после длительных юридических споров наконец смогли получить лицензию на производство LaserDisc (1978) и Compact Disc (1982). Последний, известный нам в виде аббревиатуры CD, можно было использовать лишь единожды, то есть перезапись данных на тот момент не была доступна. Эта возможность появилась только в 1987 году с выходом на рынок первого перезаписываемого компакт-диска.

Это всё прекрасно, но как это работает? Взгляните на следующую фотографию DVD-диска:


DVD-диск

Основным компонентом в их производстве является органическое стекло — особый полимер ПММА (полиметилметакрилат), который применяется для изготовления двух дисков толщиной всего 0,6 мм. Нижний из них имеет сверхтонкий слой металла (в основном, серебра или золота), а верхний — слой способного менять фазу материала. Степень отражаемости такого материала зависит от того, в какой фазе он находится. Её можно изменить, используя лазер дисковода, так как он нагревает этот материал, вызывая его физическое изменение. В итоге, образуется рисунок из прожжённых областей на диске, которые располагаются на спиральной канавке, прямо как в виниловой пластинке.

Тот же лазер, но работающий уже на другой мощности, используется для сканирования этой канавки во время вращения диска. Количество отраженного света определяет, находятся ли записанные данные в состоянии 0 или 1. Чем длиннее спиральная канавка и чем ближе находятся друг к другу области нулей и единиц, тем больше данных можно разместить на диске; однако чем меньше их ширина, тем, соответственно, тоньше должен быть лазерный луч.


Сравнение CD, DVD и Blu-ray
Здесь показано сравнение CD, DVD и Blu-ray.

На изображении выше виден тип электромагнитных волн, используемых лазером, и расстояния между спиральными канавками и тёмными областями. Если цифры для вас мало что значат, просто помните, что для чтения компакт-дисков используется инфракрасный лазер, DVD — красный, а для Blu-ray — фиолетовый (не синий!). Поскольку все три типа оптических дисков имеют одинаковый диаметр, производителями используются разные уловки, чтобы максимально увеличить ёмкость запоминающего устройства. Например, канавки с обеих сторон, их близкое расположение друг к другу (двухслойные диски) и сжатие данных.

Ниже представлен максимальный объём хранения данных для следующих типов оптических дисков (при условии, что используется только одна сторона):

  • CD-диск — 0,84 ГБ;
  • DVD-диск — 4,7 ГБ;
  • BR-диск — 100 ГБ.
Итак, устройство дисков мы рассмотрели, теперь же перейдём к дисководам.

Дисковод

Чтец световых следов

Общая схема дисковода очень похожа на схему жёсткого диска. Посередине находится мотор для вращения и привод с головкой чтения/записи для доступа к данным, записанных на оптическом диске. В приводе виден пластиковый корпус, удерживающий лазерную систему, где находятся два набора катушек из медной проволоки. Они создают магнитное поле, которое используется для подвешивания лазерного блока рядом с поверхностью диска. Это требуется потому, что оптический диск не настолько плосок как жёсткий, в связи с чем оптическим приводам нужна система «подвешивания», чтобы лазер оставался на нужной высоте.


Лазер

Под объективом скрыт лазерный диод и датчики, которые считывают, записывают и удаляют данные на диске. Их работу невозможно разглядеть невооружённым взглядом, поэтому предлагаем посмотреть видео, расположенное ниже, где для достижения этой цели используется микроскоп.

Вы должны быть зарегистрированы, чтобы увидеть медиа
Немного грустно видеть, что эта технология постепенно выходит из употребления, ведь у оптических дисков есть несколько преимуществ перед HDD и SSD. Например, данные, сохранённые на дисках для однократной записи, уже нельзя стереть, случайно или злонамеренно, и, если они хранятся в прохладном тёмном месте, хранилище останется пригодным для использования через немалое количество времени. Сам носитель довольно дешёвый: пакет из пятидесяти 25-ГБ дисков Blu-ray с однократной записью обойдётся вам всего в 30 долларов (примерно 2'200 рублей), а это 1,25 ТБ! Конечно, если у вас есть несколько терабайт данных, которые необходимо хранить в безопасности, поиск места для сотен дисков Blu-ray может вызвать больше головной боли, чем это того стоит.
 
DDDTK

DDDTK

Местный филин
Сверху Снизу