DISCURILE OPTICE

Cele mai recente unitati de memorie externa sunt unitatile de disc optic sau magneto-optic. Inscrierea optica a informatiei este un proces care foloseste un fascicul de lumina (o raza laser) fie pentru citirea si/sau inregistrarea datelor, fie pentru a ajuta la realizarea acestor operatii pe un suport sensibil optic. Citirea datelor se bazeaza pe evidentierea unor modificari survenite in fasciculul de lumina reflectata de suport. Operatia de scriere foloseste un fascicul laser pentru modificarea (sau pentru a facilita modificarea) unui material sensibil la lumina amplasat pe suport. Din punct de vedere tehnologic distingem urmatoarele tipuri de discuri optice:

1.Discurile CD-ROM (Compact Disc - Read-Only Memory)

Sunt discuri compacte preinregistrate pe care informatia nu poate fi actualizata. Continutul unui astfel de disc este inscris de catre producatorul sau si poate fi doar citit de catre utilizator.

Principalele caracteristici de performamta ale unitatilor de CD sunt :

capacitatea de sctocare ;

- timpul de acces ;

- rata de transfer ;

- viteza de lucru.

Capacitatea de stocare la un CD este de 650 MB,fiind cu mult mai superioara floppy-discului dar la concurenta cu HD.

Timpul de acces reprezinta ,ca si la HD,durata de timp ce se consuma din momentul emiterii unei cereri de citire sau scriere si pana in momentul cand incepe efectiv operatia respectiva. Acest parametru se masoara in milisecunde shi este mai mare ca la HD, fiind cuprins ,in medie, intre 100 ms. si 400 ms. iar la cele mai moderne scade sub 100ms.Astfel in timp ce la hard disk-uri timpul de acces se situeaza sub 20 milisecunde , la CD-ROM-uri timpul de acces nu scade cu mult sub  100 milisecunde .Timpul mare de acces se explica, in primul rand, prin faptul ca la fiecare accesare CD-ul trebuie adus la o anumita viteza de rotire, in timp ce hard disk-ul are o viteza de rotatie constanta, iar in al doilea rand capul de citire, la unitatea CD, este ceva mai greu ca la hard disk, continand mai multe elemente (laserul,fotocelula, unitatea de focalizare s.a.), iar manevra acestuia cere mai mult timp. Din acest punct de vedere unitatile CD se afla in curs de perfectionare.

Rata de transfer se refera la cantitatea de informatie ce se transfera intr-o secunda si poate fi cuprinsa intre 150KB/s (la primele tipuri de unitatide CD-uri) si peste 3000 KB/s (la unitatile moderne). Rata de transfer depinde, in primul rand de timpul de acces si de viteza de lucru a unitatii CD.

Viteza de lucru reprezinta un parametru care influienteaza direct rata de transfer si timpul de acces si se stabileste in raport cu primul tip de unitate CD numit single-spid, care lucra cu un transfer de 150KB/secunda si fata de care s-au dezvoltat apoi viteze de 2xSpeed, de 4xSpeed, de8xSpeed s.a.m.d. ajungandu-se in prezent pana la 24x, pentru care ar corespunde, cel putin teoretic, unei rate de transfer de 300KB/s.

Discurile CD-R (CD - Recordable): Sunt discuri compacte ce pot fi inregistrate de catre posesor, daca acesta dispune de un dispozitiv periferic special si programele de baza aferente. Dupa inregistrare, fostul CD-R devine un CD-ROM pe care il poate citi orice unitate de citire CD-ROM. Discurile CD-R se mai numesc discuri WORM (Write Once, Read Many).

Discuri MO (magneto-optice): Sunt discuri la care scrierea se realizeaza magnetic, iar citirea optic. Aceste discuri pot fi scrise de cate ori este necesar, atata vreme cat suportul nu este deteriorat. Ele fac parte din clasa, mai larga, a discurilor RW (ReWriteable optical discs).

Caracteristicile principale ale unui disc optic sunt: dimensiunea (5,25' sau 3,5'), capacitatea de stocare, numarul de cicluri de citire/scriere (pentru CD-E) etc.

2. Cum functioneaza o unitate CD-ROM?

Un motor variaza in mod constant rata cu care se roteste un CD-ROM, astfel incat, indiferent unde este localizata o componenta, numita detector, in comparatie cu raza discului, portiunea discuui aflata imediat deasupra detectorului se misca intotdeauna cu aceeasi viteza.

Laserul proiecteaza o raza concentrata de lumina care este focalizata mai apoi de o lentila si de o bobina focalizatoare (focusing coil).

Raza de laser penetreaza un strat protector din plastic si se loveste de un strat reflector care arata ca o foita de aluminiu si este plasat la baza discului.

DOCUMENT ONLINE: Calitatea produselor software - caracteristici de calitate ale produselor software DOCUMENT ONLINE: Proba scrisa pentru examenul de absolvire a scolii postliceale - tehnician echipamente de calcul

Suprafata stratului reflector alterneaza intre intinderi si adancituri. Intinderile reprezinta zone cu suprafata plata; adanciturile reprezinta mici scobituri in statul reflector. Aceste doua suprafete reprezinta o inregistrare a bitilor 1 si 0 folositi pentru stocarea datelor.

Lumina care loveste o adancitura este dispersata, dar lumina care loveste o intindere este reflectata direct inapoi, in detector, unde trece printr-o prisma care deflecteaza unda laser reflectata catre o dioda fotosenzitiva (light-sensing diode).

Fiecare puls de lumina care loveste dioda fotosenzitiva genereaza o mica tensiune electrica. Aceste tensiuni sunt comparate cu un circuit temporizator (timing circuit), pentru a genera un flux de biti 1 si 0 pe care calcualtorul il poate intelege.

Discurile magnetice, cum ar fi acelea folosite in hard discuri, au datele aranjate in cercuri concentrice numite piste, care sunt impartite radial in sectoare. Folosint o schema numita viteza unghiulara constanta (constant angular velocity), discul magnetic se roteste intotdeauna cu aceeasi rata; adica pistele din apropierea marginii discului se misca mai rapid decat pistele de linga centrul discului. Deoarece sectoarele exterioare se misca mai repede atunci cant drec de capetele de citire/scriere, acestea trebuie sa fie fizic mai mari pentru a contine aceeasi cantitate de date precum sectoarele interioare. Acest format risipeste o mare parte din spatiul de stocare, dar maximizeaza viteza cu care pot fi recuperate datele.

O alta rotatie

De regula, CD-ROM foloseste o schema diferita de aceea a discurilor magnetice pentru impartirea suprafetelor discului in care sunt inregistrate datele. In locul mai multor piste aranjate in cercuri concentrice, pe discul CD-ROM, datele sunt continute intr-o singura pista care inainteaza in spirala din centrul discului catre circumferinta sa. Pista este in continuare impartita in sectoare, dar fiecare sector are aceeasi marime fizica. Folosind o metoda numita viteza liniara constanta (constant linear velocity), unitatea de disc variaza in mod constant rata cu care discul se roteste, astfel incat atunci cand detectorul se misca spre centrul discului, discul se roteste cu o viteza mai mare. Efectul este acela ca un disc compact poate contine mai multe sectoare si, prin urmare, mai multe date decat un disc magnetic.

3.DVD(digital video disc)

Desi capacitatea de stocare a unui CD-ROM este semnificativa,multe programe si jocuri incep sa aiba dimensiuni din ce in ce mai mari;au aparut deja enciclopedii sau programe pe 4-5 CD-ROM-uri.Problema aceasta este rezolvata prin aparitia DVD-ROM-ului,urmatorul pas dupa compact disc.

In loc de 650 MB de informatie care pot fi stocati pe un CD, un DVD poate stoca acum pana la 4,7 GB.

Spre deosebire de CD,un DVD poate avea doua fete pe care sa se inregistreze informatie,asa ca intorcandu-l se mai pot citi inca 4,7 GB de informatie.Daca discul are mai multe straturi in interior va putea stoca peste 15 GB. Acestea folosesc capacitatea suplimentara pentru a adauga mai multe segmente de informatie video si audio si pentru a face ca toate fragmentele multimedia sa arate si sa sune mai bine decat CD-ROM-urile standard.

Unitati DVD-ROM

Pentru a rula un DVD ,este nevoie de o unitate DVD-ROM – arata la fel ca unitatea de CD-ROM, dar are doua lasere:unul pentru citirea CD-urilor clasice,iar celalalt pentru discuri DVD.Dupa ce am instalat o unitate DVD-ROM in PC,el va putea sa citeasca orice tip de CD – fie el vechi sau mai nou.

Ca si la CD-ROM-uri,exista DVD-ROM-uri pe care se poate scrie informatie,dar si DVD-ROM-uri pe care se poate inscriptiona informatie si se poate sterge si apoi rescrie o alta informatie.

4. Cum functioneaza un disc DVD?

Un disc DVD (digital video disc, disc video digital sau digital versatile disc, disc digital versatil) cu o singura fata este alcatuit din pana la patru nivele principale. Primul este un plastic gros din policarbonati care furnizeaza fundatia pentru celelalte straturi. Apoi urmeaza un strat mult mai subtire dintr-un material opac, reflector, care este asezat peste baza. Apoi urmeaza un strat subtire de film transparent si, in fine, un stat (aflat la suprafata) de plastic transparent, protector. Datele, incluzand aici pe cele video, audio, text sau programe, sunt reprezentate, ca si in cazul unui disc CD-ROM, printr-o combinati de suprafete plate (intinderi) si scobituri (adancituri) pe doua suprafete- filmul transparent si nivelul opac stralucitor. Adanciturile din discul DVD sunt insa mult mai mici, acesta fiind unul dintre motivele pentru care un disc DVD contine nu mai putin de 8,5 GB de date, capacitatea a 13 discuri compacte.

Asemenea unei unitati CD-ROM, o unitate DVD foloseste un laser pentru a citi intinderile si adanciturile. Cu toate astea, laserul DVD foloseste lumina care are o lungime de unda mai scurta, ceea ce face unda de laser suficient de ingusta pentru a citi cu acuratete adanciturile si intinderile mai mici de pe suprafatele discurilor DVD.

Modificand cantitatea de curent care trece pintr-o bobina magnetica ce inconjoara raza laser, capul de citire DVD focalizeaza raza, astfel incat aceasta este concentrata numai pe suprafata filmului transparent.

Atunci cand raza laser loveste o adancitura, scobitura imprastie lumina in toate directiile.

Dar atunci cand raza de lumina loveste o arie plana, ea este reflectata inapoi la capul de citire, unde o prisma deflecteaza lumina catre un dispozitiv care converteste impulsurile de energie optica in impulsuri de electricitate. Calculatorul interpreteaza aceste pulsuri electrice ca date si cod.

Stratul de film transparent reprezinta numai jumatate din datele pe care un disc DVD le poate contine. Modificand cantitatea de curent din bobinele care incojoara laserul, capul de citire poate modifica lungimea focala a razei laser, astfel incat aceasta trece prin stratul transparent cu o deformare minima. Raza loveste apoi stratul opac si citeste adanciturile si intinderile de pe aceasta in acelasi mod in care procedeaza cu stratul transparent.

Pistele spiralate de date inregistrate pe cele doua straturi ale unui disc DVD  sunt orientate in directii diferite. Capul de citire urmeaza prima spirala pana ce ajunge la centrul discului. Apoi, cu discul miscandu-se in aceeasi directie, capul de citire incepe sa urmareasca spirala din al doilea strat, indreptandu-se spre marginea discului. Acest desig evita o intarziere in fluxul de date, lucru important in special atunci cand un disc DVD contine aplicatii multimedia.

Capacitatea unui disc DVD cu o singura fata este dublata atunci cand aceleasi straturi de materiale opac si transparent sunt aplicate pe cealalta parte a discului. Dar, deoarece unitatile DVD actuale au un singur cap de citire, trebuie sa scoateti discul DVD cu doua fete si sa-l intoarceti, pentru a citi datele de pe a doua fata.

4. Cum functioneaza CD-RW si DVD-RAM ?

Discurile CD-ROM si DVD, ambele fiind medii optice numai in citire, au si echivalente reinscriptionabile. Reinscriptionabil inseamna nu numai ca puteti fune fisiere pe un disc, dar le puteti sterge si modifica, exact cum puteti face cu o unitate hard. Discul CD-ROM are un echivalent inscriptionabil in discul CD-Rewritable (CD-RW, disc CD reinscriptionabil). Echivalentul discului  DVD este DVD-RAM. Desi discurile CD-RW si DVD-RAM difera in privinta cantitatilor de date care pot fi scrise pee le, ambele folosesc un process numit tehnologia modificarii fazei, pentru a scrie, modifica si sterge date.

Procesul scrie date pe ambele tipuri de discuri prin focalizarea unei raze laser de inalta intensitate pe un strat alcatuit, de regula, din argint, iridiu, antimoniu si telur incorporate in baza de plastic a discului. In starea sa originala, acest strat are o structura rigida, policristalina.

Raza de laser incalzeste selectiv suprafetele la 482-704,5 grade celsius. Atunci cand raza loveste, caldura topeste cristalele, care trec intr o faza necristalina sau amorfa. Aceste suprafete reflecta mai putina lumina decat suprafata nemodificata care le inconjoara.

Mai tarziu, atunci cand o raza laser mai slaba, folosita numai pentru citirea datelor de pe discuri, loveste aria necristalina, raza este imprastiata si nu este receptionata de dioda fotosenzitiva din capul de citire. Capacitatea lor de reflectare fiind mai mica, aceste arii devin adancituri si reprezinta biti 1. ariile care nu sunt incalzite sunt intinderi mai reflectorizante, reprezentand biti 0. Atunci cand raza laser loveste intinderile, ea este reflectata direct in dioda, creand un curent electric care este trimis calculatorului. Calculatorul interpreteaza modelul de pulsuri electrice, decomprima datele pe care acestea le reprezinta, verifica datele pentru erori si trimite datel programului care foloseste discul (vezi capitolul unitatii CD-ROM).

Pentru a sterge date sau a modifica o adancitura inapoi intr-o suprafata intinsa – un proces numit faza de incandescenta (annealing phase) – unitatile CD-RW si DVD-RAM folosesc o raza de energie mai joasa, pentru a incalzi ariile reprezentate de adancituri pana la 204 grade celsius. Aceasta cantitate de caldura este sub punctul de topire, dar declaseaza in mediu modificarea fazei, astfel incat acesta se poate recristaliza in starea sa originala.