План лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации




Скачать 81.64 Kb.
НазваниеПлан лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации
Дата публикации18.03.2013
Размер81.64 Kb.
ТипЛекция
vbibl.ru > Информатика > Лекция
Лекция 25

Эксплуатационная надежность оптической записи информации

План лекции:

  1. Физические основы оптической записи

  2. Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске

  3. Сравнительная характеристика различных носителей информации



Физические основы оптической записи


При создании оптических дисков решены следующие проблемы:

  1. обеспечение высокой ударопрочности;

  2. применение материалов и технологий, обеспечивающих простое, но точное формирование дисков;

  3. обеспечение однородности покрытий;

  4. обеспечение минимальных деформаций в условиях хранения и эксплуатации;

  5. использование недорогих материалов.

Основа оптических дисков как носителя информации изготовляется из следующих материалов: поликарбонат, стекло, полиметилметакрилат. Поликарбонат - наиболее распространённый материал. Отличается высокой прочностью, малой удельной плотностью, долговечностью, химической стойкостью и стойкостью к воздействию тепла и влаги. Благодаря физической и химической стабильности структуры поликарбоната он характеризуется пренебрежимо малым ухудшением параметров со временем.

К числу главных достоинств стекла относится то, что оно практически не поглощает влаги и устойчиво к воздействию тепла.

Стекло имеет большую удельную плотность, боится ударов, дорого в производстве. Кроме того, диски со стеклянной основой необходимо изготовлять с воздушной полостью, из-за которой записывающий слой может оказаться подверженным загрязнению.

Полиметилметакрилат - самый прозрачный из всех пластиков, стойкий к царапинам. ПММА имеет относительно низкую температуру плавления и активно поглощает влагу из воздуха, следовательно, подвержен физическим деформациям, что делает его непригодным для долговременного хранения.

К основе оптических дисков существуют жестокие требования по размерам возможных отклонений от заданной формы, так как эти требования являются следствием технических возможностей системы автофокусировки , а также определяют возможное количество дорожек на диске.

Существует шесть основных способов записи на оптический носитель.

  1. Запись путем преобразования состава сплава записывающего слоя поверхности – технология однократной записи для долговременного хранения. Создается слой двухэлементных сплавов: Sb2Se3, Bi2Te3. При воздействии луча лазера большой мощности образуется слой четырехэлементного сплава Sb∙Se∙Bi∙Te, отражательная способность которого в 300-400 раз больше, чем у необработанных участков. Важное преимущество – не требуют наличия воздушного зазора между записывающим слоем и основой, что повышает надежность хранения данных и долговечность носителя.

  1. Запись путем образования впадин (темных пятен) – pit forming – разрушающий способ, используемый для дисков со стеклянной основой. Луч испаряет носитель с образованием темного пятна (кратера). Записывающий слой – теллур с прослойкой воздуха на стеклянной основе.

  1. Запись путем образования пузырьков - bubble rising – основан на физической или химической реакции (рис.25.1). Если процесс образования пузырька физический (испарение), то можно стереть информацию при воздействии тепла и давления.



Рис.25.1. Запись путем образования пузырьков

  1. Запись с использованием органического полимерного красителя. Производится путем образования микрорельефа.

  1. Запись путем изменения фазы вещества. Используется слой аморфного вещества, например, окисел теллура TeO, в котором при воздействии концентрированного света происходит кристаллизация с изменением отражающей способности.

  1. Магнитооптическая технология. Основана на нагреве магнитного носителя до точки Кюри. При этом записывающее магнитное поле меняет ориентацию доменов только в нагретых элементах. Считывание информации происходит с помощью эффекта Керра (изменение поляризации луча в электромагнитном поле – рис.25.2).




Рис.25.2. Поляризация электромагнитной волны



Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске (НОД)

НОД содержит ряд электромеханических и оптических систем: управляемый электрический привод носителя, привод позиционирования магнитной головки, приводы систем слежения за дорожкой, система автофокусировки.

Управляемый привод носителя информации представляет собой двигатель постоянного тока со стабилизацией управляющего тока. При вращении оптического диска с постоянной угловой скоростью обеспечивается поддержка средней и мгновенной скорости вращения. Кроме того, устройство управления определяет момент достижения диском номинальной скорости вращения. В некоторых электроприводах применяют переменную скорость вращения, обратно пропорциональную линейному положению оптической головки относительно края диска.

Двигатель постоянного тока является либо коллекторным (с печатным якорем), либо бесколлекторным (более надежные и часто применяемые). В качестве датчика скорости используется специальный секторный диск, установленный на валу двигателя, либо служебные метки оптического диска– носителя информации.

Система позиционирования оптической головки служит для быстрого перемещения оптической головки в радиальном направлении на заданную дорожку диска. Для построения системы позиционирования оптической головки существенными являются такие количественные характеристики размещения данных, как поперечная плотность записи, оцениваемая числом 400-1000 дорожек на миллиметр и длиной рабочей зоны от 50 мм (130мм) до 100 мм (300мм).

Наряду с этим при построении системы позиционирования оптической головки учитываются радиальное биение рабочих дорожек диска.

Исполнительным звеном системы позиционирования является двигатель, входящий в состав контура обратной связи. Используется двухступенчатая структура система позиционирования оптической головки. Для поиска заданной зоны с помощью грубой (первой) ступени осуществляется перемещением в зону М дорожек, в которой расположена заданная дорожка. Точная установка осуществляется второй ступенью позиционирования, которая используется, если разность меньше М. В качестве датчика позиции первой ступени используется либо предварительная разметка диска, либо специальные позиционные датчики, определяющие шаг дискретизации. Иногда используется только подсчет шагов шагового двигателя.

Работа точной ступени системы позиционирования оптической головки построена прямом отсчете информационных дорожек, пересеченных при перемещении. Переход с режима грубого поиска на режим точного поиска предполагает определение физического адреса дорожки, на которую установилась оптическая головка в результате грубого поиска. При двухступенчатом поиске время доступа состоит из 4-х составляющих:

  1. время поиска зоны;

  2. время определения адреса дорожки, достигнутой в результате грубого поиска;

  3. время поиска заданной дорожки под управлением точной ступени;

  4. время ожидания заданного сектора на дорожке.

В качестве исполнительных двигателей системы первой ступени используют:

  1. линейные двигатели;

  2. шаговые двигатели (низкая точность);

  3. поворотные двигатели.

Системы точной настройки предназначены для настройки на конкретную дорожку, а также для удержания этой дорожки в поле зрения считывающего луча. Удержание необходимо для компенсации эксцентриситета 70 мкм с частотой 90 Кгц.

Способы радиальной компенсации:

  1. отклонение оптического луча по радиусу с помощью гальванометрического зеркала (рис.25.3), линейного микродвигателя, перемещение микрообъектов, комбинации зарядов. Одна из проблем – формирование сигнала обратной связи;



Рис.25.3. Гальванооптическая отклоняющая система

  1. в системах с предварительной разметкой - по слежению за центром головки измеряется разностный сигнал датчиков D1 и D2 (рис.25.4). Недостаток - требуется предварительная разметка;



Рис.25.4. Разностный метод измерения отклонения луча

  1. трехлучевой метод измерения (рис.25.5).



Рис.25.5. Трехлучевой метод измерения отклонения луча

U1 - U2 ~x.

Недостаток - ширина зоны между дорожками больше 2-х диаметров луча. Зона сужается, если лучи смещаются на середину дорожки.


Системы автофокусировки. Теоретически световой луч, сформированный микрообъективом, по законам геометрической оптики, может быть сфокусирован в бесконечно малую точку А (рис.25.6). Согласно законам физической оптики размер сечения, а следовательно и диаметр дорожек, может быть уменьшен только до значений, определяемых дифракционными явлениями.




Рис.25.6. Фокусирование луча

Если в фокусирующий объектив попадает световой пучок, то в фокальной плоскости создаётся дифракционная картина (диск Эйри) в виде концентрических колец с центром в А. На центральное пятно приходится 84% интенсивности (рис.25.7).



Рис.25.7. Распределение освещенности в фокальной плоскости
d1=1,22  f / D,

где f - фокусное расстояние;

 - длина волны монохроматического излучения;

D - входной зрачок объектива.

Всегда имеются ограничения на диаметр объектива (вес, габариты); на увеличение размера f (ход лучей, смещение, влияние жёсткости конструкции); на уменьшение длины волны (оптика). Реально используемые полупроводниковые лазеры имеют длину волны 0,80,6 мкм (ИК - красный диапазон), то существует такое понятие как глубина резкости объектива, пропорциональная величине   D/f)2. Таким образом, глубина резкости не превышает 1,5 мкм, согласно же требованиям ISO допуск на торцевое биение не должен превышать 0,3 мм. Это приводит к необходимости создания системы автофокусировки.

Исполнительная часть этой системы представляет собой подвешенную линзу объектива, которая управляется специальным электромагнитом (рис.25.8).



Рис.25.8. Магнитный подвес объектива

Структурная схема оптическая система автофокусировки представлена на рис.25.9.
Датчик представляет собой оптическую систему с астигматизмом (использование цилиндрической оптики рис.25.10). Наличие сегментированного фотоэлемента позволяет определить направление смещения луча.



Рис.25.9. Схема системы авофокусировки: И – излучатель, СД – светоделитель, Д – датчик, О – объектив.


^

Сравнительная характеристика различных носителей информации


Бумажные носители обладают низкой плотностью хранения и низкой механической прочностью, а следовательно, малоперспективны. Основным способ хранения информации в ЭВМ до сих пор остается магнитный. К его недостаткам относятся сравнительно невысокая плотность и большая изнашиваемость носителя плюс физическое старение независимо от степени использования.

Наиболее перспективными являются оптические носители. Среди технических характеристик наиболее важной является поверхностная плотность. Для магнитных носителей она высока в продольном направлении, но низка в поперечном. Оптические носители имеют одинаковую плотность записи во всех направлениях. В магнитных дисках 10-20 дорожек на миллиметр, в ЗУ на ОД 500-1000 дорожек на миллиметр. Она обеспечивается за счёт систем автоматической фокусировки и слежения за дорожкой.

Высокая плотность обеспечивается за счет автофокусировки и слежения за дорожкой, что позволяет легко обеспечить сменность оптических дисков. Одной из причин их долговечности является удаленность от считывающей головки (0,3-1 мм на оптическом носителе, что исключает физический контакт).

Кроме дисков на оптической записи могут использоваться микрофильмы, плотность записи которых приблизительно совпадает с плотностью записи на магнитных носителях, но их преимуществом является долговечность (до 80 лет для человекочитаемых документов).

Кроме того, применяются металло-полимерные пленки с лазерным способом записи. Они образованы напылением слоя металла на основу, после чего применяется бипольная форма записи с помощью лазера (рис.25.11).



Рис.25.11. Бипольная форма записи оптической информации

При высокой плотности записи (11 мкм) недостатком этих носителей является относительно невысокая долговечность (10 лет).

Таким образом, в настоящее время оптические диски являются наиболее перспективными и вытесняют другие носители.

CD ROM - Compact Disk Read Only Memory;

WORM - Write Once Read Many - однократная запись, многократное чтение - они же CD-RW (rewritable).

К недостаткам всех оптических носителей следует отнести чувствительность к воздушной пыли (частицы, соизмеримые размерами с информационным элементом). Они подвержены таким помехам, как царапины фотослоя и царапины подложки.

Добавить документ в свой блог или на сайт


Похожие:

План лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации iconФизические основы магнитной записи
Магнитные носители в настоящее время являются основным средством энергонезависимого хранения цифровой информации

План лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации iconСравнительная характеристика заболеваний лимфатической системы чло
Острый: серозный – ухудшение общего состояния, припухлость пораженной области, кожа собирается в складку, цвет кожи не изменен, лимфатические...

План лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации iconТематика курсовых работ по дисциплине «основы менеджмента»
Внешний и внутренний менеджмент: основные понятия, состав элементов, их сравнительная характеристика

План лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации iconРефераты по курсу «Основы предпринимательства» Тем Сущность и задачи предпринимательства
Сравнительная характеристика организационно-правовых форм предпринимательской деятельности

План лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации icon«Психолого-педагогическая характеристика различных групп учащихся...
Приложение к рабочей программе по дисциплине «Основы олигофренопедагогики. Основы сурдопедагогики»

План лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации iconОдиннадцать заповедей
Все музыканты, желающие выступить в клубе «Дикий Z», должны передать нам свои демо-записи на компакт-диске. Для приезжих возможно...

План лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации iconРис. Схема внедрения корпоративных информационных систем класса mrpii/erp...
Предприятия должны отказаться от всех своих систем и сразу установить единую erp-систему

План лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации iconМорские узлы
Можно сказать, с них начинается наш день: мы завязываем шнурки ботинок, галстуки, кушаки. Отправляясь в дорогу, затягиваем веревкой...

План лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации iconКак сделать резервную копию базы данных (архив) ?
И на диске d (или на другом диске) создайте новую папку (там будут храниться резервные копии). Кликаем правой кнопкой мыши (на диске...

План лекции: Физические основы оптической записи Механизмы и узлы накопителя на оптическом диске Сравнительная характеристика различных носителей информации icon1 Понятие и назначение компьютерной сети. Компьютерная сеть
С другой стороны, проще говоря, компьютерная сеть это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница