MINISTERUL EDUCAŢIEI ŞI ŞTIINŢEI AL REPUBLICII MOLDOVA.

Universitatea Liberă Internaţională din Moldova

Facultatea Informatică şi Inginerie

Specialitatea: Tehnologii Informaţionale, grupa TI-31

REFERAT

Tema: Discurile optice

La obiectul: Echipamente centrale si periferice

Verificat de: Condur Mihai

Elaborat de: Guritenco Dan

Chisinau 2010

Introducere

Compact discul constitue un alt suport de memorie externa cu caracteristici superioare fata de discurile flexibile . CD-ROM-ul (Compact Disc Read Only Memory) reprezinta suportul de memorie in plina ascensiune datorita facilitatilor deosebite pe care le prezinta, atat in ce priveste tehnologia avansat de fabricatie,cat si in ce priveste modul de organizare si de accesare a informatiilor. Stocarea si accesarea datelor de pe CD-ROM-uri, se realizeaza prin mijloace optice cu o viteza mult mai rapida, care reduc numarul de componetnte mecanice si maresc fiabilitatea suportului. Istoria CD-ROM-urilor nu este prea indepartata de zilele noastre. Preocuparile in acest domeniu se remarca indeseobi dupa anul 1980, in urma unei intelegeri intre renumitele companii Philips shi Sony. Pana la aceasta data fiecare dintre cele doua companii realizase, dupa propriile conceptii si tehnologii,anumite variante de CD-ROM-uri insa abia in anul 1982, ca urmare a intelegerii stabilite, acestea au definitivat standardul actualelor CD-ROM-uri.Discurile CD-ROM si discurile CD-audio sunt asemanatoare (unii spun identice) dar in acelasi timp sunt si diferite unele fata de altele. Ele sunt identice ca suport, ca principiu de citire, si ca marime si format fizic, insa difere din punct de vedere al continutului informational si al unitatilor hard pentru inregistrare si redare. Un CD-audio, introdus insa intr-o unitate hard de CD-ROM,va putea fi citit si redat fara probleme.Principalele caracteristici de performamta ale unitatilor de CD sunt :-capacitatea de sctocare -timpul de acces -rata de transfer -viteza de lucru.

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.Desi mult superior fata de Floppy-disk, CD-ul prezinta si unele dezavantaje. Astfe, pe langa timpul de acces mai mare si rata de transfer mai mica fata de HD, un alt dezavantaj principal al unitatii CD este acela ca, majoritatea acestora (existente pe piata) permit numai citirea nu si scrierea. Si in aceasta privinta exista tendinta de raspandire a unitatilor CD-uri care sa permita atat citirea cat si scrierea informatiilor. Un CD este limitat iar unele unitati nu permit decat o singura reinscriere.

Dispozitive optice de stocare

Discul optic obisnuit stocheaza informatia in deformatii pe suprafata unui disc circular si citeste aceasta informatie prin iluminarea suprafetei cu un laser si observarea reflexiei. Discul optic este un dispozitiv de stocare non-volatila.

Deformatiile pot fi permanente (read only media), pot fi formate o singura data (write once media) sau reversibile (read/write media sau pentru inregistrare).

Urmatoarele tipuri de discuri optice sunt folosite in prezent:

CD, CD-ROM, DVD, BD-ROM – de tipul read only, folosite pentru distributia in masa a informatiei digitale (muzica,

filme, programe pentru PC);

CD-R, DVD-R, DVD+R, BD-R – de tipul write once, folosite pentru stocarea informatiei;

CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM, BD-RE – dispozitive de stocare ce se scriu foarte incet, dar se citesc foarte repede,

folosite pentru stocarea informatiei;

Ultra Density Optical sau UDO are o capacitate de stocare similara cu BD-R sau BD-RE si este un dispozitiv ce se scrie

incet, se citeste repede si este folosit pentru stocarea informatiei.

Dispozitive de stocare magneto-optice – sunt discuri optice de stocare, in care informatia este stocata de catre starea magnetica pe o suprafata feromagnetica. Informatia este citita optic si scrisa prin combinarea metodelor magnetice si optice. Este un dispozitiv de stocare a informatiei non-volatil, cu acces secvential, cu proces de scriere lent si proces de citire rapid.

CD – Compact Disc

Un Compact Disc este un disc optic folosit pentru stocarea informatiei digitale. Initial a fost creat pentru stocarea datelor in format audio, insa mai tarziu a permis si pastrarea altor tipuri de date.

CD-urile standard au un diametru de 120 mm si pot stoca pana la 80 de minute de date in format audio necomprimate (700 MB de date). Mini CD-ul are diametre variabile, intre 60 mm si 80 mm si pot stoca pana la 24 de minute de date in format audio.

Un CD este alcatuit dintr-un plastic policarbonat, aproape pur, cu grosime de 1,2 mm si cu greutate intre 15 si 20 de grame. Un strat subtire de aluminiu sau, mai rar, de aur este aplicat suprafetei pentru a o face reflexiva. Metalul este protejat prin aplicarea unui strat de lac direct pe suprafata reflexiva.

Datele sunt stocate pe CD ca o serie de indentatii cunoscute sub numele de “pits” (gropi), codate in spirala in stratul de policarbonat. Zonele dintre gropi sunt cunoscute sub numele de “lands” (terenuri). Gropile si terenurile nu reprezinta zerourile si unurile din datele binare. In schimb este folosita o codare non-return-to-zero, inverted: o schimbare din groapa in teren indica un unu, in timp ce un nicio schimare reprezinta o serie de zerouri. Trebuie sa fie cel putin doua si nu mai mult de zece zerouri intre fiecare unu; numarul de zerouri este dat de lungimea gropii.

CD-urile sunt sensibile la deteriorari atat din cauza folosirii in mod normal cat si din cauza expunerii mediului inconjurator. Zgarieturile pot fi reparate prin reumplerea lor cu un plastic refractant asemanator, sau prin netezire.

CD-ROM – Compact Disc-Read Only Memory

Este un Compact Disc ce contine informatie care poate fi accesata, dar nu si scrisa, de catre un calculator. Sunt folosite in special pentru distributia de software incluzand jocuri si aplicatii multimedia, dar pot stoca orice tip de date (pana la limita de capacitate a discului). Unele CD-uri contin atat date pentru calculator cat si audio ce poate fi redat de catre un CD player.

CD-ROM-urile sunt identice cu CD ca forma, iar datele sunt stocate si citite intr-o maniera similara (difera de CD-urile audio doar prin standardurile folosite pentru stocarea datelor). Informatia este stocata pe disc sub forma unei serii de indentatii microscopice. Un laser este aplicat pe suprafata reflexiva a discului pentru a citi tiparul creat de gropi si terenuri. Deoarece adancimea gropilor este aproximativ o ¼ pana la 1/6 din lungimea de unda a luminii laserului folosita pentru a citi discul, faza razei reflectate este shiftata in relatie cu raza initiala, producand o interferenta destructiva si reducand intensitatea

razei reflectate. Acest tipar de schimbare a intensitatii razei reflectate este convertit in informatie binara.

CD-R-Compact Disc-Recordable si CD-RW-Compact Disc-ReWritable

CD-R si CD-RW sunt variatii ale CD-ului. CD-R este de tipul Write Once Read Many, desi nu este obligatoriu ca intregul disc sa fie scris intr-o singura sesiune. CD-RW este un Compact Disc ce poate fi rescris de pana la 1000 de ori. Ambele tipuri sunt disponibile cu capacitati de 80 de minute de audio sau 703 MiB.

In cazul CD-R, discul de policarbonat contine un sant in forma de spirala, numit “pregroove”(deoarece este creat inainte ca informatia sa fie scrisa pe disc), pentru a ghida raza laserului in timpul scrierii si citirii informatiei. Acest pregroove este creat in partea de sus a discului de policarbonat, unde gropile si terenurile s-ar gasi intr-un CD obisnuit; partea de jos pe care se aplica raza laserului este plata si neteda. Partea discului pe care se afla santul este acoperita cu un strat foarte subtire de colorant organic peste care se aplica un strat subtire de argint, aliaj de argint sau aur. In final, un strat protector de lac foto-polimerizabil se aplica peste metalul reflector si uscat cu ajutorul luminii ultraviolete.

Un CD-R nescris nu este gol. Santul preegrove are un zigzag ce ajuta laserul cu care se scrie sa ramana pe aceeasi directie si sa scrie informatia pe disc la o rata constanta. Mentinerea unei rate constante este importanta pentru a asigura o marime si o spatiere corespunzatoare pentru gropile si terenurile imprimate in stratul de colorant. Santul pregroove nu este distrus la scrierea discului; el este folosit pentru stocarea unor informatii, de exemplu pentru protectie importiva copierii.

Discurile CD-RW trebuiesc strese inainte de refolosire. Se pot folosi metode diferite de stergere, printre care stergerea completa a suprafetei intregi a discului, sau stergere rapida in care doar zonele de meta-data sunt sterse.

Stergerea rapida este de obicei suficienta pentru permiterea rescrierii discului. Este posibila recuperarea datelor de pe un CD-RW sters complet doar cu ajutorul unui echipament specializat in recuperarea datelor.

DVD – Digital Video Disc sau Digital Versatile Disc

Scopurile principale ale unui DVD sunt stocare de video si date. DVD-urile au aceleasi dimensiuni ca si compact discurile, dar sunt capabile sa stocheze aproape de 7 ori mai multa informatie.

Variatii ale termenului DVD indica modul in care informatiile sunt stocate pe discuri. De exemplu DVD-ROM (read only memory) pastreaza date care pot fi doar citite nu si scrise, DVD-R si DVD+R (recordable) pot fi scrise o singura data, dupa care functioneaza ca un DVD-ROM, DVD-RW(re-writable), DVD+RW si DVD-RAM(random access memory) pot fi scrise si sterse de mai multe ori. Lungimea de unda a unui laser folosit pentru DVD-uri standard este de 650 nm, astfel lumina are culoarea rosie.

DVD-urile sunt folosite de catre distribuitorii de filme pentru a inlocui casetele VHS ca mijloc de distributie catre consumatori. Acestea au fost alese pentru abilitatea lor de a reproduce imagini in miscare si sunet, pentru durabilitate superioara si pentru interactivitate.

DVD-urile folosesc un laser emis de catre o dioda cu o lungime de unda de 650 nm, care in comparatie cu cea folosita la CD de 760 nm, permite gropi mai mici sa fie gravate pe suprafata discului permitand DVD-urilor sa aiba o capacitate de stocare mai mare. Intregistrarea pe doua straturi permite DVD-R si DVD+R sa stocheze o cantitate considerabila de date – pana 8,54 GB per disc, comparat cu 4,7 GB pentru discurile cu un singur strat. Viteza de scriere este mai mica in comparatie cu cea a DVD-urilor normale si o usoara tranzitie intre straturi poate fi observata.

Un disc cu dublu strat difera de un DVD obisnuit prin adaugarea unul al doile strat fizic in interiorul discului. Acest strat secundar poate fi accesat prin aplicarea unui laser prin primul strat semitransparent.

Exista doua moduri de orientare a celor doua straturi. Parallel Track Path, folosit la DVD-ROM, in care ambele straturi incep de la diametrul interior si se termina la diametrul exterior printr-un lead-out. Opposite Track Path, folosit in multe DVD-uri, in care stratul inferior incepe de la diametrul interior iar stratul superior incepe de la diametrul exterior, unde cel de-al doilea strat se termina; acestea impart un lead-in si un lead-out.

DVD-RAM – DVD-Random Access Memory

Tehnologia DVD-RAM ofera o excelenta integritate a datelor, memorare a datelor si protectie impotriva deteriorarii prin anumite mecanisme si proprietati. Astfel DVD-RAM este vazut ca fiind mai bun decat alte tehnologii DVD pentru stocarea datelor in special pentru back-up sau arhivare.

Structura unui disc DVD-RAM este asemanatoare cu cea a unui hard disk sau floppy disk, deoarece stocheaza datele in cercuri concentrice. DVD-RAM-urile pot fi accesat la fel ca un hard sau un floppy, iar de obicei nu este nevoie de un software special.

Aceste discuri au o durata lunga de viata, daca nu exista deteriorari fizice informatia poate fi pastrata pentru o perioada de aproximativ 30 de ani.. Pot fi rescrise de un numar mare de ori, asigura o scriere fara greseli a discurilor, verificarea fiind verificata in mod hardware. Accesul la fisierele mici este foarte rapid.

BD – Blue-ray Disc

A fost proiectat pentru a inlocui formatul DVD. Are aceeasi forma si marime ca un CD si un DVD, cu 25 GB pe strat si doua straturi (in total 50 GB).

Numele de Blue-ray Disc se refera la culoarea albastra a laserului folosit pentru citirea datelor de pe disc, ceea ce permite o capacitate de stocare de 6 ori mai mare in comparatie cu un DVD.

In timp ce un DVD foloseste un laser rosu cu lungime de unda de 650 nm, BD

foloseste un laser “albastru” de lungime de unda de 405 nm. Lungimea de unda mai mica permite stocarea a de pana la 5 ori mai multe date pe fiecare strat decat un DVD. Deoarece intr-un BD stratul de date este mai apropiat de suprafata discului decat la un DVD standard, acesta a fost initial mai vulnerabil la zgarieturi. Astfel au fost introduse invelisuri antistatice si rezistente la zgarieturi pe suprafata de pe care se citesc datele.

Cum sunt citite/scrise discurile optice

Una dintre cele mai mari descoperiri în domeniul tehnologilor de stocare este reprezentată de stocarea optică. La baza acestui tip de stocare stă fenomenul optic cunoscut sub numele de reflexia luminii.1 Faptul că două obiecte pot reflecta lumina în mod diferit, foloseşte în cadrul stocării optice pentru a reprezenta o serie de biţi în cadrul unei suprafeţe reflectorizante.

În continuare urmează să aflaţi câteva detalii despre modul de stocare a datelor folosind tehnologie optică. Cu alte cuvinte, veţi afla de ce un mediu de optic este optic şi nu magnetic.

Mediul de stocare

Mediile optice stochează datele într-un strat de stocare fotosenzitiv de a lungul unei piste spiralate. (Dacă ar fi desfăşurată, o astfel de pistă ar atinge, în cazul unui compact disc, o lungime de aproximativ 5 km.)

Biţii sunt înregistraţi în ordine pe spaţiul marcat de o pistă sub forma unor cavităţi sau puncte microscopice ce au rolul de a reflecta diferit lumina emisă de o rază laser. O suprafaţă plană semnifică 0 (land) iar o cavitate sau punct 1(pit).Dimensiunea punctelor ce reprezintă biţii precum şi distanţa dintre acestea este de oridinul micronilor. (Un micron este egal cu a mia parte dintr-un milimetru - 10-6 metri ). La nivel micronic, densitatea de puncte ce pot fi reprezentate este de ordinul sutelor de milioane pe o suprafă de doar câţiva centimetri pătraţi.

Raza laser

Pentru decodificarea miliardelor de puncte aflate în interiorul stratului de stocare în date este folosită o rază laser.

Raza laser verifică absenţa sau prezenţa în serie a cavităţilor sau punctelor microscopice ce reprezintă biţii şi raportează sub formă de semnale părţii electronice absenţa sau prezenţa lumii.

Mai departe electronica unităţii de citire interpretează semnale electronice primite sub formă de baiţi.

Avantajele stocării optice

Dimensiuni compacteCele mai răspândite medii de stocare optice (CD-ul şi DVD-ul) cântăresc câteva grame, au o grosime de 1,2 mm şi un diametru de 12 cm.

Acces direct către informaţia stocată.Orice informaţie poate fi găsită în cadrul suprafeţei de stocare a unui mediu optic într-un interval măsurabil în milisecunde.

Securitate bună a datelor stocate şi perioadă lungă de utilizare

Un mediu de stocare optic nu se uzează prin citire. În condiţiile unei manipulări atente informaţia stocată pe un disc optic (de calitate) poate fi accesată vreme de zeci de ani.

Preţ redus per megabaitul de stocareUn mediu de stocare obişnuit (CD sau DVD) poate fi achiziţionat pentru un preţ derizoriu, şi oferă o capacitate de stocare relativ mare.

WORM

Majoritatea mediilor se stocare optice se încadrează categoria mediilor de stocare WORM - Write Once Read Many - Scrie Odată Citeşte de Multe Ori.Faptul că un mediu WORM poate fi scris o singură dată este în strânsă legătură cu procesul de scriere a datelor, care este unul ireversibil. Stratul de stocare odată ce a fost modificat prin scrierea de date nu mai poate fi adus la starea iniţială.

Faptul că informaţia stocată nu poate fi ştearsă sau modificată nu trebuie văzută ca un dezavantaj major. Caracteristica de permanenţă a informaţiei previne ştergerea sau modificarea accidentală a acesteia.

Mediile optice non-Worm, denumite şi reînregistrabile, pot fi citite de asemenea de foarte multe ori dar în acelaşi timp pot fi şterse şi rescrise cu noi informaţii

Pioneer a realizat primul disc optic de 400GB

Corporaţia Pioneer a reuşit să realizeze primul disc optic cu o capacitate de 400 GB, adică de 8 ori capacitatea unui disc Blue-ray cu două straturi. Spre deosebire de cei de la Mempile şi discul lor de 500GB în care aveau 100 de straturi a câte 5 GB, discul celor de la Pioneer are 16 straturi, fiecare având o capacitate de 25GB. Tentativele de până acum de realizare a unui astfel de disc optic s-au lovit de faptul că scrierea-citirea datelor era alterată de interferenţele cu celelalte straturi, la care se adăuga un amănunt important - valoarea investiţiilor pentru realizarea unor unităţi optice care să citească astfel de discuri ar fi fost ridicată şi puţine companii ar fi fost dispuse să facă o astfel de cheltuială.

Meritul celor de la Pioneer este de a fi utilizat o structură a discului prin care este redusă intereferenţa semnalului cu alte

straturi decât cel vizat, datele putând fi scrise şi citite cu o acurateţe deosebită. Tehnologia este similară Blu-ray, utilizând acelaşi tip de lentile NA (Numeric Aperture), iar implementarea ei necesitând o serie de modificări minore aduse unităţilor de tip Blu-ray deja existente pe piaţă. În felul acesta se reduce valoarea investiţiilor necesare pentru realizarea unor unităţi optice speciale.

De asemenea, în afară de structura discului, Pioneer are meritul de a fi obţinut stabilitatea semnalelor de scriere-citire utilizând uncompensator sferic cu spectru larg (pentru compensarea erorilor), precum şi a unui element receptor care poate transmite în sistemul optic atât semnalele de putere mică, cât şi semnalele de zgomot puternice.