Как устроены CD- и DVD-диски
Сегодня мы с вами поговорим о самых, пожалуй, распространенных носителях информации — CD- и DVD-дисках. Как известно, компьютер — это машина, в которой циркулируют потоки информации. И такая информация нуждается в носителе. Основной носитель — это винчестер (жесткий диск). Но он спрятан в недрах компьютера.

В наше время, когда скорость обмена информацией возрастает, должны быть и другие носители информа-ции — с быстрым и удобным доступом. И такие носи-тели существуют — это флеш-накопители («флешки»), CD-, DVD-, Blu-ray-диски. Диск можно быстро вставить в привод (не разбирая компьютер), записать на него информацию и хранить ее. В настоящее время по-явилась альтернатива таким носителям — всякого рода облачные сервисы хранения данных, но списывать их со счета преждевременно. Остановимся чуть более подробно на CD и DVD.
Как устроены CD и DVD
CD (Compact Disc) — это диск из пластика толщиной 1,2 мм с центрирующим отверстием посредине. Ин-формация может располагаться на одной или обеих (в DVD) сторонах диска. Информационная сторона представляет собой одну длинную спиральную канавку, начинающуюся от центра. Считывание информации производится маломощным лазером. Как известно, все многообразие информационного потока обеспе¬чивается посредством квантов (битов) информации, каждый из которых может значение 0 или 1. О можно трактовать как отсутствие сигнала, 1 — его наличие.
На дне информационной канавки диска располага-ются чередующиеся выступы (площадки) и впадины.
Лазерный луч, непрерывно отражаясь от выступов и впадин канавки, попадает через оптическую систему в приемник. С терминами «выступ» и «впадина» су-ществует некоторая путаница. Если смотреть на диск сверху (с той стороны, где бумажная наклейка), то это будет впадина.
Но считывание происходит с нижней (информаци-онной) части диска, поэтому для лазерного луча это будет выступ. При отражении от выступа длина хода волны луча лазера получается меньшей — на половину длины волны. Поэтому волна гасится, что эквивалентно отсутствию сигнала.
Переход от площадки к выступу и наоборот трак-туется как 1.
ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ

Если такого перехода (в течение некоторого време-ни) не происходит, то это трактуется как 0.
DVD (Digital Versatile Disc, универсальный цифровой диск) устроен аналогичным образом, но шаг канавки у него меньше (0,7 мкм), длина и высота выступов также меньше. Поэтому при одинаковом диаметре диска на него можно записать больше информации.
Информационные диски, производящиеся массо-выми тиражами, изготавливают штамповкой из по-ликарбоната с помощью металлической матрицы. На ту сторону, где канавки, наносится светоотражающий слой из алюминия. Затем на эту поверхность наносит-ся тонкий слой лака и наклеивается бумажная этикетка. Емкость DVD — 4,7 Гб.
Двухслойные и двухсторонние DVD
Существуют двухслойные DVD, в которых два иден-тичных диска с канавками.
В таких случаях на ближний к лазеру диск наносят полупрозрачное золотое покрытие (со стороны кана-вок), так что луч может проходить через него и считы-вать данные с «дальнего» слоя.
Для устойчивого считывания канавки в двухслойных дисках сделаны шире, чем в однослойных, поэтому емкость диска равна 8,5 Гб (а не 9,4 Гб, как это мож¬но было предположить). Переход на «ближний» или «дальний» диск в двухслойных дисках осуществляется изменением фокусировки луча лазера.
Ввиду того что площадки и выступы в DVD мень¬ше, чем в CD, лазер DVD работает на меньшей длине волны (в CD длина волны — 780 нм, в DVD — 650 нм). Существуют и двухсторонние DVD, каждая сторона которых может состоять из одного или двух дисков с канавками. Таким образом, максимальная емкость DVD может быть равной 17 Гб. Отдельные диски с канавками (как в односторонних, так и в двухсторонних дисках) склеивают в одно целое.
Однократно записываемые диски
Существуют также однократно записываемые диски CD-R и DVD-R (R — recordable, записываемые). Для DVD существует несколько разновидностей записываемых дисков — из-за того что разработкой стандартов записи занималось несколько фирм.
Не будем сейчас вникать в скучные и сухие подроб-ности и конкретизировать отличия одного стандарта от другого.
Записываемые диски похожи, естественно, по строению на штампованные, но канавка содержит в себе один длинный выступ (со стороны лазера) по всей длине канавки, без впадин. Отличие еще в том, что перед нанесением светоотражающего покрытия на диск со стороны канавки наносится тонкий слой прозрачного лака.
При записи информации ток лазера увеличива¬ется, его луч нагревает слой лака до температуры 250-300 градусов Цельсия. Лак выгорает и стано¬вится непрозрачным. Эта операция называется еще «прожитом». Никакого дыма при этом, естественно, нет! Но, если посмотреть на диск со стороны записи в отраженном свете, можно отличить записанную и свободную от записи зоны. При считывании информа-ции луч отражается от светоотражающего слоя в тех местах, где лак не был выжжен. Где лак был выжжен, отражения луча не происходит.
Многократно записываемые диски
Существуют еще многократно перезаписываемые диски CD-RW, DVD-RW (RW — rewritable, перезаписы-ваемые). В таких дисках на сторону, где расположена канавка, вместо слоя прозрачного лака наносится тонкая пленка металлического сплава, который мо¬жет изменять свое фазовое состояние под влиянием нагрева. Сплав может находиться в двух состояниях — в кристаллическом и в аморфном.
При этом коэффициенты отражения для разных состояний различны. В исходном (не записанном) со-стоянии пленка сплава находится в кристаллическом состоянии и обладает некоторым коэффициентом отражения. При записи луч лазера нагревает пленку сплава до температуры 500-700 градусов Цельсия, сплав в этих местах плавится и переходит в аморфное состояние.
При этом коэффициент отражения сильно умень-шается, и это воспринимается схемой считывания как отсутствие сигнала. Стереть данные можно, если перевести пленку сплава вновь в кристалличе¬ское состояние. Для этого ее нагревают тем же лу¬чом лазера до температуры 200 градусов Цельсия. Этого недостаточно для плавления, но достаточно для размягчения.
При последующем охлаждении происходит переход из аморфного в кристаллическое состояние. Стирание данных происходит во время перезаписи дисков. При этом луч лазера генерирует импульсы разной мощно¬сти, создавая области с кристаллической и аморфной структурой.
Цифровые данные на диск записаны в избыточном коде. Это необходимо для коррекции ошибок, которые будут всегда, хотя бы из-за того, что поверхность дис-ка царапаются. Поэтому с дисками надо обращаться осторожно и брать их только за внешние края. От-печатки пальцев на информационной стороне могут привести к ошибкам считывания. Из-за этого диск будет считываться дольше, чем мог бы, или «под-тормаживать».
Если на диске много царапин, он тоже будет долго считываться (если считается вообще). Скорость считывания дефектного диска может зависеть от конкретной модели привода (от микропрограммы, «зашитой» в нем).
Как вынуть диск из неисправного привода?
В заключение упомянем об одной полезной мелочи. Иногда привод DVD отказывает «прямо на глазах», и диск остается в нем.
В таких случаях при нажатии на кнопку извлечения диска никаких действий не происходит. Достать диск можно, разобрав привод. Но это долго и хлопотно! Для таких экстренных случаев существует небольшое отверстие на передней панели привода.
Чтобы извлечь диск, надо вставить в это отверстие металлическую шпильку (можно распрямить скреп¬ку) до упора и слегка нажать. При этом подвижная часть привода слегка выедет. После этого можно вручную выдвинуть ее до обычного открытого со¬стоянии и извлечь диск. А вы думали, что это дырка для вентиляции?

Источник: Компьютер для начинающих №12 2014