ется очень быстро. Разделение мастер-диска зачастую приводит к повреждению стеклянной основы, поэтому методом гальванопластики создают еще несколько негативных копий диска (которые называются материнскими (mother)). Негативные копии мастер-диска впоследствии применяются для создания рабочей матрицы, используемой в процессе массового тиражирования компакт-дисков. Это позволяет штамповать большое количество дисков, без повторения процесса формирования стеклянного мастер-диска.

6.Штамповка диска. Металлическая рабочая матрица применяется в литейной машине для формирования принципа отображения данных (впадин и площадок) в расплавленной поликарбонатной массе объемом около 18 грамм, при температуре 350 "С (или 662 eF). При этом сила давления достигает примерно 20 ООО фунтов на квадратный дюйм. Как правило, в современных термических штамповочных прессах на изготовление каждого диска уходит не более трех секунд.

7.Металлизация. Для создания отражательной поверхности на отштампованный диск посредством напыления наносится тонкий (0,05-0,1 микрона) слой алюминия.

8.Защитное покрытие. Для защиты алюминиевой пленки от окисления на металлизированный диск с помощью центрифуги наносится тонкий (6-7 микрон) слой акрилового лака, затвердевающего под действием ультрафиолетовых лучей.

9.Конечный продукт. В завершение на поверхность диска методом трафаретной печати наносится текст этикетки или какое-либо изображение, также высыхающее под действием ультрафиолетовых лучей.

Процесс изготовления дисков данных CD-ROM и музыкальных компакт-дисков практически одинаков.

Впадины и площадки

Считывание информации представляет собой процесс регистрации колебаний луча маломощного лазера, отраженного от металлической поверхности диска. Лазер посылает сфокусированный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный фоторецептор улавливает отраженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверхность дорожки), всегда отражается обратно; в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается.

Диск вращается над лазером и рецептором (приемником), поэтому лазер непрерывно излучает свет, а рецептор воспринимает то, что в сущности является набором световых вспышек, повторяющих рисунок впадин и площадок, по которым проходит лазерный луч. Всякий раз, когда луч лазера пересекает границы впадины, изменяется состояние отраженного сигнала. Каждое изменение отраженного сигнала, вызванного пересечением границы впадины, преобразуется в бит со значением 1, Микропроцессоры накйпителя пересчитывают переходы светлый/темный и темный/светлый (т.е. границы впадины) в единицы (1); область, не содержащая переходов, представляется нулем (0). Полученный набор двоичных разрядов затем преобразуется в данные или звук.

Глубина отдельных впадин, образующих дорожку компакт-диска, равна 0,125 микрона, а их ширина - 0,6 микрона (1 микрон равен миллионной части метра). Минимальная длина впадин или площадок составляет 0,9 микрона, максимальная - 3,3 микрона (рис. 10,2).

Н г- Н F-

0.9 мш 3,3 мш (минимум) (максимум)

Рис.

10.2. Геометрия впадин и площадок, образующих дорожку компакт-диска

Высота впадины относительно плоскости площадки имеет особое значение, так как она непосредственно связана с длиной волны луча лазера, используемого при чтении диска. Высота впадины (штриха) составляет ровно 1/4 часть длины волны лазерного луча Таким образом, луч лазера, попавший на площадку, проходит расстояние, которое на половину длины волны (1/4 + 1/4 " 1/2) больше расстояния, пройденного лучом, отразившимся от впадины. Это означает, что световой луч, отраженный от впадины, на 1/2 длины волны не совпадает по фазе со световыми лучами, отражаемыми от поверхности диска Волны, находящиеся в противофазе, гасят друг друга, тем самым значительно уменьшая количество отражаемого света. В результате впадины, несмотря на покрытие металлической отражающей пленкой, становятся "черными" (т.е. не отражающими свет).

Считывающий лазер, используемый в дисководе CD, представляет собой маломощный лазер с длиной волны 780 нм (нанометров) и мощностью около 1 мВт (милливатт). Псликар-бонатная пластмасса, используемая при изготовлении компакт-дисков, имеет коэффициент преломления 1,55. Таким образом, свет проходит через пластмассу диска в 1,55 раза медленнее, чем через окружающую среду. Так как частота света остается постоянной, это приводит к сокращению длины волны в пределах диска с тем же коэффициентом. Следовательно, длина волны, равная 780 нм, уменьшается до 500 им (780/1,55 = 500 нм). Одна четвертая часть от 500 нм равна 125 нм, или 0,125 микрона, что составляет высоту впадины (штриха).

Устройство накопителей CD-ROM

Приведем алгоритм работы накопителя CD-ROM (рис. 10.3).

Серводвигатель

Рис. 10.3. Структура накопителя CD-ROM

1.Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало.

2.Серводвигатель по командам, поступающим от встроенного микропроцессора, смешает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт-диске.

3.Отраженный от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отражается от зеркала и попадает на разделительную призму.

4.Разделительная призма направляет отраженный луч на другую фокусирующую линзу.

5.Эта линза направляет отраженный луч на фотодатчнк, который преобразует световую энергию в электрические импульсы.

6.Сигналы с фотодатчика декодируются встроенным микропроцессором и передаются в компьютер в виде данных.

Первые образцы накопителей CD-ROM были слишком дорогими для массового покупателя. Кроме того, производители несколько запоздали с принятием соответствующих стандартов, что сдерживало производство CD-ROM. Отсутствовала и база программного обеспечения, которая могла бы стимулировать увеличение темпов производства CD-ROM. Большие физические габариты, вес и энергопотребление накопителей CD-ROM препятствовали их внедрению в ноутбуках. Впервые этим накопителем был оснащен ноутбук IBM ThinkPad 755CD в 1994 году. В1997 году был представлен ноутбук IBM ThinkPad 770 с накопителем DVD-ROM.

После снижения стоимости накопители и диски все равно не получили должного распространения в мире ПК. Это можно объяснить небольшими размерами программ того времени. Постепенно ситуация менялась, и сейчас все программное обеспечение поставляется на компакт-дисках, даже если занимает десятую часть диска.

Дорожки и секторы

Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную дорожку с расстоянием 1,6 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 625 витков на миллиметр или 15 875 витков на дюйм. Стандартный 74-минутный (650 Мбайт) диск в целом содержит 22 188 витков. Диск разделен на шесть основных областей.

Область фиксирования диска. Представляет собой центральную часть компакт-диска с отверстием для вала проигрывателя. Область фиксирования (посадки) не содержит какой-либо информации или данных.

Область калибровки мощности (РСА). Существует только на перезаписываемых дисках (CD-R/RW) и используется только дисководами перезаписываемых дисков для определения мощности лазера, необходимой для оптимального выжигания диска. Тестирование области калибровки каждого диска CD-R или CD-RW может проводиться до 99 раз.

Программируемая область памяти (РМА). Существует только на перезаписываемых дисках (CD-R/RW) и представляет собой зону, используемую для записи временной таблицы оглавления (Table Of Content - ТОС). После завершения сеанса записи информация ТОС переписывается на нулевую дорожку.

Нулевая дорожка. Содержит оглавление диска (или сеанса) в кодировочном канале Q. Оглавление включает в себя начальные адреса и длины всех дорожек (музыкальных или дорожек данных), общую длину программной области (области данных), а также информацию о каждом сеансе записи. Компакт-диск, записанный полностью за один сеанс (в режиме DAO или Disk At Once), содержит только одну нулевую дорожку. Диски, записанные в течение нескольких сеансов, включают в себя несколько нулевых дорожек, которыми начинается каждый сеанс записи. Нулевая дорожка занимает 4 500 секторов диска (т.е. одну минуту, если пользоваться единицами времени, илн около 9,2 Мбайт данных). Нулевая строка также указывает, является ли данный диск многосеансовым (т.е. многократно перезаписываемым); кроме того, она указывает следующий адрес записи диска, если он не заполнен.

Программная (информационная) область. Начинается на расстоянии 25 мм от центра диска.

Конечная зона. Отмечает конец программной (информационной) области диска или же завершение сеанса записи иа многосеансовом диске. Конечная зона не содержит каких-либо данных и используется только в качестве маркера. Первая конечная зона (или единственная, если диск записан в течение одного сеанса либо в режиме Disk At Once) занимает 6 750 секторов (1,5 мин или около 13,8 Мбайт данных). Все последующие конечные зоны многосеансового диска занимают 2 250 секторов (0,5 мин или около 4,6 Мбайт данных).