Виробництво CD-ROM

Мета роботи.

1.1. Дослідження будови та основних принципів роботи оптичних накопичувачів (CD-ROM);

1.2. дослідження будови та основних принципів роботи накопичувачів на гнучких магнітних носіях (дисководів).

2. Обладнання робочого місця.

2.1. Оптичні накопичувачі (CD-ROM)

2.2. Пристрої магнітного зберігання даних(FDD)

3. Короткі теоретичні відомості.

3.1. Технологія запису компакт-дисків

Не зважаючи на зовнішню схожість з компакт-дисками стандарту CD-DA, диски CD-ROM використовуються для зберігання даних. Дисководи CD-ROM, які використовуються в персональних комп'ютерах для читання даних, практично ідентичні програвачам музичних компакт-дисків і відрізняються лише зміненою електронною схемою, що забезпечує додаткові функції виявлення і корекції помилок. Це служить гарантією, що дані прочитуватимуться без помилок, оскільки щонайменший, навіть самий незначний збій при відтворенні звуку недопустимий так само, як і відсутність даних у файлі.

Компакт-диск є полікарбонатною пластиною діаметром 120 мм і завтовшки 1, 2 мм, в центрі якої розташований отвір діаметром 15 мм. Штампована або лита основа пластини фізично є однією спіральною доріжкою, яка починається на внутрішній і закінчується на зовнішній частині диска. Крок цієї доріжки, рівний 1, 6 мікрона (1 мікрон — мільйонна частка метра або тисячна частка міліметра). Компакт-диск, якщо дивитися на нього з боку читання (знизу), обертається проти годинникової стрілки. Якщо розглянути спіральну доріжку під мікроскопом, то стане видно, що вона складається з піднесених ділянок, які називаються западинами (pits), і плоских поверхонь між ними, званих майданчиками (lands). На перший погляд може здатися дивним, що піднесена ділянка доріжки називається западиною. Це пов'язано з тим, що при штампуванні диска формування його верхньої частини (тобто профілю доріжки) здійснюється таким чином, що западини дійсно стають поглибленнями, зробленими в полікарбонатній| пластині.

Лазерний промінь, який використовується для читання даних компакт-диска, може вільно пройти крізь прозорий пластик, тому відформована поверхня диска покривається відбиваючою металевою плівкою, (переважно алюмінієвою). Після цього алюмінієва плівка покривається тонким захисним шаром акрилового лаку, на який, у свою чергу, наноситься текст або зображення.

Виробництво CD-ROM

При масовому комерційному виробництві компакт-диски виготовляються штампуванням або пресуванням, але не випалюванням за допомогою лазера (рис.1). Хоча лазер і застосовується для витравлення даних на скляному мастер-диску, покритому світлочутливим матеріалом, безпосереднє випалювання дисків при відтворенні сотень або тисяч копій буде щонайменше непрактичне.

Рис.1 Схема технологічного процесу

Металізація. Для створення відбивної поверхні на відштампований диск за допомогою напилення наноситься тонкий (0, 05-0, 1 мікрона) шар алюмінію.

Захисне покриття. Для захисту алюмінієвої плівки від окислення, на металізований диск за допомогою центрифуги наноситься тонкий (6-7 мікрон) шар акрилового лаку, що твердіє під дією ультрафіолетових променів.

Кінцевий продукт. На завершення на поверхню диска методом трафаретного друку наноситься текст етикетки або яке-небудь зображення, що також висихає під дією ультрафіолетових променів.

Процес виготовлення дисків даних CD-ROM і музичних компакт-дисків практично однаковий.

3.3. Читання інформації

Читання інформації є процесом реєстрації коливань променя малопотужного лазера, відбитого від металевої поверхні диска. Лазер посилає сфокусований промінь світла на нижню частину диска, а світлочутливий фоторецептор уловлює відбитий промінь. Промінь лазера, що потрапив на майданчик (плоску поверхню доріжки), завжди відбивається назад; у свою чергу, промінь, що потрапив в западину на доріжці, назад не відбивається.

Диск обертається над лазером і рецептором (приймачем), тому лазер безперервно випромінює світло, а рецептор сприймає те, що по суті є набором світлових спалахів, що повторюють малюнок западин і майданчиків, по яких проходить лазерний промінь. Кожного разу, коли промінь лазера перетинає межі западини, змінюється стан відбитого сигналу. Кожна зміна відбитого сигналу, спричиненого перетином кордону западини, перетвориться в біт із значенням 1. Мікропроцесори накопичувача перераховують переходи світлий/темний і темний/світлий (тобто межі западини) в одиниці (1); область, що не містить переходів, представляється нулем (0). Отриманий набір двійкових розрядів потім перетвориться в дані або звук.

Глибина окремих западин, що створють доріжку компакт-диска, рівна 0, 125 мікрона, а їх ширина — 0, 6 мікрона. Мінімальна довжина западин або майданчиків складає 0, 9 мікрона, максимальна — 3, 3 мікрона (Рис.2).

Висота западини відносно площини майданчика має особливе значення, оскільки вона безпосередньо пов'язана з довжиною хвилі променя лазера, використовуваного при читанні диска. Висота западини (штриха) складає рівно 1/4 частину довжини хвилі лазерного променя. Таким чином, промінь лазера, що попав на майданчик, проходить відстань, яка на половину довжини хвилі (1/4 + 1/4 = 1/2) більше відстані, пройденої променем що відбився від западини.

Рис.2. Геометрія западин і майданчиків, які створюють доріжку компакт-диска

Це означає, що світловий промінь, відбитий від западини, на 1/2 довжини хвилі не співпадає по фазі із світловими променями, відбиваними від поверхні диска. Хвилі, що знаходяться в протифазі, гасять одна одну, тим самим значно зменшуючи кількість відбиваного світла. Внаслідок цього результаті западини, не дивлячись нанезважаючи на покриття відбиваючою металевою відбиваючою плівкою, стають " чорними" (тобто що не аідбиваютьвідбивають світло). Зчитуючий лазер, використовуваний в дисководі CD, є малопотужним лазером з довжиною хвилі 780 нм (нанометрів) і потужністю близько 1 мвт (міліват). Полікарбонатна пластмаса, використовувана при виготовленні компакт-дисків, має коефіцієнт заломлення 1, 55. Таким чином, світло проходить через пластмасу диска в 1, 55 раз повільніше, ніж через навколишнє середовище. Оскільки частота світла залишається постійною, це приводить до скорочення довжини хвилі в межах диска з тим же коефіцієнтом. Отже, довжина хвилі, рівна 780 нм, зменшується до 500 нм (780/1, 55 = 500 нм). Одна четверта частка від 500 нм складає 125 нм, або 0, 125 мікрона, що складає висоту западини (штриха).

3.4. Пристрій|устрій| накопичувачів CD-ROM

Розділова призма скеровувує| відбитий промінь на іншу фокусуючи лінзу.

Ця лінза скеровувує відбитий промінь на фотодатчик, який перетворить світлову енергію в електричні імпульси.

Сигнали з фотодатчика декодуються вбудованим мікропроцесором і передаються в комп'ютер у вигляді даних.

Рис.3 Структура накопичувача CD-ROM

3.5. Доріжки і сектори

Западини (штрихи) утворюють єдину спіральну доріжку з|із| відстанню 1, 6 мікрона між витками, що відповідає щільності доріжок 625 витків на міліметр або 15875 витків на дюйм. Стандартний 74-хвилинний (650 Мбайт) диск в цілому|загалом| містить|утримувати| 22188 витків. Диск розділений на шість основних областей, представлених|уявлених| на рис.4.

Рис.4 Області компакт-диска (у розрізі)

■ Область фіксації диска. Область фіксації (посадки) є центральною частиною|частка| компакт-диска з|із| отвором для валу програвача. Ця область не містить|утримувати| ніякої інформації.

■ Область калібрування потужності (PCA). Ця область існує тільки|лише| на перезаписуваних дисках (CD-R/RW) і використовується тільки|лише| дисководами перезаписуваних дисків для визначення потужності лазера, необхідної для оптимального випалювання диска. Тестування області калібрування кожного диска CD-R або CD-RW може проводиться до 99 разів.

■ Програмована область пам'яті (PMA). Ця область, що існує|наявний| тільки|лише| на перезаписуваних дисках (CD-R/RW), є зоною, використовуваною для запису тимчасової таблиці змісту (Table Of Content — TOC). Після|потім| завершення сеансу запису інформація ТОС| переписується на нульову доріжку.

■ Нульова доріжка. Ця доріжка містить|утримувати| зміст диска (або сеансу) в кодованому|| каналі Q. Зміст включає початкові адреси і довжини всіх доріжок (музичних або доріжок даних), загальну|спільний| довжину програмної області (області даних), а також інформацію про кожен сеанс запису. Компакт-диск, записаний повністю за один сеанс (у режимі DAO або Disk At Once), містить|утримувати| тільки |лише|одну нульову доріжку. Диски, записані протягом декількох сеансів, включають декілька нульових доріжок, якими починається|розпочинається, зачинається| кожен сеанс запису. Нульова доріжка займає|позичати, посідати| 4500 секторів диска (одну хвилину, якщо користуватися одиницями часу, або близько 9, 2 Мбайт даних). Нульовий рядок також указує|вказувати|, чи є|з'являтися, являтися| даний диск багатосеансовим (тобто багато разів перезаписуваним); крім того, вона вказує|вказувати| наступну|такий| адресу запису диска, якщо він не заповнений.

■ Програмна (інформаційна) область. Область диска, яка починається|розпочинається, зачинається| на відстані 25 мм від його центру.

■ Кінцева|скінченний| зона. Ця область відзначає кінець програмної (інформаційної) області диска або ж завершення сеансу запису на багатосеансовому диску. Кінцева|скінченний| зона не містить|утримувати| будь-яких даних і використовується тільки|лише| як маркер. Перша кінцева|скінченний| зона (або єдина, якщо диск записаний протягом одного сеансу або в режимі Disk At Once) займає|позичати, посідати| 6750 секторів (еквівалент 1, 5 хвилини або близько 13, 8 Мбайт даних). Все подальші|наступний| кінцеві|скінченний| зони багатосеансового диска займають|позичати, посідати| 2250 секторів (0, 5 хвилини або близько 4, 6 Мбайт даних).

Область фіксації диска, програмна область, нульова доріжка і кінцева|скінченний| зона існують на дисках будь-яких типів. Крім того, перезаписувані компакт-диски (CD-R і CD-RW) додатково містять|утримувати| область калібрування потужності і програмовану область пам'яті, які знаходяться|перебувати| на початку диска.

Центральний отвір компакт-диска має діаметр 15 мм, тобто його краї розташовані|схильний| на відстані 7, 5 мм від центру диска. Область фіксації диска починається|розпочинається, зачинається| від краю центрального отвору і закінчується на відстані 20, 5 мм. Потім іде|прямувати| область калібрування потужності (PCA). За нею розташована|схильний| програмована область пам'яті (PMA), що починається|розпочинається, зачинається| на відстані 22, 35 мм від центру диска. Відразу за цією областю на відстані 23 мм починається|розпочинається, зачинається| нульова доріжка. Програмна (інформаційна) область диска починається|розпочинається, зачинається| на відстані 25 мм від центру диска і завершується кінцевою|скінченний| зоною, розташованою|схильний| в 58 мм від центру. Формально доріжка диска закінчується на відстані 58, 5 мм; потім іде буферна зона диска шириною 1, 5 мм.