Многослойный оптический диск

Недавнее представление американской компанией Constellation 3D (C3D) принципиально новой технологии хранения информации наделало много шума в компьютерном мире. Как известно, фирма намерена во втором квартале 2002 года выпустить накопитель, работающий с так называемыми FMD-дисками (Fluorescent Multilayer Disc - флуоресцентный многослойный диск).

Рис. 2 - Принципиальная схема FMD-диска

Следуя одному из известных приемов профессиональных изобретателей, разработчики из C3D решили больше не мучиться с обработкой света лазера, отраженного от информационного слоя диска, а заставить его самостоятельно излучать этот свет.

Выход был найден - использовать материал, способный приобретать флуоресцентные свойства под воздействием все того же лазера. В результате, активизированные лазером микроскопические «питы» информационных слоев диска (инженеры C3D говорят о возможности создания дисков со 100 флуоресцирующими слоями) начинают при их сканировании излучать свет в красном диапазоне спектра, смещенном относительно спектра лазера. Это смещение пропорционально толщине проходимых слоев, что позволяет дифференцировать полученную информацию от каждого слоя. Другая особенность - свет некогерентен, а это упрощает процедуру его фильтрации от поляризованного света лазера, отражающегося от информационных слоев диска при их сканировании.

В опубликованных спецификациях говорится, что каждый слой FMD-диска будет иметь емкость 4,7 Гбайта (как в DVD), число слоев первых промышленных образцов составит от 12 до 30, а общая емкость - от 20 до 140 Гбайт. Поскольку работа с такими колоссальными информационными объемами потребует огромных скоростей доступа к данным и их передачи (разработчики из C3D намерены за счет использования синего лазера понять емкость дисков выше терабайта), было заявлено о возможности параллельного чтения данных со слоев диска. Это теоретически поднимает скорость передачи до 1 Гбит/с (современные приводы DVD обеспечивают скорость до 44 Мбит/с). Привлекательна новая технология еще тем, что ее создатели обещают полную совместимость дисководов со стандартами CD. Доводы приводятся вполне реалистичные: при работе с FMD-диска­ми будут использоваться те же самые алгоритмы, потребуется лишь определенная доработка систем цифровой обработки поступающих сигналов.

Приятно отметить, что разработка флуоресцентного метода хранения данных проходит при активном участии воспитанных на российской земле специалистов - главным техническим директором C3D является выпускник МГУ Владимир Шварц, а главным химиком компании - бывший профессор химического факультета МГУ Марк Альперович.

В её основе - физический процесс записи, заключающийся в изменении вектора магнитного поля элементарных доменов под воздействием магнитного поля головки в условиях нагрева лучом лазера. После одения направление вектора магнитного поля элементарных магнитиков фиксируется. При этом в отличие от привычных магнитных дисков, крайне чувствительных к внешнему магнитному полю, магнитооптический но­ситель в обычных условиях к ним невосприимчив (повредить записанную информацию сможет лишь магнитное поле силой в несколько тысяч гаусс).

Для сравнения - воздействие на обычный жесткий диск поля в сто гаусс будет катастрофическим. (Небольшая справка: магнитное поле Земли составляет 50 гаусс). Другая сторона этой надежности - устойчивость к механическим воздействиям, связанная со структурой диска, напоминающие оптические носители (рис.2). Онасостоит из следующих слоев:

- пластиковая подложка;

- слой диэлектрика;

- слой чувствительного магнитооптического материала;

слой диэлектрика;

отражающая поверхность.

Магнитооптический слой заключен между двумя слоями диэлектрика, сквозь один из которых происходит фокусировка луча лазера на его поверхности. Диски очень прочны, серьезно повредить их далеко не просто. Они имеют высокое быстродействие - среднее время доступа последних моделей приближается к 20 мс (Fujitsu MCE 3130SS - 23 мс). Фактиче­ски, корень непопулярности магнитооптики в издательской среде — сравнительно малый парк установленного оборудования на фоне всеобщего «засилья» оптических и магнитных приводов. Стоимость же магнитооптических накопите­лей формата 3,5 дюйма вполне сопоставима с ценой приводов CD-RW высшего класса.

Диски-универсалы

На отечественном рынке можно найти пишущие DVD-приводы шести производителей, устройства которых поддерживают три несовместимых друг с другом стандарта - VD-RAM (IBM, LaCie, Hitachi, Panasonic, Toshiba), DVD+RW (Hewlett-Packard) и DVD-RW (Pioneer), - вот еще одна причина сдержанности специалистов. Очень интересен привод Pioneer DVR-АОЗ, способный записывать диски CD-RW и, к тому же, ведущий активную «двойную жизнь» - именно он выступает под именем знаменитого Apple Super Drive, которым оснащаются современные модели Macintosh. Отдельная покупка Super Drive с дополнительным программным обеспечением, позволяющим записывать бытовые DVD-R диски, к сожалению, невозможна. Аналогичным потенциалом по записи дисков CD-RW, кстати, обладает новый HP DVD-Writer dvdlOOi от Hewlett-Packard Этот привод является представителем направления DVD+RW, сторонники которого активно заявляют о полной совместимости своих аппаратов с проигрывателями DVD.

Video и приводами DVD-ROM. Одна из предпосылок этой совместимости - так называемая технология записи «lossless linking», в основе которой - очень точное позиционирование луча лазера на дорожках диска (в пределах 1 мкм). В результате, даже при наличии перерывов в записи, на диске практически отсутствуют пробелы между сессиями - создается структура записи, типичная для потокового алгоритма воспроизведения DVD-плейеров.

подложка из поликарбоната

адгезивный слой

отражающий слой

верхний слой диэлектрика

записывающий слой

нижний слой диэлектрика

подложка из поликарбоната

спиральная дорожка

Рис. 4 - Структура однослойного одностороннего DVD-диска

Хотя носители DVD имеют структуру, схожую со структурой CD-RW (рисунок 3), они характеризуются уменьшенными размерами «пита» и шага между соседними дорожками (рисунок 4), что стало возможным благодаря снижению длины волны прожигающего лазера с 780 нм до 650 нм.

Диски могут быть выполнены по двухслойной технологии, за счет чего их максимальная емкость достигает 8,5 Гбайта (поскольку фокусировка лазера на второй слой выполняется через полупрозрачный слой диэлектрика, то емкость второго меньше емкости первого слоя). А у двухсторонних дисков емкость удваивается до 9,4 и 17 Гбайт.

Из-за увеличения плотности записи изменились и характеризующие DVD-приводы параметры - так называемая однократная скорость составляет 11,08 Мбит/с, что примерно равно девятикратной скорости для CD-RW.

DVD-RW и DVD+RW - отсутствие картриджей на двусторонних дисках.

CD-RW ДИСК DVD

Рис. 5 - Сравнительная характеристика дисков пишущих DVD-приводов и приводов CD-RW

Контрольные вопросы

1 Поясните принцип работы CD-ROM.

2 Укажите конструктивные особенности CD-ROM.

3 Типы подключения CD-ROM.

4 Что такое динамическое изображение и стандарт White Book?

5 Какое будущее развития CD-ROM?

6 Достоинства и недостатки оптических накопителей по сравнению с другими видами накопителей.

7 Структура и максимальная емкость DVD-диска.

8 Метод записи информации на FMD-дисках.

9 Время доступа и емкость FMD-дисков.

10 На каком принципе основана запись информации на FMD-диск?

11 Форматы и емкость оптических дисков.

Лабораторная работа №11