A számítógép részei
Optikai tárolók
Működési elv
Optikai tárolók működési elve
Az optikai tárolók működése a fény visszaverődésén alapul, a különböző fényvisszaverési értékű területek hordozzák az információtartalmat.
Íráskor a lemezre irányított lézersugár, amelynek intenzitása nagyon nagy, lokálisan felmelegíti a lemezt, és megváltoztatja az 1 bitnyi terület fényvisszaverő tulajdonságát. Olvasásakor az olvasó 780 nm hullámhosszú lézersugár segítségével, a visszaverődő fény alapján érzékeli az adathordozó rétegen található bemélyedéseket.
A letapogatás során egy alacsony teljesítményű lézersugár fókuszálódik a lemez felületére. A visszavert fény az optikai fejbe jut, majd egy tükörrendszer vetíti azt egy fényérzékeny elemre. A pit-ekről a fény jóval kisebb mennyiségben verődik vissza, mint a land-ekről. A visszavert fény az optikai fej érzékelőjében elektromos jellé alakul.
Mivel az információt lézersugár olvassa ki, ezért a lemez nincs kitéve komoly fizikai igénybevételnek. Élettartamukat több évtizedben határozták meg.
Optikai adattárolás
Az adatok tárolása a visszatükröző réteg bemélyedéseivel (pit), illetve változatlan felületével (land) történik.
Az 1 kódolásának egy pit-land ill. egy land-pit átmenet, míg a 0 kódolásának az átmenet hiánya felel meg az adatfolyamban.
Optikai adattárolás
Optikai lemezeknél is vannak szektorok. Itt a szektorok 2.048 byte-osak. Csak egyetlen spirális sáv van, mely belülről indul, és hossza 5.734 méter.
Mivel a szektorok fizikai hossza állandó, ezért, ha a forgási sebesség állandó lenne, akkor a spirálnak az olvasó fejhez viszonyított sebessége a lemez külső részén sokkal nagyobb lenne, mint a lemez belső részein.
Spirális sáv - hossza 5.734 méter
Az optikai meghajtó olyan rendszert használ, mely képes változtatni a meghajtó sebességét attól függően, hogy a lemez melyik részét olvassa.
Optikai lemez- és meghajtótípusok
Mint minden lemezes adattárolónál, az optikai adattárolók írásához és olvasásához is meghajtóra van szükség.
A meghajtók lehetnek a számítógép házba építettek, vagy külsőleg csatlakoztatottak.
Az optikai lemezeknek írhatóság szerint többféle típusa létezik:
ROM (Read Only Memory) – Csak olvasható;
R (Recordable) – Írható és olvasható;
RW (ReWritable) – Törölhető, többször írható.
Optikai lemez- és meghajtótípusok
CD lemezek jellemzői
Adatátviteli sebesség: Az egyszeres sebességű CD-olvasók kb. 150 KB/s átvitelre voltak képesek. Egy 52×-es sebességű CD átviteli sebessége már 7.800 KB/s. A sebességet egy számhármassal szokás megadni, amely általában az írás/újraírás/olvasás sebességét jelenti. 52/24/52× jelölés azt jelenti, hogy írási sebessége 52×-es, újraírási sebesség 24×-es, olvasási sebessége 52×-es.
Elérési idő: Az 1× CD-nek 400-600 ms. 52× CD-nek már csak 60-80 ms.
Forgási sebesség: Az 1×-es CD-k külső részén a meghajtó kb. 200 rmp-vel, a belső részén pedig kb. 530 rmp-vel forgott. Ezzel biztosítva, hogy a fej és a lemez egymáshoz viszonyított sebessége állandó legyen. 52×-es CD fordulatszáma már 10.700 percenként, ami 242 km/órának felel meg.
Lézer hullámhossza: 780 nm.
CD lemez típusok
CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory)
A CD először a zenei világban jelent meg, majd rájöttek, hogy ezzel az elvvel bármilyen digitális adatot, például számítógépes programokat vagy adatokat is lehet tárolni. Így született meg a CD-ROM.
A „gyárilag másolt” CD-knél egy negatív „mesterlemezre” préselik rá a műanyag korongot és azután egy vékony alumínium réteget visznek fel rá, majd arra egy védő akril lakkréteg, erre pedig szitanyomással a címke kerül.
CD-R (Compact Disk-Recordable)
A CD-k az idő során nem csak tároló képességükben, hanem szerkezetileg is sokat fejlődtek.
Amikor megjelentek az írható CD-k, az olvasófejeken is változtatni kellett. Ezeknél ugyanis olyan lemezanyagot kell használni, amely törölhető, azaz képes visszanyerni eredeti állapotát.
A CD-R lemezt alumínium helyett aranyréteggel, a bemélyedéseket szerves festékanyaggal vonják be. Olvasáskor az aranyréteg visszaveri a lézersugarat, a festék pedig nem.
Az írónak három, különböző erősségű lézersugárral kell rendelkeznie. A leggyengébb az olvasó lézer. A legerősebb az író lézer. A törlő lézer erőssége a másik kettő között van.
CD-RW (Compact Disk-ReWritable)
A CD-RW működésének alapja, hogy a lemezen két felvételi réteg található. A lézerfényt a felső réteg elnyeli, a második réteg viszont átengedi.
A CD-RW lemezeknél olyan festékanyagot használnak fel, mely a lézerfény hatására fázisváltáson megy keresztül. Kristályosból amorfba alakul és vissza. A kétféle állapot különbözőképpen mutatkozik a lézerfény hatására.
DVD – (Digital Video Disk/Digital Versatile Disk)
A DVD külsőre hasonlít a CD-lemezekhez. Tárolási kapacitása azonban nagyságrendekkel nagyobb annál, mivel rövidebb hullámhosszú lézert használ. A DVD-ket 650 nm hullámhosszú vörös lézerfény pásztázza végig. A DVD-n csökkent a pit-ek mérete, ezáltal megnőtt a spirális sávok sűrűsége, ezért egy ugyanakkora méretű lemez nagyobb mennyiségű információt tud tárolni.
A DVD két 0,6 mm vastagságú lemez összeragasztásával készül. Mindkét oldalon tárolhat adatokat, sőt egy oldalon két réteg is kialakítható. Az oldalak és a rétegek számának kombinálásából jött létre a DVD négy alaptípusa. A DVD meghajtókba általában elhelyeznek nagyobb hullámhosszúságú lézerfényt is, amely a CD-k olvasására is alkalmas.
Kétféle írási technológiával lehet a lemezeket írni, az egyik a +, a másik a –. A DVD-R és a DVD+R lemezek bevonata különböző, de manapság olyan meghajtókat gyártanak, melyek már képesek felismerni és írni mindkét fajtát.
Adatátviteli sebessége az 1× DVD–nek max. 1,38 MB/sec (11,8 Mbit/sec).
DVD típusok
DVD-RAM
A DVD-RAM írható és olvasható.
A felületén apró, kis téglalapok találhatók, ez a gyári szektorozása a lemeznek. A DVD-RAM előnye, hogy több mint százezerszer újraírható és létezik olyan fajta is, melyet tok véd a külső hatásoktól, és nem is lehet azt eltávolítani.
Működése hasonló a merevlemezéhez, mert egyetlen spirális sáv helyett több koncentrikus sávot használ. DVD-RAM írásához nem volt szükség speciális szoftverre. Hátránya csupán az volt, hogy sok DVD meghajtó nem támogatta ezt a formátumot.
Adatátviteli sebessége: 22,16 Mbit/sec.
DVD-RAM
BD – Blu-ray Disk
A Blu-ray lemezekre az adatok rögzítése úgy történik, hogy egy erősen fókuszált lézersugár a lemez adathordozó rétegében deformációt hoz létre, hasonlóan a DVD lemezekhez.
Az adatokat kék lézersugár írja fel és olvassa ki. Az adatok körkörös spirálvonal mentén helyezkednek el. A kisebb fénynyalábbal pontosabban lehet fókuszálni. A kisebb gödröcskék, a kisebb fénysugár, és a rövidebb sáv-hüvelyk együttese révén az egyrétegű Blu-ray lemezen 25 GB információt tudunk tárolni, egy dupla rétegű Blu-ray lemezen pedig 50 GB-nyi adat tárolható.
A Blu-ray lemezen az adatot egy 1,1 milliméter vastag polikarbonát rétegre helyezik. Az olvasó mechanizmusnál az írható réteg közelebb helyezkedik el az objektív lencséhez. Az adat felszínhez közeli elhelyezkedéséből kifolyólag egy kemény védőréteggel van ellátva a lemez, hogy megvédje a karcolásoktól, illetve az ujjlenyomatoktól.
Az adatátviteli sebessége 36 Mbps. 1x-es 4,5 MB/sec. (3x DVD)