Режим однократной записи и многократного считываниядопускает два варианта записи-считывания:

а) Абляционная запись – удаление участка рабочего (запоминающего) слоя при нагреве его лазерным лучом;

б) Образование вспучивания рабочего слоя при нагреве.

Схема реализации этих двух вариантов записи считывания приведена на рис. 27. На левой части рисунка (а) приведена схема записи. Мощный луч от лазера (И1) через фокусирующую систему (ФС) попадает через защитный прозрачный слой диска (ЗСл) на тонкий слой хранения (СлХр), лежащий на подложке (П), и образует «ямку» – удаляет часть слоя хранения. Во втором варианте луч лазера разогревает участок слоя хранения и образует «вспучивание» вещества слоя хранения. Таким образом, обеспечивается запись бита информации. Удалить ямку или вспучивание невозможно, поэтому такой способ записи является однократным – возможно только многократное считывание.

Схема считывания приведена на правой части рисунка (б). Менее мощный лазер (лазерный диод И-2) через фокусирующую систему ФС1 «ощупывает» своим лучом поверхность диска. От тех участков диска, на которых информация не записана (светлые участки слоя хранения) луч лазера отражается по оптическим законам – угол падения луча равен углу отражения. Отражённый луч через фокусирующую систему (ФС2) попадает на фотодетектор, на выходе которого не формируется сигнал считывания. Если луч попадает в «ямку» или на «вспучивание», на выходе фотодетектора формируется бит данных.

В режиме многократной записи со стиранием используется технология изменения фазового состояния участка битовой информации, приводящая к изменением оптических констант – коэффициента преломления или коэффициента поглощения. Благодаря использованию магнитного поля, создаваемого специальной головкой, удаётся получить реверсивный (стираемый) диск.

Запись осуществляется термомагнитным способом: магнитное поле головки способно перемагнитить только микроскопическую зону носителя разогреваемую лазерным лучом до температуры точки Кюри (порядка 200°С). Эта температура придаёт сплаву слоя хранения возможность изменить ориентацию вектора намагниченности под воздействием слабого внешнего магнитного поля головки. Зона вышедшая из под луча лазера «замораживает» полученное состояние намагниченности.

Схема записи-считывания приведена на рис.28. На левой части рисунка (а) приведена схема записи с использованием термомагнитного способа. Луч лазера генерируется лазерным диодом; луч подаётся на коллиматор, который превращает расходящийся лазерный луч в параллельный пучок. Зеркало направляет лазерный пучок на фокусирующую систему (ФС), которая фокусирует луч на слое хранения диска (СлХр). В зоне разогрева температура поднимается до точки Кюри. Домены зоны разогрева при подаче на обмотку магнитной головки напряжения ±Uориентируются определённым образом и остаются в этом состоянии при выходе зоны разогрева из под луча лазера. Если сменить полярность напряжения, подаваемого на магнитную головку, на обратную, то можно стереть записанную информацию, то есть привести домены зоны разогрева в исходное состояние. Это является основой процесса стирания ранее записанной информации.

Считывание информации, записанной на диск осуществляется аналогично тому, как это было рассмотрено выше. Единственное отличие заключается в том, что отражённый от доменов, содержащих записанный бит информации, луч лазера изменяет угол поляризации, что приводит появлению на выходе фотодетектора (ФД) сигнала.

В магнитооптике традиционно используют двухпроходную запись. Для того, чтобы записать информацию в секторе, после позиционирования головки за первый оборот, сектор стирают. Для этого головка создаёт постоянное магнитное поле, а лазер включается на полную мощность, когда под ним проходит требуемый сектор (требуемые секторы). В результате все «засвеченные» области данных переводятся в состояние с одним и тем же направлением намагниченности. На следующем обороте выполняется собственно запись – направление магнитного поля головки меняется на противоположное и формируются мощные импульсы лазера над теми точками, состояние которых нужно изменить, чтобы закодировать требуемую информацию. Для большей достоверности на третьем обороте выполняется верификация – считывание записанной информации.

В принципе, возможна и однопроходная запись, если модулировать магнитное поле (переключать его направление) над каждой битовой областью. Однако в данной технологии (на большом расстоянии головки от диска, которое уменьшать не хотят принципиально) из-за явления индукции магнитная модуляция при больших скоростях записи требует непомерных затрат энергии.

Считывание информации с магнитного слоя диска выполняется тоже с помощью лазера (при малой мощности излучения) и основано на эффекте Керра – изменение поляризации света под действием магнитного поля. Отражённый от поверхности диска луч проходит через поляризационную оптику, в результате на фотоприёмник приходит луч, интенсивность которого модулирована (по амплитуде) в соответствии с записью на магнитном слое. Разрешающая способность оптики и фотоприёмника определяют достижимую плотность хранения информации.

Магнитооптические диски организованы так же, как и магнитные – у них имеются дорожки, разбитые на секторы, только нумерация дорожек начинается от центра диска. Размер сектора может быть стандартным (512 байт данных) или увеличенным (2048 байт данных). Количество секторов на дорожке (треке) переменно – здесь тоже применяется зонная запись.

Магнитооптические диски бывают двух размеров – 5,25" (двусторонние) ёмкостью 650 Мбайт;1,3; 2,6; 4,6 Гбайт и 3,5" (односторонние) ёмкостью 128, 230, 540, 640 Мбайт и 1.3 Гбайт.

По формату дорожек оптические диски могут быть двух типов:

а) Диски с концентрическими дорожками (ныне встречаются редко);

б) Диски со спиралевидными дорожками.

Диски первого типа дешевле, но время доступа к информации в таких дисках больше. Диски второго типа не разрывают длинных файлов, но механизм позиционирования у таких дисков сложнее и дороже.

По способу записи диски могут быть отнесены к трём разновидностям:

1. CD ROM (Compact Disk – Read Only Memory) – компакт-диск только для чтения. Запись на этот диск производится в процессе его изготовления на заводе;

2. CD R(CD Recordable) – компакт-диск однократно записываемый. Запись на него производится в дисководе компьютера;

3. CD RW (CD ReWritable) – перезаписываемый компакт-диск;

Дисководыдля упомянутых выше дисков получили те же названия,

что и диски для них:

• Читающие дисководы (CD-ROM);

• Пишущие дисководы (CD R);

• Перезаписывающие дисководы (CD RW).

Кроме указанных выше разновидностей используются диски DVD-типа.DVD-диск (Digital Video Disk) – цифровой видеодиск или цифровой универсальный диск, в котором нашли своё развитие принципыCD, направленные на повышения плотности хранения и скорости передачи информации. Эти диски имеют те же внешние размеры, однако представляют собой «бутерброд» из двух пластин. Для повышения ёмкости ширина дорожки и продольный размер битовой ячейки уменьшены примерно вдвое, снижены издержки избыточного кода коррекции ошибок. Кроме того, могут использоваться две стороны диска, а на каждой стороне информация может храниться в двух слоях. Таким образом, один диск может иметь уже четыре рабочих плоскости. Достаточно полная информация о дисках этого типа изложена в [1].

Запись информации на оптический диск имеет свою специфику, связанную как с организацией диска (одна спиральная дорожка), так и с особенностями управления лазером [1].

В дисках CD-Rв течение всего времени записи, когда работает прожигающий лазер, на устройство записи в требуемом темпе должна поступать записываемая информация. Опустошение буфера устройства записи недопустимо – в режиме записи устройство не может ждать. Прерывание процесса записи (приостановка потока данных), как правило, губит болванку диска. С появлением перезаписываемых дисковCD-RWпоявился пакетный режим записи, позволяет снять эти ограничения.

Ддя устройств и дисков CD-Rвозможны следующие режимы записи:

1. Весь диск сразу(режимDAO–DiskAtOnce). В этом режиме лазер включается на всё время записи всего диска от начала до конца. Вся информация записывается на диск, включая вводную и выводную зоны, и последующая запись на эту болванку невозможна, даже если остаётся место на диске. Для записи в режиме DAO требуются чистые болванки.

2. Потрековая запись (режимTAO–TrackAtOnce) В этом режиме лазер включается на время записи одного трека. В начале каждого трека записывается предзазор длительностью 2 секунды (150 секторов). Этот режим применяется как для односеансовой, так и для многосеансовой записи. Режим пригоден для любого назначения (аудио,CD-ROMи т.п.). Нормально записанные диски будут читаться на любых приводах.

3. Пакетная запись ( режимPacketwriting) В этом режиме за одно включение лазера записывается произвольное количество блоков информации – пакет. Длина пакета не превышает объёма буфера устройства записи, благодаря чему опустошение буфера при записи не грозит порчей диска [1].

Структура данных на компакт-дисках также специфична и отличается от структуры данных на магнитных дисках. Физически для встроенного контроллера дисковода единицей представления данных на компакт-диске является «малый кадр». Запись данных на компакт-диск выполняется в виде непрерывного потока малых кадров. Каждый байт малого кадра записывается на диск в 14-битном коде EFM; всего в малом кадре содержится 588 EFM битов. Формат малого кадра приведён на рис.29.

Малые кадры для программиста недоступны: минимально адресуемой единицей данных на компакт-диске являетсякадр (Frame). Один кадр компакт-диска содержит 98 последовательно расположенных малых кадров. Кадр содержит 24 х 98 = 2352 байт данных основного канала и 98 байт субканала (2 байта синхронизации и 96 байт данных).

Дорожка диска, записанного за одну операцию записи (сессию) состоит из 3-х последовательно расположенных зон:

1 Вводная зона – разделительная область диска, которая должна предшествовать каждой области (зоне) программ, размещённых на диске. Вводная зона закодирована как трек 0.

2. Программная зона – эта область диска, именуемая в документации также областью пользователя, содержит записанные на диск данные.

4. Выводная зона – эта область диска следует за каждой программной зоной. Она закодирована как трек ААh.

На диске, записанном в режиме MSD (многосессионный диск) сессии следуют друг за другом (см. рис.30) без каких-либо пустых промежутков.

		Сессия 1			Сессия 2			Сессия 3
1	2	3	4	5	6	7	8		9

1 – Зона калибровки (РСА); 2 – Область сохранения координат (РМА); 3 – Вводная зона сессии 1 (LIA1); (4)– Область данных сессии 1 (РА1); 5 – Выводная зона сессии 1 (LOA1); 6 – Вводная зона сессии 2 (LIA2); 7 – Область данных сессии 2 (PA2); 8 – Выводная зона сессии 2 (LOA2); 9– Область данных сессии 3 (PA3 сессия, 3 не закрытая).

Рис.30

Сессией называют набор треков (от 1 до 99), которому предшествует вводная зона, содержащая таблицу содержимого (ТОС), в которой описаны координаты каждого трека и выводной зоны. За последним треком имеется и выводная зона, начало которой также задано в таблице.

Каждая сессия (структура, записанная за один сеанс) выглядит как обычный CD-ROM, но есть нюансы в записях вводной зоны. Сессия называется закрытой , когда её программная область обрамлена вводной и выводной зонами. Однако в её ТОС указатель на выводную зону может указывать либо на начало выводной зоны, либо на её конец, то есть на начало вводной зоны следующей сессии. Когда указатель описывает начало выводной зоны, диск становится закрытым – следующую сессию к нему уже не добавить. Когда указатель указывает на конец вводной зоны, на диск возможна запись последующей сессии (если хватает ресурсов: места на диске, места в области сохранения координат (РМА) и номеров треков).