Tervezte és készítette Géczy László © 2000
ADATHORDOZÓ
LEMEZ
Különböző OPTIKAI ADATHORDOZÓK MO lemez
CDRAM, DVDRAM lemez
CDROM, DVDROM lemez
A „„compact compact casette casette”” létező és jól bevált információ hordozó volt, a CD CD gyártmány fejlesztésének kezdetén. Ezért a Philips és a Sony elhatározásában nagy szerepe volt ezen hordozóval kapcsolatos jó tapasztalatoknak, és a kellemes kezelhetőségnek. compact cassette A külső hasonlóságban a méret fontos szempont volt. Ennek a méretnek, és a metrikus méret rendszernek a figyelembevételéből alakult ki a 12 cm-es CD átmérő. ,5 11 cm
Compact Disc
A ROM (CD, CD-ROM) média felépítése
szitázott címke védő lakkréteg Al visszaverő réteg polycarbonát hordozó lézer sugár
pálya
lézer sugár 30µm 2-5µm 30-50nm
pálya
110nm 0,6µm 1,6µm
1,2mm
Rögzítési pályák, barázdák egyetlen spirális pálya koncentrikus körpályák CAV - constant angular velocity CLV - constant linear velocity
A diszk forgási sebessége állandó a pálya sebességek változók
A diszk forgási sebessége szakaszonként változik a pálya sebessége állandó
Az adatok szektorokba és sávokba vannak rendezve Kb. 20000 sáv
Az egyetlen spirális sáv
Rögzítési pályák, barázdák a pálya, barázda hosszmetszetének részlete Az adatokat pit-ek és land-ek hordozzák
pit
land
lézer sugár
Az olvasható optikai lemezek gyártása
fotóresist üveg alap
1
fotóresist anyag felvitele
Az olvasható optikai lemezek gyártása
1 megvilágított területek
lézer sugárral való rögzítés
Az olvasható optikai lemezek gyártása
2
előhívás
Az olvasható optikai lemezek gyártása
2 mester minta (apa)
galvanikus fémfelvitel
Az olvasható optikai lemezek gyártása 3 mester minta (apa)
anya
fiú
család létrehozása
Az olvasható optikai lemezek gyártása
nyomó szerszám
4
Az olvasható optikai lemezek gyártása
5 műanyag sajtolása
alakítás
Az olvasható optikai lemezek gyártása
6 hordozó tisztítása
Az olvasható optikai lemezek gyártása
7 kész lemez
Visszaverőréteg és a védőlakk felvitele,
Optikai lemezek olvasása Az olvasásra lézer fényt használnak
CD Objektív lencse Mozgás irányai Nyaláb osztó Hat szegmensű fotóérzékelő Polarizációs prizma
Lézer dióda
Optikai lemezek olvasása Hibajavító kódként kettős blokk-kódot (CIRC - Cross Interleave Reed Solomon Code) alkalmaznak az adatbiztonság érdekében. A hibajavítás számára a rögzítés előtt azonban még bizonyos adatszervezési feladatokat is el kell végezni, aminek következtében az adatfolyam adatblokkok sorozatává válik. n-1. keret 12*8 információ bit
n. - 256 bites - keret 12*8 információ bit CIRC
n+1. keret CIRC
01 2 3 4 5 67 8 9 1 1 1 1 1 1 01 2 3 4 5 67 8 9 1 1 1 1 1 1 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5
bájtok
hibajavító 4*8 Q paritás bit bájtok
hibajavító 4*8 P paritás bit
A Reed-Solomon kód olyan blokk kód, amely az adatszavakat mátrix formába rendezi, és a sorok, oszlopok alapján keresztösszegeket képez. Az adatok visszanyerése során az adatblokkokban előforduló hibák jelentős részét így ki lehet küszöbölni.
Optikai lemezek olvasása A CD rendszer adatainak kódolásához az EFM (Eight to Fourteen Modulation) kódolást használják. Ezzel az eljárással minden 8 bites forrás adatszóból 14 bites adatszó keletkezik. A vizsgálatok azt mutatták, hogy a CD rendszer átviteli csatornájához akkor a legkedvezőbb az adatszavak kódolásának az illesztése, ha az átvitt adatszavakban olyan feltételt írnak elő a 0-1 értékek sorrendjére, amely szerint a két 1-es közé legalább két 0-s értéknek kell kerülnie. 1
0
0
1
A csatornakód hossza Tmin = 3
Tmin
Maximálisan azonban 10 darab 0-s érték következhet egymásután. 1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
A csatornakód hossza Tmax = 11
Tmax A követelményeket a 8 bites adatszavak nem teljesítik, mert a 256 kombináció a 0 és a 255 között minden lehetséges kombinációt felvehet. Nincs redundancia. A 14 bites kódszó hosszúság a feltételnek megfelel.
Optikai lemezek olvasása A CD-re történő rögzítés során az 1 értékek felváltva be-, ill. kikapcsolják a vágó- ill. írólézert, így a pitek és a pitek közötti szünet (land) visszatükrözi az EFM kódolású adatformátumot. A 0-s értékeknek vagy a pit vagy a land felel meg. Az 1 értéket a felfelé vagy lefelé futó pit él jeleneti meg. Pit méretek
•szélesség •hosszúság •mélység
A pit-ekről és landekről visszaverődött lézer nyaláb detektálás utáni elektromos jelei.
4,3218 Mbit/s-os adatátviteli sebesség esetén T = 231,39ns
0,5µm •(3T) 0,833µm - 0,972µm •(11T) 3,056µm - 3,56µm 0,11µm
kerületi sebbeség 1,2m/s - 1,4m/s 1,2m/s - 1,4m/s
A WO (CD-R) média felépítése Ag vagy Au visszaverő réteg
szitázott címke védő lakkréteg
polimer
barázdált polycarbonát hordozó
barázda
110nm
író/olvasó lézer sugár
barázda
100-300nm
információ tároló réteg 0,6µm 1,6µm
30µm 2-5µm 30-50nm
1,2mm
író/olvasó lézer sugár
Az irható optikai lemezek olvasása, írása Az olvasásra lézer fényt használnak
Az írásra is
CD szabványok megnevezés CD-Audio (CD-A) CD-Single (CD-S) CD+Grafic (CD+G) CD-Video (CD-V) CD-Read Only Memory (CD-ROM) CD-ROM CD-ROM XA CD-ROM XA CD-Interactiv (DC-I) CD-Recordable (CD-R) CD-R
Átmérő [mm] 120 80 120 120 120 80 120 80 120 120 80
szabvány
év
Red Book Red Book Red Book Red Book Yellow Book Yellow Book Yellow Book Yellow Book Green Book Orange Book Orange Book
1982
1984
1987 1990
A CD-RW (CD-ReWritable) média felépítése szitázott címke fázis váltó réteg
védő lakkréteg
Al visszaverő réteg
barázdált polycarbonát hordozó
barázda
író/olvasó lézer sugár
barázda dielektromos
110nm
réteg tároló réteg
közbülső információ
~100nm
közbülső dielektromos réteg
1,6µm
30µm 2-5µm ~100nm ~20nm ~20nm
0,6µm
1,2mm
író/olvasó lézer sugár
CD-ReWritable média rögzítési elve Fázis váltás – kristály szerkezet változás elve
Rögzítő réteg hőmérséklete
Kristályos állapot törlés
Amorf állapot rögzítés Ömlesztés
Lágyítás
Kristályosodás
Amorffá válás
Gyors hűtés Olvadási pont Kristályosodási hőmérséklet Idő forrás maxell
CD-ReWritable média rögzítési elve Eredeti állapotában a rögzítő réteg anyag szerkezete amorf
8 mW-os lézer sugár törléskor kristályos szerkezetűvé alakítja a rögzítő réteget
18 mW-os lézer sugár rögzítéskor foltokban megolvasztja rögzítő réteget és lehűlés után a folt amorf szerkezetű lesz
CD-ReWritable média olvasás elve Az anyag szerkezet két állapota különböző polarizálási tulajdonságú. Az érzékelés a visszavert fénynek ezen tulajdonságait használja fel. A kristályos állapotú rögzítő réteg anyag szerkezete egy meghatározott polarizációs síkban veri vissza a fényt.
Az amorf állapotú rögzítő réteg anyag szerkezete más polarizációs síkot határoz meg.
A két különböző polarizáltságú fény az érzékelő számára elégséges a szétválasztásra.
A CD-R Orange Book - Part II - szerinti jellemzői
PCA Program Calibration Area PCA
Lead in Area
PCA
Program Area (Recordable Area)
Program Area (Recordable Area) Lead out Area Lead in Area
Session
Program Area (Recordable Area) Lead out Area
Session
forrás
A CD-RW piac fejlődése Fogyasztói tömeg piac
Professzionális piac
PC Linefit & Retail
Market Development After Sales Value Added Channels
1990
1996
1999 forrás PHILIPS
Vajon miért tiltják bizonyos íróeszközök használatát a CD, címke felöli oldalán?
CD meghajtók és a CD média (adathordozók) kapcsolata CD olvasók
CD írok
CD újraírók
Meghajtók
CD-ROM
R
R
R
CD-R
R
CD-RW
R
CD típusok
R R WO WO
R
R RW
forrás
A működés javítását szolgáló technikák Három nyalábos letapogatás
Hagyományos helyzet jelölő és él jelölő rögzítés összehasonlítása 1
1
1
d
helyzet jelölő rögzítés forrás
maxell
1
1 1 1
d d
él jelölő rögzítés
A DVD ROM média felépítése (DVD-5)
szitázott címke kötőanyag Al visszaverő réteg polycarbonát hordozó polycarbonát hordozó lézer sugár
lézer sugár 0,6mm
pálya
pálya
2-5µm 30-50nm
pálya
110nm 0,6µm 1,6µm
0,6mm
DVD - Digital Versatile Disc
Felírási forma
írható, olvasható - RAM Rögzített jelek Barázda gerince Barázda
et l ü r e t
Cí m
te rü le t
A
t da
csak olvasható - ROM
Pit
Barázda hullámzás
forrás
maxell
DVD-k szerkezeti felépítése DVD-5
Egyoldalas, egyrétegű DVD - ROM 4,7 GB R 3,95 GB RAM, RW 2,6/3,0/3,95 GB
DVD-10 Kétoldalas, egyrétegű DVD - ROM 9,4 RAM, RW 5,2/6,0
visszaverő réteg lézer sugár (650/635nm) lézer sugár (650/635 nm)
GB GB
visszaverő réteg visszaverő réteg lézer sugár (650/635 nm)
DVD-9
lézer sugár (780 nm) lézer sugár (650/635 nm)
Egyoldalas, kétrétegű
DVD - ROM
8,5
GB
lézer sugár (780 nm) lézer sugár (650/635 nm)
DVD-18 Kétoldalas, kétrétegű DVD - ROM
17
féligátlátszó visszaverő réteg visszaverő réteg
GB
féligátlátszó visszaverő réteg visszaverő réteg visszaverő réteg féligátlátszó visszaverő réteg lézer sugár (650/635 nm) lézer sugár (780 nm)
forrás
DVD szabványok alakulása
Optikai lemezek összehasonlítása
Lemez átmérő [cm] Lemez vastagság [mm] Lézersugár hullámhossza [nm] Két sáv közötti távolság [µm] Videó kompressziós eljárás Tárolási kapacitás [GByte]
CD
DVD
12 1,2 780 1,6 MPEG-I 0,65
12 2*0,6 650/635 + 780 0,74 MPEG-II 2,6 … 17
a CE és DATA lemezek és elektronikai eszközök piacának
Áttekintése rendszer technológia szempontból CD Audio
CD-ROM
Video CD
DVD Video
CE
DVD-ROM
CD-R
CD-RW
CD-RW Audio
COMBI
DVD+RW +RW
DATA
DATA CE
CE - fogyasztói elektronika elektronika DATA – adat tárolási eszközök, professzionális felhasználásra forrás PHILIPS
Kereskedelmi forgalom 1998 -1999 (millió darab - a világ kereskedelemben)
CD Audio CD-ROM CD-R/RW CD-R Audio DVD-ROM DVD-Video DVD Writer
108 95 6 0.4 6 1.5 0.05
forrás PHILIPS
Magnetoptikai lemez írható, olvasható MO lemez felépítése
MO belső szerkezete és olvasása
forrás
maxell
MO lemez
Írási, törlési folymat
Szkennelő elektromikroszkóppal készített felvétel a MO lemez felületéről Az adatok kódolása és az adatok szervezésének módja azonos a CD-nél alkalmazott eljárással Sáv bitek
Skennelő elektronmikroszkópos felvétel a rögzített pitekről forrás
maxell
MO lemez felületén lévő mágneses dipólusok tulajdonsága
MO lemez olvasása
MO lemez felületén lévő mágneses dipólusok tulajdonsága
MO lemez információ tartalmának megváltoztatása MO törlése Gerjesztő tekercs MO írása
Lézer sugár
forrás
maxell
Mini Disc
forrás
maxell
Tok felső része
Minden MO típusú lemez szerkezeti felépítése
Leszorító kalap MO lemez Írás védő
Ablak retesz
Ablak Tok alsó része
forrás
maxell
Midi walkman MD
1,4Mbit/s Digitális hang jelek
pickup
4Mbit memória 0,3Mbit/s Dekóder
D/A konverter Analóg hang jelek Erősítő
forrás
maxell
Hang-jel folyam
Adatsűrűség növekedés a háttértárolók adathordozó felületén 1000 Near Field Recording
Gbits/in
2
100
HDD
10
Optical
1
0.1 1994
1996
1998
2000
2002
forrás
2004
MO Felület-közeli rögzítés (Nearfield Recording) Előnyei: z a repülőfej z a szilárdan beültetett lencsék
Laser nyaláb
z átmeneti kapcsolódás a felülethez z lényegileg az első felületen történik a rögzítés, nincs fény szóródás z a holdsarlószerű rögzítés Crescent Recording
forrás
Az első felületen történik a rögzítés (First Surface Recording) lézer sugár
Hagyományos MO
Felület-közeli rögzítés Lube
Védőfelület
Fényáteresztő réteg
Hordozóréteg
Adattároló réteg
Fényáteresztő réteg
Visszaverő réteg Fényáteresztő réteg Adattároló réteg
Fényáteresztő réteg
Hordozóréteg
Visszaverő réteg
forrás
Közvetlen átírás és a holdsarlós rögzítés (Direct Overwrite & Crescent Recording) Csökkenthető a lézer sugár átmérője
Sűrűbben írhatók a pit-ek és a land-ek
információ fluxus változása
Író lézer impulzusok
forrás
Közvetlen átírás és a holdsarlós rögzítés alkalmazása
forrás
Közvetlen átírás és a holdsarlós rögzítés alkalmazása
forrás
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
