CD-ROM : entrepôt géant (et II)
Format physique du disque
Le disque CD-ROM a un diamètre de 120 mm, une épaisseur de 1,2 mm et un trou central de 15 mm de diamètre. L'information est stockée dans une spirale de petit trou sur la surface. Cette surface en plastique (polycarbonate) a un revêtement métallique lumineux qui est protégé par une laque transparente.
La profondeur des trous est de 0,12 microns et une largeur de 0,6 microns. La distance entre deux tours consécutifs en spirale est de 1,6 microns. Par conséquent, il ya 16.000 doigts. Pour mieux comprendre la signification de ce chiffre, il faut tenir compte du fait que sur les disques flexibles il y a 96 pistes de doigts et des centaines de disques fixes. La longueur des trous le long des pistes est de 0,9 microns et les espaces lisses situés entre eux sont de 3,3 microns. Par conséquent, la longueur de la spirale d'un disque CD-ROM est de presque 5 km et il y a presque 2 milliards de trous.
Pour convertir les données en trous et surfaces lisses, une opération appelée master enregistrement est réalisée, c'est-à-dire que l'onde porteuse avec information codée passe d'une bande magnétique à un modulateur (semblable à un convertisseur très rapide) qui contrôle par une lentille le puissant laser à ondes courtes. Enfin, la lentille concentre la surface photosensible d'un disque maître en verre.
La lentille se déplace radialement lorsque le master commence à tourner. Ce mélange de mouvement est celui qui produit la spirale. En révélant la surface photosensible, les zones affectées par l'onde deviennent des trous (il est à noter que lors de la mise au point du laser les murs sont pliés dans le trou). Le relief du master révélé est le même que celui des disques CD-ROM.
De ce master on obtient plus négatifs par galvanoplastie ou en utilisant un photopolymère. Ces négatifs sont appelés matrices et peuvent donner une forme définitive aux disques. En général, cette dernière étape est réalisée par moulage par injection, bien que d'autres techniques, comme l'enregistrement ou l'impression à froid, sont maintenant testées. Cependant, le matériau du disque est polycarbonate, de sorte que le disque peut durer malgré les mauvais traitements.
Malgré les particularités de l'aspect mécanique dans la production d'un disque, l'optique est beaucoup plus complexe.
Tous les dispositifs d'accumulation optique utilisent un faisceau laser focalisé par une lentille à un petit point. Le rayon est formé par un semi-conducteur en arseniure de gallium avec profil ovale. Ce profil ovale doit devenir une circonférence de diamètre micron. Pour cela, il est nécessaire de recueillir la foudre par un cône très convergent. La convergence est exprimée par l'ouverture numérique (ZI). La valeur maximale de cette grandeur est de 1 pour les systèmes agissant dans l'air. Les valeurs de ZIs utilisées par les lecteurs de lecture de CD-ROM se situent autour de 0,5.
Pour lire les informations enregistrées sur le disque CD-ROM, le laser se concentre sur la piste spirale avec des trous et mesure la quantité de lumière réfléchie vers la cible. Lorsque la lumière frappe l'un des trous, il se répand à un si grand angle que rien n'arrive à la cible. Au contraire, une fois que la lumière a frappé un tronçon plat, elle se reflète presque entièrement. Le signal modulé généré à partir de cette combinaison de lumière réfléchie et dispersée est celui qui contient les informations du disque enregistré.
La lumière réfléchie atteint un photodétecteur où un courant électrique proportionnel à l'intensité lumineuse est généré. Cela dépend si le faisceau frappe le trou. La méthode de décodage dite de huit à quatorze convertit l'information contenue dans le signal lumineux en une donnée numérique que l'ordinateur peut utiliser.
Une des caractéristiques du disque optique est que la distance entre la cible et la surface est d'environ millimètres.
Cela a deux effets positifs:
- Les chocs entre la cible et la surface sont presque impossibles, même si le disque est déformé ou que le lecteur est mal monté. Par exemple, la distance entre la tête et la surface d'un disque Winchester est inférieure à 0,5 micron, soit deux mille fois inférieure à celle d'un lecteur CD-ROM.
- Le faisceau laser doit traverser un plastique dur pour atteindre la surface gravée. Elle joue donc le rôle de sponsor effectif. En outre, en raison de la forte convergence existante, le faisceau de rayons superficiels a un diamètre d'un millimètre. Par conséquent, les défauts et fissures qui peuvent être trouvés sur la surface ne produisent pas d'effets nocifs.
Vitesse de rotation
Le disque compact tourne à vitesse variable. Lorsque la tête de lecture est proche du centre, elle tourne plus vite que lorsqu'elle est au bord. Sinon, la vitesse de lecture serait variable. Par conséquent, et pour que cela ne se produise pas, la vitesse du disque quand la tête est autour du centre est de 535 révolutions par minute et de 200 quand elle est autour du bord. C'est la raison de la réception du format GIC mentionné dans l'article précédent. Le principal avantage de ce format est que la densité d'information reste constante sur tout le disque, en optimisant la capacité d'accumulation. Ce format présente un inconvénient clair par rapport au format AAC (Vitesse Angulaire Constante) : temps d'accès et de transfert de données plus long.
Comme colophon à cette section, nous dirons que ceux qui utilisent spécialement le format AAK sont les disques magnétiques.
Capacité de stockage des données
Pour pouvoir sauvegarder les bits dans un environnement physique, ils doivent devenir quelque chose de gravable. Tous les codes utilisés pour cette conversion sont appelés codes canal, car ils sont prêts à être conduits par un canal de communication.
Les périphériques de stockage de nombreuses données numériques, y compris le CD-ROM, utilisent des codes binaires. Par conséquent, ces codes binaires définiront les lacunes et les espaces d'un rayon laser.
Le code des canaux des systèmes CD et CD-ROM est appelé EFM (modulation de huit à quatorze). Il convertit les directives de l'utilisateur, de correction d'erreur, directionnelles, de synchronisation et autres données qui se trouvent dans un courant de bit de canal, dans des trous et des espaces lisses, et les envoie à la machine exécutant le master, où il prend forme de trou.
Sur le lecteur de CD-ROM, le déco EFM inverse cette chaîne d'opérations et récupère les données cryptées formatées et de correction d'erreurs.
Comme le nombre de données stockées sur la piste n'est pas constant, les adresses sont indiquées comme sur le CD, c'est-à-dire en unités de blocs de 0-59 minutes, 0-59 secondes et 0-74. La limite de 60 minutes n'est pas normative mais de caractère, mais peut être rallongée jusqu'à 74 minutes. Comme la spirale s'étend sur le bord extérieur du centre, les 14 dernières minutes d'enregistrement correspondent aux 5 mm externes du disque, qui présentent les plus grandes barrières de fabrication. Actuellement, ces derniers millimètres sont correctement fabriqués sur le CD et il est prévu que cela se produise également dans la zone de CD-ROM.
En 60 minutes, un CD-ROM comprend 270.000 blocs. Étant donné que chaque bloc se compose de 2.048 octets de données et un total de 2.352 octets de contrôle, la capacité totale est de 552.960.000 octets. Si 74 minutes étaient utilisées, 681.984 octets seraient obtenus.
C'est pourquoi il existe différentes capacités d'accumulation.
Vitesse de transfert de données
Le lecteur de CD-ROM est capable de lire 75 secteurs par seconde. Étant donné que dans chaque secteur il y a 2.352 octets, la vitesse atteinte est de 171 kB/s. Si cette vitesse est comparée à celle des disques fixes (625 kB/s), il est clair qu'elle est faible. Dans ce domaine, aucune amélioration ne peut être attendue dans les années à venir, car les limites sont à la fois technologique et physique.
Temps d'accès
Le temps de résidence du mental de lecture du secteur primaire au dernier est supérieur à une seconde. Et pour se déplacer d'un secteur à 20 mm, il faut entre 300 et 500 millisecondes. Notez que pour parcourir la même distance sur les disques fixes les plus délicats, 70 millisecondes sont nécessaires.
Correction des erreurs
Avant d'effectuer le master, toutes les données sont placées sur une bande d'ordinateur appelée premaster. Cette bande a 9 pistes et 1.600 octets de doigts.
Dans le centre de production de disques, on lit cette bande avec le décodeur de correction d'erreur. Il convertit les données de l'utilisateur en un autre type de données dont il peut récupérer les données de l'utilisateur, même si le disque a des erreurs. Les défauts sont généralement des cavités mal faites ou des irrégularités dans la couche de protection.
Si, avec la donnée utilisateur, les autres données de code ne sont pas enregistrées sur disque, la tête du lecteur qui passe au-dessus des données erronées lirait les listes de bits inconnues.
Les codes élaborés pour CD et CD-ROM sont capables de lire tous les bits akas-tun d'un signal quand un sur 10.000 bits est défectueux et il y a des lignes de 1.000 bits, sauf un bit pour chaque 10.000 milliards.
En d'autres termes, dans 20 millions de disques il n'y aura pas plus d'un faux bit.
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