كيف تعمل الأقراص المدمجة؟

الجمعة 24 مارس 2006 - 14:24

أدى الارتفاع الكبير في حجم الطاقة التخزينية للأقراص المدمجة CD إلى إحلاله مكان الأشرطة الممغنطة، لما تمتاز به هذه التكنولوجيا من جودة المادة المخزنة عليها وعمرها الافتراضي.

وتتعدد استخدامات الـ CD حيث يمكن استخدامها لتخزين مواد سمعية أو معلومات، ولكن كيف تعمل هذه الأجهزة، وجهاز قراءة وكتابة هذه الأقراص؟

السعة التخزينية
يمكن تخزين ما يقارب 74 دقيقة من المعلومات الصوتية على القرص الواحد، وهذا يعادل 740 ميغابيت من المعلومات على القرص الذي يبلغ قطره 12 سم، مما يعني أن المساحة المخصصة لكل بايت على القرص يجب أن تكون متناهية الصغر وبدراسة تركيب قرص السي دي يمكن فهم كيف يمكن تخزين هذا الكم الهائل من المعلومات على تلك المساحة الصغيرة نسبياً.

مكونات القرص
يتكون قرص السي دي من قطعة بلاستيكية بسماكة 2.1 ملم، تعرف باسم polycarbonate وعلى هذه الطبقة يوجد طبقة رقيقة من الألومنيوم اللامع بسمك 25.1 نانومتر مغطاة بطبقة حماية من مادة الاكريلاك acrylic.

ويحتوي السي دي على مسار متصل من البيانات في شكل لولبي يبدأ من الداخل إلى الخارج، بالنظر تحت المجهر على شكل هذه المسارات اللولبية التي تحتوي على البيانات نجدها تظهر على صورة مرتفعات Bits عرضها لا يتجاوز 5.0 ميكرون وارتفاعها 125 نانومتر ويفصل بين المسار والذي يليه مسافة تبلغ 6.1 ميكرون.

وهذه مساحات متناهية في الصغر وللتوضيح أكثر نفترض أننا قمنا تحويل المسار اللولبي إلى مسار مستقيم سنحصل على شريط عرضه 5.0 ميكرون وطوله يتجاوز الـ 5 كيلومترات

ولقراءة هذه المعلومات نحتاج إلى جهاز خاص هو جهاز مشغل الأقراص المدمجة CD ROM Drive.

عمل المشغل
يقوم جهاز مشغل أقراص السي دي بالبحث عن المعلومات المخزنة في صورة Bits على المسارات اللولبية سابقة الذكر وقراءتها، وهذا يتطلب دقة عالية.

ويمكن تقسيم مشغل أقراص السي دي إلى ثلاثة أقسام رئيسية هي:
المحرك: يقوم بتدوير قرص السي دي والتحكم بسرعته التي تتراوح من 200500 دورة في الدقيقة.
الليزر: وهو الأداة المستخدمة لقراءة البيانات من القرص أو الكتابة عليه
الباحث: وهو الذي يقوم بتوجيه شعاع الليزر على المسارات المخصصة للبيانات بدقة فائقة.

كما تجدر الإشارة إلى أن مشغل الأقراص يحتوي على قطع الكترونية تقوم بتحويل البيانات المخزنة في صورة رقمية Digital إلى إشارة تناظرية Analogue كما هو الحال في استخدامه لسماع الموسيقى أو لنقل البيانات إلى الكمبيوتر.

والوظيفة الأساسية لمشغل أقراص السي دي هي تركيز أشعة الليزر على المسارات التي تحتوي البيانات، حيث تنفر أشعة الليزر من الطبقة البلاستيكية لتسقط على طبقة الألمونيوم العاكس، حيث تحتوي المسارات على البيانات على شكل Bits متقطعة مما يسبب في اختلاف انعكاس شعاع الليزر على هذه المناطق والمناطق التي لا تحتوي على البيانات، وبالتالي يكون الشعاع المنعكس عبارة عن نبضات متقطعة هي بمثابة 0،1 هذه النبضات المتقطعة يقرأها فوتوديود يحول النبضات الضوئية إلى تيار كهربي.

تقوم أجهزة إلكترونية في مشغل أقراص السي دي بتفسير هذه التيارات الكهربية الناتجة من الـ Bits المخزنة على القرص وتحويلها إلى معلومات ومن المهم التحكم في موقع شعاع الليزر على المسار اللولبي خلال دوران القرص المرن وهذا يتم من خلال محرك خاص مبرمج لتحريك الليزر بسرعات تتناسب مع سرعة دوران البيانات على القرص، حيث إن سرعة تدفق البيانات، ولهذا يجب على المحرك المتحكم في تحريك الليزر أن يتباطأ كلما اتجهنا من المسار الداخلي إلى المسار الخارجي لنحافظ على معدل تدفق ثابت للبيانات.

شكل البيانات
يستطيع كل شخص أن يخزن البيانات التي يريدها على قرص السي دي إذا امتلك جهاز قراءة وكتابة وكل ما عليه هو تحديد نوع البيانات، إذا كانت بيانات كمبيوتر CD-ROM أو موسيقا CDDA فيقوم البرنامج بعملية الكتابة دون تدخل منا، ولكن هذه العملية البسيطة تخفي تعقيدات بحاجة إلى متخصص لفهم آلية تخزين البيانات على السي دي

وهذا ما يعرف بآلية التشفير data encoding methodology والتي يجب أن تراعى النقاط التالية: توجيه الليزر بين مناطق البيانات المخزنة مثل بداية المقطوعة الموسيقية ونهايتها والمقطوعة التي تليها.

أن يتضمن التشفير كاشف للخطأ الناجم عن الخطأ في تفسير بعض الـ Bits وهذا مايعرف بـ error-correcting codes وتسبب الخدوش التي قد تحدث عن الاستخدام الخاطئ لقرص السي دي، مما ينتج عنه انقطاع في تدفق البيانات.




تابعونا على فيسبوك