Proiectare și componente principale ale unității CD Rom. Unitatea CD ROM. Principalele caracteristici. În ce constă un CD-ROM?

Informatică, cibernetică și programare

Aceasta este diferența fundamentală între unitățile CD-ROM și unitățile hard și floppy în care mediul se rotește la o viteză unghiulară constantă. Necesitatea de a menține o viteză liniară constantă se datorează exclusiv faptului că, atunci când redați CD-uri audio, datele trebuie să intre în dispozitivul de decodare la un tempo constant și strict definit, indiferent de ce rotire a claxonului sunt citite. Partea mecanică a unităților CDROM Proiectarea unităților CD-ROM este prezentată în Fig.

Modele de conducere CD ROM

Unitatea CD ROM ar trebui să poată lucra cu CD-uri, deși o dimensiune standard, dar lansate de diferiți producători, cu diferite deviații de suprafață imprevizibile și defecte. Dispozitivul trebuie să poată roti discul cuviteza liniară constantă, adicăfrecvența rotației sale trebuie să fie invers proporțională cu raza de rotație a pistei spirale, care este urmărită de capul optic. Când capul se deplasează la marginea discului, frecvența de rotație a acestuia scade și invers. Aceasta este diferența fundamentală între unitățile CD-ROM și unitățile hard și dischetă, în care media se roteșteviteza unghiulară constantă.Nevoia de a menține o viteză liniară constantă se datorează exclusiv faptului că, atunci când redați CD-uri audio, datele trebuie să intre în dispozitivul de decodare într-un mod constant și strict definit. ritm, indiferent din ce buclă se citesc coarnele. Când lucrați cu CD ROM viteza liniară poate fi oricare. Eroarea de urmărire a pistei de informații spirală pe un disc rotativ de către capul optic al unității este mai mică de un micron în direcția radială. Partea electronică a unității trebuie să detecteze și să corecteze erorile aleatorii la citirea datelor în timp real și să funcționeze fiabil pentru o lungă perioadă de timp.

Partea mecanică a unităților CD ROM

Proiectarea unităților de CD-ROM este prezentată în Fig.

Smochin. Proiectarea unității CD ROM

Baza dispozitivului este un rigid carcasă din aluminiu sau oțel inoxidabil. Ca și în cazul altor tipuri de unități, cadrul este partea structurii de care sunt atașate toate celelalte. noduri ( mecanice și electronice). Acestea includ:panoul frontal, panoul fals, controlul volumului 1 și butonul de evacuare... Receptoarele pentru suport media pot fi de diferite tipuri și sunt proiectate fie pentru a instala CD-uri în containere speciale ( caddy ), sau sunt tăvi scoase, deci panouri frontale și panouri false. și, de asemenea, metodele de atașament ale acestora pot fi diferite. Deși unitățile scrise (CD-R) și regrababile (CD-RW) conțin alte emițătoare laser și componente electronice, designul lor este practic același cu unitățile CD-ROM convenționale.

Electronica de acționare este montată pe mai multe plăci cu circuite imprimate. Cel mai adesea există două dintre ele: placa principală, care conține circuitele de control și interfață ale unității șiplaca amplificator pentru casti;de obicei este montată o priză pentru conexiunea lor. Aproape toate componentele mecanice ale unității sunt combinate înmecanismul discului și al unității de cap.Sunt produse doar de câteva firme, printre care, în primul rând, este necesar să se numească companiile Sony, Philips, Toshiba, IBM ... Prin urmare, toate numeroasele modele de unități CD-ROM disponibile pe piață sunt asamblate pe baza doar a câtorva tipuri de mecanisme de unitate care îndeplinesc aproximativ 80% din funcțiile acestor dispozitive. Această standardizare și, ca rezultat, interschimbabilitatea este una dintre caracteristicile caracteristice acestui tip de unități.

Proiectarea unui mecanism de acționare tipic este prezentată în figura următoare. În partea sa superioară există dispozitive pentru primirea, fixarea și scoaterea unui CD. Baza mecanismului de acționare este blocul ВС-7С, care este un cadru de care sunt atașate toate celelalte părți. Este instalat în carcasă pentru patru persoanesuporturi de cauciuc,protejarea mecanismului de acționare de șocuri și vibrații care apar inevitabil în timpul funcționării unei acțiuni ca parte a unui sistem. Cu toate acestea, în ciuda suspensiei de absorbție a șocurilor, unitatea CD-ROM este un mecanism delicat și foarte fragil.Unitate în mișcare, șasiu mecanism de încărcareși capac de protecțiealcătuiește un dispozitiv care efectuează operații mecanice pentru primirea și fixarea unui CD pe rotormotor ax,precum și descărcarea acestuia.

Performanța lină și sigură a acestor operațiuni este asigurată de mai multe pârghii. mi și amortizoare hidraulice. Piesele mobile se deplasează eu cu motoare de acționare pentru încărcarea și descărcarea discului.

Smochin. 14.8

Proiectarea mecanismului de acționare a discului și a capului

Dispozitive care rotesc media cu necesar viteză și numărare; paletele neprevăzute, se află sub mecanismul de încărcare (Fig. 14.9). Spinde.:; motorul este montat pe cadrul unității VS-7S și conectat latate tipărită cu diagrame... management. Suspensie de amortizare a vibrațiilorpromovează o rotație mai uniformă. Pe. o parte mai critică a unităților de CD-ROM estecapete optice? ..care include aluminoarsenida de galiu ( GaAlAs ) emițător cu diode laser. ":

Smochin. 14.9 Vedere de jos a unității VS-7S

(lungime de undă 780 nm, putere radiații aproximativ 0,6 mW), fotosensor, sistem de focalizare automată cu fascicul opticși mecanism precis de urmărire a pistelor. Capul optic poate fi amestecat în două ghiduri: fasciculul laser lovește suprafața discului printr-un slot din cadrul unității VS-7S. Uneori se numește ansamblul format din capul optic și ghidaje sanie.

În unitățile CD-ROM, CD-R și CD-RW sunt utilizate emițătoare laser cu caracteristici diferite. Dar exterior diferă puțin între ele.

Sania trebuie să urmărească poziția virajelor pistei de informații spirală pe suprafața discului. Spre deosebire de unitățile de dischetă, în care capetele magnetice de înregistrare / redare pot fi „planate” cu precizie pe piese folosind un motor pas cu pas convențional, majoritatea unităților de CD folosesc motoare cu bobină liniară, cum ar fi sunt utilizate pentru deplasarea capetelor pe hard disk-uri. Faptul este că pozițiile pistelor concentrice pe dischete sunt strict fixe, ceea ce este în acord cu principiul de funcționare al unui motor pas cu pas: rotorul său poate ocupa doar câteva poziții discrete. În plus, șinele în sine sunt destul de largi, ceea ce elimină necesitatea unei ajustări fine a poziției capetelor. Raza spiralei unei piste de informații înguste CD se schimbă continuu, deci poziția capului trebuie corectată constant. Acest lucru se face prin schimbarea curentului de control în bobina în mișcare a motorului liniar. Cu toate acestea, unele unități CD-ROM încă folosesc motoare pas cu pas cu rotor extrem de mic. Componentele electronice care deplasează glisorul în direcția dorită sunt montate pe placa principală a circuitului imprimat al unității. "

Subansambluri electronice ale unităților CD ROM

În fig. 14.10 este o diagramă bloc a unei unități tipice CD ROM ... Poate fi împărțit condiționat în două părți - un subsistem de controler și un subsistem de control al unității de disc. Subsistemul controlerului interacționează cu interfața dispozitivelor periferice ale sistemului, și anume cu controlerul de stocare. Majoritatea componentelor electronice mai complexe ale unei unități sunt legate de acest subsistem. Controlerul, a cărui diagramă este prezentată în Fig. 14.10, conceput pentru a lucra cu interfața SCSI 2 deși cele mai multe unități moderne CD ROM se conectează la aceleași interfețe ( Ultra - DMA sau E 1 DE ) ca hard diskuri. De fapt, și într-un alt caz, dispozitivul este suficient de „inteligent”, ceea ce vă permite să conectați pur și simplu unitatea la interfața sistemului (adaptor SCSI sau un controler de stocare ca IDE, EYE sau Ultra - DMA ), atribuiți-i o denumire scrisoare și obțineți un sistem de lucru.

Subsistemul de control al unității generează comenzi pentru partea sa mecanică (asigurând recepția și scoaterea unui CD, reglarea vitezei de rotație a acestuia, deplasarea diapozitivului etc.) și, de asemenea, decodează datele (din EFM la binar regulat) și corectarea erorilor. Semnalele analogice de la ieșire

"Datorită mișcării diapozitivului, se efectuează doar o direcționare dură a capului optic pe pistă. Urmărirea exactă a acestuia și corectarea abaterilor rapide într-o direcție sau alta (care rezultă din imperfecțiunea mediului) se efectuează de dispozitivul optic al capului în sine.Greutatea diapozitivului este prea mare. pentru astfel încât să poată răspunde la astfel de abateri. - Aproximativ. ed. SCSI (Small Computer System Interface) - interfața de sistem a computerelor mici. - Notă ed.

Smochin. 14.10

Schema bloc a unei unități de dischetă tipice CD ROM (Amplificator RF - amplificator de frecvență radio, conceput pentru a amplifica semnalul de la fotosensor; DAC - convertor digital-analog; LPF - filtru trece-jos)

fotosensorul este transformat mai întâi în EFM -semnalele și apoi într-un flux de date și coduri binare CIRC (Cross - InterleavedReed - Cod Solomon - suprapunându-se codurilor Reed-Solomon).Toate operațiunile de focalizare a fasciculului laser, urmărirea pistei, controlul unității de transport (folosind feedback), motorul axului și mecanismul de preluare și evacuare a discului sunt efectuate de circuitul de control al unității și de servo-procesor.

Dacă trebuie să înțelegeți mai detaliat ansamblurile electronice ale unităților de CD-ROM, vă rugăm să rețineți că cel prezentat în fig. 14.10, diagrama funcțională poate fi considerată doar ca o ilustrare care explică principiile generale ale funcționării dispozitivelor avute în vedere. Nu există multe tipuri de unități electronice de acționare - dar există, iar acest lucru trebuie luat în considerare. Acest lucru se aplică în principal interfețelor. După cum sa menționat mai sus, majoritatea dispozitivelor folosesc interfețe Ultra - DMA sau EIDE ... Unele companii produc unități de dischetă SCSI , și doar câțiva producători își dezvoltă propriile interfețe (în majoritatea cazurilor diferă doar ușor de interfețele standard SCSI și IDE ). Dar, în orice caz, încercați, dacă este posibil, să găsiți documentația completă a producătorului pentru unitatea care vă interesează.

1 În prezent este instalat rar

PAGINA 4

Și, de asemenea, alte lucrări care vă pot interesa
81593.		Calculul unui dispozitiv bazat pe tranzistoare de diferite tipuri	457,11 KB
	Caracteristicile statice ale tranzistoarelor sunt de două tipuri: intrare și ieșire. Caracteristicile de intrare sunt dependența curentului de intrare de tensiunea de intrare la o tensiune de ieșire constantă. Pentru un circuit cu o bază comună IE = f (UBE) la UBC = const. Caracteristicile de intrare sunt o ramură directă a unei joncțiuni pn deschise.
81594.		Expresii înaripate din filmele sovietice și utilizarea lor în limba rusă modernă	1,46 MB
	Include cunoașterea unităților lingvistice, inclusiv cu o componentă național-culturală și capacitatea de a le utiliza în conformitate cu situațiile sociale și de vorbire; Cunoașterea competenței sociolingvistice a particularităților etichetei vorbirii naționale și a comportamentului non-verbal, precum și a abilităților ...
81595.		CLIMA SOCIALĂ ȘI PSIHOLOGICĂ A ANGAJAȚILOR PRIMARI ȘI SATISFACȚIA MUNCII A LUCRĂTORILOR MEDICI	150,5 KB
	În psihologia socială rusă modernă, există multe studii privind problema climatului socio-psihologic al echipei și a satisfacției umane cu munca, cu toate acestea, această problemă nu a fost practic studiată în colectivele primare de muncă ale lucrătorilor medicali.
81596.		Controlul formării sfaturilor gramaticale ale școlii de limba engleză a școlii cob pentru tehnologii informatice suplimentare	264,5 KB
	Meta-roboții din dezvoltarea și optimizarea seriei au dreptul de a controla formarea butoanelor gramaticale pentru tehnologii computerizate suplimentare. Pentru a atinge obiectivul stabilit, trebuie să transferăm virginitatea sarcinilor ofensatoare: dezvăluirea particularităților psihologice ale tinerilor școlari, deoarece este necesar să ...
81597.		Proza militară rusă și tradițiile sale literare	362 KB
	Subiectul cercetării noastre științifice este: specificitatea percepției autorului asupra războiului, inclusiv imaginea locală a unui tânăr modern în război, clasificarea prozei militare și a tradițiilor literare în proza ​​militară de la sfârșitul secolului XX și începutul secolului XXI.
81598.		Vizualizarea analizei semantice a textelor	4,68 MB
	Majoritatea lucrărilor timpurii din domeniul reprezentării cunoașterii, adică știința modului de transformare a cunoașterii într-o formă cu care un computer poate opera cu ușurință, a fost legată de limbă și alimentată de cercetări în domeniul lingvisticii, care, în rândul său, a fost bazat pe ... ...
81599.		Evaluarea securității unui sistem practic cuantic-criptografic bazat pe linii de comunicații cu fibră optică de la acces neautorizat	350 KB
	În această lucrare, este investigată o nouă strategie pentru accesul neautorizat la sistemele criptografice cuantice, care elimină necesitatea interacțiunii directe cu stările cuantice transmise.
81600.		Creați o metodă de comparare a imaginilor care oferă rezultate corecte pentru orice monitor	796,5 KB
	Imaginile trebuie comparate în sistemele de recunoaștere a modelelor. Acest lucru poate fi necesar atunci când se procesează interogări către baze de date care conțin imagini atunci când se sintetizează imagini dintr-un model geometric, așa-numita redare pentru controlul automat al acestui proces.
81601.		Organizarea interacțiunii dintre un editor 3D și un renderer bazat pe ray tracing	4,71 MB
	Această teză constă în organizarea interacțiunii unui editor tridimensional și a unui vizualizator bazat pe urmărirea razelor prin adăugarea la vizualizator a capacității de a importa informații despre o scenă tridimensională din fișiere XML și scrierea unui program de module pentru un editor tridimensional ...

O unitate CD-ROM tipică constă dintr-o placă cu circuite imprimate cu electronică, un motor ax, un sistem de citire cu un cap optic, un sistem de încărcare a CD-ului și un mecanism de mișcare a cadrului cu mecanica unității. Placa electronică conține:

Toate schemele de control al unității;

Conector de interfață pentru conectarea la un computer;

Iesire audio analogica;

Ieșire audio digitală S / PDIF (Audio digital - este posibil să nu fie disponibilă pe unele modele).

Motorul axului este utilizat pentru a roti discul la o viteză constantă liniară (CLV - Constant Linear Velocity) sau unghiulară (CAV - Constant Angular Velocity). Menținerea unei viteze liniare constante necesită schimbarea vitezei unghiulare a discului în funcție de poziția capului optic.

Un suport este atașat la axa motorului axului, pe care se apasă partea inferioară a discului (cu încărcare orizontală). La capătul axei motorului axului, este atașat un vârf metalic magnetizat, care are o formă conică. Pe cealaltă parte a discului - partea superioară în cazul încărcării orizontale, adică deasupra discului - este plasată o volantă magnetizată, care atrage vârful metalic, ca urmare a cărui disc este blocat între suport și volanta, care asigură fixarea verticală a discului și o bună aderență a discului cu suportul rotativ în timp ce unitatea funcționează.

Sistemul de citire constă dintr-un cap optic și un mecanism de poziționare. Capul conține un emițător laser bazat pe un LED cu laser în infraroșu cu o lungime de undă de 770 până la 830 nm (de obicei aproximativ 780 nm) și o putere de 0,2-0,5 mW, un sistem de focalizare cu fascicul laser, un fotodetector și un preamplificator. Sistemul de focalizare este un set de lentile mobile acționate de un sistem electromagnetic de „bobină vocală” similar cu un sistem de difuzoare mobile. Modificările de forță ale câmpului magnetic determină deplasarea obiectivului și punctul de focalizare al fasciculului laser.

Datorită inerției sale scăzute, un astfel de sistem monitorizează eficient bătăile verticale ale discului, chiar și la viteze de rotație ridicate. Mecanismul de poziționare a capului optic are propriul său motor care acționează căruciorul optic al capului folosind un angrenaj sau un melc.

Există trei tipuri de sistem de încărcare a discului:

Caddy - folosind o carcasă specială pentru disc, introdusă în orificiul de recepție al unității;

Tava - folosind o tavă extensibilă pe care este așezat discul;

În unitățile Caddy și Slot-in, discul poate fi încărcat atât pe orizontală, cât și pe verticală - adică atunci când unitatea este montată orizontal și, în consecință, pe verticală.

După încărcare, discul nu atinge nicio parte a unității, cu excepția suportului și a volantului, după care poate fi deja derulat.

Panoul frontal al unității conține de obicei:

Buton de evacuare pentru încărcarea / descărcarea unui disc;

Indicator de acces la disc ocupat (în unele modele - Disk On / Busy, indicatorul semnalează nu numai accesul la disc, ci și faptul că există un disc în unitate);

Mufă pentru căști cu control electronic sau mecanic al volumului.

Pentru a citi informații de pe disc, se utilizează un laser semiconductor care emite în domeniul infraroșu - lungimea de undă este de aproximativ 780 nm. Raza laser, care trece prin lentila de focalizare, cade pe stratul reflectorizant. Fasciculul reflectat este înregistrat de un fotodetector. Conform semnalului înregistrat, se determină trecerea capului optic peste gropi și goluri ale discului, iar calitatea focalizării punctului fasciculului laser pe suprafața discului și orientarea acestuia de-a lungul centrului pistei este verificat.

La ieșirea fotodetectorului, se obține un flux digital de biți, care este decodat cu îndepărtarea de biți zero suplimentari. Rezultă un flux de biți care este fluxul de date codificat CIRC original cu subcoduri adăugate. Prin urmare, se efectuează o separare suplimentară a canalului sub-cod și decodarea CIRC. În etapa de decodare CIRC, sunt detectate și corectate majoritatea erorilor cauzate de defecte în timpul ștanțării, neomogenitatea materialelor discului, zgârieturile pe suprafața acestuia, determinarea neclară a luminii / decalajului din fotodetector etc. Fluxul de biți rezultat reprezintă informații utile stocate pe disc.

Tehnologia DVD

Dezvoltarea computerelor și a sistemelor de calcul a făcut posibilă începerea activă a utilizării algoritmilor de compresie puternici care fac posibilă încadrarea pe un disc nu o oră și un sfert, ci de la 5 la 10 ore de muzică, practic fără pierderi de calitate. Cu toate acestea, pentru industria video, dimensiunea unui singur disc s-a dovedit a fi mică chiar și atunci când se utilizează compresia, iar aplicațiile pentru computer au depășit deja capacitățile unităților de CD-ROM. Tehnologia DVD a fost concepută pentru a rezolva toate aceste probleme.

În conformitate cu acest lucru, a fost adoptat un singur standard, numit DVD sau Digital Video Disc (ulterior au adoptat decodarea Digital Versatile Disc - disc digital multifuncțional). Apoi a fost publicată prima versiune a specificației pentru DVD-ROM și DVD-Video și a fost adoptată o schemă de protejare a unei copii digitale împotriva duplicării neautorizate.

În prezent, există standarde pentru DVD-Video, DVD-ROM, DVD-Audio. Coloana sonoră de pe DVD este acceptată de standardele Mono, PCM Stereo, Dolby Surround (Prologic), Dolby Digital AC-3, THX, DTS. Standardele de sunet Dolbv Digital AC-3, THX, DTS definesc sunetul cu șase canale, adică coloană sonoră conform schemei: difuzoare frontale, centrale, difuzoare spate și subbuffer. De obicei, abrevierea „5.1” este utilizată pentru a indica sunetul cu șase canale, ceea ce înseamnă utilizarea principalelor cinci surse de sunet și, separat, o unitate de joasă frecvență - un subbuffer. Dolby ProLogic și Doiby Digital АС-3 diferă prin faptul că Dolby Digital АС-3 are șase piste sonore înregistrate independent, iar Dolby ProLogic procesează doar semnalul stereo într-un mod special și este o imitație a sunetului cu șase canale.

Astfel, sunetul de pe discurile DVD este înregistrat într-o varietate de formate, toate reproducând mai multe canale independente de sunet spațial comprimat, creând astfel o imagine realistă a ceea ce se întâmplă.

DVD video este un videoclip digital comprimat utilizând algoritmul MPEG-2 și înregistrat pe un disc DVD. Format - 25 de cadre pe secundă cu o rezoluție de 720 x 576 pixeli la o adâncime de culoare pe 24 de biți (PAL) sau 30 de cadre 720 x 480 x 24 de biți (NTSC). În formă necomprimată, acesta este un flux de 3O MB pe secundă, iar un film de două ore va ocupa mai mult de 100 de gigaocteți.

Discurile DVD au capacități cuprinse între 4,7 GB și 17 GB, în funcție de tip. În acest caz, nu densitatea înregistrării se schimbă, ci tipul de plasare a informațiilor. Discurile pot fi unilaterale unilaterale, unilaterale cu două straturi, dublu-laterale monostrat și dublu-laterale. În plus, există discuri combinate, care au două straturi pe o parte și una pe cealaltă.

Modul de stocare a informațiilor pe un DVD-ROM este practic același cu cel al unui CD-ROM: canelurile sunt situate de-a lungul substratului metalic într-o spirală, formând așa-numitele piste. Aceste caneluri transportă informații care sunt citite de fasciculul laser, transformând canelurile în unii și zerouri. Suportul reflectorizant în sine este acoperit cu un strat protector de plastic pentru a proteja discul de deteriorări.

Diferența dintre un DVD și un CD este densitatea informațiilor înregistrate. De exemplu, un DVD cu o singură față și un singur strat conține aproximativ 4,7 GB de informații (tehnologia DVD-5), în timp ce un CD obișnuit conține doar 650 MB. A fost dezvoltat un nou emițător semiconductor laser care funcționează la o lungime de undă mai mică (650-635 nm) decât laserul unității CD-ROM (780 nm). După aceea, distanța dintre piese a devenit mai mică, iar canelurile de pe disc (deținătorii de informații) au scăzut semnificativ în dimensiune.

După ce discurile cu un singur nivel au apărut pe două niveluri, conținând până la 8,54 GB de informații. Aici, primul nivel era sub al doilea, iar citirea a avut loc prin focalizarea razei laser de-a lungul nivelurilor (tehnologia DVD-9). Folosind tehnologia DVD-10, citirea are loc de ambele părți, la un nivel la un moment dat. Volumul stocat a ajuns la 9,4 GB. DVD-18 duplex oferă stocare de 17,08 GB. Citirea are loc din două părți, fiecare dintre ele având două niveluri.

Caracteristicile unității, cum ar fi timpul de acces, utilizarea procesorului, rata de transfer în interior / exterior (rata de transmisie internă și externă) sunt esențiale.

Timpul de acces este suma timpului mediu de căutare pe care durează o unitate DVD-ROM pentru a-l poziționa pe piesa dorită și a timpului mediu de întârziere (latență) pe care discul îl ia pentru a fi citit sub sectorul dorit. În consecință, cu cât valoarea timpului de acces este mai mică, cu atât este mai bine. Metrica Utilizare CPU vă arată cât de mult utilizează un DVD-ROM resursele procesorului.

Rata de transfer a datelor este caracterizată de doi indicatori: viteza internă (interioară) și externă (exterioară). Rata de transmisie internă este transferul direct între discul DVD și buffer-ul intern al DVD-ROM-ului.

Este determinat de mulți parametri: calitatea și densitatea înregistrării, viteza de rotație etc. Acești parametri sunt influențați de caracteristica de proiectare a unității. Rata de transfer de date externe depinde în totalitate de modul de transfer utilizat.

Este un dispozitiv pentru citirea datelor înregistrate pe un CD optic.

Mediul de stocare de pe CD este substrat policarbonat în relief 120, 80 mm, pe care se aplică un strat subțire de metal care reflectă lumina (aluminiu, uneori auriu). Când înregistrați o matrice a unui disc compact, un fascicul laser „arde” în el cele mai mici gropi - gropi (Pit), lăsând suprafețele reflectorizante ale unui disc metalic (Land). După aceea, matricea (master disc) este trimisă la atelierul de producție, unde sunt ștampilate multe copii din policarbonat. Apoi baza în relief este metalizată, se adaugă un alt strat de lac mai subțire pentru a proteja stratul de metal.

Când citiți un disc, un fascicul de lectură diferit este reflectat din gropi și terenuri în moduri diferite. Mai precis, nu reflectă din gropi - gropile absorb grinda, împiedică reflectarea acesteia. Astfel, groapa dă semnalul „zero”, iar terenul - „unul”. Iar combinația de zerouri și unii este esența oricărei informații de computer. De la centru la marginea discului compact, se aplică o pistă cu o lățime de 0,4 μm sub forma unei spirale cu un pas de 1,6 μm.

Întreaga suprafață a CD-ului este împărțită în trei secțiuni sub formă de inele, situate de la centru până la marginea sa. Lead-In este poziționat mai aproape de centrul discului. La inițializarea unui disc într-un computer personal, este citită mai întâi zona Lead-In. Această zonă conține un titlu de disc, Cuprins, un tabel cu adrese ale tuturor înregistrărilor, o etichetă de disc și câteva informații despre servicii. Zona din mijloc conține informațiile principale de pe CD și ocupă partea principală a discului. Zona Lead-Out a unui disc conține marca finală a discului.

În ce constă un CD-ROM?

O unitate CD-ROM constă din componentele principale:

• un motor electric care roteste discul;
• un sistem optic, care constă dintr-un emițător laser, lentile optice și senzori proiectați pentru a citi informații de pe suprafața unui CD,
• microprocesoare care controlează mecanica unității, a sistemului optic și decodează informațiile citite în cod binar.

CD-ul este rotit de un motor electric. Fascicul de la emițătorul laser este poziționat în zona dorită folosind sistemul de unitate optică. Fasciculul este reflectat de la suprafața discului și trece printr-o prismă către un senzor special. Fascicul de raze este transformat de senzor într-un semnal electric, care este procesat.

Capacitate CD-ROM. Capacitatea CD-ROM-ului este de 650-700 MB (pe discuri de 80 mm - 180-210 MB). Acest tip de disc poate conține 74 de minute de sunet sau până la 2 ore de calitate video MPEG-4 de calitate TV.

Rata de transfer a datelor în CD-ROM. Rata de transfer a datelor este rata maximă la care unitatea transferă datele citite de pe un CD pe RAM. Rata de transfer de date crește de la început la sectoarele finale. Rata de transfer a inelului intern al discului se numește Rată de transfer de date interioare, iar inelul exterior se numește Rată de transfer de date externe. Viteza externă este dată în fișa tehnică. Astfel, unitatea Sony 52x este o unitate Sony cu 52 de viteze. Datele sunt citite de 52 de ori mai repede decât pe unitățile de disc (sau un player audio convențional), cu o viteză de citire de 150 KB / s. Adică, înmulțirea 52 cu 150 oferă o viteză de transmisie a unității Sony de 5200 de 7800 kb / s.

Principalele unități funcționale și principiul de funcționare.

TEMA 3.3 Unități pe discuri compacte

Sunt disponibile următoarele suporturi CD (optice):

¾ CD-ROM - dispozitiv numai în citire

¾ CD-R - citiți și scrieți o singură dată

¾ CD-RW - lizibil și regrababil

¾ Unități magneto-optice

Unități: CD-R, CD-RW, CD-ROM, DVD-R, DVD-RW

Principiul de funcționare al tuturor dispozitivelor de stocare optică se bazează pe tehnologia laser: raza laser este utilizată atât pentru citirea, cât și pentru scrierea informațiilor. Unități CD-ROM.

Mediul de stocare de pe un CD-ROM este un substrat în relief. Înregistrarea informațiilor este procesul de formare a unei reliefuri pe un substrat prin arderea unor curse miniaturale cu un fascicul laser. Citirea se face despre înregistrarea reflexiei razei laser. Semnal de la cursa 1, de la o suprafață fără cursă 0.

Unități CD-ROM

Dispozitiv de pornire

Unitate optico-mecanică

Sisteme de control al autovehiculului și reglare autonomă

Decodor universal

Bloc de interfață

O unitate electromecanică rotește un disc plasat într-un dispozitiv de încărcare. Un laser semiconductor generează un fascicul infraroșu de mică putere care lovește o prismă de separare, se reflectă pe o oglindă și se concentrează pe suprafața discului. Fasciculul se deplasează la calea dorită după cum urmează: mai întâi, motorul deplasează un cărucior mobil cu o oglindă reflectorizantă și calea dorită din microprocesorul încorporat de-a lungul unui nod. Fasciculul reflectat este focalizat de obiectiv, reflectat de oglindă, lovește prisma de separare și direcționează fasciculul către cel de-al doilea obiectiv focalizabil, apoi fasciculul lovește fotosenzorul, transformă energia luminii în impulsuri electrice. Semnalele de la fotosenzor sunt alimentate către un decodor universal, care este necesar pentru conversia impulsurilor în informații digitale pe care le puteți înțelege într-un computer, care este un procesor.

Sistem de urmărire autonomă a suprafeței discului și a pistei de înregistrare a datelor oferă o precizie ridicată a citirii informațiilor. Semnalul de la fotosensor sub formă de impulsuri intră în sistemul de control autonom, de unde sunt extrase semnalele erorilor de urmărire. Aceste semnale de la amplificator merg la sistemul de control autonom: focalizare, sistem de control autonom al puterii laserului emis, viteza de rotație a discului, alimentare radială, puterea de radiație laser, viteza de rotație liniară a discului.

Unități DVD

Discurile DVD sunt proiectate ca pe o singură față și pe două fețe.

Spre deosebire de CD-uri, DVD-urile au distanțe mai mici între piesele de înregistrare și cursele de înregistrare mai mici. Ca urmare, capacitatea este mărită. Numărul de imagini stocate în format DVD este proporțional cu calitatea videoclipurilor profesionale de studio, iar calitatea sunetului nu este inferioară celor din studio.

Unități de scriere și scriere

Pentru înregistrarea unică, se utilizează discuri CD-R, care este un disc, al cărui strat de înregistrare este realizat dintr-un material care se întunecă atunci când este încălzit. Zonele întunecate și luminoase ale unui CD-R sunt similare cu dungile și suprafețele netede ale unui CD-ROM.

CD-RW sunt discuri regrababile, al căror strat de înregistrare este format din compuși organici capabili să-și schimbe starea de fază de la amorf la cristalin sub influența unui fascicul laser.

Când este încălzit de un fascicul laser peste o anumită temperatură critică, materialul stratului de înregistrare se transformă într-o stare amorfă și rămâne în el după răcire. Când este încălzit la o temperatură mult sub temperatura critică, acesta își restabilește starea inițială (cristalină).

Rază laser Rază laser

Strat reflectorizant Strat de înregistrare

CD-ROM Strat de vopsea de protecție

Secțiunea 4. DISPOZITIVE DE AFIȘARE A INFORMAȚIILOR

Unități CD

Următoarele dispozitive de stocare optică sunt utilizate pentru a rezolva o gamă largă de probleme de informatizare:

CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory) - dispozitive de stocare numai pentru citirea informațiilor din acestea;

CD-WORM (Write Once Read Many) - dispozitive de stocare pentru citirea și scrierea informațiilor odată;

CD-R (CD-Recordable) - dispozitive de stocare pentru citirea și rescrierea informațiilor;

MO - unități magneto-optice, care pot fi rescrise.

Principiul de funcționare a tuturor dispozitivelor de stocare optică se bazează pe tehnologia laser. Raza laser este utilizată atât pentru scrierea către suportul de informații, cât și pentru citirea datelor înregistrate anterior și este, de fapt, un fel de suport de informații.

Unități CD-ROM

CD-ROM este un disc compact (CD) conceput pentru a stoca informațiile preînregistrate pe acesta în formă digitală și pentru a le citi folosind un dispozitiv special numit driver CD-ROM, o unitate CD-ROM.

Sarcinile pentru care este destinat unitatea CD-ROM includ: instalarea și actualizarea software-ului; căutare de informații în baze de date; lansarea și lucrul cu jocuri și programe educaționale; vizionand videoclipuri; ascultarea de CD-uri muzicale.

Istoria creării CD-ROM-ului datează din 1980, când Sony și Philips și-au unit forțele pentru a crea o tehnologie pentru înregistrarea și producerea de CD-uri folosind lasere. Din 1994, unitățile CD-ROM au devenit o parte integrantă a configurației standard a computerului. Suportul de informații de pe CD este un substrat de relief pe care se aplică un strat subțire de material care reflectă lumina, de obicei aluminiu. Înregistrarea informațiilor pe un CD este un proces de formare a unei reliefuri pe un substrat prin „arderea” miniaturilor de curse-miniaturi cu un fascicul laser. Informațiile sunt citite prin înregistrarea fasciculului laser reflectat de relieful substratului. Porțiunea reflectorizantă a suprafeței discului dă un semnal „zero”, iar semnalul de la o liniuță dă un semnal „unul”.

Stocarea datelor pe CD-uri, precum și pe discuri magnetice, este organizată în formă binară.

Comparativ cu hard disk-urile, CD-urile sunt mult mai fiabile în transport. Volumul de date localizat pe CD ajunge la 700 - 800 MB și, dacă respectați regulile de funcționare, CD-ul practic nu se uzează.

Procesul de realizare a CD-urilor include mai multe etape. În prima etapă, este creat un fișier de informații pentru înregistrarea ulterioară pe un suport. În a doua etapă, folosind un fascicul laser, informațiile sunt înregistrate pe un suport, care este un disc din fibră de sticlă acoperit cu un material fotorezistent. Informațiile sunt înregistrate sub forma unei secvențe de depresiuni localizate în spirală (liniuțe), așa cum se arată în Fig. 3.7. Adâncimea fiecărei gropi este de 0,12 µm, lățimea (în direcția perpendiculară pe planul desenului) este de 0,8 - 3,0 µm. Acestea sunt situate de-a lungul unei piste spiralate, a căror distanță între virajele adiacente este de 1,6 microni, ceea ce corespunde unei densități de 16000 de viraje / inch (625 de viraje / mm). Lungimea liniilor de-a lungul pistei de înregistrare variază de la 0,83 la 3,1 microni.

În etapa următoare, stratul de fotorezistență este dezvoltat, iar discul este metalizat. Un disc realizat folosind această tehnologie se numește disc master. Pentru a reproduce CD-uri, mai multe copii de lucru sunt preluate de pe discul master prin galvanizare. Copiile de lucru sunt acoperite cu un strat metalic mai durabil (de exemplu, nichel) decât discul master și pot fi utilizate ca matrițe pentru reproducerea CD-urilor de până la 10 mii de piese. din fiecare matrice. Replicarea se efectuează prin ștanțare la cald, după care partea de informații a bazei discului, realizată din policarbonat, este supusă metalizării sub vid cu un strat de aluminiu, iar discul este acoperit cu un strat de lac. Discurile ștampilate la cald, în conformitate cu datele pașaportului, oferă până la 10.000 de cicluri de citire a datelor fără erori. Grosime CD 1,2 mm, diametru 120 mm.

Unitatea CD ROM conține următoarele unități funcționale principale:

Dispozitiv de pornire;

Unitate optico-mecanică;

Sisteme de control și reglare automată a acționării;

Decodor universal și cutie de interfață.

În fig. 3.8 arată proiectarea unității optico-mecanice a unității CD-ROM, care funcționează după cum urmează. O unitate electromecanică rotește un disc plasat într-un dispozitiv de încărcare. Unitatea optico-mecanică asigură mișcarea capului de citire optico-mecanic de-a lungul razei discului și citește informații. Un laser semiconductor generează un fascicul infraroșu de mică putere (lungimea de undă tipică 780 nm, puterea de radiație 0,2 - 5,0 mW), care lovește prisma de separare, este reflectată de o oglindă și este focalizată de un obiectiv pe suprafața discului. Servomotorul deplasează căruciorul mobil cu oglinda reflectorizantă pe pista dorită de pe CD, conform comenzilor microprocesorului încorporat. Fasciculul reflectat de pe disc este focalizat de un obiectiv situat sub disc, reflectat de oglindă și lovește prisma de separare, care direcționează fasciculul către cel de-al doilea obiectiv de focalizare. Apoi, fasciculul lovește un senzor fotosensibil, care transformă energia luminii în impulsuri electrice. Semnalele de la senzorul fotografic merg către un decodor universal

Sistemele automate de urmărire pentru suprafața discului și pista de înregistrare a datelor asigură o precizie ridicată a citirii informațiilor. Semnalul de la fotosenzor sub forma unei secvențe de impulsuri intră în amplificatorul sistemului de control automat, de unde sunt extrase semnalele erorilor de urmărire. Aceste semnale intră în sistemele de control automat: focalizare, alimentare radială, putere de radiație laser, viteză liniară de rotație a discului.

Un decodor universal este un procesor pentru procesarea semnalelor citite de pe un CD. Include două decodoare, o memorie cu acces aleator și un controler de control al decodorului. Utilizarea decodării duble face posibilă recuperarea informațiilor pierdute cu o dimensiune de până la 500 de octeți. Memoria cu acces aleatoriu acționează ca o memorie tampon, iar controlerul controlează modurile de corectare a erorilor.

Blocul de interfață constă dintr-un convertor digital-analog, un filtru low-pass și o interfață pentru comunicarea cu un computer. Când redați informații audio, DAC convertește informațiile codificate într-un semnal analogic, care este alimentat către un amplificator cu un filtru trece-jos activ și apoi către o placă de sunet care este conectată la căști sau difuzoare.

Mai jos sunt caracteristicile de performanță de luat în considerare atunci când alegeți un CD-ROM pentru aplicația dvs. specifică.

Rata de transfer a datelor (DTR) este rata maximă la care datele sunt transferate de pe mediul de stocare în memoria RAM a computerului. Aceasta este cea mai importantă caracteristică a unității CD-ROM și este aproape întotdeauna menționată împreună cu numele modelului. Viteza de rotație a discului este direct legată de rata de transfer a datelor. Cele mai vechi unități CD-ROM au transferat date la 150 KB / s, la fel ca playere CD audio. Rata de transfer de date pentru următoarele generații de dispozitive, de regulă, este un multiplu al acestui număr (150 KB / s). Astfel de unități sunt numite unități cu viteză de două, trei, patru ori etc. De exemplu, o unitate CD-ROM cu 60 de viteze poate citi informații la 9000 KB / s.

Rata mare de baud a unei unități CD-ROM este esențială pentru sincronizarea imaginii și a sunetului. Dacă rata de biți este insuficientă, cadrele video pot fi omise și sunetul poate fi distorsionat.

Cu toate acestea, în plus, de peste 72 de ori, creșterea vitezei de citire a unităților de CD-ROM este imposibilă, deoarece creșterea în continuare a vitezei de rotație a CD-ului nu asigură nivelul necesar de calitate a citirii. Și, în plus, a apărut o tehnologie mai promițătoare - DVD.

Calitatea citirii este caracterizată de rata de eroare (Eror Rate) și reprezintă probabilitatea de a primi un bit de informație corupt atunci când este citit. Acest parametru reflectă capacitatea unității CD-ROM de a corecta erorile de citire / scriere. Valorile pașaportului acestui coeficient sunt 10 ~ 11-10 ~ 12. Când datele sunt citite dintr-o zonă murdară sau zgâriată a unui disc, sunt înregistrate grupuri de erori de biți. Dacă eroarea nu poate fi eliminată de codul de corectare a erorilor (utilizat pentru citire / scriere), viteza de citire a datelor scade și citirea se repetă de multe ori.

Timp mediu de acces(Timp de acces - AT) este timpul (în milisecunde) necesar pentru ca unitatea să găsească datele dorite pe suport. Evident, când lucrați la secțiunile interioare ale discului, timpul de acces va fi mai scurt decât la citirea informațiilor din secțiunile exterioare. Prin urmare, pașaportul unității conține timpul mediu de acces, care este definit ca valoarea medie atunci când se efectuează mai multe citiri de date din diferite părți ale discului. Pe măsură ce unitățile CD-ROM se îmbunătățesc, timpul mediu de acces scade, dar totuși acest parametru diferă semnificativ de cel al unităților de hard disk (100-200 ms pentru CD-ROM-uri și 7-9 ms pentru hard disk-uri). Acest lucru se datorează diferențelor fundamentale în proiectare: unitățile de hard disk utilizează mai multe capete magnetice, iar gama de mișcare mecanică a acestora este mai mică decât gama de mișcare a capului optic al unei unități CD-ROM.

Dimensiunea memoriei tampon este dimensiunea memoriei cu acces aleatoriu a unității CD-ROM folosită pentru a crește viteza de acces la datele înregistrate pe suport. Memoria tampon (memoria cache) este un cip de memorie instalat pe placa de unitate pentru stocarea datelor citite. Datorită memoriei tampon, datele situate în diferite zone ale discului pot fi transferate la computer la o viteză constantă. Memoria tampon pentru modelele selectate ale unității CD-ROM este de 512 KB.

Timpul mediu între eșecuri este timpul mediu în ore care caracterizează timpul de funcționare al unității CD-ROM. Timpul mediu dintre defecțiunile diferitelor modele de unități CD-ROM este de 50-125 mii ore sau 6-14,5 ani de funcționare non-stop, care depășește semnificativ perioada de caducitate a unității.

În procesul de dezvoltare a unităților de disc optic, au fost dezvoltate o serie de formate de bază pentru înregistrarea informațiilor pe CD.

š Formatul CD-DA (Digital Audio) este un CD audio digital cu un timp de redare de 74 de minute.

š Formatul ISO 9660 este cel mai comun standard pentru organizarea logică a datelor.

š Formatul High Sierra (HSG), introdus în 1995, citește datele scrise pe un disc în format ISO 9660 cu toate tipurile de unități, ceea ce a dus la replicarea pe scară largă a programelor CD și a contribuit la crearea CD-urilor destinate diferitelor sisteme de operare sisteme.

š Formatul Foto-CD a fost dezvoltat în anii 1990-1992. și este destinat înregistrării pe CD, stocării și redării informațiilor video statice sub formă de imagini foto de înaltă calitate. Un disc în format Photo-CD conține de la 100 la 800 de imagini fotografice cu rezoluțiile corespunzătoare - 2048x3072 și 256 ^ 384 și stochează, de asemenea, informații sonore.

Orice CD-ROM care conține text și grafică, informații audio sau video este clasificat ca multimedia. CD-uri multimedia există în diferite formate pentru diferite sisteme de operare: DOS, Windows, OS / 2, UNIX, Macintosh.

š Formatul CD-I (Intractive) a fost dezvoltat pentru o gamă largă de utilizatori ca un disc multimedia standard care conține diverse informații de text, grafice, audio și video. Un disc CD-I vă permite să stocați imagini video cu coloană sonoră (stereo) și un timp de redare de până la 20 de minute.

š Formatul CD-DV (Digital Video) permite înregistrarea și stocarea. video de înaltă calitate cu sunet stereo timp de 74 de minute. În timpul stocării, compresia este asigurată utilizând metoda MPEG-1 (Motion Picture Expert Group).

Discul poate fi citit folosind un decodor MPEG hardware sau software.

Formatul 3DO este conceput pentru consolele de jocuri.

Unitățile CD-ROM pot funcționa fie cu o interfață IDE standard (E-IDE), fie cu o interfață SCSI de mare viteză.

Cele mai populare unități de CD-ROM din Rusia sunt produse cu mărcile Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.