Конструкція і основні компоненти приводу cd rom. Пристрій CD-ROM- приводу. Основні характеристики. З чого складається CD-ROM

Інформатика, кібернетика та програмування

У цьому полягає принципова відмінність дисководів компакт-дисків від накопичувачів на жорстких і гнучких дисків в яких носії обертаються з постійною кутовою швидкістю. Необхідність підтримки постійної лінійної швидкості обумовлена \u200b\u200bвиключно тим що при відтворенні звукових компакт-дисків дані повинні надходити в декодер в постійному і строго певному темпі незалежно від того з якого витка ріжки вони зчитуються. Механічна частина дисководів CDROM Конструкція дисководів компакт-дисків приведена на рис.

конструкції дисководівCD - ROM

Дисковод CD - ROM повинен бути в змозі працювати з компакт-дисками хоча і стандартного розміру, але випущені різними виробниками, з різними непередбачуваними поверхневими відхиленнями і дефектами. Пристрій має забезпечувати обертання диска зпостійною лінійною швидкістю, тобточастота його обертання повинна бути обернено пропорційна радіусу витка спіральної доріжки, який відстежується оптичною головкою. При переміщенні головки до краю диска частота його обертання зменшується і навпаки. У цьому полягає принципова відмінність дисководів компакт-дисків від накопичувачів на жорстких і гнучких дисків, в яких носії обертаються зпостійною кутовою швидкістю.Необхідність підтримки постійної лінійної швидкості обумовлена \u200b\u200bвиключно тим, що при відтворенні звукових компакт-дисків дані повинні надходити в декодер в постійному і строго визначеномутемпі, незалежно від того, з якого витка ріжки вони зчитуються. При роботі зCD - ROM лінійна швидкість може бути будь-хто. Похибка відстеження спіральної інформаційної доріжки на обертовому диску оптичною головкою дисковода становить в радіальному напрямку менше одного мікрона. Електронна частина дисковода повинна в реальному часі виявляти і коригувати випадкові помилки зчитування даних, надійно працювати протягом тривалого часу.

Механічна частина дисководівCD - ROM

Конструкція дисководів компакт-дисків приведена на рис.

Мал. конструкція дисководаCD - ROM

Основою пристрою є жорсткийкаркас з алюмінію або нержавіючої сталі. Як і в накопичувачах інших типів, каркас є тією частиною конструкції, до якої кріпляться всі іншівузли ( механічні та електронні). До них відносяться:лицьова панель, фальшпанель, регулятор гучності1 і кнопка виймання диска. Приймальні пристрої для носіїв можуть бути різних типів і розраховані або на установку компакт-дисків в спеціальних контейнерах (caddy ), Або представляти собою висувні лотки, тому лицьові панелі і фальшпанели. а також і способи їх кріплення можуть бути різними. Незважаючи на те, що в дисководах з можливістю запису (CD-R) і багатократного перезапису (CD-RW) встановлюються інші лазерні випромінювачі і електронні вузли, їх конструкція, в принципі, така ж, як і у звичайних дисководів CD-ROM.

Електронні вузли дисковода монтуються на кількох друкованих платах. Найчастіше їх дві:основна плата, на якій зібрані схеми управління і інтерфейсу дисковода, іплата підсилювача головних телефонів;на ній же зазвичай монтується і гніздо для їх підключення. Практично всі механічні вузли дисковода об'єднані вмеханізмі приводу диска і головки.Вони випускаються лише кількома фірмами, серед яких, в першу чергу, треба назвати компаніїSony, Philips, Toshiba, IBM . Тому всі наявні в продажу численні моделі дисководів компакт-дисків зібрані на базі лише кількох різновидів приводних механізмів, що виконують близько 80% функцій цих пристроїв. Така стандартизація і, як наслідок, взаємозамінність є однією з характерних рис дисководів цього типу.

Конструкція типового механізму приводу показана на наступному малюнку. У верхній його частині розташовуються пристрої, що забезпечують прийом, фіксацію і вилучення компакт-диска. Основою механізму приводу єблок ВС-7С, представляє собою рамку, до якої кріпляться всі інші деталі. Вона встановлюється в корпусі на чотирьохгумових опорах,оберігають механізм приводу від струсів і вібрацій, що неминуче виникають при роботі дисковода в складі системи. Однак незважаючи на наявність амортизуючої підвіски, дисковод компакт-дисків є делікатним і дуже крихким механізмом.Рухомий вузол, шасі завантажувального механізмуі екрануюча кришкаскладають пристрій, що виконує механічні операції з приймання і фіксації компакт-диска на роторішпиндельного двигуна,а також його вивантаження.

Плавне і безпечне виконання цих операцій забезпечується кількома рич_. ми і гідравлічними демпферами. Переміщення рухомих деталей здійснюєтеI за допомогою двигунами приводу завантаження і вивантаження диска.

Мал. 14.8

Конструкція механізму приводу диска і головки

Пристрої, що забезпечують обертання носія знеобхідної швидкістю і счит; ваніес непередбачених, розташовуються під завантажувальним механізмом (рис. 14.9). Шпінде .:; ний двигун змонтований на рамі блоку ВС-7С і підключений додрукованої таті зі схем... управління. Віброгасильними підвіскасприяє його більш рівномірному обертанню. На. відповідальнішою деталлю дисководів компакт-дисків єоптична голів? ..до складу якої входить алюмоарсенідгалліевий (GaAlAs ) Лазерний діодний ізлучате. ":

Мал. 14.9 Вид знизу на блок ВС-7С

(Довжина хвилі 780 нм, потужністьвипромінювання близько 0,6 мВт), фотодатчик, оптична система автоматичного фокусування променяі механізм точного стеження за доріжкою. Оптична головка може переміщатися по двомнапрямних: лазерний промінь потрапляє на поверхню диска через проріз в рамі блоку ВС-7С. Вузол, що складається з оптичної головки і напрямних, іноді називаютьсанчатами (sled).

У дисководах CD - ROM, CD - R і CD - RW використовуються лазерні випромінювачі з різними характеристиками. Але зовні вони мало чим відрізняються один від одного.

Санчата повинні відслідковувати стан витків спіральної інформаційної доріжки на поверхні диска. На відміну від дисководів гнучких дисків, в яких магнітні головки запису / відтворення можна з достатньою точністю «наводити» на доріжки з допомогою звичайного крокової двигуна, в подаачяюшем більшості дисководів компакт-дисків для цього використовуються лінійні електродвигуни з рухомою котушкою, подібні до тих, щовикористовуються для переміщення головок в накопичувачах на жорстких дисках. Справа в тому, що положення концентричних доріжок на дискетах строго фіксовані, що добре узгоджується з принципом роботи крокового двигуна: його ротор може займати лише кілька дискретних положень. Крім того, самі доріжки досить широкі, що виключає необхідність точного підстроювання положення головок. Радіус ж спіралі вузької інформаційної доріжкиCD змінюється безперервно, тому положення головки необхідно постійно коригувати. Здійснюється це за рахунок зміни керуючого струму в рухомий котушці лінійного двигуна. Проте, в деяких дисководах компакт-дисків все ж використовуються крокові електродвигуни з надзвичайно малим кроком обертання ротора. Електронні вузли, що забезпечують переміщення санчат в потрібному напрямку, змонтовані на основний друкованої плати дисковода ".

Електронні вузли дисководівCD - ROM

На рис. 14.10 приведена блок-схема типового дисководаCD - ROM . Її умовно можна розділити на дві частини підсистему контролера і підсистему управління дисководом. Підсистема контролера здійснює взаємодію з інтерфейсом периферійних пристроїв системи, а саме з контролером накопичувачів. Більшість найбільш складних електронних вузлів дисковода має відношення до цієї підсистемі. Контролер, схема якого зображена на рис. 14.10, призначений для роботи з інтерфейсомSCSI 2 , Хоча більшість сучасних дисководівCD - ROM підключається до тих же інтерфейсів (Ultra - DMA або E 1 DE ), Що і накопичувачі на жорстких дисках. І в тому, і в іншому випадку пристрій є досить «інтелектуальним», що дозволяє просто під'єднати дисковод до системного інтерфейсу (адаптераSCSI або контролера накопичувачів типуIDE, ЕЮЕілі Ultra - DMA ), Привласнити йому буквене позначення і отримати працюючу систему.

Підсистема управління дисководом виробляє команди для його механічної частини (що забезпечують прийом і витяг компакт-диска, регулювання його частоти обертання, переміщення санчат і т.п.), а також здійснює декодування даних (зEFM в звичайний двійковий формат) і корекцію помилок. Аналогові сигнали з виходу

"За рахунок переміщення санчат здійснюється лише грубе наведення оптичної головки на доріжку. Точне стеження за нею і корекція швидких відхилень в ту чи іншу сторону (що виникають через неідеальність носіїв) здійснюється оптичним пристроєм самої головки. Маса санчат занадто великадля того, щоб вони були в змозі реагувати на такі відхилення.Прим. ред. SCSI (Small Computer System Interface) системний інтерфейс малихкомпьютеров.Прим.ред.

Мал. 14.10

Блок-схема типового дисководаCD - ROM (УРЧ підсилювач радіочастоти, призначений для посилення сигналу з фотодатчика; ЦАП цифро-аналоговий перетворювач; ФНЧ фільтр нижніх частот)

фотодатчика перетворюються спочатку вEFM -сігнали, а потім в потік двійкових даних і кодівCIRC (Cross - InterleavedReed - Solomon Code перекриваються коди Ріда-Соломона).Всі операції по фокусуванні лазерного променя, стеженню за доріжкою, управління приводом санчат (з використанням зворотного зв'язку), шпиндельним двигуном і механізмом прийому і вилучення диска осущестлзляются схемою управління дисководом і процесором сервоприводу.

Якщо вам знадобиться більш детально розібратися в електронних вузлах дисководів компакт-дисків, то врахуйте, що зображена на рис. 14.10 функціональну схему можна розглядати лише як ілюстрацію, що пояснює загальні принципи функціонування розглянутих пристроїв. Різновидів електронних вузлів дисководів трохи але вони існують, і це треба враховувати. В першу чергу це відноситься до інтерфейсів. Як вже було сказано вище, в більшості пристроїв використовуються інтерфейсиUltra - DMA або EIDE . Деякі фірми випускають дисководиSCSI , І лише деякі виробники розробляють власні інтерфейси (в більшості випадків вони лише незначно відрізняються від стандартних інтерфейсівSCSI і IDE ). Але в будь-якому випадку постарайтеся, по можливості, знайти повну документацію фірми-виробника на Вас дисковод.

1 В даний час встановлюються рідко

PAGE 4

А також інші роботи, які можуть Вас зацікавити
81593.		Розрахунок пристрою на базі транзисторів різного типу	457.11 KB
	Статичні характеристики транзисторів бувають двох видів: вхідні та вихідні. Вхідні характеристики - це залежність вхідного струму від вхідної напруги при постійному вихідному напрузі. Для схеми із загальною базою IЕ \u003d f (UБЕ) при UБК \u003d const. Вхідні характеристики являють собою пряму гілку відкритого p-n переходу.
81594.		Крилаті вислови з радянських кінофільмів і їх вживання в сучасній російській мові	1.46 MB
	Включає в себе знання мовних одиниць в тому числі з національно-культурним компонентом і вміння використовувати їх відповідно до соціально-мовними ситуаціями; Соціолінгвістичних компетенція знання особливостей національного мовленнєвого етикету і невербальної поведінки а також навички ...
81595.		СОЦІАЛЬНО-ПСИХОЛОГІЧНИЙ КЛІМАТ ПЕРВИННИХ трудових колективів І ЗАДОВОЛЕНІСТЬ ПРАЦЕЮ МЕДИЧНИХ ПРАЦІВНИКІВ	150.5 KB
	У сучасній російській соціальній психології існує безліч досліджень з проблеми соціально-психологічного клімату колективу і задоволеності людини працею, проте, дана проблема практично не досліджена в первинних трудових колективах медичних працівників.
81596.		Контроль сформованості граматичного навичок англійської мови учнів початкової школи с помощью комп'ютерних технологій	264.5 KB
	Мета роботи Полягає в розробці та оптімізації Серії вправо з контролю сформованості граматичного навичок с помощью комп'ютерних технологій. Для Досягнення поставленої мети передбачається вірішіті следующие задачі: Виявлення психологічних особливо молодших школярів, Які необходимо враховуваті ...
81597.		Російський військовий проза і її літературні традиції	362 KB
	Предметом нашого наукового дослідження є: специфіка авторського сприйняття війни в тому числі локальної образ сучасної молодої людини на війні класифікація військової прози і літературні традиції у військовій прозі кінця XX початку XXI ст.
81598.		Візуалізація семантичного аналізу текстів	4.68 MB
	Основна частина ранніх робіт в області подання знань, тобто науки про те, як перетворити знання в таку форму, з якої може легко оперувати комп'ютер, була прив'язана до мови і живилася дослідженнями в галузі лінгвістики, які, в свою чергу, грунтувалися на .. .
81599.		Оцінка захищеності практичної квантово-криптографічного системи на основі волоконно-оптичних ліній зв'язку від несанкціонованого доступу	350 KB
	У даній роботі досліджується нова стратегія несанкціонованого доступу до квантово-криптографічних систем, що виключає необхідність прямого взаємодії з переданими квантовими станами.
81600.		Створення методу порівняння зображень, обеспечіющего правильні результати для будь-якого монітора	796.5 KB
	Зображення доводиться порівнювати в системах розпізнавання образів. Це може знадобитися при обробці запитів до баз даних містить зображення при синтезі зображень по геометричній моделі так званий рендеринг для автоматичного управління цим процесом.
81601.		Організація взаємодії тривимірного редактора і визуализатора на основі трасування променів	4.71 MB
	Дана дипломна робота полягає в організації взаємодії тривимірного редактора і визуализатора на основі трасування променів шляхом додавання в визуализатор можливості імпорту інформації про тривимірній сцені з XML-файлів і написання програми-модуля для тривимірного редактора ...

Типовий привід CD-ROM складається з друкованої плати з електронікою, шпиндельного двигуна, що зчитує системи з оптичною головкою, системи завантаження CD-диска і механізму переміщення рами з механікою приводу. На платі з електронікою розміщені:

Всі схеми управління роботою приводу;

Роз'єм інтерфейсу для підключення до комп'ютера;

Аналоговий звуковий вихід (Analog Audio);

Цифровий звуковий вихід S / PDIF (Digital Audio - може бути відсутнім в деяких моделях).

Шпиндельний двигун служить для обертання диска з постійною лінійною (CLV - Constant Linear Velocity) або кутовий (CAV - Constant Angular Velocity) швидкістю. Підтримка постійної лінійної швидкості вимагає зміни кутової швидкості диска в залежності від положення оптичної головки.

На осі шпиндельного двигуна кріпиться підставка, до якої притискається нижня сторона диска (при горизонтальній завантаженні). На кінці осі шпиндельного двигуна кріпиться намагнічений металевий наконечник, що має конусоподібну форму. З іншого боку диска - верхньої в разі горизонтальної завантаження, тобто над диском, - розміщується намагнічений маховик, який притягує металевий наконечник, в результаті чого диск виявляється затиснутим між підставкою і маховиком, що забезпечує фіксацію диска по вертикалі і хороше зчеплення диска з обертається підставкою під час роботи приводу.

Зчитує система складається з оптичної головки і механізму її позиціонування. У голівці розміщені лазерний випромінювач на основі інфрачервоного лазерного світлодіода з довжиною хвилі від 770 до 830 нм (зазвичай - близько 780 нм) і потужністю 0,2-0,5 мВт, система фокусування лазерного пучка, фотоприймач і попередній підсилювач. Система фокусування являє собою набір рухомих лінз, що приводяться в рух електромагнітної системою типу «voice coil» (звукова котушка), зробленої за аналогією з рухомою системою гучномовця. Зміна напруженості магнітного поля призводить до пересування лінз і переміщенню точки фокусування лазерного променя.

Завдяки малій інерційності така система ефективно відстежує вертикальні биття диска навіть при значних швидкостях обертання. Механізм позиціонування оптичної головки має власний двигун, що приводить в рух каретку з оптичною головкою за допомогою зубчастої або черв'ячної передачі.

Система завантаження диска буває трьох типів:

Caddy - з використанням спеціального футляра для диска, що вставляється в прийомний отвір приводу;

Tray - з використанням висувного лотка, на який кладеться диск;

У приводах типу Caddy і Slot-in диск може завантажуватися як горизонтально, так і вертикально - тобто при горизонтальному і, відповідно, вертикальному монтажі приводу.

Після завантаження диск не стосується жодних деталей дисковода, крім підставки і маховика, після чого його вже можна розкручувати.

На передній панелі приводу зазвичай розташовані:

Кнопка Eject для завантаження / розвантаження диска;

Індикатор доступу до диска Busy (в деяких моделях -Disk On / Busy, індикатор сигналізує не тільки про звернення до диска, але також про те, що в приводі знаходиться диск);

Гніздо для підключення навушників з електронним або механічним регулятором гучності.

Для зчитування інформації з диска використовується напівпровідниковий лазер, що випромінює в інфрачервоному діапазоні - довжина хвилі становить близько 780 нм. Промінь лазера, проходячи через фокусуються лінзу, падає на що відображає шар. Відбитий промінь реєструється фотоприймачем. За зареєстрованому сигналу визначається проходження оптичної головки над пітамі і проміжками диска, а також перевіряється якість фокусування плями лазерного променя на поверхні диска і його орієнтації по центру доріжки.

На виході фотоприймача виходить цифровий потік біт, який декодується c видаленням додаткових нульових біт. B результаті цього виходить потік бітів, який являє собою вихідний потік даних, кодований по CIRC з доданими субкодами. Тому далі проводиться відділення субкодових каналів і CIRC-декодування. На етапі CIRC-декодування виявляється і виправляється більшість помилок, викликаних дефектами при штампуванні, неоднорідністю матеріалів диска, подряпинами на його поверхні, нечітким визначенням літа / проміжку в фотоприемнике і т.д. Отриманий потік біт являє собою корисну інформацію, що зберігається на диску.

DVD-технологія

Розвиток комп'ютерів і обчислювальних систем дозволило почати активне застосування потужних алгоритмів стиснення, що дозволяють вмістити на один диск не годину з чвертю, а від 5 до 10 годин музики практично без втрати якості. Однак для відеоіндустрії розмір одного диска виявився замалий навіть при використанні стиснення, та й комп'ютерні програми вже переросли можливості накопичувачів на CD-дисках. Вирішити всі ці проблеми була покликана DVD-технологія.

Відповідно до цього був прийнятий єдиний стандарт, названий DVD, або Digital Video Disc (згодом прийняли розшифровку Digital Versatile Disc - цифровий багатоцільовий диск). Далі була опублікована перша версія специфікації для DVD-ROM і DVD-Video і прийнята схема захисту цифрової копії від несанкціонованого тиражування.

В даний час існують стандарти для DVD-Video, DVD-ROM, DVD-Audio. Звуковий супровід на DVD підтримується стандартами Mono, PCM Stereo, Dolby Surround (Prologic), Dolby Digital AC-3, THX, DTS. Звукові стандарти Dolbv Digital AC-3, THX, DTS визначають шестиканальний звук, тобто звуковий супровід за схемою: фронтальні колонки, центр, тилові колонки і саббуффер. Зазвичай для позначення шестиканального звуку використовується абревіатура «5.1», що означає використання основних п'яти джерел звуку і окремо - низькочастотного блоку - саббуффера. Dolby ProLogic і Doiby Digital АС-3 відрізняються тим, що Dolby Digital АС-3 має шість незалежно записаних звукових доріжок, a Dolby ProLogic лише спеціальним чином обробляє стереосигнал і є імітацією шестиканального звуку.

Таким чином, звук на DVD-дисках записується в самих різних форматах, всі вони відтворюють кілька незалежних каналів просторового компрессированного звуку, створюючи тим самим реалістичну картину того, що відбувається.

DVD-відео - це цифрове відео, стислий за алгоритмом MPEG-2 і записане на DVD-диск. Формат - 25 кадрів в секунду з роздільною здатністю 720 х 576 крапок при глибині кольору 24-біт (PAL) або 30 кадрів 720 х 480 х 24-біт (NTSC). У стислому вигляді це потік 3О МБайт в секунду, а двогодинний фільм займатиме більше 100 гігабайт.

DVD-диски мають ємність від 4,7Gb до 17Gb залежно від типу. При цьому змінюється не щільність запису, а тип розміщення інформації. Диски бувають односторонні одношарові, односторонні двошарові, двосторонні одношарові і двосторонні двошарові. Крім того, бувають комбіновані диски, у яких з одного боку два шари, а з іншого - один.

Спосіб зберігання інформації на DVD-ROM практично такий же, як і у CD-ROM: уздовж металевої підкладки по спіралі розташовані канавки, що становлять так звані треки. Ці канавки несуть в собі інформацію, яка зчитується променем лазера, перетворюючи канавки в одинички і нулі. Сама відображає підкладка покрита захисним шаром пластика, оберігає диск від пошкодження.

Відмінність DVD-диска від CD - щільність записаної інформації. Так, наприклад, односторонній і однорівневий DVD-диск зберігає приблизно 4,7 Гбайт інформації (технологія DVD-5), а звичайний CD-диск - лише 650 Мбайт. Був розроблений новий напівпровідниковий лазерний випромінювач, який використовує для роботи меншу довжину хвилі (650-635 нм), ніж лазер дисковода CD-ROM (780 нм). Після цього відстань між треками стало менше, та й самі канавки на диску (хранителі інформації) значно зменшилися в розмірах.

Слідом за однорівневими дисками з'явилися дворівневі, що вміщають до 8,54 Гбайт інформації. Тут перший рівень знаходився під другим, а зчитування відбувалося шляхом фокусування променя лазера за рівнями (технологія DVD-9). За технологією DVD-10 зчитування відбувається з двох сторін по одному рівню. Зберігається обсяг досяг 9,4 Гбайт. Дворівневий DVD-18 забезпечує зберігання 17,08 Гбайт. Читання відбувається з двох сторін, кожна з яких має два рівні.

Істотними є такі характеристики приводу, як Access Time (час доступу), CPU Utilization (завантаження центрального процесора), Transfer Rate Inside / Outside (внутрішня і зовнішня швидкість передачі даних).

Показник Access Time (час доступу) відображає суму середнього часу пошуку, необхідну приводу DVD-ROM для позиціонування на потрібний трек і середнього часу «запізнювання» (латентності), протягом якого диск підводиться під потрібний сектор для зчитування. Відповідно, чим нижче значення Access Time, тим краще. Показник CPU Utilization (завантаження CPU) говорить про те, наскільки DVD-ROM використовує ресурси процесора.

Швидкість передачі даних характеризується двома показниками: внутрішньої (Inside) і зовнішньої (outside) швидкістю. Внутрішня швидкість передачі являє собою передачу між DVD-диском і внутрішнім буфером DVD-ROM безпосередньо.

Вона визначається багатьма параметрами: якістю і щільністю запису, швидкістю обертання і т. Д. На ці параметри впливає конструктивна особливість приводу. Зовнішня ж швидкість передачі даних повністю залежить від використовуваного режиму передачі.

Це пристрій для читання даних, які записані на оптичному компакт-диску.

Носієм інформації на CD-диску є рельєфна підкладка з полікарбонату 120, 80 мм, на яку нанесений тонкий шар відбиває світло металу (алюміній, іноді золото). При записи матриці компакт-диска лазерний промінь "пропалює" в ній дрібні ямки - піти (Pit), залишаючи відображають поверхні металевого диска - Ленд (Land). Після цього матриця (майстер-диск) відправляється в виробничий цех, де з нього штампується багато полікарбонатних копій. Потім рельєфна основа металлізуется, додається ще один, більш тонкий шар лаку, що захищає металевий шар.

При читанні диска інший, що зчитує промінь відбивається від ділянок-питов і лендов по-різному. Точніше, від питов він не відбивається - ямки поглинають промінь, не дають йому відбитися. Таким чином, піт дає сигнал "нуль", а ленд - "одиницю". А комбінація нулів і одиниць і є суттю будь-якої комп'ютерної інформації. Від центру до краю компакт-диска наноситься одна доріжка шириною 0,4 мкм у вигляді спіралі з кроком 1,6 мкм.

Вся поверхня компакт-диска розбита на три ділянки у вигляді кілець, розміщених від центру до його краю. Початкова область (Lead-In) розміщена ближче до центру диска. При ініціалізації диска в персональному комп'ютері Lead-In-область зчитується першою. У цій області записаний заголовок диска таблиця соднржаній (Table of Contents), таблиця адрес всіх записів, мітка диска і деяка службова інформація. Середня ділянка містить основну інформацію на компакт-диску і займає основну частину диска. Кінцева область диска Lead-Out містить мітку кінця диска.

З чого складається CD-ROM

Привід CD-ROM складається з основних компонентів:

• електродвигуна, який обертає диск;
• оптичної системи, яка складається з лазерного випромінювача, оптичних лінз та датчиків, призначеної для зчитування інформації з поверхні компакт-диска,
• мікропроцесорів, керуючих механікою привода, оптичною системою і декодування прочитаної інформації в двійковий код.

Компакт-диск розкручується електродвигуном. В потрібної області позиціонується промінь з лазерного випромінювача за допомогою оптичної системи приводу. Луч відбивається від поверхні диска і проходить через призму на спеціальний датчик. Потік променів перетворюється датчиком в електричний сигнал, який обробляється.

Ємність CD-ROM. Ємність CD-ROM складає величину 650-700 Мбайт (на дисках діаметром 80 мм - 180-210 Мбайт). На дисках такого типу можна помістити 74 хвилини аудіозаписи або до 2 годин відео телевізійної якості у форматі MPEG-4.

Швидкість передачі даних в CD-ROM.Швидкість передачі даних (Data Transfer Rate) - це величина, що характеризує максимальну швидкість, з якою привід передає лічені з компакт-диска дані в оперативну пам'ять. Швидкість передачі даних збільшується від початкових секторів до кінцевих. Швидкість передачі внутрішнього кільця диска називається Inside Data Transfer Rate, а зовнішнього - Outside Data Transfer Rate. У техпаспорті наводиться зовнішня швидкість. Таким чином, привід Sony 52x - це 52 швидкісний дисковод фірми Sony. Дані читаються в 52 рази швидше, ніж в дисководах (або звичайного аудіопрогравачем), швидкість читання яких складає 150 кбайт / с. Тобто, помноживши 52 на 150 отримуємо швидкість передачі даннихпрівода Sony 52x рівну 7800 кбайт / с.

Основні функціональні вузли і принцип роботи.

ТЕМА 3.3 Накопичувачі на компакт - дисках

Існують наступні носії на компакт-дисках (оптичні):

¾ CD-ROM - пристрій тільки для зчитування інформації

¾ CD-R - для зчитування і однократного запису

¾ CD-RW - для зчитування і багаторазового запису

¾ Магнитооптические накопичувачі

Приводи CD-R, CD-RW, CD-ROM, DVD-R, DVD-RW

Принцип дії нд ех оптичних накопичувал їй інформації заснований на лазерної технології: промінь лазера використовується як для зчитування так і для запису інформації. Приводи CD-ROM.

Носії інформації на диску CD-ROM є рельєфна підкладка. Запис інформації являє собою процес формування рельєфу на підкладці шляхом марнотратства мініатюрних штрихів лазерним променем. Зчитування виробляється щодо реєстрації відображення променя лазера. Сигнал від штриха 1, від поверхні без штриха 0.

Приводи CD-ROM

· Завантажувальний пристрій

· Оптико-механічний блок

· Системи управління приводом і автономного регулювання

· Універсальний декодер

· Інтерфейсний блок

Електромеханічний привід приводить в обертання диск, поміщений в завантажувальний пристрій. Напівпровідниковий лазер генерує малопотужний інфрачервоний промінь, який потрапляє на розділову призму, відбивається від дзеркала і фокусується на поверхні диска. До потрібної доріжці промінь переміщається в такий спосіб: спершу двигун по кому від вбудованого мікропроцесора переміщує рухому каретку з відбиваючим дзеркалом і потрібної доріжці. Відбитий промінь фокусується лінзою, відбивається від дзеркала, потрапляє на розділову призму, і направляє промінь на другу фокусируемое лінзу, далі промінь потрапляє на фотодатчик, перетворює світлову енергію в електричні імпульси. Сигнали з фотодатчика надходять на універсальний декодер, який і необхідний для перетворення імпульсів в зрозумілу комп'ютеру цифрову інформацію, представляє собою процесор.

Система автономного спостереження за поверхнею диска і доріжки запису даних забезпечують високу точність зчитування інформації. Сигнал з фотодатчика у вигляді імпульсів надходить в систему автономного регулювання, де виділяються сигнали помилок стеження. Ці сигнали з підсилювача надходять в систему автономного регулювання: фокуса, системи автономного регулювання потужності випромінюваного лазера, швидкість обертання диска, радіальної подачі, потужність випромінювання лазера, лин єйної швидкості обертання диска.

накопичувачі DVD

DVD-диски конструктивно виконується односторонніми і двосторонніми.

На відміну від CD в DVD дисках відстань між доріжками запису менше і зменшені розміри штрихів запису. В результаті чого збільшена ємність. Кількість зображень збережених в форматі DVD порівнянно з якістю професійних студійних відеозаписів, а якість звуку не поступається студійному.

Накопичувачі з сесіями записом

Для однократного запису використовуються диски CD-R, що представляють собою диск, реєстраційний шар якого виконаний з матеріалу темніючого при нагріванні. Темні і світлі ділянки CD-R аналогічні штрихами і рівній поверхні CD-ROM.

CD-RW- перезаписувані диски, реєструючий шар якого виконаний з органічних з'єдн еній, здатних змінювати свій фазовий стан з аморфного на кристалічний під впливом лазерного променя.

При нагріванні лазерним променем вище деякої критичної температури, матеріал реєструючого шару переходить в аморфний стан і залишається в ньому після охолодження. При нагріванні до температури значно нижче критичної відновлює свій первісний стан (кристалічний).

Лазерний промінь Лазерний промінь

Що відображає шар реєструє шар

CD-ROM Захисний лаковий шар

Розділ 4. ПРИСТРОЇ відображення інформації

Накопичувачі на компакт-дисках

Для вирішення широкого кола завдань інформатизації використовуються наступні оптичні накопичувачі інформації:

CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory) - пристрої, що запам'ятовують тільки для зчитування з них інформації;

CD-WORM (Write Once Read Many) - пристрої, що запам'ятовують для зчитування і однократного запису інформації;

CD-R (CD-Recordable) - пристрої, що запам'ятовують для зчитування і багаторазового запису інформації;

МО - магнітооптичні накопичувачі, на які можлива багаторазова запис.

Принцип дії всіх оптичних накопичувачів інформації заснований на лазерної технології. Промінь лазера використовується як для запису на носій інформації, так і для зчитування раніше записаних даних, і є, по суті, справи своєрідним носієм інформації.

Приводи CD-ROM

CD-ROM - компакт-диск (CD), призначений для зберігання в цифровому вигляді попередньо записаної на нього інформації і зчитування її з допомогою спеціального пристрою, званого CD-ROM-driver, - дисковода для читання компакт-дисків.

До числа завдань, для вирішення яких призначається пристрій CD-ROM, можна віднести: установку і оновлення програмного забезпечення; пошук інформації в базах даних; запуск і роботу з ігровими та освітніми програмами; перегляд відеофільмів; прослуховування музичних CD.

Історія створення CD-ROM починається з 1980 р, коли фірми Sony і Philips об'єднали свої зусилля по створенню технології запису і виробництва компакт-дисків з використанням лазерів. Починаючи з 1994 р, дисководи CD-ROM стають невід'ємною частиною стандартної конфігурації ПК. Носієм інформації на CD-диску є рельєфна підкладка, на яку нанесений тонкий шар відбиває світло матеріалу, як правило, алюмінію. Запис інформації на компакт-диск являє собою процес формування рельєфу на підкладці шляхом «пропалювання» мініатюрних штрихів-питов лазерним променем. Зчитування інформації проводиться за рахунок реєстрації променя лазера, відбитого від рельєфу підкладки. Що відображає ділянку поверхні диска дає сигнал «нуль», а сигнал від штриха - «одиницю».

Зберігання даних на CD-дисках, як і на магнітних дисках, організовується в двійковій формі.

У порівнянні з вінчестерами CD значно надійніше в транспортуванні. Обсяг даних, наявних на CD, досягає 700 - 800 Мбайт, причому при дотриманні правил експлуатації CD практично не зношується.

Процес виготовлення CD-дисків включає кілька етапів. На першому етапі створюється інформаційний файл для подальшого запису на носій. На другому етапі за допомогою лазерного променя проводиться запис інформації на носій, в якості якого використовується стеклопластіковий диск з покриттям з фоторезистивной матеріалу. Інформація записується у вигляді послідовності розташованих по спіралі заглиблень (штрихів), як показано на рис. 3.7. Глибина кожного штриха-пита (pit) дорівнює 0,12 мкм, ширина (в напрямку, перпендикулярному площині рисунка) - 0,8 - 3,0 мкм. Вони розташовані уздовж спіральної доріжки, відстань між сусідніми витками якої становить 1,6 мкм, що відповідає щільності 16000 витків / дюйм (625 витків / мм). Довжина штрихів уздовж доріжки запису коливається від 0,83 до 3,1 мкм.

На наступному етапі проводяться прояв фоторезісторного шару і металізація диска. Виготовлений за такою технологією диск називається майстер-диском. Для тиражування компакт-дисків з майстер-диска методом гальванопластики знімається кілька робочих копій. Робочі копії покриваються більш міцним металевим шаром (наприклад, нікелем), ніж майстер-диск, і можуть використовуватися в якості матриць для тиражування CD-дисків до 10 тис. Шт. з кожної матриці. Тиражування здійснюється методом гарячого штампування, після якої інформаційну сторону основи диска, виконану з полікарбонату, піддають вакуумної металізації шаром алюмінію і диск покривають шаром лаку. Диски, виконані методом гарячого штампування, відповідно до паспортних даних забезпечують до 10000 циклів безпомилкового зчитування даних. Товщина CD-диска 1,2 мм, діаметр - 120 мм.

Привід CD-ROM містить наступні основні функціональні вузли:

Завантажувальний пристрій;

Оптико-механічний блок;

Системи управління приводом і автоматичного регулювання;

Універсальний декодер і інтерфейсний блок.

На рис. 3.8 дана конструкція оптико-механічного блоку приводу CD-ROM, який працює в такий спосіб. Електромеханічний привід приводить в обертання диск, поміщений в завантажувальний пристрій. Оптико-механічний блок забезпечує переміщення оптико-механічною головки зчитування по радіусу диска і зчитування інформації. Напівпровідниковий лазер генерує малопотужний інфрачервоний промінь (типова довжина хвилі 780 нм, потужність випромінювання 0,2 - 5,0 мВт), який потрапляє на розділову призму, відбивається від дзеркала і фокусується лінзою на поверхні диска. Серводвигун по командам, що надходять від вбудованого мікропроцесора, переміщує рухому каретку з відбиваючим дзеркалом до потрібної доріжки на компакт-диску. Відбитий від диска промінь фокусується лінзою, розташованої під диском, відбивається від дзеркала і потрапляє на розділову призму, яка направляє промінь на другу фокусуються лінзу. Далі промінь потрапляє на фотодатчик, що перетворить світлову енергію в електричні імпульси. Сигнали з фотодатчика надходять на універсальний декодер

Системи автоматичного спостереження за поверхнею диска і доріжки запису даних забезпечують високу точність зчитування інформації. Сигнал з фотодатчика у вигляді послідовності імпульсів надходить в підсилювач системи автоматичного регулювання, де виділяються сигнали помилок стеження. Ці сигнали надходять в системи автоматичного регулювання: фокуса, радіальної подачі, потужності випромінювання лазера, лінійної швидкості обертання диска.

Універсальний декодер представляє собою процесор для обробки сигналів, лічених з CD. До його складу входять два декодера, оперативний пристрій і контролер управління декодером. Застосування подвійного декодування дає можливість відновити втрачену інформацію обсягом до 500 байт. Оперативний пристрій виконує функцію буферної пам'яті, а контролер управляє режимами виправлення помилок.

Інтерфейсний блок складається з перетворювача цифрових даних в аналогові сигнали, фільтра нижніх частот і інтерфейсу для зв'язку з комп'ютером. При відтворенні аудіоінформації ЦАП перетворить закодовану інформацію в аналоговий сигнал, який надходить на підсилювач з активним фільтром низьких частот і далі на звукову карту, яка пов'язана з навушниками або акустичними колонками.

Нижче наводяться експлуатаційні характеристики, які необхідно враховувати при виборі CD-ROM стосовно до конкретних задач.

Швидкість передачі даних (Data Transfer Rate - DTR) - максимальна швидкість, з якою дані пересилаються від носія інформації в оперативну пам'ять комп'ютера. Це найбільш важлива характеристика приводу CD-ROM, яка практично завжди згадується разом з назвою моделі. Безпосередньо зі швидкістю передачі даних пов'язана швидкість обертання диска. Перші приводи CD-ROM передавали дані зі швидкістю 150 Кбайт / с, як і програвачі аудиокомпакт-дисків. Швидкість передачі даних наступних поколінь пристроїв, як правило, кратна цього числа (150 Кбайт / с). Такі приводи отримали назву накопичувачів з двох-, трьох-, чотирикратної швидкістю і т.д. Наприклад, 60-швидкісний привід CD-ROM забезпечує зчитування інформації зі швидкістю 9000 Кбайт / с.

Висока швидкість передачі даних приводу CD-ROM необхідна перш за все для синхронізації зображення і звуку. При недостатній швидкості передачі можливі пропуск кадрів відеозображення і спотворення звуку.

Однак подальше, понад 72-кратності, підвищення швидкості зчитування приводів CD-ROM недоцільно, оскільки при подальшому підвищенні швидкості обертання CD не забезпечується необхідний рівень якості зчитування. І, крім того, з'явилася більш перспективна технологія - DVD.

Якість зчитування характеризується коефіцієнтом помилок (Eror Rate) і являє собою ймовірність отримання спотвореного інформаційного біта при його зчитуванні. Даний параметр відображає здатність пристрою CD-ROM коректувати помилки читання / запису. Паспортні значення цього коефіцієнта - 10 ~ 11-10 ~ 12. Коли зчитуються дані з забрудненого або подряпаного ділянки диска, реєструються групи помилкових бітів. Якщо помилку не вдається усунути за допомогою завадостійкого коду (вживаного при читанні / запису), швидкість зчитування даних знижується і відбувається багаторазовий повтор читання.

Середній час доступу (Access Time - АТ) - це час (у мілісекундах), яке потрібно приводу, щоб знайти на носії потрібні дані. Очевидно, що при роботі на внутрішніх ділянках диска час доступу буде менше, ніж при зчитуванні інформації з зовнішніх ділянок. Тому в паспорті накопичувача приводиться середній час доступу, яке визначається як середнє значення при виконанні декількох зчитувань даних з різних ділянок диска. У міру вдосконалення приводів CD-ROM середній час доступу зменшується, але тим не менше цей параметр значно відрізняється від аналогічного для накопичувачів на жорстких дисках (100 - 200 мс для CD-ROM і 7 - 9 мс для жорстких дисків). Це пояснюється принциповими відмінностями конструкцій: в накопичувачах на жорстких дисках використовується кілька магнітних головок і діапазон їх механічного переміщення менше, ніж діапазон переміщення оптичної головки приводу CD-ROM.

Обсяг буферної пам'яті - це обсяг оперативного запам'ятовуючого пристрою приводу CD-ROM, що використовується для збільшення швидкості доступу до даних, записаних на носії. Буферна пам'ять (кеш-пам'ять) являє собою встановлюються на платі накопичувача мікросхеми пам'яті для зберігання лічених даних. Завдяки буферної пам'яті, дані, розміщені в різних областях диска, можуть передаватися в комп'ютер з постійною швидкістю. Обсяг буферної пам'яті окремих моделей приводу CD-ROM - 512 Кбайт.

Середнє напрацювання на відмову - середній час в годинах, що характеризує безвідмовність роботи приводу CD-ROM. Середнє напрацювання на відмову різних моделей приводів CD-ROM 50-125 тис. Ч, або 6-14,5 років цілодобової роботи, що значно перевищує термін морального старіння накопичувача.

В процесі розвитку накопичувачів на оптичних дисках розроблений цілий ряд основних форматів запису інформації на CD.

Формат CD-DA (Digital Audio) - цифровий аудіо-компакт диск з часом звучання 74 хв.

Формат ISO 9660 - найбільш поширений стандарт логічної організації даних.

Формат High Sierra (HSG) запропонований в 1995 р і забезпечує читання даних, записаних на диск у форматі ISO 9660, за допомогою приводів всіх типів, що призвело до широкого тиражування програм на CD і сприяло створенню компакт-дисків, орієнтованих на різні операційні системи.

Формат Photo-CD розроблений в 1990- 1992 рр. і призначений для запису на CD, зберігання і відтворення статичної відеоінформації у вигляді високоякісних фотозображень. Диск формату Photo-CD вміщує від 100 до 800 фотозображень відповідних дозволів - 2048x3072 і 256 ^ 384, а також зберігає звукову інформацію.

Будь-диск CD-ROM, що містить текст і графічні дані, аудіо- або відеоінформацію, відноситься до категорії мультимедіа. Мультимедіа CD існують в різних форматах для різних операційних систем: DOS, Windows, OS / 2, UNIX, Macintosh.

Формат CD-I (Intractive) розроблений для широкого кола користувачів як стандарт мультимедійного диска, що містить різну текстову, графічну, аудіо- та відеоінформацію. Диск формату CD-I дозволяє зберігати відеозображення зі звуковим супроводом (стерео) і тривалістю відтворення до 20 хв.

Формат CD-DV (Digital Video) забезпечує запис і зберігання. високоякісного відеозображення зі стереозвуком протягом 74 хв. При зберіганні забезпечується стиснення по методу MPEG-1 (Motion Picture Expert Group).

Читання диска можливо з використанням апаратного або програмного декодера стандарту MPEG.

Формат 3DО розроблений для ігрових приставок.

Приводи CD-ROM можуть працювати як зі стандартним інтерфейсом для підключення до роз'єму IDE (E-IDE), так і з високошвидкісним інтерфейсом SCSI.

Найпопулярніші дисководи CD-ROM в Росії - вироби з торговими марками Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.