Введение
Мир
быстро меняется... Компьютер стал неотъемлемым атрибутом
современной жизни, являясь информационным и развлекательным
центром. Как известно, для любого информационного центра
необходим оперативный ввод и вывод информации. На данном
этапе развития IT -технологий и коммуникаций эту задачу
берет на себя оптический метод записи, хранения и воспроизведения
информации посредством приводов CD \ DVD - ROM и оптических
компакт дисков. Несомненно, существуют более привлекательные
альтернативы, например, Flash - drive или внешний жесткий
накопитель с интерфейсом USB , однако они еще не достигли
своей массовости, как оптические приводы, поэтому мы их
не рассматриваем. Итак, CD - ROM ...
В
начале 80-х годов голландская фирма " Philips "объявила
о совершенной ею революцией в области звуковоспроизведения.
Ее инженеры придумали то, что сейчас пользуется огромной
популярностью - это лазерные диски и проигрыватели. В чем
же состоит главное преимущество лазерного или компакт-диска?
Прежде всего, это необычайно высокое качество воспроизведения
информации. Поскольку при считывании компакт-дисков считывающим
устройством является лазерный луч, а следовательно, между
ним и диском нет механического контакта, то полностью отсутствуют
посторонние шумы, шуршанье и треск свойственные обычным
магнитным носителям. Таким образом, оптический метод хранения
информации стал самым массовым и распространенным.
Конструктивные
особенности приводов CD-ROM
Как
известно, большинство накопителей бывают внешними и встраиваемыми
(внутренними). Приводы компакт-дисков в этом смысле не являются
исключением. Большинство предлагаемых в настоящее время
накопителей CD-ROM являются встраиваемыми. Внешний накопитель
стоит заметно дороже. Это легко объяснимо, так как в этом
случае накопитель имеет собственный корпус и источник питания.
Форм-фактор современного встраиваемого привода CD-ROM определяется
двумя параметрами: половинной высотой (Half-High, HH) и
горизонтальным размером 5.25 дюйма .
На
передней панели каждого накопителя имеется доступ к механизму
загрузки компакт-диска. Одним из самых распространенных
является механизм загрузки CD-ROM с помощью tray-механизма.
Tray-механизм действительно похож на поднос, который выдвигается
из накопителя обычно после нажатия кнопки Eject. На него
устанавливается компакт-диск, после чего “поднос” в накопитель
задвигается посредством кнопки расположенной на передней
панели привода. На передней панели привода, кроме того,
расположены: индикатор работы устройства (busy), также предусмотрено
отверстие, с помощью которого можно извлечь компакт-диск
даже в аварийной ситуации, например, если не срабатывает
кнопка Eject или подача электропитания приостановлена. Теперь
поговорим о принципе работы CD - ROM .
Внутреннее устройство
CD-ROM
Принцип
работы дисковода CD-ROM
Принцип
работы дисковода напоминает принцип работы обычных дисководов
для гибких дисков. Поверхность оптического диска (CD-ROM)
перемещается относительно лазерной головки постоянной линейной
скоростью, а угловая скорость меняется в зависимости от
радиального положения головки. Луч лазера направляется на
дорожку, фокусируясь при этом с помощью катушки. Луч проникает
сквозь защитный слой пластика и попадает на отражающий слой
алюминия на поверхности диска. При попадании его на выступ,
он отражается на детектор и проходит через призму, отклоняющую
его на светочувствительный диод. Если луч попадает в ямку,
он рассеивается и лишь малая часть излучения отражается
обратно и доходит до светочувствительного диода. На диоде
световые импульсы преобразуются в электрические, яркое излучение
преобразуется в нули слабое - в единицы. Таким образом,
ямки воспринимаются дисководом как логические нули, а гладкая
поверхность как логические единицы. Таким образом считывается
информация.
|
|
Принцип
работы CD - ROM
Производительность
CD-ROM обычно определяется его скоростными характеристиками
при непрерывной передаче данных в течение некоторого промежутка
времени и средним временем доступа к данным, измеряемыми
соответственно в Кбайт/с и мс. В настоящий момент IT -технологии
динамично развиваются, поэтому производительность приводов
заметно возросла в отношении скорости чтения данных. Сегодня
CD - ROM обладает как минимум 52х скоростью, что позволяет
значительно быстрее считывать данные. Для повышения производительности
дисководов их снабжают буферной памятью (стандартные объемы
кэша: 64,128,256,512,1024,1536,2048 Кбайт) . Буфер дисковода
представляет собой память для кратковременного хранения
данных, после считывания их с CD-ROM, но до пересылки в
плату контролера, а затем в ЦП. Такая буферизация дает возможность
дисковому устройству передавать данные в процессор небольшими
порциями, а не занимать его время медленной пересылкой постоянного
потока данных. Например, согласно требованиям стандарта
MPC уровня 2 накопитель CD-ROM удвоенной скоростью должен
занимать не более 60% ресурсов ЦП.
Важной
характеристикой дисковода является степень заполнения буфера,
которая влияет на качество воспроизведения анимационных
изображений и видеофильмов. Эта величина определяется как
отношение числа блоков данных, переданных в буфер из накопителя
и хранящихся в нем до момента начала их выдачи на системную
шину, к общему числу блоков, которые способен вмещать буфер.
Слишком большая степень заполнения может привести к задержкам
при выдаче из буфера на шину; с дугой стороны, буфер со
слишком малой степенью заполнения будет требовать больше
внимания со стороны процессора. Обе эти ситуации приводят
к скачкам и срывам изображения во время воспроизведения.
Цифровые
интерфейсы
В
настоящее время наиболее распространенными являются SCSI
и IDE интерфейсы. Помимо этих интерфейсов существует масса
других стандартов конкретных производителей, таких как Sony,
Panasonic, Mitsumi, Matsushita, однако их роль весьма мала.
В свою очередь оба интерфейса SCSI и IDE имеют усовершенствованные
версии. Для SCSI это SCSI-2 и Fast SCSI-2, для IDE - интерфейс
EIDE. Последний поддерживает два параллельных канала и по
характеристикам занимает промежуточное место между SCSI
и IDE. Интерфейс SCSI по сравнению с IDE в принципе является
более быстрым по потенциальной скорости обмена данными с
диском. Если учесть, что общая концепция вычислений постепенно
сдвигается в сторону мультизадачной среды, когда одновременно
требуется доступ как к жесткому диску, так и к устройству
типа CD-ROM, использование интерфейса SCSI оказывается предпочтительнее.
Подключение
дисководов CD-ROM
На
сегодняшний день существует несколько способов подключения
дисководов CD-ROM. Первый способ основан на том, что один
канал интерфейса IDE может поддерживать два встроенных устройства.
Накопитель CD-ROM подключают к плате ввода-вывода через
интерфейс IDE вместе с жестким диском по принципу master/slave.
Однако в этом случае снижается скорость обмена данными с
жестким диском. Одним из способов решения этой проблемы
является подключение устройств CD-ROM к различным каналам
одного интерфейса EIDE или к двум различным котроллерам
IDE. Если CD-ROM имеет SCSI интерфейс, то его соответственно
подключают к SCSI контроллеру. Другим подходом является
применение 32- битных драйверов дисководов CD-ROM вместо
используемых в настоящее время 16- битных. Также не следует
забывать, что современные материнские платы содержат встроенные
контроллеры SCSI и IDE, что вообще исключает необходимость
в дополнительной плате ввода-вывода для подключения дисководов
CD-ROM.
CD
( compact disc )
Все
CD-ROM имеют один и тот же физический формат изготовления
и емкость 650 Мбайт. Диск диаметром 120 мм , толщиной 1,2
мм и центральным отверстием диаметром 15 мм . Центральная
область вокруг отверстия шириной 6 мм называется зоной крепления
(clamping area) . За ней непосредственно следует заголовочная
область (lead in area) , содержащая оглавление диска (table
of content) . Далее расположена область шириной 33 мм ,
предназначенная для хранения данных и физически представляющая
собой единый трек. Завершающей является терминальная область
(lead out) шириной 1 мм . Внешний обод диска шириной 3 мм
.
Область
хранения данных логически может содержать от 1 до 99 треков,
однако разнородная информация не может быть смешанна на
одном треке. Цифровая информация хранится на CD-ROM в виде
чередующихся по ходу спирали ямок, нанесенных на поверхность
полиуглеродного пластика. Ямка воспринимается лучом лазера
как логический ноль, а гладкая поверхность как логическая
единица.
СD-ROM
изготавливается методом штамповки. Со стеклянной матрицы
изготавливают пластиковую основу, после этого поверх пластика
для отражения лазерного луча наносится слой алюминия, который
в свою очередь покрывается защитным слоем лака. В CD-R для
увеличения коэффициента отражения лазерного луча на пластик
наносят слой золота, который покрывают красителем, затем
на краситель наносят защитный слой лака.
В
отличии от CD-R запись информации на CD-ROM производится
в момент его изготовления т.е. штамповки. На СD-R информация
записывается при помощи CD рекордера. Луч лазера выжигает
на “тарелке” отверстие колоколообразной формы, что дает
преимущество перед обычным CD-ROM, так как в такой ямке
луч лазера рассеивается сильнее и меньшая часть излучения
попадает в приемник. Однако после записи информации на CD-R,
он фактически становится обычным компакт диском.
Схема
конструкции оптического диска
1 наружный
слой из прозрачной пластмассы
2 металлизированная
отражающая дорожка записи
3 твердая непрозрачная
пластиковая основа
Резюме
Таким
образом мы рассмотрели основные принципы работы CD - ROM
и оптический метод хранения информации. В настоящее время
существует множество достойных альтернатив компакт дискам
о которых упоминалось выше, но они еще не получили широкого
распространения. H а сегодняшний день оптические диски являются
основными носителями информации, поскольку они имеют низкую
стоимость, отличаются высоким качеством воспроизведения
и массовым применением в бытовой электронике ( DVD \ MP3
плееры, музыкальные центры). Тем более, сегодня грядет революция
оптических приводов: стандартные CD \ DVD - ROM сменяют
Blue - ray и HDTV приводы, на носители которых возможно
записать от 25 до 100 гигабайт информации, что несет новые
возможности в компьютерных развлечениях, музыке и кино.
Технология Blue - ray уже используется в SONY PlayStation
3, а также поддерживает телевидение высокой четкости, которое
неизбежно входит в нашу жизнь. Данные факты указывают на
то, что оптический метод хранения информации является не
только самым распространенным, но и перспективным.