Оптический привод. ликбез

CD-ROM drives

Further information: Optical disc drive

File:Cdrommit.jpg

An old 4× CD-ROM Drive.

CD-ROM discs are read using CD-ROM drives. A CD-ROM drive may be connected to the computer via an IDE (ATA), SCSI, S-ATA, Firewire, or USB interface or a proprietary interface, such as the Panasonic CD interface. Virtually all modern CD-ROM drives can also play audio CDs as well as Video CDs and other data standards when used in conjunction with the right software.

CD-ROM drive can sometimes be a misnomer for newer drives that are capable for reading and burning DVDs, the CD’s successor which is now the standard optical disc drive.

Laser & optics

CD-ROM drives employ a near-infrared 780 nm laser diode. The laser beam is directed onto the disc via an opto-electronic tracking module, which then detects whether the beam has been reflected or scattered.

Transfer rates

If a CD-ROM is read at the same rotational speed as an audio CD, the data transfer rate is 150 KiB/s, commonly referred to as «1×». At this data rate, the track moves along under the laser spot at about 1.2 m/s. To maintain this linear velocity as the optical head moves to different positions, the angular velocity is varied from 500 rpm at the inner edge to 200 rpm at the outer edge.
By increasing the speed at which the disc is spun, data can be transferred at greater rates. For example, a CD-ROM drive that can read at 8× speed spins the disc at 1600 to 4000 rpm, giving a linear velocity of 9.6 m/s and a transfer rate of 1200 KiB/s. Above 12× speed most drives read at Constant angular velocity (CAV, constant rpm) so that the motor is not made to change from one speed to another as the head seeks from place to place on the disc. In CAV mode the «×» number denotes the transfer rate at the outer edge of the disc, where it is a maximum.
20× was thought to be the maximum speed due to mechanical constraints until Samsung Electronics introduced the SCR-3230, a 32x CD-ROM drive which uses a ball bearing system to balance the spinning disc in the drive to reduce vibration and noise. As of 2004, the fastest transfer rate commonly available is about 52× or 10,400 rpm and 7.62 MiB/s. Higher spin speeds are limited by the strength of the polycarbonate plastic of which the discs are made. At 52×, the linear velocity of the outermost part of the disk is around 65 m/s. However, improvements can still be obtained by the use of multiple laser pickups as demonstrated by the Kenwood TrueX 72× which uses seven laser beams and a rotation speed of approximately 10×.

CD-Recordable drives are often sold with three different speed ratings, one speed for write-once operations, one for re-write operations, and one for read-only operations. The speeds are typically listed in that order; i.e. a 12×/10×/32× CD drive can, CPU and media permitting, write to CD-R discs at 12× speed (1.76 MiB/s), write to CD-RW discs at 10× speed (1.46 MiB/s), and read from CD discs at 32× speed (4.69 MiB/s).

The 1× speed rating for CD-ROM (150 KiB/s) is different than the 1× speed rating for DVDs (1.32 MiB/s).

File:CD laser assembly1.jpg

A view of a CD-ROM drive’s disassembled laser system.

File:Cd-rom-drive-reading-head-movement.gif

The movement of the laser enables reading at any position of the CD.

File:CD-Rom-Drive’s Laser.jpg

The laser system of a CD Drive.

Как выглядит стандартный оптический привод

Оптические дисководы отнюдь не однообразны, о чем может говорить наличие их представителей не только в обыкновенном системном блоке с привычными размерами, но и более тонкие в моноблоке или ноутбуке, к тому же привод может быть и переносной.

Основными интерфейсами подключения к компьютеру является SATA и USB, к устаревшим компьютерах такие приводы подключаются при помощи IDE шлейфов. Есть и другие способы подключения привода к компьютеру, но они не популярны.

Переносной, он же и внешний обычно, с интерфейсом подключения именно USB привод, подойдёт для любителей воспользоваться диском, даже если такая возможность в устройстве не предусмотрена. К тому же, такие оптические дисководы, можно использовать на нескольких персональных компьютерах, что тоже удобно.

Различных модификаций приводов, например, с лотком, обычно управляемым при помощи кнопки ли и на программном уровне или с вводным отверстием с возможностью автоматического забора диска существует достаточно много

Стоит обратить внимание на небольшое отверстие, находящееся обычно рядом с кнопкой извлечения лотка, которое поможет извлечь диск из привода при помощи погружения в него иголки и тем самым задействовав механизм извлечения, что актуально при выключенном компьютере или при заклинившем механизме. Тут нет ничего странного, пока совершенного технического решения скорее всего не существует

История

В течение 1990-х CD-ROM широко использовались для распространения программного обеспечения и данных для компьютеров и игровых консолей пятого поколения . Некоторые компакт-диски, называемые расширенными компакт-дисками , содержат как компьютерные данные, так и аудио, причем последние могут воспроизводиться на проигрывателе компакт-дисков , в то время как данные (например, программное обеспечение или цифровое видео) можно использовать только на компьютере (например, ПК в формате ISO 9660). ПЗУ).

Самая ранняя теоретическая работа по хранению на оптических дисках была сделана независимыми исследователями в Соединенных Штатах, включая Дэвида Пола Грегга (1958) и Джеймса Рассела (1965-1975). В частности, патенты Грегга были использованы в качестве основы спецификации LaserDisc, которая была совместно разработана MCA и Philips после того, как MCA приобрела патенты Грегга, а также основанную им компанию Gauss Electrophysics. LaserDisc был непосредственным предшественником компакт-диска, с основным отличием в том, что LaserDisc кодировал информацию посредством аналогового процесса, тогда как компакт-диск использовал цифровое кодирование.

Ключевая работа по оцифровке оптического диска была выполнена Тоши Дои и Кеес Шухамер Имминк в 1979–1980 годах, которые работали в рабочей группе Sony и Phillips. Результатом стал компакт-диск Digital Audio (CD-DA), разработанный в 1980 году. CD-ROM был позже разработан как расширение CD-DA и адаптировал этот формат для хранения любых форм цифровых данных с начальной емкостью. 553 МБ . Sony и Philips создали технический стандарт , определяющий формат CD-ROM в 1983 году, который впоследствии стал называться « Желтой книгой» . Одна из набора книг в цветном переплете, которые содержат технические характеристики для всех форматов компакт-дисков, Желтая книга определяет формат для дисков с максимальной емкостью 650 МБ. Компакт-диск был анонсирован в 1984 году и представлен Denon и Sony на первой японской компьютерной выставке COMDEX в 1985 году.

Что такое DVD?

Первоначально Digital Video Disk — цифровой видеодиск, затем Digital Versatile Disk — цифровой многоцелевой диск. Система записи подобна CD, но имеет гораздо большую плотность записи, что дает емкость самого простого диска около 4.7 Гб.

DVD могут быть двухслойными, содержащими два различных информационных слоя, расположенных на разной глубине и считываемых независимо, а также двусторонними. Введение второго слоя сопряжено с некоторыми накладными расходами на независимую обработку слоев, и увеличивает емкость диска в 1.8 раза, а организация второй стороны удваивает емкость. Таким образом, двухслойный двусторонний диск имеет емкость 17 Гб.

В настоящее время DVD ориентированы в основном на запись видеофильмов со встроенной локализацией (звуковое сопровождение и субтитры на различных языках, из которых проигрывателем автоматически выбирается нужный язык). Диск минимальной емкости вмещает 133-минутный фильм в формате MPEG-2.

DVD с произвольными данными обозначаются DVD-ROM, записываемые — DVD-R, перезаписываемые — DVD-RAM. DVD-R имеют максимальную емкость около 3.9 Гб, DVD-RAM — 2.6 Гб.

Большинство приводов DVD может читать и обычные CD, однако для считывания слоев DVD используются лазеры с длиной волны 650 и 635 нм (видимый красный цвет), что может создать проблемы чтению обычных дисков в этих приводах.

Производитель

К выбору производителя оптического привода стоит отнестись серьёзно. Хорошие устройства выпускают такие компании, как Plextor, SNO, ASUS, Pioneer, Lite-On, LG и другие.

Если вы ищете так называемый оптический привод Hi-End, тогда стоит присмотреться к продукции Plextor. До недавнего времени этот производитель был инноватором в данном сегменте рынка. Сейчас разница между Plextor и тем же SNO или ASUS незначительна.

Если вы хотите немного сэкономить на оптическом приводе, тогда можно посмотреть продукцию LG и Lite-On. Однако на текущий момент ситуация такова, что цены на продукты SNO зачастую ниже или такие же, как на вышеназванные бренды. Связано это в первую очередь с большой популярностью оптических приводов SNO и, как следствие, с ценовым демпингом со стороны дистрибьюторов и ретейлеров.

Типы оптических приводов

С развитием технологий хранения информации на пластиковых дисках появлялись новые типы компакт-дисков и соответствующие приводы:

• CD-ROM, CD-RW – первые приводы, предназначавшиеся для чтения и записи информации на диски типа CD с небольшим объемом пространства для хранения данных (около 700 Мб).

• DVD-ROM, DVD/CD-RW – усовершенствованные приводы, выпущенные после появления DVD-дисков с увеличенным объемом пространства для хранения информации (около 4,5 Гб). Эти устройства способны считывать и записывать данные на DVD-диски. При этом они поддерживают устаревшую технологию CD (способны читать/записывать CD-диски). Позже были представлены двухслойные DVD-диски, для обмена данными с которыми были выпущены усовершенствованные приводы – DVD-RW DL.

• BD-ROM, BD-RE – устройства для чтения и записи информации на диски нового поколения – Blu-Ray. Новая технология основана на использовании лазера, испускающего луч определенной длины волны (фиолетовый/синий цвет, на основании чего и было выбрано название Blu-Ray – «синий луч»). Такой лазерный луч способен считывать данные с более узких дорожек. Это позволило значительно увеличить плотность хранения информации на дисках без изменения их физических размеров. Необходимость новой технологии обусловлена появлению новых форматов хранения видеоданных (например, HDTV).

Кроме перечисленных выше существуют другие типы (HD DVD, GD-ROM и прочие), которые не получили широкого распространения. В большинстве современных ПК установлены DVD-ROM или BD-ROM.

Типы механизма загрузки

Все оптические приводы можно также разделить и по типам механизма загрузки дисков:

Выдвижной. Приводы, оснащенные подобным механизмом, имеют в конструкции выдвижной лоток, управляемый посредством встроенного электронного моторчика. Выдвижение лотка достигается путем банального нажатия на кнопку. Именно таким механизмом оснащается большинство моделей внутренних приводов.

Выдвижной ручной. В данном типе механизма выдвижение и загрузка лотка осуществляется вручную. Кнопка служит лишь для разблокировки лотка. Подобный механизм предназначен для внутренних и внешних приводов ноутбука. С его помощью удается существенно сократить расход заряда аккумулятора.

Щелевой. В приводах с данным видом механизма существует специальное отверстие в виде щели, через которую и осуществляется загрузка: диск вставляют в щель приблизительно до половины, вслед за этим специальный механизм подхватывает его и помещает внутрь устройства. Процесс извлечения происходит аналогичным образом. Данный механизм широко используется в slim-версиях моделей приводов.

Ручной. Такие приводы оснащены специальным отсеком с крышкой, как у CD-плеера. Все этапы загрузки диска (открытие крышки, установка/извлечение) производятся вручную. Широко используются во внешних типах приводов, а также применяются и в ноутбуках.

CD-ROM диски

Средства массовой информации

Компакт-диск в лотке частично открытого DVD-привода.

CD-ROM по внешнему виду идентичны аудио компакт-диски, и данные хранятся и извлекаются очень похожим образом (отличается от аудио компакт-дисков только стандартами, используемыми для хранения данных). Диски изготавливаются из диска толщиной 1,2 мм. поликарбонат пластик, тонким слоем алюминий сделать светоотражающую поверхность. Самый распространенный размер CD-ROM — 120 мм в диаметре, хотя меньший размер Мини-компакт-диск стандарт диаметром 80 мм, а также формованные компакт-диски во множестве нестандартных размеров и форм (например, носитель размером с визитку), также доступны.[нужна цитата]

Данные хранятся на диске в виде серии микроскопических углублений. А лазер светится на отражающую поверхность диска для считывания рисунка ямок и площадок («ямок», а промежутки между ними называются «площадками»). Поскольку глубина ямок составляет примерно от четверти до одной шестой длины волны лазерного света, используемого для чтения диска, отраженный лучс фаза смещается относительно входящего луча, вызывая деструктивное вмешательство и уменьшение интенсивности отраженного луча. Это преобразуется в двоичные данные.

Стандарт

Для данных, хранящихся на компакт-дисках, используются несколько форматов, известных как Радужные Книги. В Желтая книга, опубликовано в 1988 г., определяет спецификации для CD-ROM, стандартизированные в 1989 г. как ISO/IEC 10149 / ECMA-130 стандарт. Стандарт CD-ROM основан на оригинальном Красная книга CD-DA стандарт для аудио компакт-дисков. Другие стандарты, такие как Белая книга за Видео CD, дополнительно определите форматы на основе спецификаций CD-ROM. В Желтая книга сам по себе не является бесплатным, но стандарты с соответствующим содержанием можно бесплатно скачать с ISO или ECMA.

Существует несколько стандартов, которые определяют, как структурировать файлы данных на CD-ROM. ISO 9660 определяет стандарт файловая система для CD-ROM. ISO 13490 является улучшением этого стандарта, добавляющим поддержку непоследовательных однократная запись и перезаписываемые диски, такие как CD-R и CD-RW, а также несколько сеансов. Стандарт ISO 13346 был разработан для устранения большинства недостатков ISO 9660, и часть этого превратилась в UDF формат, который был принят для DVD. Спецификация загрузочного компакт-диска была выпущена в январе 1995 года, чтобы заставить компакт-диск имитировать жесткий диск или дискета, и называется Эль Торито.

Типы оптических приводов и их функционал:

Важную функциональную особенность оптического дисковода определяются его типом, который характеризует работу с используемым в дальнейшем накопителем, а вместе с этим возможные емкости диска, скорости на него записи и с него считывания. Для более полного понимания того, что такое оптический привод, и какое он имеет функциональное разнообразие рассмотрим возможности каждого типа.

CD приводы

CD – привод считается самым обыкновенным устройством для чтения оптических дисков, он подразделяется:

CD-ROM – устройство только для чтения CD дисков.

CD-RW – так же, как и CD-ROM имеет возможность считывать информацию с диска, но кроме считывания такие устройства могут производить и запись.

DVD приводы

DVD – основной функцией таких оптических приводов является использование DVD дисков:

DVD-ROM – способен только считывать информацию, DVD-RW производит и чтение, и запись, но тут нужно обратить внимание на то, что DVD приводы, могут проделывать операции по чтению и записи с CD носителями.Такой привод как DVD – RW DL, выполняет все функцию предыдущих DVD приводов с небольшим бонусом, которым является способностью записи на двухслойные диски, обладающие большей ёмкостью.Среди DVD устройств есть одно исключение, к которому относится комбинированный привод DVD/CD-RW, который кроме чтения всех форматов CD и DVD, производить запись может только на CD диски

Привод Blu-Ray

BD-RE является оптическим приводом, предназначенным для чтения информации с Blu-Ray дисков с размером слоя в 23.3 Гб. Его работа в сравнение с DVD устройствами основана на меньшей длине волны лазера и синего спектра излучения, а также увеличенным защитным слоем дисков. Данный слой обеспечивает высокую надёжность при чтении и записи.

Технология Blu-Ray в основном используется для хранения на таких дисках видео высокого разрешения и наряду с предыдущими типами приводов, имеет возможность использовать CD и DVD.

HD DVD привод

Так же существуют такие типы приводов как HD DVD, для чтения информации со всех видов дисков кроме Blu-Ray и его более продвинутый родственник HD DVD/DVDRW, который не только читает, но и пишет. Основной же функционал устройства представлен чтением HD DVD дисков и чтением, и записью в случае с HD DVD/DVDRW. Однослойные диски имеют вместимость 15 гигабайт, а двухслойные в 2 раза больше.

История

В 1990-х годах компакт-диски широко использовались для распространения программного обеспечения и данные для компьютеров и игровые приставки пятого поколения. Некоторые компакт-диски, называемые улучшенные компакт-диски, содержат как компьютерные данные, так и аудио, причем последний может воспроизводиться на СиДи плэйер, а данные (например, программное обеспечение или цифровое видео) можно использовать только на компьютере (например, ISO 9660 форматировать компакт-диски ПК).

Самая ранняя теоретическая работа по хранению на оптических дисках была проведена независимыми исследователями в США, включая Дэвид Пол Грегг (1958) и Джеймс Рассел (1965-1975). В частности, патенты Грегга легли в основу LaserDisc спецификация, разработанная совместно MCA и Philips после того, как MCA приобрела патенты Грегга, а также основанную им компанию Gauss Electrophysics. LaserDisc был непосредственным предшественником компакт-диска, с основным отличием в том, что LaserDisc кодировал информацию посредством аналогового процесса, тогда как компакт-диск использовал цифровое кодирование.

Ключевую работу по оцифровке оптического диска выполнил Тоши Дои и Кис Шухамер Имминк в 1979–1980 гг. работал в рабочей группе для Sony и Филлипс. Результатом стал Компакт-диск Цифровое аудио (CD-DA), определено в 1980 году. CD-ROM был позже разработан как расширение CD-DA и адаптировал этот формат для хранения любых форм цифровых данных с начальной емкостью 553 МиБ. Sony и Philips создал технический стандарт который определяет формат CD-ROM в 1983 году, в том, что стало называться Желтая книга. Один из набора книги в цветном переплете которые содержат технические характеристики для всех форматов компакт-дисков Желтая книга определяет формат для дисков максимальной емкостью 650 МБ. CD-ROM был анонсирован в 1984 году. и представленный Denon и Sony на первом японском COMDEX компьютерное шоу 1985 г.

Внешние и внутренние накопители

При выборе модели накопителя на компакт-дисках (внешний или внутренний) необходимо учитывать то, каким образом он будет использоваться и планируется ли модернизация компьютера. Каждый из этих типов накопителей имеет свои достоинства и недостатки. Вот некоторые из них : внешние накопители — эти портативные устройства прочнее и крупнее, чем встроенные, приобретать их рекомендуется только в случае нехватки места внутри компьютера или если необходимо подключить накопитель то к одному компьютеру, то к другому. Если в каждом из них имеется SCSI — адаптер, то эта процедура сводится к отключению накопителя от одного компьютера и подключению к другому. Внутренние накопители — эти устройства рекомендуется приобретать, если в компьютере есть свободный отсек или накопитель планируется использовать только на одном компьютере. Во всех современных компьютерах устанавливаются накопители на компакт — дисках.

Время доступа (access time)

Время доступа к данным для накопителей CD — ROM определяется точно также, как и для жёстких дисков. Оно равняется задержке между получением команды и моментом считывания первого бита данных. Время доступа измеряется в миллисекундах и его стандартное паспортное значение для накопителей 4х скоростных приблизительно равно 200 мс. При этом имеется в виду среднее время доступа, поскольку реальное время доступа зависит от расположения данных на диске. Очевидно, что при работе на внутренних дорожках диска время доступа будет меньше, чем при считывании информации с внешних дорожек. Поэтому в паспортах на накопители приводится среднее время доступа, определяемое как среднее значение при выполнении нескольких случайных считываний данных с диска.

Очевидно, что чем меньше время доступа, тем лучше, особенно в тех случаях, когда данные нужно находить и считывать быстро. Время доступа к данным на CD — ROM постоянно сокращается . Заметим, что этот параметр для накопителей CD — ROM намного хуже, чем для жёстких дисков (85-500 мс для CD — ROM и 10 мс для жёстких дисков).Столь существенная разница объясняется принципиальными различиями в конструкциях : в жёстких дисках используется несколько головок и диапазон их механического перемещения меньше. Накопители CD — ROM используют один лазерный луч, и он перемещается вдоль всего диска . К тому же данные на компакт — диске записаны вдоль спирали и после перемещения считывающей головки для чтения данной дорожки необходимо ещё ожидать, когда лазерный луч падает на участок с необходимыми данными. При чтении внешних дорожек время доступа больше, нежели при чтении внутренних дорожек.
Обычно, когда увеличивается скорость передачи данных, соответственно уменьшается и время доступа.

Устройство привода CD-ROM

Типовой привод состоит из платы электроники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей головки и системы загрузки диска. 

На плате электроники размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала. Большинство приводов использует одну плату электроники, однако в некоторых моделях отдельные схемы выносятся на вспомогательные небольшие платы. 

Шпиндельный двигатель служит для приведения диска во вращение с постоянной или переменной линейной скоростью. Сохранение постоянной линейной скорости требует изменения угловой скорости диска в зависимости от положения оптической головки. При поиске фрагментов диск может вращаться с большей скоростью, нежели при считывании, поэтому от шпиндельного двигателя требуется хорошая динамическая характеристика; двигатель используется как для разгона, так и для торможения диска. 

На оси шпиндельного двигателя закреплена подставка, к которой после загрузки прижимается диск. Поверхность подставки обычно покрыта резиной или мягким пластиком для устранения проскальзывания диска. Прижим диска к подставке осуществляется при помощи шайбы, расположенной с другой стороны диска; подставка и шайба содержат постоянные магниты, сила, притяжения которых прижимает шайбу через диск к подставке. 

Система оптической головки состоит из самой головки и системы ее перемещения. В головке размещены лазерный излучатель, на основе инфракрасного лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель. Система фокусировки представляет собой подвижную линзу, приводимую в движение электромагнитной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой громкоговорителя. Изменение напряженности магнитного поля вызывают перемещение линзы и пере фокусировку лазерного луча. Благодаря малой инерционности такая система эффективно отслеживает вертикальные биения диска даже при значительных скоростях вращения. 

Система перемещения головки имеет собственный приводной двигатель, приводящий в движение каретку с оптической головкой при помощи зубчатой либо червячной передачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным напряжением: при червячной передаче — подпружиненные шарики, при зубчатой — подпружиненные в разные стороны пары шестерней. 

Система загрузки диска выполняется в двух вариантах: с использованием специального футляра для диска (caddy), вставляемого в приемное отверстие привода, и с использованием выдвижного лотка (tray), на который кладется сам диск. В обоих случаях система содержит двигатель, приводящий в движение лоток или футляр, а также механизм перемещения рамы, на которой закреплена вся механическая система вместе со шпиндельным двигателем и приводом оптической головки, в рабочее положение, когда диск ложится на подставку шпиндельного двигателя. 
При использовании обычного лотка привод невозможно установить в иное положение, кроме горизонтального. В приводах, допускающих монтаж в вертикальном положении, конструкция лотка предусматривает фиксаторы, удерживающие диск при выдвинутом лотке. 

На передней панели привода обычно расположены кнопка Eject для загрузки/выгрузки диска, индикатор обращения к приводу и гнездо для подключения наушников с электронным или механическим регулятором громкости. В ряде моделей добавлена кнопка Play/Next для запуска проигрывания звуковых дисков и перехода между звуковыми дорожками; кнопка Eject при этом обычно используется для остановки проигрывания без выбрасывания диска. На некоторых моделях с механическим регулятором громкости, выполненным в виде ручки, проигрывание и переход осуществляются при нажатии на торец регулятора. 

Большинство приводов также имеет на передней панели небольшое отверстие, предназначенное для аварийного извлечения диска в тех случаях, когда обычным способом это сделать невозможно — например, при выходе из строя привода лотка или всего CD-ROM, при пропадании питания и т.п. В отверстие нужно вставить шпильку или распрямленную скрепку и аккуратно нажать — при этом снимается блокировка лотка или дискового футляра, и его можно выдвинуть вручную.

Похожие записи:

Радиоволна — radio wave Лада largus бортжурнал дхо из штатных ламп ларгуса Выбираем пленочный теплый пол (инфракрасный): виды, безопасность, монтаж, производители Оптоволоконные линии связи: неограниченные возможности Какой дифавтомат поставить? Рекани анжело люстры