При массовом коммерческом производстве компакт-диски изготавливаются штамповкой или прессованием, а не выжиганием с помощью лазера, как многие считают (см. рисунок ниже). Хотя лазер и применяется для вытравливания данных на стеклянном мастер-диске, покрытом светочувствительным материалом, непосредственно выжигать диски при выпуске сотен или тысяч копий было бы, по меньшей мере, непрактично.
Ниже представлены основные этапы производства компакт-дисков.
Нанесение фоторезисторного слоя. Круглая пластина из полированного стекла диаметром 240 мм и толщиной 6 мм покрывается слоем фоторезистора толщиной около 150 микрон, после чего обжигается при температуре 80°С (176°F) в течение 30 минут.
1. Лазерная запись. Лазерный самописец (Laser Beam Recorder - LBR) посылает импульсы синего или фиолетового света, которые засвечивают и размягчают определенные участки фоторезисторного слоя стеклянного мастер-диска.
2. Формирование мастер-диска. Обработанный стеклянный диск погружается в раствор гидрооксида натрия (едкого натра), который растворяет экспонированные лазером участки, формируя тем самым впадины в фоторезисторном слое.
3. Электролитическое формование. С помощью процесса, называемого гальванопластикой, ранее подготовленный мастер-диск покрывается слоем никелевого сплава. В результате создается металлический мастер-диск, получивший название родительского диска (father).
4. Разделение мастер-диска. Затем металлическая матрица отделяется от стеклянного мастер-диска. Она представляет собой металлический мастер-диск, который уже может использоваться для изготовления небольших партий дисков, так как матрица изнашивается очень быстро. Разделение мастер-диска зачастую приводит к повреждению стеклянной основы, поэтому методом гальванопластики создается еще несколько негативных копий диска (которые называются материнскими). Негативные копии мастер-диска впоследствии применяются для создания рабочей матрицы, используемой в процессе массового тиражирования компакт-дисков. Это позволяет штамповать большое количество дисков без повторения процесса формирования стеклянного мастер-диска.
5. Штамповка диска. Металлическая рабочая матрица применяется в литейной машине для формирования принципа отображения данных (впадин и площадок) в расплавленной поликарбонатной массе объемом около 18 граммов при температуре 350°C (или 662°F). При этом сила давления достигает примерно 20000 фунтов на квадратный дюйм. Как правило, в современных термических штамповочных прессах на изготовление каждого диска уходит не более трех секунд.
6. Металлизация. Для создания отражательной поверхности на отштампованный диск посредством напыления наносится тонкий (0,05–0,1 микрона) слой алюминия.
7. Защитное покрытие. Для защиты алюминиевой пленки от окисления на металлизированный диск с помощью центрифуги наносится тонкий (6–7 микрон) слой акрилового лака, затвердевающего под действием ультрафиолетовых лучей.
8. Конечный продукт. В завершение на поверхность диска методом трафаретной печати наносится текст этикетки или какое-либо изображение, также высыхающее под действием ультрафиолетовых лучей.Процесс изготовления дисков данных CD-ROM и музыкальных компакт-дисков практически одинаковCD-ROM (англ. Compact Disc Read-Only Memory , читается: «сиди́-ром») - разновидность компакт-дисков с записанными на них данными, доступными только для чтения (read-only memory - память «только для чтения» ). CD-ROM - доработанная версия CD-DA (диска для хранения аудиозаписей), позволяющая хранить на нём прочие цифровые данные (физически от первого ничем не отличается, изменён только формат записываемых данных). Позже были разработаны версии с возможностью как однократной записи (CD-R), так и многократной перезаписи (CD-RW) информации на диск. Дальнейшим развитием CD-ROM-дисков стали дискиDVD-ROM.Диски CD-ROM - популярное и самое дешёвое средство для распространения программного обеспечения, компьютерных игр,мультимедиа и прочих данных. CD-ROM (а позднее и DVD-ROM) стал основным носителем для переноса информации междукомпьютерами, вытеснив с этой роли флоппи-диск (сейчас он уступает эту роль более перспективным твердотельным носителям).Формат записи на CD-ROM также предусматривает запись на один диск информации смешанного содержания - одновременно как компьютерных данных (файлы, ПО, чтение доступно только на компьютере), так и аудиозаписей (воспроизводимых на обычномпроигрывателе аудио компакт-дисков), видео, текстов и картинок. Такие диски, в зависимости от порядка следования данных, называются усовершенствованными
Зачастую термин CD-ROM ошибочно используют для обозначения самих приводов (устройств) для чтения этих дисков (правильно -CD-ROM Drive , CD-привод).
28. Принцип действия струйной печати с электростатическим управлением. Достоинства и недостатки.
Принтер с непрерывной подачей чернил. Жидкость встряхивается вибратором для предотвращения осадка. Капля направляется либо на бумагу, либо продолжает дальше циркулировать (в зависимости от управляющих сигналов). Жидкость подаётся под давлением, дробится на капли, они заряжаются и управляются электродами.
Достоинства: Отсутствие соединительных разъемов и кабелей;Бесшумность работы;Высокое качество печати;Непрерывность подачи чернил;Нет нагревания.
Недостатки: Низкая скорость передачи данных;Необходимость установки принтера;Невысокая скорость печати
29. Интерфейс SATA. Архитектура, характеристики. ATA (англ. Serial ATA ) - последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).SATA-устройства используют два разъёма: 7-контактный (подключение шины данных) и 15-контактный (подключение питания). Стандарт SATA предусматривает возможность использовать вместо 15-контактного разъёма питания стандартный 4-контактный разъём Molex.
Использование одновременно обоих типов силовых разъёмов может привести к повреждению устройства. Интерфейс SATA имеет два канала передачи данных, от контроллера к устройству и от устройства к контроллеру. Для передачи сигнала используется технология LVDS, провода каждой пары являются экранированными витыми парами.
Существует также 13-и контактный совмещённый разъем SATA применяемый в серверах, мобильных и портативных устройствах для тонких накопителей. Состоит совмещенный разъем из 7-и контактного разъема для подключения шины данных и 6-и контактного разъёма для подключения питания устройства. Для подключения к данным устройствам в серверах может применяться специальный переходник.
30. Плазменные панели. Принцип действия, характеристики.Газоразрядный экран (также широко применяется английская калька «плазменная панель») - устройство отображения информации, монитор, основанный на явлении свечения люминофора под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в ионизированном газе, иначе говоря в плазме. Работа плазменной панели состоит из трех этапов:инициализация, в ходе которой происходит упорядочивание положения зарядов среды и её подготовка к следующему этапу(адресации). При этом на электроде адресации напряжение отсутствует, а на электрод сканирования относительно электрода подсветки подается импульс инициализации, имеющий ступенчатый вид. На первой ступени этого импульса происходит упорядочивание расположения ионной газовой среды, на второй ступени разряд в газе, а на третьей - завершение упорядочивания.адресация, в ходе которой происходит подготовка пикселя к подсвечиванию. На шину адресации подается положительный импульс (+75 В), а на шину сканирования отрицательный (-75 В). На шине подсветки напряжение устанавливается равным +150 В.подсветка, в ходе которой на шину сканирования подается положительный, а на шину подсветки отрицательный импульс, равный 190 В. Сумма потенциалов ионов на каждой шине и дополнительных импульсов приводит к превышению порогового потенциала и разряду в газовой среде. После разряда происходит повторное распределение ионов у шин сканирования и подсветки. Смена полярности импульсов приводит к повторному разряду в плазме. Таким образом, сменой полярности импульсов обеспечивается многократный разряд ячейки.Один цикл «инициализация - адресация - подсветка» образует формирование одного подполя изображения. Складывая несколько подполей можно обеспечивать изображение заданной яркости и контраста. В стандартном исполнении каждый кадр плазменной панели формируется сложением восьми подполей.Таким образом, при подведении к электродам высокочастотного напряжения происходит ионизация газа или образование плазмы. В плазме происходит емкостной высокочастотный разряд, что приводит к ультрафиолетовомуизлучению, которое вызывает свечение люминофора: красное, зелёное или синее. Это свечение проходя через переднюю стеклянную пластину попадает в глаз зрителя.Хар-ки:разрешщение,соотношение сторон, контрастность в люмен, Разъемы и порты.
31. Устройства чтения электронных книг. Принцип действия, характеристики.
Основой (подложкой) экрана является стеклянная (для моделей E-ink Vizplex, Pearl, Karta, Triton) или пластиковая (для модели E-ink Mobius или E-ink Flex) пластина, толщиной чуть менее половины миллиметра. На ней располагаются нижние электроды, над которыми расположен слой специальных прозрачных микрокапсул. Диаметр каждой из микрокапуул приблизительно равен диаметру человеческого волоса. Микрокапсула это и есть минимально возможная точка на e-ink экране.
Дисплей e-ink Vizplex
Над микрокапсулами расположены верхние прозрачные электроды, прикрепленные к верхней защитной пластине экрана. Эта пластина изготавливается из прозрачной пластмассы. По контуру дисплея подложка и верхняя пластина скреплены герметиком.
Внутрь каждой микрокапсулы помещены специальные микрогранулы - мельчайшие частицы порошка разного цвета. В черно - белых экранах они бывают двух цветов - черные и белые. В цветных экранах применяются микрогранулы и других цветов. Об их колическтве и цвете производители не сообщают. Основной особенностью белых микрогранул является способность притягиваться к электроду при подаче на него отрицательного потенциала, а черных - при подаче положительного.
При всплывании на поверхность микрокапсулы белых микрогранул верхняя поверхность ее окрашивается в белый цвет, при всплывании черных - в черный. Если у поверхности доля белых и черных микрогранул равны - цвет такой капсулы будет серым. Современные e-ink дисплеи моделей Vizplex, Pearl, Karta, E-ink Mobius могут воспроизводить 16 оттенков цвета от белого до черного.
После того, как напряжение с электродов снимается микрогранулы в микрокапсуле так и остаются в том же положении, которое они приняли под действием электрического поля. То есть сам e-ink экран потребляет энергию только в момент смены на нем изображения.
32. Интерфейс IEEE1394 .Архитектура, характеристики.
IEEE 1394 (FireWire, i-Link) - последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами.
Кабель представляет собой 2 витые пары - А и B, распаянные как A к B, а на другой стороне кабеля как B к A. Также возможен необязательный проводник питания.
Устройство может иметь до 4 портов (разъёмов). В одной топологии может быть до 64 устройств. Максимальная длина пути в топологии - 16. Топология древовидная, замкнутые петли не допускаются.
При присоединении и отсоединении устройства происходит сброс шины, после которого устройства самостоятельно выбирают из себя главное, пытаясь взвалить это «главенство» на соседа. После определения главного устройства становится ясна логическая направленность каждого отрезка кабеля - к главному или же от главного. После этого возможна раздача номеров устройствам. После раздачи номеров возможно исполнение обращений к устройствам.
Во время раздачи номеров по шине идет трафик пакетов, каждый из которых содержит в себе количество портов на устройстве, а также ориентацию каждого порта - не подключен/к главному/от главного, а также максимальную скорость каждой связи (2 порта и отрезок кабеля). Контроллер 1394 принимает эти пакеты, после чего стек драйверов строит карту топологии (связей между устройствами) и скоростей (наихудшая скорость на пути от контроллера до устройства).
Операции шины делятся на асинхронные и изохронные.
Асинхронные операции - это запись/чтение 32-битного слова, блока слов, а также атомарные операции. Асинхронные операции используют 24-битные адреса в пределах каждого устройства и 16-битные номера устройств (поддержка межшинных мостов). Некоторые адреса зарезервированы под главнейшие управляющие регистры устройств. Асинхронные операции поддерживают двухфазное исполнение - запрос, промежуточный ответ, потом позже окончательный ответ.
Изохронные операции - это передача пакетов данных в ритме, строго приуроченном к ритму 8 КГц, задаваемому ведущим устройством шины путем инициации транзакций «запись в регистр текущего времени». Вместо адресов в изохронном трафике используются номера каналов от 0 до 31. Подтверждений не предусмотрено, изохронные операции есть одностороннее вещание.
Изохронные операции требует выделения изохронных ресурсов - номера канала и полосы пропускания. Это делается атомарной асинхронной транзакцией на некие стандартные адреса одного из устройств шины, избранного как «менеджер изохронных ресурсов».
Помимо кабельной реализации шины, в стандарте описана и наплатная (реализации неизвестны).
33. Технологии изготовления ЖК-экранов. Активная и пассивная матрица. Интерфейсы для подключения.
Активная и пассивная матрица. Интерфейсы для подключения. Технологии ЖК матриц:Все матрицы можно разделить на активные и пассивные. Пассивные матрицы Состоят из отдельных ячеек, объединенные в прямоугольную сетку, на которую подается управляющее напряжение. Электроемкость каждой ячейки требует определенного времени на перезарядку, в результате чего изображение выводится длительное время. Для предотвращения мерцания используется медленные ЖК. Активная матрица. В активных матрицах, так же как и в пассивных матрицах на каждую ячейку приходится один электрод. Но, каждый пиксель экрана имеет еще дополнительный усилитель, который снижает время переключения напряжения на электроде, более того благодаря прикрепленному на каждой ячейке транзистору, матрица запоминает состояние всех элементов экрана, и сбрасывает его только в момент получения команды на обновление (refresh).Такая матрица действует по принципу Оперативной памяти. Это на данный момент самый распространенный тип ЖК матриц. Эта технология основана на объединении двух разных технологий в одну.Технология TN:Когда транзистор находится в выключенном состоянии и не создает электрического поля, ЖК молекулы находятся в своем нормальном состоянии и выстроены так чтобы менять угол поляризации проходящего через них цвета на 90 градусов. Это происходит благодаря тому что молекулы находятся в скрученном состоянии относительно друг друга по спирали.Когда транзистор генерирует электрическое поле, все молекулы ЖК выстраиваются в линии параллельные углу поляризации.
34. Сенсорные емкостно - резистивные экраны. Принцип действия, достоинства и недостатки.
Принцип работы подобных дисплеев является простым, и он в какой-то степени похож на матричный. В этом случае проводники заменяют специальными инфракрасными лучами. Вокруг данного экрана проходит рамка, в которой есть встроенные излучатели, а также приемники. Если нажать на экран, то некоторые лучи будут перекрываться, и они не могут достигнуть собственного пункта назначения, а именно приемника. В итоге контроллер вычисляет место контакта. Подобные экраны могут пропускать свет, они долговечны, поскольку чувствительного покрытия нет и механического касания не происходит вообще. Однако такие дисплеи в настоящий момент не отвечают высокой точности и боятся любых загрязнения. Зато время диагональ рамки такого дисплея может достигать 150 дюймов.
Проекционно-емкостная технология.
Устройство состоит из двух стеклянных подложек на которые наносятся два слоя электродов разделенные диэлектриком и образуют решетку используется переменное напряжение. И в точке касания фиксируется изменение емкости.
Достоинства: работоспособность при низких температурах, высокое свето-пропускание, поддерживает технологию multi touch.
Недостаток: необходим токопроводящий предмет.
35. Принцип действия модема. Характеристики.
Модем обеспечивает преобразование цифр сигнала в переменный ток частоты диапозона – это процесс модуляции, а так же обратное преобразование демодуляция.
Модуляция процесс изменения одного либо нескольких параметров выходного сигнала по закону входного сигнала. При этом входной сигнал является, как правило цифровым и назначается модулирующим. Выходной сигнал обычно аналоговый и часто носит название модулированного сигнала.
Классификация модемов:
1. По типу используемого канала
2. По скорости
3. По области применения
4. По исполнению
5. По средствам управления
Основные виды модуляции:
1. Фазовая. При фазовой модуляции логической единицей или нулю отвечают сигналы одинаковой амплитуды и частоты, но различные по фазе. Фаза несущей изменяется скачкообразно, при переходе очередного дискретного сигнала в отличии от предыдущего.
2. Амплитудная модуляция. При амплитудной модуляции изменяется только амплитуда несущей
3. Частотная модуляция. Для логической единицы и логического нуля выбираются синусоиды двух разных частот.
36. Методы модуляции сигналов для передачи по каналам связи.
Методы модуляции сигнала:
Каким же образом модему удается передавать последовательность двоичных бит по телефонным линиям?
Предназначенные для передачи речи линии имеют ограниченную полосу пропускания: фактически - не более 3 кГц. Это означает, что через такую линию нельзя передавать сигналы, частота которых превышает 3 кГц. Существует и нижняя граница рабочего диапазона частот телефонной линии - несколько десятков герц.
Чтобы передавать данные по телефонным линиям, можно использовать старые испытанные методы модуляции аналоговых сигналов, возможно, известные Вам из институтского курса радиотехники. По телефонной линии передается так называемый несущий сигнал, частота которого не выходит за пределы полосы пропускания линии. Ему сопутствует информационный сигнал, который несколько меняет характеристики несущего сигнала (амплитуду, частоту и фазу). На приемной стороне они отделяются друг от друга при помощи операции, называемой детектированием.
Амплитудная модуляция
Амплитудная модуляция основана на изменении амплитуды несущего сигнала передаваемым сигналом. Она используется до сих пор в радиовещании на средних и длинных волнах.
По телефонной линии передается сигнал синусоидальной формы, имеющей частоту, например, 1 кГц: единице соответствует сигнал с большой амплитудой, а нулю - с маленькой.
Такой сигнал можно передавать по телефонным линиям, однако, его форма (несущая информацию о передаваемых данных) подвержена искажениям из-за помех на линии. В результате этот метод используют только для передачи данных с очень низкой скоростью - порядка нескольких десятков бит/с.
Частотная модуляция
Частотная модуляция применяется для радиовещания в ультракоротковолновом диапазоне. При детектировании сигнала с частотной модуляцией амплитуда сигнала невелика, поэтому большинство помех не влияет на качество сигнала. Если Вы хотите почувствовать это, сравните качество радиопередач в длинноволновом диапазоне LW (где применяется амплитудная модуляция) и в ультракоротковолновом диапазоне FM с частотной модуляцией.
Для использования частотной модуляции для передачи двоичных данных кодируют нулевое значение тоном с частотой, например, 1 кГц, а единичное - тоном с частотой 2 кГц.
Частотная модуляция обеспечивает лучшую защиту от помех по сравнению с амплитудной модуляцией, однако скорость передачи этим методом все же не превышает 1 200 бит/с. Ограничивающий фактор - узкая полоса пропускания телефонных линий связи.
Фазовая модуляция
Несколько лучших результатов удалось добиться после применения так называемой фазовой модуляции. При этом частота сигнала остается постоянной, а модуляция выполняется при помощи фазового сдвига сигнала (рис. 2-8). Ширина полосы пропускания при этом не является критически важной, поэтому такой метод обеспечивает скорость передачи данных порядка 4 800 бит/с.
Квадратурная амплитудно-фазовая модуляция
Тем не менее и скорость, равная 4 800 бит/с, совершенно недостаточна. Чтобы выжать из узкополосного телефонного канала все, на что он способен, была «придумана» квадратурная амплитудно-фазовая модуляция, представляющая собой, по сути, комбинацию амплитудной и фазовой модуляции: каждому передаваемому значению ставится в соответствие определенная комбинация амплитуды сигнала и фазового сдвига.
Здесь цифровому значению v1 ставится в соответствие амплитуда сигнала a1 и фаза f1. В каждый данный момент времени через аналоговый канал передается одно из дискретных значений, определяемых конкретной амплитудой и фазой. Так как и амплитуда, и фаза могут принимать положительные и отрицательные значения, точки всех возможных передаваемых цифровых значений располагаются во всех четырех квадрантах координатной плоскости, показанной на рис. 2-9. Возможно, именно поэтому данный вид модуляции и получил название квадратурной амплитудно-фазовой модуляции.
Так или иначе, с применением квадратурной амплитудно-фазовой модуляции модемы стали способны передавать данные с относительно большой скоростью - до 33 600 бит/с. Что же касается дальнейшего наращивания скорости, то, казалось бы, все возможности уже исчерпаны. Однако нет, был найден еще один резерв.
37. Основные конструктивные компоненты HDD. Основные характеристики НDD.
Основные компоненты накопителей HDD
К основным элементам конструкции относятся диски, головки чтения/записи, механизм привода головок, двигатель привода диска, печатная плата со схемами управления, кабели и разъёмы и элементы конфигурации (перемычки, переключатели).
Диски существуют следующих размеров: 5,25”; 3,5”; 1,8”; 1”; Compact Flash Type ІІ, PC Card Type ІІ.
Покрытие дисков
1. Оксидный слой – полимерное покрытие с наполнителем из окиси железа.
2. Тонкоплёночный слой – сплав кобальта, методом напыления или гальванизации.
3. Двойной антиферромагнитный (AFC) – состоит из 2х слоёв, разделённых тонкой плёнкой рутения более толстые магнитные слои.
Головки чтения/записи.
Каждая головка с помощью пружины прижимается к диску и все головки прижимаются одновременно. Зазор 0,4 мкдюймов или 10нм.
Механизм привода головок
1. Шаговый двигатель – электродвигатель ротор которого поворачивает блок головок на определённый угол.
2. Двигатель с подвижной катушкой. Подвижная катушка закреплена с блоком головок и находится в поле постоянного магнита. Перемещение катушки смещает блок головок от воздействия протекающего тока.
В двигателе с подвижной катушкой используется система сервопривода. Для двигателя с подвижной катушкой различают механизмы:
a) Линейный – блок головок, перемещающихся по радиусу диска вместе с рычагом.
b) Поворотный - к подвижной катушке крепятся рычаги головок, которые поворачиваются на угол азимута.
Сервопривод
Способы построения петли обратной связи:
I. Со вспомогательным клином – информация записывается вузком секторе каждого цилиндра перед индексной меткой (считывается 1 раз за оборот).
II. Со встроенными кодами – улучшенный вариант вспомогательного клина. Информация записывается вначале каждого цилиндра и сектора.
III. Специализированный диск – информация записывается на рабочей поверхности выделенного диска. Сервоголовка Толька в режиме чтения. Информация считывается постоянно.
Назначение: Корректировка положения головок, записывается в коде Грея. при переходе от 1 числа к следующему изменяется только 1 двоичный код.
Для точной установки головки используется лазерный прицел, а расстояние определяется методом интерференции. Для отслеживания используется температурная калибровка – все головки поочерёдно переводятся с 0 на любой цилиндр. Поправки записываются в память накопителя. При калибровке все обмены и процессы прекращаются. У многих накопителей есть поддержка AIV. Калибровка запускается после обмена данных. Свипирование диска осуществляет автоматическое перемещение головки на случайно выбранную дорожку.
Воздушные фильтры
Фильтры рециркуляции в блоке HAD для очистки внутренней атмосферы.
Барометрический фильтр предназначен для выравнивания давления изнутри и снаружи блока для поддержания воздушного зазора и рабочей поверхности.
Уровень моря (-300м до 3000м)
При перепадах температур необходима акклиматизация. (+4 необходима акклиматизация 14 часов).
Шпиндельный двигатель.
Предназначен для вращения диска и находится на 1ой оси 12 Вольт напряжение. Дополнительно к шариковым подшипникам используется высокопластичная смазка.
Плата управления
В гермо блоке находится контроллер, предварительные усилители шума, коммутаторы, формирователи сигналов.
Основные элементы блока контроллера:
1. Управляющий микроконтроллер - 8 или 16 разрядный контроллер назначения обеспечивает взаимодействие всех блоков накопителей и связь с внешним интерфейсом.
2. Буферная память до 10 Мбайт. используется для кеширования и записи поправок.
3. Блок управления шпиндельным двигателем.
4. Блок управления позиционированием. Формирует импульсы для перехода от цилиндра к цилиндру.
5. Коммутатор головок для формирования тока записи и передаваемым усилителем считывания.
6. Канал чтении/записи – это цепи, выделяющие из сигнала импульсы синхронизации и формирующие сигналы записи.
7. Директор сервометок – выделяет сервокоды.
8. Контроллер жёсткого диска HDC. Выполняет основные функции, связанные с считыванием и записью данных.
Кабели и разъёмы
Интерфейс: 40, 50, 80 контактный.
Разъём питания стандартный, разъём для заземления.
Для накопителей внешних устройств используются шины USB, Fire Wire, Fibre Channel, LPT-порт.
Основные характеристики HDD:
Форматированная емкость представляет собой объем хранимой полезной информации - то есть сумму полей данных всех доступных секторов. Неформатированная емкость представляет собой максимальное количество битов, записываемых на всех треках диска, включая и служебную информацию (заголовки секторов, контрольные коды полей данных). Соотношение форматированной и неформатированной емкостей определяется форматом трека.
Скорость вращения шпинделя, измеряемая в оборотах в минуту, позволяет косвенно судить о про-изводительности (внутренней скорости).
Интерфейс определяет способ подключения накопителя.
Объем буферной памяти, возможности кэширования (чтение, запись, мно-госегментность, адаптивность).
Параметры внутренней организации:
Количество физических дисков или рабочих поверхностей, используемых для хранения данных. Современные накопители с небольшой высотой имеют малое (1-2) количество дисков для облегчения блока головок. Большее число дисков (и большая высота) характерно для старых накопителей и современных накопителей большой емкости.
Количество физических головок чтения-записи, естественно, совпадающее с числом рабочих поверхностей. Заметим, что число головок (и рабочих поверхностей) может быть и меньше удвоенного числа дисков - обычно в каждом семействе есть такого рода модели. Это делается для утилизации дисков, у которых одна из поверхностей оказывается с производственным браком, или исходя из других технологических соображений.
Физическое количество цилиндров от нескольких сотен, характерных для первых винчестеров, возросло до десятков тысяч.
Размер сектора обычно составляет 512 байт.
Количество зон и количество секторов на треке в крайних зонах.
Расположение сервометок или сервоголовок может быть на выделенной поверхности, на рабочих поверхностях или гибридным
Метод кодирования-декодирования может быть МFМ, RLL, PRML.
Надежность устройства и достоверность хранения данных характеризуются следующими параметрами:
Ожидаемое время до отказа, измеряемое в сотнях тысяч часов, является, естественно, среднестатистическим показателем для данного изделия.
Более ценным для пользователя является гарантийный срок, в течение которого изготовитель (или поставщик) обеспечивает ремонт или замену отказавшего устройства.
Вероятность неисправимых ошибок чтения для современных винчестеров имеет порядок одной ошибки на 1014 считанных битов.
Вероятность исправимых ошибок имеет порядок единицы на 10й считанных битов.
Вероятность ошибок поиска характеризует качество сервосистемы. Для современных винчестеров характерна вероятность одной ошибки на 108 операций поиска. Эти ошибки (при малом их числе) вполне безобидны, поскольку наличие номера цилиндра в заголовке каждого сектора не позволяет «промахнуться» при выполнении операций чтения или записи. Повторение операции поиска только слегка снижает среднее время доступа.
38. Понятие 3D – конвейера. Понятие «трехмерная графика».
3D-конвейер
Все трехмерные объекты определяются с помощью математической модели - именно она является "отправной точкой" в последовательности получения изображения на экране, называемой 3D-конвеером (3D Pipeline).
Конвейер состоит из следующих стадий:
1. Определение состояния объектов (Situation modeling) - эта часть программы не имеет прямого отношения к компьютерной графике, она моделирует тот мир, который будет отображаться в дальнейшем. Например в случае Quake это - правила игры и физические законы перемещения игрока, искусственный интеллект монстров и т.д.
2. Определение соответствующих текущему состоянию геометрических моделей (Geometry generation) - эта часть конвейера создает геометрическое представление текущего момента нашего маленького "виртуального мира".
3. Разбиение геометрических моделей на примитивы (Tesselation) - эта первая действительно зависимая от аппаратуры стадия. На ней создается внешний вид объектов в виде набора определенных примитивов, разумеется, на основе информации из предыдущего шага конвейера. Наиболее распространенным примитивом в наше время является треугольник, и большинство современных программ и ускорителей работают именно с треугольниками. На треугольники всегда можно разбить любой плоский многоугольник, и именно тремя точками можно однозначно задать плоскость в пространстве.
4. Привязка текстур и освещения (Texture and light definition) - на этой стадии определяется, как будут освещены геометрические примитивы (треугольники), а также какие и как на них в дальнейшем будут наложены текстуры (Textures: изображения, передающие внешний вид материала объекта, т.е. негеометрическую визуальную информацию. Хороший пример текстуры - песок на абсолютно ровном пляже). Как правило, на этой стадии информация вычисляется только для вершин примитива.
5. Видовые геометрические преобразования (Projection) - здесь определяются новые координаты для всех вершин примитивов исходя из положения наблюдателя и направления его взгляда. Сцена как бы проецируется на поверхность монитора, превращаясь в двухмерную, хотя информация о расстоянии от наблюдателя до вершин сохраняется для последующей обработки.
6. Отбрасывание невидимых примитивов (Culling) - на этой стадии из списка примитивов исключаются полностью невидимые (оставшиеся позади или сбоку от зоны видимости).
7. Установка примитивов (Setup) - здесь информация о примитивах (координаты вершин, наложение текстур, освещение и т.д.) преобразуется в вид, пригодный для последующей стадии. (Например: координаты точек буфера экрана или текстур - в целые числа фиксированного размера, с которыми работает аппаратура).
8. Закраска примитивов (Fill) - на этой стадии, собственно, и происходит построение в буфере кадра (памяти, отведенной под результирующее изображение) картинки на основе информации о примитивах, сформированной предыдущей стадией конвейера, и прочих данных. Таких, как текстуры, таблицы тумана и прозрачности и пр. Как правило, на этой стадии для каждой точки закрашиваемого примитива определяется ее видимость, например, с помощью буфера глубин (Z-буфера) и, если она не заслонена более близкой к наблюдателю точкой (другого примитива), вычисляется ее цвет. Цвет определяется на основе информации об освещении и наложении текстур, определенной ранее для вершин этого примитива. Большинство характеристик ускорителя, которые можно почерпнуть из его описания, относятся именно к этой стадии, так как в основном именно эту стадию конвейера ускоряют аппаратно (в случае недорогих и доступных плат).
9. Финальная обработка (Post processing) - обработка всей результирующей картинки как единого целого какими-либо двумерными эффектами.
Некоторые стадии конвейера могут быть переставлены местами, разбиты на части или совмещены. Во-вторых, они могут отсутствовать вообще (редко) или могут появится новые (часто). И, в-третьих, результат работы каждой из них может быть послан (в обход других стадий) обратно. Например, картинку, полученную на последней стадии, можно использовать как новую текстуру для 8-ой, реализуя таким образом эффект отражающих поверхностей (зеркал).
39. Проекторы. Принцип действия. Характеристики.
Мультимедийный проектор представляет собой автономный оптический прибор, который создает плоское изображение на большом экране с помощью проецирования на экран информации, поступающий в проектор. Источником выводимой информации для современных мультимедийных проекторов может служить практически что угодно, это и видео-проигрыватели, компьютеры, внешние жесткие диски, флеш-накопители, смартфоны, планшеты и другая электроника. На сегодняшний день на рынке представлено множество моделей, от бюджетных стоимостью 10 тысяч рублей, до дорогих премиум устройств ценой в несколько тысяч долларов.
Виды проекторов
Характеристики:
1 Размер матрицы, а таже ее физ размер
3.Технология (DLP, LCD)
4. Интерфейс (fiwi ,Ethernet
5.вес проектора
Мультимедийные проекторы можно разделить на несколько категорий:
Профессиональные решения для индустрии развлечений, кинотеатров, крупных презентаций. Это дорогие, высокотехнологичные устройства, больших размеров.
Проекторы для бизнеса и образования - это устройства с высокими характеристиками и рассчитанные на высокую нагрузку и постоянную работу.
Мультимедийные проекторы для дома - применяются для создания домашних кинотеатров, для игр и развлечений. Это самые недорогие устройства, доступные большинству покупателей, но в тоже время удовлетворяющие все необходимые требования к качеству.
40. Устройство видеозахвата. Принцип действия. Характеристики.
Видеозахватом называют процесс преобразования аналогового видео в цифровой вид с последующим его сохранением на цифровом носителе информации. Самый типичный пример видеозахвата - оцифровка телеэфира или VHS кассеты на специально оборудованном ПК. Video декодер: прием сигнала, его оцифровку, цифровое декодирование в формат YUV и передача сигнала видеоконтроллеру. Video контроллер: преобразует сигнал в RGB, организует хранение в буфере памяти, пересылку данных в ЦАП, формирует живое TV кино после обратного аналогового преобразования цифрового захваченного изображения, передача VGA сигнала от видеоадаптера.Функции видеобластера.1. Прием низкочастотных сигналов.2. Отображение принимаемого видео в окне.3. Замораживание кадра.4. Сокращение кадра в графических стандартах (TIF, PCX, IGA,GIF).Характеристики видеобластеров.1. Формат низкочастотных видеосигналов.1. Как осуществляется разделение сигналов яркости и цветности? Используются гребенчатые и полосовые фильтры для разделения. Если используется RGB представление, то отсутствует модуляция и кодирование.2. Глубина оцифровки – число бит на один отсчет.
План:
Приводы CD ROM.
Накопители с однократной записью CD-WORM / CD-R и многократной записью информации CD-RW.
Накопители DVD.
Накопители на магнитооптических дисках.
Для решения широкого круга задач информатизации используются следующие оптические накопители информации:
CD-ROM (Compact Disk Read - Only Memory ) - запоминающие устройства только для считывания с них информации;
CD-WORM (Write Once Read Many ) - запоминающие устройства для считывания и однократной записи информации;
CD-R (CD - Recordable ) - запоминающие устройства для считывания и многократной записи информации;
МО - магнитооптические накопители, на которые возможна многократная запись.
Принцип действия всех оптических накопителей информации основан на лазерной технологии. Луч лазера используется как для записи на носитель информации, так и для считывания ранее записанных данных, и является, по сути, дела своеобразным носителем информации.
CD-ROM - компакт-диск (CD), предназначенный для хранения в цифровом виде предварительно записанной на него информации и считывания ее с помощью специального устройства, называемого CD-ROM-driver, - дисковода для чтения компакт-дисков.
К числу задач, для решения которых предназначается устройство CD-ROM, можно отнести: установку и обновление программного обеспечения; поиск информации в базах данных; запуск и работу с игровыми и образовательными программами; просмотр видеофильмов; прослушивание музыкальных CD.
История создания CD-ROM начинается с 1980 г., когда фирмы Sony и Philips объединили свои усилия по созданию технологии записи и производства компакт-дисков с использованием лазеров. Начиная с 1994 г., дисководы CD-ROM становятся неотъемлемой частью стандартной конфигурации ПК. Носителем информации на CD-диске является рельефная подложка, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет материала, как правило, алюминия. Запись информации на компакт-диск представляет собой процесс формирования рельефа на подложке путем «прожигания» миниатюрных штрихов-питов лазерным лучом. Считывание информации производится за счет регистрации луча лазера, отраженного от рельефа подложки. Отражающий участок поверхности диска дает сигнал «нуль», а сигнал от штриха - «единицу».
Хранение данных на CD-дисках, как и на магнитных дисках, организуется в двоичной форме.
По сравнению с винчестерами CD значительно надежнее в транспортировке. Объем данных, располагаемых на CD, достигает 700 - 800 Мбайт, причем при соблюдении правил эксплуатации CD практически не изнашивается.
Рис. 3.7 . Геометрические характеристики компакт-диска (а) и его поперечное сечение (б)
Процесс изготовления CD-дисков включает несколько этапов. На первом этапе создается информационный файл для последующей записи на носитель. На втором этапе с помощью лазерного луча производится запись информации на носитель, в качестве которого используется стеклопластиковый диск с покрытием из фоторезистивного материала. Информация записывается в виде последовательности расположенных по спирали углублений (штрихов), как показано на рис. 3.7. Глубина каждого штриха-пита (pit ) равна 0,12 мкм, ширина (в направлении, перпендикулярном плоскости рисунка) - 0,8 - 3,0 мкм. Они расположены вдоль спиральной дорожки, расстояние между соседними витками которой составляет 1,6 мкм, что соответствует плотности 16000 витков/дюйм (625 витков/мм). Длина штрихов вдоль дорожки записи колеблется от 0,83 до 3,1 мкм.
На следующем этапе производятся проявление фоторезистивного слоя и металлизация диска. Изготовленный по такой технологии диск называется мастер-диском. Для тиражирования компакт-дисков с мастер-диска методом гальванопластики снимается несколько рабочих копий. Рабочие копии покрываются более прочным металлическим слоем (например, никелем), чем мастер-диск, и могут использоваться в качестве матриц для тиражирования CD-дисков до 10 тыс. шт. с каждой матрицы. Тиражирование осуществляется методом горячей штамповки, после которой информационную сторону основы диска, выполненную из поликарбоната, подвергают вакуумной металлизации слоем алюминия и диск покрывают слоем лака. Диски, выполненные методом горячей штамповки, в соответствии с паспортными данными обеспечивают до 10 000 циклов безошибочного считывания данных. Толщина CD-диска 1,2 мм, диаметр - 120 мм.
Привод CD-ROM содержит следующие основные функциональные узлы:
загрузочное устройство;
оптико-механический блок;
системы управления приводом и автоматического регулирования;
универсальный декодер и интерфейсный блок.
На
рис. 3.8 дана конструкция оптико-механического
блока привода
CD-ROM,
который работает следующим образом.
Электромеханический привод приводит
во вращение диск, помещенный в загрузочное
устройство. Оптико-механический блок
обеспечивает перемещение оптико-механической
головки считывания по радиусу диска и
считывание информации.
Рис.
3.8.
Конструкция оптико-механического блока
привода CD-ROM
Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч (типовая длина волны 780 нм, мощность излучения 0,2 - 5,0 мВт), который попадает на разделительную призму, отражается от зеркала и фокусируется линзой на поверхности диска. Серводвигатель по командам, поступающим от встроенного микропроцессора, перемещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт-диске. Отраженный от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отражается от зеркала и попадает на разделительную призму, которая направляет луч на вторую фокусирующую линзу. Далее луч попадает на фотодатчик, преобразующий световую энергию в электрические импульсы. Сигналы с фотодатчика поступают на универсальный декодер.
Системы автоматического слежения за поверхностью диска и дорожки записи данных обеспечивают высокую точность считывания информации. Сигнал с фотодатчика в виде последовательности импульсов поступает в усилитель системы автоматического регулирования, где выделяются сигналы ошибок слежения. Эти сигналы поступают в системы автоматического регулирования: фокуса, радиальной подачи, мощности излучения лазера, линейной скорости вращения диска.
Универсальный декодер представляет собой процессор для обработки сигналов, считанных с CD. В его состав входят два декодера, оперативное запоминающее устройство и контроллер управления декодером. Применение двойного декодирования дает возможность восстановить потерянную информацию объемом до 500 байт. Оперативное запоминающее устройство выполняет функцию буферной памяти, а контроллер управляет режимами исправления ошибок.
Интерфейсный блок состоит из преобразователя цифровых данных в аналоговые сигналы, фильтра нижних частот и интерфейса для связи с компьютером. При воспроизведении аудиоинформации ЦАП преобразует закодированную информацию в аналоговый сигнал, который поступает на усилитель с активным фильтром низких частот и далее на звуковую карту, которая связана с наушниками или акустическими колонками.
Ниже приводятся эксплуатационные характеристики, которые необходимо учитывать при выборе CD-ROM применительно к конкретным задачам.
Скорость передачи данных (Data Transfer Rate - DTR ) - максимальная скорость, с которой данные пересылаются от носителя информации в оперативную память компьютера. Это наиболее важная характеристика привода CD-ROM, которая практически всегда упоминается вместе с названием модели. Непосредственно со скоростью передачи данных связана скорость вращения диска. Первые приводы CD-ROM передавали данные со скоростью 150 Кбайт/с, как и проигрыватели аудиокомпакт-дисков. Скорость передачи данных следующих поколений устройств, как правило, кратна этому числу (150 Кбайт/с). Такие приводы получили название накопителей с двух-, трех-, четырехкратной скоростью и т.д. Например, 60-скоростной привод CD-ROM обеспечивает считывание информации со скоростью 9000 Кбайт/с.
Высокая скорость передачи данных привода CD-ROM необходима прежде всего для синхронизации изображения и звука. При недостаточной скорости передачи возможны пропуск кадров видеоизображения и искажение звука.
Однако дальнейшее, свыше 72-кратности, повышение скорости считывания приводов CD-ROM нецелесообразно, поскольку при дальнейшем повышении скорости вращения CD не обеспечивается требуемый уровень качества считывания. И, кроме того, появилась более перспективная технология - DVD.
Качество считывания характеризуется коэффициентом ошибок (Eror Rate ) и представляет собой вероятность получения искаженного информационного бита при его считывании. Данный параметр отражает способность устройства CD-ROM корректировать ошибки чтения/записи. Паспортные значения этого коэффициента - 10 -10 -10 -12 . Когда считываются данные с загрязненного или поцарапанного участка диска, регистрируются группы ошибочных битов. Если ошибку не удается устранить с помощью помехоустойчивого кода (применяемого при чтении/записи), скорость считывания данных понижается и происходит многократный повтор чтения.
Среднее время доступа (Access Time - AT ) - это время (в миллисекундах), которое требуется приводу, чтобы найти на носителе нужные данные. Очевидно, что при работе на внутренних участках диска время доступа будет меньше, чем при считывании информации с внешних участков. Поэтому в паспорте накопителя приводится среднее время доступа, определяемое как среднее значение при выполнении нескольких считываний данных с различных участков диска. По мере совершенствования приводов CD-ROM среднее время доступа уменьшается, но тем не менее этот параметр значительно отличается от аналогичного для накопителей на жестких дисках (100 - 200 мс для CD-ROM и 7 - 9 мс для жестких дисков). Это объясняется принципиальными различиями конструкций: в накопителях на жестких дисках используется несколько магнитных головок и диапазон их механического перемещения меньше, чем диапазон перемещения оптической головки привода CD-ROM.
Объем буферной памяти - это объем оперативного запоминающего устройства привода CD-ROM, используемого для увеличения скорости доступа к данным, записанным на носителе. Буферная память (кэш-память) представляет собой устанавливаемые на плате накопителя микросхемы памяти для хранения считанных данных. Благодаря буферной памяти, данные, размещенные в различных областях диска, могут передаваться в компьютер с постоянной скоростью. Объем буферной памяти отдельных моделей привода CD-ROM - 512 Кбайт.
Средняя наработка на отказ - среднее время в часах, характеризующее безотказность работы привода CD-ROM. Средняя наработка на отказ различных моделей приводов CD-ROM 50-125 тыс. ч, или 6 - 14,5 лет круглосуточной работы, что значительно превышает срок морального старения накопителя.
В процессе развития накопителей на оптических дисках разработан целый ряд основных форматов записи информации на CD .
Формат CD - DA (Digital Audio ) - цифровой аудио-компакт диск со временем звучания 74 мин.
Формат ISO 9660 - наиболее распространенный стандарт логической организации данных.
Формат High Sierra (HSG ) предложен в 1995 г. и обеспечивает чтение данных, записанных на диск в формате ISO 9660, с помощью приводов всех типов, что привело к широкому тиражированию программ на CD и способствовало созданию компакт-дисков, ориентированных на различные операционные системы.
Формат Photo - CD разработан в 1990-1992 гг. и предназначен для записи на CD, хранения и воспроизведения статической видеоинформации в виде высококачественных фотоизображений. Диск формата Photo-CD вмещает от 100 до 800 фотоизображений соответствующих разрешений - 2048x3072 и 256x384, а также сохраняет звуковую информацию.
Любой диск CD-ROM, содержащий текст и графические данные, аудио- или видеоинформацию, относится к категории мультимедиа. Мультимедиа CD существуют в различных форматах для различных операционных систем: DOS, Windows, OS/2, UNIX, Macintosh.
Формат CD - I (Intractive ) разработан для широкого круга пользователей как стандарт мультимедийного диска, содержащего различную текстовую, графическую, аудио- и видеоинформацию. Диск формата CD-I позволяет хранить видеоизображение со звуковым сопровождением (стерео) и длительностью воспроизведения до 20 мин.
Формат CD - DV (Digital Video ) обеспечивает запись и хранение высококачественного видеоизображения со стереозвуком в течение 74 мин. При хранении обеспечивается сжатие по методу MPEG-1 (Motion Picture Expert Group ).
Чтение диска возможно с использованием аппаратного или программного декодера стандарта MPEG.
Формат 3D О разработан для игровых приставок.
Приводы CD-ROM могут работать как со стандартным интерфейсом для подключения к разъему IDE (E-IDE), так и с высокоскоростным интерфейсом SCSI.
Самые популярные дисководы CD-ROM в России - изделия с торговыми марками Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.
CD-ROM - компакт-диск (CD), предназначенный для хранения в цифровом виде предварительно записанной на него информации и считывания ее с помощью специального устройства, называемого CD-ROM-driver, - дисковода для чтения компакт-дисков.
К числу задач, для решения которых предназначается устройство CD-ROM, можно отнести: установку и обновление программного обеспечения; поиск информации в базах данных; запуск и работу с игровыми и образовательными программами; просмотр видеофильмов; прослушивание музыкальных CD.
История создания CD-ROM начинается с 1980 г., когда фирмы Sony и Philips объединили свои усилия по созданию технологии записи и производства компакт-дисков с использованием лазеров. Начиная с 1994 г., дисководы CD-ROM становятся неотъемлемой частью стандартной конфигурации ПК. Носителем информации на CD-диске является рельефная подложка, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет материала, как правило, алюминия. Запись информации на компакт-диск представляет собой процесс формирования рельефа на подложке путем «прожигания» миниатюрных штрихов-питов лазерным лучом. Считывание информации производится за счет регистрации луча лазера, отраженного от рельефа подложки. Отражающий участок поверхности диска дает сигнал «нуль», а сигнал от штриха - «единицу».
Хранение данных на CD-дисках, как и на магнитных дисках, организуется в двоичной форме.
По сравнению с винчестерами CD значительно надежнее в транспортировке. Объем данных, располагаемых на CD, достигает 700 - 800 Мбайт, причем при соблюдении правил эксплуатации CD практически не изнашивается.
Рис. 3.7 . Геометрические характеристики компакт-диска (а) и его поперечное сечение (б)
Процесс изготовления CD-дисков включает несколько этапов. На первом этапе создается информационный файл для последующей записи на носитель. На втором этапе с помощью лазерного луча производится запись информации на носитель, в качестве которого используется стеклопластиковый диск с покрытием из фоторезистивного материала. Информация записывается в виде последовательности расположенных по спирали углублений (штрихов), как показано на рис. 3.7. Глубина каждого штриха-пита (pit) равна 0,12 мкм, ширина (в направлении, перпендикулярном плоскости рисунка) - 0,8 - 3,0 мкм. Они расположены вдоль спиральной дорожки, расстояние между соседними витками которой составляет 1,6 мкм, что соответствует плотности 16000 витков/дюйм (625 витков/мм). Длина штрихов вдоль дорожки записи колеблется от 0,83 до 3,1 мкм.
На следующем этапе производятся проявление фоторезистивного слоя и металлизация диска. Изготовленный по такой технологии диск называется мастер-диском. Для тиражирования компакт-дисков с мастер-диска методом гальванопластики снимается несколько рабочих копий. Рабочие копии покрываются более прочным металлическим слоем (например, никелем), чем мастер-диск, и могут использоваться в качестве матриц для тиражирования CD-дисков до 10 тыс. шт. с каждой матрицы. Тиражирование осуществляется методом горячей штамповки, после которой информационную сторону основы диска, выполненную из поликарбоната, подвергают вакуумной металлизации слоем алюминия и диск покрывают слоем лака. Диски, выполненные методом горячей штамповки, в соответствии с паспортными данными обеспечивают до 10 000 циклов безошибочного считывания данных. Толщина CD-диска 1,2 мм, диаметр - 120 мм.
Привод CD-ROM содержит следующие основные функциональные узлы:
Загрузочное устройство;
Оптико-механический блок;
Системы управления приводом и автоматического регулирования;
Универсальный декодер и интерфейсный блок.
На рис. 3.8 дана конструкция оптико-механического блока привода
CD-ROM, который работает следующим образом. Электромеханический привод приводит во вращение диск, помещенный в загрузочное устройство. Оптико-механический блок обеспечивает перемещение оптико-механической головки считывания по радиусу диска и считывание информации. 
Рис. 3.8.
Конструкция оптико-механического блока привода CD-ROM
Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч (типовая длина волны 780 нм, мощность излучения 0,2 - 5,0 мВт), который попадает на разделительную призму, отражается от зеркала и фокусируется линзой на поверхности диска. Серводвигатель по командам, поступающим от встроенного микропроцессора, перемещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт-диске. Отраженный от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отражается от зеркала и попадает на разделительную призму, которая направляет луч на вторую фокусирующую линзу. Далее луч попадает на фотодатчик, преобразующий световую энергию в электрические импульсы. Сигналы с фотодатчика поступают на универсальный декодер.
Системы автоматического слежения за поверхностью диска и дорожки записи данных обеспечивают высокую точность считывания информации. Сигнал с фотодатчика в виде последовательности импульсов поступает в усилитель системы автоматического регулирования, где выделяются сигналы ошибок слежения. Эти сигналы поступают в системы автоматического регулирования: фокуса, радиальной подачи, мощности излучения лазера, линейной скорости вращения диска.
Универсальный декодер представляет собой процессор для обработки сигналов, считанных с CD. В его состав входят два декодера, оперативное запоминающее устройство и контроллер управления декодером. Применение двойного декодирования дает возможность восстановить потерянную информацию объемом до 500 байт. Оперативное запоминающее устройство выполняет функцию буферной памяти, а контроллер управляет режимами исправления ошибок.
Интерфейсный блок состоит из преобразователя цифровых данных в аналоговые сигналы, фильтра нижних частот и интерфейса для связи с компьютером. При воспроизведении аудиоинформации ЦАП преобразует закодированную информацию в аналоговый сигнал, который поступает на усилитель с активным фильтром низких частот и далее на звуковую карту, которая связана с наушниками или акустическими колонками.
Ниже приводятся эксплуатационные характеристики, которые необходимо учитывать при выборе CD-ROM применительно к конкретным задачам.
Скорость передачи данных (Data Transfer Rate - DTR) - максимальная скорость, с которой данные пересылаются от носителя информации в оперативную память компьютера. Это наиболее важная характеристика привода CD-ROM, которая практически всегда упоминается вместе с названием модели. Непосредственно со скоростью передачи данных связана скорость вращения диска. Первые приводы CD-ROM передавали данные со скоростью 150 Кбайт/с, как и проигрыватели аудиокомпакт-дисков. Скорость передачи данных следующих поколений устройств, как правило, кратна этому числу (150 Кбайт/с). Такие приводы получили название накопителей с двух-, трех-, четырехкратной скоростью и т.д. Например, 60-скоростной привод CD-ROM обеспечивает считывание информации со скоростью 9000 Кбайт/с.
Высокая скорость передачи данных привода CD-ROM необходима прежде всего для синхронизации изображения и звука. При недостаточной скорости передачи возможны пропуск кадров видеоизображения и искажение звука.
Однако дальнейшее, свыше 72-кратности, повышение скорости считывания приводов CD-ROM нецелесообразно, поскольку при дальнейшем повышении скорости вращения CD не обеспечивается требуемый уровень качества считывания. И, кроме того, появилась более перспективная технология - DVD.
Качество считывания характеризуется коэффициентом ошибок (Eror Rate) и представляет собой вероятность получения искаженного информационного бита при его считывании. Данный параметр отражает способность устройства CD-ROM корректировать ошибки чтения/записи. Паспортные значения этого коэффициента - 10 -10 -10 -12 . Когда считываются данные с загрязненного или поцарапанного участка диска, регистрируются группы ошибочных битов. Если ошибку не удается устранить с помощью помехоустойчивого кода (применяемого при чтении/записи), скорость считывания данных понижается и происходит многократный повтор чтения.
Среднее время доступа (Access Time - AT) - это время (в миллисекундах), которое требуется приводу, чтобы найти на носителе нужные данные. Очевидно, что при работе на внутренних участках диска время доступа будет меньше, чем при считывании информации с внешних участков. Поэтому в паспорте накопителя приводится среднее время доступа, определяемое как среднее значение при выполнении нескольких считываний данных с различных участков диска. По мере совершенствования приводов CD-ROM среднее время доступа уменьшается, но тем не менее этот параметр значительно отличается от аналогичного для накопителей на жестких дисках (100 - 200 мс для CD-ROM и 7 - 9 мс для жестких дисков). Это объясняется принципиальными различиями конструкций: в накопителях на жестких дисках используется несколько магнитных головок и диапазон их механического перемещения меньше, чем диапазон перемещения оптической головки привода CD-ROM.
Объем буферной памяти - это объем оперативного запоминающего устройства привода CD-ROM, используемого для увеличения скорости доступа к данным, записанным на носителе. Буферная память (кэш-память) представляет собой устанавливаемые на плате накопителя микросхемы памяти для хранения считанных данных. Благодаря буферной памяти, данные, размещенные в различных областях диска, могут передаваться в компьютер с постоянной скоростью. Объем буферной памяти отдельных моделей привода CD-ROM - 512 Кбайт.
Средняя наработка на отказ - среднее время в часах, характеризующее безотказность работы привода CD-ROM. Средняя наработка на отказ различных моделей приводов CD-ROM 50-125 тыс. ч, или 6 - 14,5 лет круглосуточной работы, что значительно превышает срок морального старения накопителя.
В процессе развития накопителей на оптических дисках разработан целый ряд основных форматов записи информации на CD.
Формат CD-DA (Digital Audio) - цифровой аудио-компакт диск со временем звучания 74 мин.
Формат ISO 9660 - наиболее распространенный стандарт логической организации данных.
Формат High Sierra (HSG) предложен в 1995 г. и обеспечивает чтение данных, записанных на диск в формате ISO 9660, с помощью приводов всех типов, что привело к широкому тиражированию программ на CD и способствовало созданию компакт-дисков, ориентированных на различные операционные системы.
Формат Photo-CD разработан в 1990-1992 гг. и предназначен для записи на CD, хранения и воспроизведения статической видеоинформации в виде высококачественных фотоизображений. Диск формата Photo-CD вмещает от 100 до 800 фотоизображений соответствующих разрешений - 2048x3072 и 256x384, а также сохраняет звуковую информацию.
Любой диск CD-ROM, содержащий текст и графические данные, аудио- или видеоинформацию, относится к категории мультимедиа. Мультимедиа CD существуют в различных форматах для различных операционных систем: DOS, Windows, OS/2, UNIX, Macintosh.
Формат CD-I (Intractive) разработан для широкого круга пользователей как стандарт мультимедийного диска, содержащего различную текстовую, графическую, аудио- и видеоинформацию. Диск формата CD-I позволяет хранить видеоизображение со звуковым сопровождением (стерео) и длительностью воспроизведения до 20 мин.
Формат CD-DV (Digital Video) обеспечивает запись и хранение высококачественного видеоизображения со стереозвуком в течение 74 мин. При хранении обеспечивается сжатие по методу MPEG-1 (Motion Picture Expert Group).
Чтение диска возможно с использованием аппаратного или программного декодера стандарта MPEG.
Формат 3D О разработан для игровых приставок.
Приводы CD-ROM могут работать как со стандартным интерфейсом для подключения к разъему IDE (E-IDE), так и с высокоскоростным интерфейсом SCSI.
Самые популярные дисководы CD-ROM в России - изделия с торговыми марками Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.
2. Накопители с однократной записью CD-WORM / CD-R и многократной записью информации CD-RW
Накопители CD-WORM (Write Once Read Many) или CD-R (CD-Recordable) обеспечивают однократную запись информации на диск и последующее многократное считывание этой информации, в то время как накопители CD-RW (CD-Re Writable - перезаписывающий) позволяют осуществлять многократную запись на оптические диски.
Рис. 3.9. Строение дисков CD-ROM и CD-R/CD-WR
Для однократной записи используются диски, представляющие собой обычный компакт-диск, отражающий слой которого выполнен, как правило, из золотой или серебряной пленки. Между ним и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой (рис. 3.9), выполненный из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч, длина волны которого, как и при чтении, составляет 780 нм, а интенсивность более чем в 10 раз выше, нагревает отдельные участки регистрирующего слоя, которые темнеют и рассеивают свет, образуя участки, подобные питам. Однако отражающая способность зеркального слоя и четкость питов у дисков CD-R ниже, чем у CD-ROM, изготовленных промышленным способом.
В перезаписываемых дисках CD-RW регистрирующий слой выполнен из органических соединений, известных под названиями цианин (Cyanine) и фталоцианин (Phtalocyanin), которые имеют свойство изменять свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно под воздействием лазерного луча. Такое изменение фазового состояния сопровождается изменением прозрачности слоя. При нагревании лазерным лучом выше некоторой критической температуры материал регистрирующего слоя переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания, а при нагревании до температуры значительно ниже критической восстанавливает свое первоначальное (кристаллическое) состояние. В перезаписываемых дисках регистрирующий слой обычно выполняется из золота, серебра, иногда из алюминия и его сплавов.
Существующие перезаписываемые CD-RW-диски выдерживают от нескольких тысяч до десятков тысяч циклов перезаписи. Однако их отражающая способность значительно ниже штампованных CD-ROM и CD-R. В связи с этим для чтения CD-RW, как правило, применяется специальный привод с автоматической регулировкой усиления фотоприемника. Однако имеются модели приводов CD-ROM, маркируемые как Multiread, которые обеспечивают считывание дисков CD-RW.
Преимущество CD-R/RW дисков - они тускнеют и выходят из строя медленнее обычных, поскольку отражающий слой из золота и серебра менее подвержен окислению, чем алюминий в большинстве штампованных CD-ROM дисков. Недостатки CD-R/RW дисков - материал регистрирующего слоя CD-R/RW дисков более чувствителен к свету и, так же подвержен окислению и разложению. Кроме того, регистрирующая пленка находится в полужидком состоянии и потому весьма чувствительна к ударам и деформациям диска.
Информация на CD-R может быть записана несколькими способами. Наиболее распространен способ записи диска за один проход (disk-at-once) , когда файл с жесткого диска записывается непосредственно за один сеанс и добавление информации на диск невозможно. В отличие от этого способ многосеансовой записи (track-at-once) позволяет производить запись отдельных участков (треков) и постепенно наращивать объем информации на диске.
Как любые накопители, CD-R и CD-RW выпускаются в двух вариантах: со стандартным интерфейсом для подключения к разъему IDE (E-IDE) и с высокоскоростным интерфейсом SCSI. Внешние дисководы CD-RW выпускаются с интерфейсами SCSI и USB.
Объем встроенной кэш-памяти важен для записывающих устройств, так как именно в ней накапливаются поступающие с жесткого диска данные. Средняя величина кэш-памяти 2 - 4 Мбайт.
Самыми популярными на российском рынке считаются накопители с торговыми марками Panasonic, Sony, Ricoh, Teac, Yamaha . Самые высококачественные и дорогие модели выпускаются фирмами Plextor и Hewlett-Packard . Среди недорогих IDE-дисководов популярны модели Mitsumi.
Благодаря дальнейшему развитию CD-технологий появились:
· модифицированные CD-R диски емкостью до 870 Мбайт - 1 Гбайт, выпущенные фирмами Traxdata, Philips и Sony;
· стандарт Double Density CD, предложенный Sony для дисков всех модификаций (CD, CD-R, CD-RW), позволяющий увеличить скорость традиционных CD до 1,3 Гбайт, или 150 минут аудиоинформации;
· диск FMD-ROM, содержащий до 100 рабочих слоев, суммарная емкость которых не менее 140 Гбайт. Каждый слой такого диска содержит люминесцентное вещество, испускающее свет под действием считывающего луча. Каждый слой светится по-разному, но в то же время прекрасно проницаем для лазерных лучей, что позволяет производить считывание информации одновременно с нескольких слоев.
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Приводы CD-ROM
CD-ROM -- компакт-диск (CD), предназначенный для хранения в цифровом виде предварительно записанной на него информации и считывания ее с помощью специального устройства, называемого CD-ROM-driver, -- дисковода для чтения компакт-дисков.
К числу задач, для решения которых предназначается устройство CD-ROM, можно отнести: установку и обновление программного обеспечения; поиск информации в базах данных; запуск и работу с игровыми и образовательными программами; просмотр видеофильмов; прослушивание музыкальных CD.
История создания CD-ROM начинается с 1980 г., когда фирмы Sony и Philips объединили свои усилия по созданию технологии записи и производства компакт-дисков с использованием лазеров. Начиная с 1994 г., дисководы CD-ROM становятся неотъемлемой частью стандартной конфигурации ПК. Носителем информации на CD-диске является рельефная подложка, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет материала, как правило, алюминия. Запись информации на компакт-диск представляет собой процесс формирования рельефа на подложке путем «прожигания» миниатюрных штрихов-питов лазерным лучом. Считывание информации производится за счет регистрации луча лазера, отраженного от рельефа подложки. Отражающий участок поверхности диска дает сигнал «нуль», а сигнал от штриха -- «единицу».
Хранение данных на CD-дисках, как и на магнитных дисках, организуется в двоичной форме.
По сравнению с винчестерами CD значительно надежнее в транспортировке. Объем данных, располагаемых на CD, достигает 700 -- 800 Мбайт, причем при соблюдении правил эксплуатации CD практически не изнашивается.
Процесс изготовления CD-дисков включает несколько этапов. На первом этапе создается информационный файл для последующей записи на носитель. На втором этапе с помощью лазерного луча производится запись информации на носитель, в качестве которого используется стеклопластиковый диск с покрытием из фоторезистивного материала. Информация записывается в виде последовательности расположенных по спирали углублений (штрихов), как показано на рис. 3.7. Глубина каждого штриха-пита (pit) равна 0,12 мкм, ширина (в направлении, перпендикулярном плоскости рисунка) -- 0,8 -- 3,0 мкм. Они расположены вдоль спиральной дорожки, расстояние между соседними витками которой составляет 1,6 мкм, что соответствует плотности 16000 витков/дюйм.
Рис. 3.7 Геометрические характеристики компакт-диска (а) и его поперечное сечение (б) (625 витков/мм). Длина штрихов вдоль дорожки записи колеблется от 0,83 до 3,1 мкм
На следующем этапе производятся проявление фоторезистивного слоя и металлизация диска. Изготовленный по такой технологии диск называется мастер-диском. Для тиражирования компакт-дисков с мастер-диска методом гальванопластики снимается несколько рабочих копий. Рабочие копии покрываются более прочным металлическим слоем (например, никелем), чем мастер-диск, и могут использоваться в качестве матриц для тиражирования CD-дисков до 10 тыс. шт. с каждой матрицы. Тиражирование осуществляется методом горячей штамповки, после которой информационную сторону основы диска, выполненную из поликарбоната, подвергают вакуумной металлизации слоем алюминия и диск покрывают слоем лака. Диски, выполненные методом горячей штамповки, в соответствии с паспортными данными обеспечивают до 10 000 циклов безошибочного считывания данных. Толщина CD-диска 1,2 мм, диаметр -- 120 мм.
Привод CD-ROM содержит следующие основные функциональные узлы:
* загрузочное устройство;
* оптико-механический блок;
* системы управления приводом и автоматического регулирования;
* универсальный декодер и интерфейсный блок.
На рис. 3.8 дана конструкция оптико-механического блока привода CD ROM, который работает следующим образом. Электромеханический привод приводит во вращение диск, помещенный в загрузочное устройство.
Оптико-механический блок обеспечивает перемещение оптико механической головки считывания по радиусу диска и считывание информации.
Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч (типовая длина волны 780 нм, мощность излучения 0,2 -- 5,0 мВт), который попадает на разделительную призму, отражается от зеркала и фокусируется линзой на поверхности диска. Серводвигатель по командам, поступающим от встроенного микропроцессора, перемещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт-диске. Отраженный от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отражается от зеркала и попадает на разделительную призму, которая направляет луч на вторую фокусирующую линзу. Далее луч попадает на фотодатчик, преобразующий световую энергию в электрические импульсы. Сигналы с фотодатчика поступают на универсальный декодер.
Системы автоматического слежения за поверхностью диска и дорожки записи данных обеспечивают высокую точность считывания информации. Сигнал с фотодатчика в виде последовательности импульсов поступает в усилитель системы автоматического регулирования, где выделяются сигналы ошибок слежения. Эти сигналы поступают в системы автоматического регулирования: фокуса, радиальной подачи, мощности излучения лазера, линейной скорости вращения диска.
Универсальный декодер представляет собой процессор для обработки сигналов, считанных с CD. В его состав входят два декодера, оперативное запоминающее устройство и контроллер управления декодером. Применение двойного декодирования дает возможность восстановить потерянную информацию объемом до 500 байт. Оперативное запоминающее устройство выполняет функцию буферной памяти, а контроллер управляет режимами исправления ошибок.
Интерфейсный блок состоит из преобразователя цифровых данных в аналоговые сигналы, фильтра нижних частот и интерфейса для связи с компьютером. При воспроизведении аудиоинформации ЦАП преобразует закодированную информацию в аналоговый сигнал, который поступает на усилитель с активным фильтром низких частот и далее на звуковую карту, которая связана с наушниками или акустическими колонками.
Ниже приводятся эксплуатационные характеристики, которые необходимо учитывать при выборе CD-ROM применительно к конкретным задачам.
Скорость передачи данных (Data Transfer Rate-- DTR) -- максимальная скорость, с которой данные пересылаются от носителя информации в оперативную память компьютера. Это наиболее важная характеристика привода CD-ROM, которая практически всегда упоминается вместе с названием модели. Непосредственно со скоростью передачи данных связана скорость вращения диска. Первые приводы CD-ROM передавали данные со скоростью 150 Кбайт/с, как и проигрыватели аудиокомпакт-дисков. Скорость передачи данных следующих поколений устройств, как правило, кратна этому числу (150 Кбайт/с). Такие приводы получили название накопителей с двух-, трех-, четырехкратной скоростью и т.д. Например, 60-скоростной привод CD-ROM обеспечивает считывание информации со скоростью 9000 Кбайт/с.
Высокая скорость передачи данных привода CD-ROM необходима прежде всего для синхронизации изображения и звука. При недостаточной скорости передачи возможны пропуск кадров видеоизображения и искажение звука.
Однако дальнейшее, свыше 72-кратности, повышение скорости считывания приводов CD-ROM нецелесообразно, поскольку при дальнейшем повышении скорости вращения CD не обеспечивается требуемый уровень качества считывания. И, кроме того, появилась более перспективная технология -- DVD.
Качество считывания характеризуется коэффициентом ошибок (Eror Rate) и представляет собой вероятность получения искаженного информационного бита при его считывании. Данный параметр отражает способность устройства CD-ROM корректировать ошибки чтения/записи. Паспортные значения этого коэффициента -- 10 -10 --10 -12 . Когда считываются данные с загрязненного или поцарапанного участка диска, регистрируются группы ошибочных битов. Если ошибку не удается устранить с помощью помехоустойчивого кода (применяемого при чтении/записи), скорость считывания данных понижается и происходит многократный повтор чтения.
Среднее время доступа (Access Time -- AT)-- это время (в миллисекундах), которое требуется приводу, чтобы найти на носителе нужные данные. Очевидно, что при работе на внутренних участках диска время доступа будет меньше, чем при считывании информации с внешних участков. Поэтому в паспорте накопителя приводится среднее время доступа, определяемое как среднее значение при выполнении нескольких считываний данных с различных участков диска. По мере совершенствования приводов CD-ROM среднее время доступа уменьшается, но тем не менее этот параметр значительно отличается от аналогичного для накопителей на жестких дисках (100 -- 200 мс для CD-ROM и 7 -- 9 мс для жестких дисков). Это объясняется принципиальными различиями конструкций: в накопителях на жестких дисках используется несколько магнитных головок и диапазон их механического перемещения меньше, чем диапазон перемещения оптической головки привода CD-ROM.
Объем буферной памяти -- это объем оперативного запоминающего устройства привода CD-ROM, используемого для увеличения скорости доступа к данным, записанным на носителе. Буферная память (кэш-память) представляет собой устанавливаемые на плате накопителя микросхемы памяти для хранения считанных данных. Благодаря буферной памяти, данные, размещенные в различных областях диска, могут передаваться в компьютер с постоянной скоростью. Объем буферной памяти отдельных моделей привода CD-ROM -- 512 Кбайт.
Средняя наработка на отказ -- среднее время в часах, характеризующее безотказность работы привода CD-ROM. Средняя наработка на отказ различных моделей приводов CD-ROM 50--125 тыс. ч, или 6--14,5 лет круглосуточной работы, что значительно превышает срок морального старения накопителя.
В процессе развития накопителей на оптических дисках разработан целый ряд основных форматов записи информации на CD.
Формат CD-DA (Digital Audio) -- цифровой аудио-компакт диск со временем звучания 74 мин.
Формат ISO 9660 -- наиболее распространенный стандарт логической организации данных.
Формат High Sierra (HSG) предложен в 1995 г. и обеспечивает чтение данных, записанных на диск в формате ISO 9660, с помощью приводов всех типов, что привело к широкому тиражированию программ на CD и способствовало созданию компакт-дисков, ориентированных на различные операционные системы.
Формат Photo-CD разработан в 1990-- 1992 гг. и предназначен для записи на CD, хранения и воспроизведения статической видеоинформации в виде высококачественных фотоизображений. Диск формата Photo-CD вмещает от 100 до 800 фотоизображений соответствующих разрешений -- 2048x3072 и 256x384, а также сохраняет звуковую информацию.
Любой диск CD-ROM, содержащий текст и графические данные, аудио- или видеоинформацию, относится к категории мультимедиа. Мультимедиа CD существуют в различных форматах для различных операционных систем: DOS, Windows, OS/2, UNIX, Macintosh.
Формат CD-I (Intractive) разработан для широкого круга пользователей как стандарт мультимедийного диска, содержащего различную текстовую, графическую, аудио- и видеоинформацию. Диск формата CD-I позволяет хранить видеоизображение со звуковым сопровождением (стерео) и длительностью воспроизведения до 20 мин.
Формат СD-DV(Digital Video) обеспечивает запись и хранение высококачественного видеоизображения со стереозвуком в течение 74 мин. При хранении обеспечивается сжатие по методу MPEG-1 (Motion Picture Expert Group).
Чтение диска возможно с использованием аппаратного или программного декодера стандарта MPEG.
Формат 3DО разработан для игровых приставок.
Рис. 3.9 Строение дисков CD-ROM и CD-R/CD-WR
блок привод накопитель диск
Приводы CD-ROM могут работать как со стандартным интерфейсом для подключения к разъему IDE (E-IDE), так и с высокоскоростным интерфейсом SCSI.
Самые популярные дисководы CD-ROM в России -- изделия с торговыми марками Panasonic, Creative, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.
Накопители с однократной записью CD-WORM / CD-R и многократной записью информации CD-RW
Накопители CD-WORM (Write Once Read Many) или CD-R (CD-Recordable) обеспечивают однократную запись информации на диск и последующее многократное считывание этой информации, в то время как накопители CD-RW (CD-Re Writable -- перезаписывающий) позволяют осуществлять многократную запись на оптические диски.
Для однократной записи используются диски, представляющие собой обычный компакт-диск, отражающий слой которого выполнен, как правило, из золотой или серебряной пленки. Между ним и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой (рис. 3.9), выполненный из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч, длина волны которого, как и при чтении, составляет 780 нм, а интенсивность более чем в 10 раз выше, нагревает отдельные участки регистрирующего слоя, которые темнеют и рассеивают свет, образуя участки, подобные питам. Однако отражающая способность зеркального слоя и четкость питов у дисков CD-R ниже, чем у CD-ROM, изготовленных промышленным способом.
В перезаписываемых дисках CD-RW регистрирующий слой выполнен из органических соединений, известных под названиями цианин (Cyanine) и фталоцианин (Phtalocyanin), которые имеют свойство изменять свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно под воздействием лазерного луча. Такое изменение фазового состояния сопровождается изменением прозрачности слоя. При нагревании лазерным лучом выше некоторой критической температуры материал регистрирующего слоя переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания, а при нагревании до температуры значительно ниже критической восстанавливает свое первоначальное (кристаллическое) состояние. В перезаписываемых дисках регистрирующий слой обычно выполняется из золота, серебра, иногда из алюминия и его сплавов.
Существующие перезаписываемые CD-RW-диски выдерживают от нескольких тысяч до десятков тысяч циклов перезаписи. Однако их отражающая способность значительно ниже штампованных CD-ROM и CD-R. В связи с этим для чтения CD-RW, как правило, применяется специальный привод с автоматической регулировкой усиления фотоприемника. Однако имеются модели приводов CD-ROM, маркируемые как Multiread, которые обеспечивают считывание дисков CD-RW.
Преимущество CD-R/RW дисков -- они тускнеют и выходят из строя медленнее обычных, поскольку отражающий слой из золота и серебра менее подвержен окислению, чем алюминий в большинстве штампованных CD-ROM дисков. Недостатки CD-R/RW дисков -- материал регистрирующего слоя CD-R/RW дисков более чувствителен к свету и также подвержен окислению и разложению. Кроме того, регистрирующая пленка находится в полужидком состоянии и потому весьма чувствительна к ударам и деформациям диска.
Информация на CD-R может быть записана несколькими способами.
Наиболее распространен способ записи диска за один проход (disk-at-once), когда файл с жесткого диска записывается непосредственно за один сеанс и добавление информации на диск невозможно. В отличие от этого способ многосеансовой записи (track-at-once) позволяет производить запись отдельных участков (треков) и постепенно наращивать объем информации на диске.
Как любые накопители, CD-R и CD-RW выпускаются в двух вариантах: со стандартным интерфейсом для подключения к разъему IDE (E-IDE) и с высокоскоростным интерфейсом SCSI. Внешние дисководы CD-RW выпускаются с интерфейсами SCSI и USB.
Объем встроенной кэш-памяти важен для записывающих устройств, так как именно в ней накапливаются поступающие с жесткого диска данные. Средняя величина кэш-памяти 2 -- 4 Мбайт. Самыми популярными на российском рынке считаются накопители с торговыми марками Panasonic, Sony, Ricoh, Teac, Yamaha. Самые высококачественные и дорогие модели выпускаются фирмами Plextor и Hewlett-Packard. Среди недорогих IDE-дисководов популярны модели Mitsumi.
Благодаря дальнейшему развитию CD-технологий появились:
модифицированные CD-R диски емкостью до 870 Мбайт -- 1 Гбайт, выпущенные фирмами Traxdata, Philips и Sony;
стандарт Double Density CD, предложенный Sony для дисков всех модификаций (CD, CD-R, CD-RW), позволяющий увеличить скорость традиционных CD до 1,3 Гбайт, или 150 минут аудиоинформации;
диск FMD-ROM, содержащий до 100 рабочих слоев, суммарная емкость которых не менее 140 Гбайт. Каждый слой такого диска содержит люминесцентное вещество, испускающее свет под действием считывающего луча. Каждый слой светится по-разному, но в то же время прекрасно проницаем для лазерных лучей, что позволяет производить считывание информации одновременно с нескольких слоев.
Размещено на Allbest.ru
Типы дисков и их сравнительная характеристика: накопители с однократной записью CD-WORM/CD-R и многократной записью информации CD-RW. Сравнение CD и DVD, оценка их главных преимуществ и недостатков, спецификация и сферы практического использования.
презентация , добавлен 20.12.2015
Лазерные накопители CD-ROM, CD-R и CD-RW. HD DVD или Blu-Ray – война форматов. Перспективные разработки. AHD, HVD, AO-DVD, DMD. Флуоресцентный многослойный диск FMD-ROM.
реферат , добавлен 12.01.2006
Накопители на жестких магнитных дисках. Винчестеры с интерфейсом Serial ATA. Магнитные дисковые накопители. Приводы для чтения CD-ROM (компакт-дисков). Возможные варианты загрузки диска в привод. Флэш-память, основные ее преимущества перед дискетами.
презентация , добавлен 20.09.2010
Сущность и виды компакт-привода (оптического привода), история его появления. Формат хранения данных на диске. Считывание информации с диска. Скорость чтения/записи CD. Суть технологии записи высокой плотности. Технические особенности CD и DVD дисков.
контрольная работа , добавлен 04.10.2011
Общая характеристика дисковых приводов и оптических носителей информации, история их появления и развития. Особенности их конструкции. Приводы CD и DVD. Интерфейсы, форматы и стандарты, устройство и принцип работы. Форматы BLU-RAY и HD-DVD. Образы дисков.
курсовая работа , добавлен 12.11.2013
Возможности создания MDI-приложений, их преимущества. Основные приемы работы с записью информации в файл, экспорт данных в приложения Microsoft Office с помощью использование технологии OLE, на примере MS Excel интегрированного пакета MS Office.
лабораторная работа , добавлен 05.10.2010
Организация данных и запоминающие устройства на оптических дисках. Классификация оптических носителей данных. Прессованные компакт-диски и диски с однократной записью (CD-R). Аудио-CD (CD-DA). Представление сектора данных на CD. Форматы HD DVD и BLUE-RAY.
презентация , добавлен 11.12.2013
Изучение истории разработки компакт-диска. Версия Джеймса Рассела. Объем хранимых данных. Информационная структура накопителя. Физические принципы считывания, записи и перезаписи информации. Кодирование информации. Этапы производства компакт-дисков.
контрольная работа , добавлен 08.12.2013
Накопитель на гибких магнитных дисках. Сменные носители информации. Устройство накопителя для гибких магнитных дисков. Доступ к информации, записанной в одном цилиндре. Технические характеристики дискеты. Накопители на жестком диске и их устройство.
презентация , добавлен 13.08.2013
Конструкция, общее устройство и принцип действия накопителей на жестких магнитных дисках. Основные характеристики винчестеров: емкость, среднее время поиска, скорость передачи данных. Наиболее распространенные интерфейсы жестких дисков (SATA, SCSI, IDE).
Чтобы рассмотреть наиболее характерные неисправности CD/DVD-приводов, обратимся к структуре этого достаточно сложного устройства, представленной на рисунке:
В соответствии с этой структурой можно выделить три основные группы его «болезней»:
Механические неисправности составляют 80...85% общего числа неисправностей. Их также можно разделить на несколько основных групп:
Скопление пыли и грязи на подвижных частях, особенно на краях подвижных салазок каретки, делает практически невозможным запирание механизма, и в результате привод постоянно выбрасывает диск.
Рис. 2. Характерные места скопления грязи и пыли на каретке оптического диска
Засаливание фрикционных поверхностей приводит либо к остановке механизма каретки в промежуточных положениях, либо к проскальзыванию диска во время вращения. И то и другое делает использование привода невозможным. К подобному результату приводит и нарушение регулировок транспортного механизма.
Перечисленные выше механические неисправности касаются в основном простых механизмов относительно дешевых приводов. Дорогие модели, как правило, имеют сложные механизмы, и для них основным видом механических неисправностей является поломка деталей механизма. Чаще всего это происходит из-за того, что пользователь, вместо того, чтобы пользоваться кнопками управления, рукой заталкивает каретку с диском внутрь дисковода. Последствия таких действий могут оказаться самыми неприятными. Если загрязненный и неухоженный механизм достаточно прочистить, протереть, смазать – и он вновь исправно выполняет свои функции, то торопливость и чрезмерные усилия приводят к достаточно дорогому и длительному ремонту дисковода.
Ко второму виду распространенных неисправностей относятся неисправности оптико-электронной системы считывания информации. Несмотря на небольшие размеры, система эта - очень сложное и точное оптическое устройство. Достаточно взглянуть на структурную схему (рис. 3), чтобы согласиться с этим. По частоте появления в течение первых полутора-двух лет эксплуатации отказы оптической системы составляют 10...15% от общего числа неисправностей. Чтобы выделить основные «болезни» оптики и их характерные проявления, рассмотрим ее состав:
Рис. 3. Структура связей оптико-электронной системы считывания информации
Сервосистема позиционирования головки считывания информации обеспечивает плавное подведение головки к заданной дорожке записи с ошибкой, не превышающей половины ширины дорожки в режимах поиска требуемого фрагмента информации и нормального воспроизведения. Перемещение головки считывания, а вместе с ней и лазерного луча, по полю диска осуществляется двигателем головки. Работа двигателя контролируется сигналами прямого и обратного перемещения, поступающими с процессора управления, а также сигналами, вырабатываемыми процессором радиальных ошибок. Характерными признаками неисправности являются как беспорядочное движение головки по направляющим, так и ее неподвижность.
Сервосистема радиального слежения обеспечивает удержание луча лазера на дорожке и оптимальные условия считывания информации. Работа системы основана на методе трех световых пятен. Суть метода заключается в разделении основного луча лазера с помощью дифракционной решетки на три отдельных луча, имеющих незначительное расхождение. Центральное световое пятно используется для считывания информации и для работы системы автофокусировки. Два боковых луча располагаются впереди и позади основного луча с незначительным смещением вправо и влево. Сигнал рассогласования этих лучей от датчиков позиционирования воздействует на привод слежения, вызывая при необходимости коррекцию положения центрального луча.
Работоспособность системы радиального слежения можно проконтролировать по изменению сигнала рассогласования, поступающего на привод слежения.
Контроль и управление вертикальным перемещением фокусирующей линзы осуществляется под воздействием сервофокуса. Эта система обеспечивает точную фокусировку лазерного луча в процессе работы на рабочей поверхности диска. После загрузки и старта CD начинается настройка фокуса по максимальному уровню выходного сигнала фотодетекторной матрицы и минимальному уровню сигнала ошибки детекторов точной фокусировки и прохождения нуля фокуса. В момент старта диска процессор управления CD-ROM вырабатывает сигналы корректировки, которые обеспечивают многократное (двух- или трехкратное) перемещение фокусной линзы, необходимое для точной фокусировки луча на дорожку диска. При нахождении фокуса вырабатывается сигнал, разрешающий считывание информации. Если после двух-трех попыток этот сигнал не появляется, процессор управления выключает все системы и диск останавливается. Таким образом, о работоспособности системы фокусировки можно судить как по характерным движениям фокусной линзы в момент старта диска, так и по сигналу запуска режима ускорения диска при нахождении фокуса луча лазера.
Система считывания информации содержит фотодетекторную матрицу и дифференциальные усилители сигналов. О нормальной работе этой системы можно судить по наличию высокочастотных сигналов на ее выходе при вращении диска.
Система управления лазерным диодом обеспечивает номинальный ток возбуждения диода в режимах пуска диска и считывания информации. Признаком нормальной работы системы является наличие ВЧ-сигнала амплитудой около 1 В на выходе системы считывания.
Помимо функциональных неисправностей оптической системы, очень часто она отказывает из-за пыли, скопившейся на фокусной линзе (рис. 4). При этом для того, чтобы привести CD-ROM в рабочее состояние, достаточно протереть линзу мягкой фланелью. Ни в коем случае нельзя использовать для протирки растворители! Фокусные линзы большинства CD-ROM выполнены из органической пластмассы, и растворитель необратимо повредит их поверхность.
Рис. 4. ОптикаCD/DVD-привода: а) запыленная линза, б) чистая линза
К третьей группе неисправностей принадлежат все повреждения электронной начинки привода. Несмотря на достаточно небольшой (относительно общего числа дефектов привода) процент случаев выхода из строя электроники – 5...10%, поиск неисправностей электронных схем является самой трудоемкой частью ремонта.
Системы записи, считывания и последующей обработки информации определяют общую функциональную схему CD/DVD-привода, представленную на рис. 5. Помимо рассмотренных выше систем, она включает синхрогенератор, обеспечивающий синхросигналами все узлы CD-ROM, и EFM-демодулятор, преобразующий 14-разрядные кодовые посылки с диска в 8-разрядный последовательный код. Далее информация попадает в процессор цифровых данных, который совместно с процессором системного управления является сердцем всего устройства. Здесь происходит обратное перемежение данных и коррекция ошибок. Задачей перемежения данных при записи информации является «растяжка» каждого байта информации на несколько кадров записи. При этом, если и случается потеря даже нескольких кадров информации в результате механического повреждения поверхности диска, результатом обратного перемежения данных будет наличие мелких ошибок в отдельных байтах. Такие ошибки исправляет схема коррекции ошибок.
Рис. 5. Функциональная схема CD-ROM
В зависимости от выбранной для конкретной модели CD-ROM стратегии коррекции ошибок и, соответственно, сложности процессора и устройства в целом, на практике тот или иной CD-ROM может либо исправлять одну-две мелкие ошибки в кадре информации (что соответствует дешевым моделям), либо в несколько этапов восстанавливать, с вероятностью 99,99%, серьезные и длинные разрушения информации. Как правило, такими корректорами ошибок оснащены дорогостоящие модели CD-ROM. Это и есть ответ на часто задаваемый вопрос: «Почему вот этот диск читается на машине товарища, а мой ПК его даже не видит?»
С выхода процессора цифровых данных откорректированная цифровая информация через интерфейс связи поступает на вход ПК, где подвергается дальнейшей обработке. Если чтение производится с аудиодиска, информация поступает на цифровой фильтр, с него на цифроаналоговый преобразователь и далее, через цепи аналоговой коррекции и усиления, – на аудиовыходы.
Таким образом, даже после поверхностного рассмотрения функциональной схемы устройства CD-ROM можно сделать вывод, что данное устройство является весьма сложной электронной системой, а значит, без правильно выбранной стратегии поиска неисправностей найти конкретного «виновника» чрезвычайно трудно.
Несложно найти неисправность, когда она сама о себе заявляет (как, например, на рис. 6). Но к сожалению, в подавляющем большинстве случаев неисправная микросхема по внешнему виду не отличается от исправной.
Рис. 6. Неисправная микросхема на плате CD-ROM
На рис. 7 приведен алгоритм поиска и обнаружения неисправностей, который используется специалистами фирмы «ЕПОС» для поиска неисправностей устройств CD-ROM практически любого типа. На практике этот алгоритм неизменно дает положительный результат.
