Устройства для чтения компакт дисков

Содержание 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….….3

1. Принципы чтения   Компакт  дискОВ ………………………….…4

2. Производительность  дисководов CD-ROM……………………..8

3. Подключение дисководов CD-ROM………………………………10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………….…………12

ПРИЛОЖЕНИЕ 1……………………………………………………………..…14

ПРИЛОЖЕНИЕ 2………………………………………………………………..19

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………….…22

 

ВВЕДЕНИЕ 

       В начале 80-х годов голландская  фирма «Philips» объявила о совершенной  ею революцией в области звуковоспроизведения.

       Ее  инженеры придумали то, что сейчас пользуется огромной популярностью - Это лазерные диски и проигрыватели.

       За  последние несколько лет компьютерные устройства для чтения компакт-дисков (CD), называемые CD-ROM, стали практически

необходимой частью любого компьютера. Это произошло потому, что разнообразные программные продукты стали занимать значительное

количество  места, и поставка их на дискетах оказалась  чрезмерно дорогостоящей и ненадёжной. Поэтому их стали поставлять на CD

(таких  же, как и обычные музыкальные).

       Лазерные  дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных дисках CD (CD — Compact Disk, компакт диск)

и DVD (DVD — Digital Video Disk, цифровой видеодиск) информация записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а

интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки  и приобретает значения 0 или 1.

       Для сохранности информации лазерные диски надо предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения.

       На  лазерных дисках хранится информация, которая была записана на них в  процессе изготовления. Запись на них  новой информации

невозможна. Производятся такие диски путем штамповки. Существуют CD-R и DVD-R диски информация на которые может быть записана только один раз. На дисках CD-RW и DVD-RW информация может быть записана или перезаписана многократно. Диски разных видов можно отличить не только по маркировки, но и по цвету отражающей поверхности.

       Запись  на CD и DVD при помощи обычных CD-ROM и DVD-ROM невозможна. Для этого необходимы устройства CD-RW и DVD-RW с помощью которых возможны чтение - однократная запись и чтение-запись-перезапись. Эти устройства обладают достаточно мощным лазером,

позволяющем менять отражающую способность участков поверхности в процессе записи диска.

       Информационная  ёмкость CD-ROM достигает 700 Мбайт, а скорость считывания информации (до 7.8 Мбайт/с) зависит  от скорости

вращения  диска. DVD-диски имеют гораздо большую информационную ёмкость (однослойный односторонний диск - 4.7 Гбайт) по сравнению с CD-дисками, т.к. используются лазеры с меньшей длинной волны, что позволяет размещать оптические дорожки более плотно. Так же

существуют  двухслойные DVD-диски и двухсторонние DVD-диски. В настоящее время скорости считывания 16-скоростных DVD-дисководов

достигает 21 Мбайт/с.

 

1. Принципы чтения   Компакт дискОВ 

     Устройство  чтения дисков CD и DVD состоит из двигателя, вращающего компакт-диск, системы загрузки дисков, оптической считывающей системы и устройства управления. Все эти компоненты размещаются в едином корпусе, который вставляется в пятидюймовый отсек корпуса компьютера. Внешние дисководы CD-ROM, а также DVD-ROM выполнены в виде отдельного устройства.

     В бытовых устройствах двигатель  должен вращать компакт-диск с постоянной линейной скоростью, чтобы скорость считывания информации не менялась. Современные  компьютерные устройства меняют скорость считывания в зависимости от качества используемого диска. На оси двигателя находится площадка, к которой прижимается диск. Диски вращаются со значительными скоростями, что вызывает достаточно громкий неприятный шум. В последнее время ведутся работы по снижению шума скоростных дисководов СD-ROM.

     Для изучения устройства и принципа работы устройства для чтения компакт дисков рассмотрим общую структурную схему CD-Drive.

     1. Лазер генерирует пучок (маломощный), который, проходя через красную  направляющую призму и разделитель  x луча, попадает на плоское отражающее  зеркало.

     2. Серводвигатель по командам с  микропроцессора перемещает вспомогательную  каретку с отражающим свет  зеркалом к нужной ему дорожке  на компакт-диске.

     3. Луч, света попав на CD-диск, отражается  от него и, далее отразившись  от зеркала, луч попадает на  разделитель. Разделительный куб также отражает луч на другую вспомогательную пружину, направляющую призму.

     4. Из призмы белый луч попадает  в фотодатчик, сигналы от которого  декодируются встроенным электронным  микропроцессором и передаются  в компьютер в виде потока данных.

     Имеется несколько вариантов загрузки дисков. Чаще всего используется выдвижной  лоток, называемый tray - лоток. С помощью  специального двигателя лоток выезжает и убирается внутрь после того, как на него положили нужный компакт-диск (Рис. 1.2). 
 
 

     Рис. 1.2. Дисковод компакт-дисков 

     

     В некоторых устройствах имеются  дополнительные фиксаторы, позволяющие  устанавливать дисковод в корпус компьютера вертикально. Эти фиксаторы  удерживают диск при загрузке и выгрузке.

     Реже  встречается способ загрузки дисков slot-in, что можно приблизительно перевести как «входная щель». При использовании этого способа диск непосредственно вставляется в щель дисковода. Никакие лотки или коробки не используются. Работа с компакт-диском напоминает работу с обычной дискетой. Еще реже используется специальная коробка, называемая caddy -помощник. Диск вставляется в эту коробку, а она, в свою очередь, вставляется в приемное устройство дисковода. Такой способ загрузки надежнее, но менее удобен.

     Современные технологии позволяют достичь приемлемой надежности и точности позиционирования при использовании выдвижного лотка.

     Оптическая  система состоит из оптической головки  и системы ее перемещения. В оптической головке расположен лазер, система  линз и приемник отраженного сигнала. Основой системы перемещения головки является высокоточный двигатель, позволяющий перемещать оптическую головку точно по информационной дорожке диска. Устройство управления обеспечивает совместную работу всех устройств, распознает команды компьютера и передает полученную с диска информацию.

     На  передней панели дисковода расположена  кнопка открытия и закрытия лотка, а  также светодиоды, показывающие режим  текущей работы устройства. Кроме  того, на передней панели расположено  гнездо для подключения наушников  и регулятор громкости. Следует отметить, что качество звука, получаемого с этого разъема, достаточно посредственное. В некоторых моделях на передней панели расположены дополнительные органы управления.

     Многие  дисководы имеют на передней панели небольшое отверстие для аварийного извлечения диска. Разогнув канцелярскую скрепку и вставив ее конец в отверстие, вы приоткроете дисковод, после чего сможете вручную достать диск. Разогнутый конец скрепки должен быть достаточно длинным, чтобы достать до механизма. Этим способом следует пользоваться только в случае поломки дисковода и невозможности достать диск обычным путем. В обычной работе использовать данный способ извлечения диска недопустимо.

     Устройства  для работы с компакт-дисками  могут быть внутренними и внешними. Наиболее распространены внутренние устройства с интерфейсом IDE, но иногда используются устройства с интерфейсом SCSI. Внешние устройства подключаются через шину USB, USB 2.0 или Fire Wire. Ранее использовался еще параллельный порт, но в настоящее время он не используется из-за низкой скорости. Некоторые внешние модели подключаются по интерфейсу SCSI.

Все внутренние дисководы компакт-дисков имеют  звуковой выход, подключаемый к звуковой плате компьютера. При воспроизведении  аудиодисков звуки передаются именно через этот интерфейс. Современные устройства имеют дополнительно цифровой выход в стандарте SPDLF. Ьсли ваша звуковая плата имеет вход этого стандарта, лучше подключить дисковод по данному интерфейсу. При этом качество воспроизведения звука может несколько повыситься. 

 

2. Производительность  дисководов CD-ROM. 

Производительность  CD-ROM   обычно   определяется   его   скоростными характеристиками  при  непрерывной  передаче  данных  в  течение  некоторого промежутка  времени  и  средним  временем  доступа  к  данным,   измеряемыми соответственно в Кбайт/с и мс. Существуют  одно-,  двух-,  трех-,  четырех-, пяти, шести и восьмискоростные дисководы, обеспечивающие  считывание  данных со скоростью 150, 300, 450, 600, 750, 900, 1200  Кбайт/с  соответственно.  В настоящий момент распространены двух- и четырехскоростные дисководы. В  общем случае  дисководы  с  четырехкратной  скоростью   обладают   более   высокой производительностью,  однако  оценить  чистое   преимущество   дисковода   с четырехкратной скоростью по сравнению с дисководом  с удвоенной скоростью бывает не так просто. Прежде всего это зависит от того с какой  операционной системой  и  с  каким  типом  приложения   ведется   работа.   При   высокой интенсивности  повторяющегося  доступа  к  CD-ROM  и считывании  небольшого количества  данных  (например  при  работе  с  базами  данных)  “импульсная” скорость считывания информации приобретает  важное  значение.  Например,  по данным журнала InfoWorld,  производительность  дисководов  с  четырехкратной скоростью, по сравнению  с  дисководами  с  удвоенной  скоростью,  в  случае

операции  доступа  к  базе  данных  в  среднем  повышается  вдвое.  В  случае

простого  копирования  данных  выигрыш  составляет  от  10  до  30%.  Однако наибольшее преимущество получется при работе с полноформатным видео.

Для  повышения  производительности  дисководов  их  снабжают  буферной памятью (стандартные объемы кэша: 64, 128,  256,  512,  1024  Кбайт).  Буфер дисковода представляет собой память для  кратковременного  хранения  данных, после считывания их с CD-ROM, но до пересылки в плату контролера, а затем  в ЦП. Такая  буферизация  дает  возможность  дисковому  устройству  передавать данные в процессор небольшими порциями, а не занимать  его  время  медленной пересылкой  постоянного  потока  данных.  Например,   согласно   требованиям стандарта  MPC  уровня  2  накопитель  CD-ROM  удвоенной  скоростью   должен занимать не более 60% ресурсов ЦП.

Важной  характеристикой дисковода является степень  заполнения  буфера, которая  влияет  на  качество  воспроизведения  анимационных  изображений  и видеофильмов. Эта величина определяется как отношение числа  блоков  данных, переданных в буфер из накопителя и хранящихся в нем  до  момента  начала  их выдачи на системную шину, к общему числу блоков,  которые  способен  вмещать буфер. Слишком большая степень заполнения может  привести  к  задержкам  при выдаче из буфера на шину; с дугой стороны, буфер со слишком  малой  степенью заполнения будет требовать больше внимания со стороны  процессора.  Обе  эти ситуации приводят к скачкам и срывам изображения во время воспроизведения. 
 

 

4. Подключение дисководов CD-ROM. 

     На  сегодняшний  день  существует   несколько   способов   подключения дисководов CD-ROM. Первый способ основан на том, что один  канал  интерфейса IDE  может поддерживать  два встроенных  устройства.   Накопитель   CD-ROM подключают к плате ввода-вывода через интерфейс IDE вместе с жестким  диском по принципу master/slave. Однако в этом  случае  снижается  скорость  обмена данными   с  жестким   диском.  Одним  из  способов  решения  этой  проблемы является подключение устройств CD-ROM к различным каналам одного  интерфейса EIDE  или к двум  различным котроллерам IDE.  Если  CD-ROM  имеет   SCSI интерфейс, то его  соответственно  подключают  к  SCSI  контроллеру.

     Другим подходом является применение 32- битных драйверов дисководов  CD-ROM  вместо используемых в настоящее время  16-  битных.  Существует  также  возможность подключения дисководов CD-ROM через  контроллер  звуковой  карты.  Также  не следует  забывать,  что  современные  материнские  платы   могут   содержать встроенные контроллеры  SCSI и IDE, что  вообще  исключает  необходимость  в дополнительной плате ввода-вывода для подключения дисководов CD-ROM.