Оптические приводы. Основные типы и их различия

Федеральное агентство  по образованию

Петербургский Государственный  Университет Путей Сообщения

Электротехнический факультет

Кафедра: «Информационные и вычислительные системы»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оптические приводы. Основные типы и их различия

Курсовая работа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:	Студент II курса группы ПВБ-111 Заяц Евгений  Андреевич
Научный руководитель:	Федянин Василий  Васильевич

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

 

Содержание

Введение 1

Основные понятия 2

Устройство и принцип  работы 3

Интерфейсы 3

Основные параметры 3

 

Характеристика CD-ROM/RW 5

Принципиальная и структурная  схемы приводов чтения и записи CD 3

 

Характеристика DVD-ROM/RW 5

Скорость передачи и время  доступа 3

 

Blu-ray приводы 5

Известные модели и их характеристики 3

 

Заключение 8

Список источников 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Оптический привод ― «электрическое устройство для считывания и возможно записи информации с оптических носителей (CD-ROM, DVD-ROM, Blu-ray)». В качестве носителей оптический привод использует плоские многослойные диски диаметром 8 или 12 мм.

Цель работы состоит в изучении особенностей оптических приводов.

Достижение цели предполагает решение ряда задач:

1) дать понятие оптического привода;

2) выделить особенности  CD, DVD, Blu-ray приводов;

3) рассмотреть характеристики  данных приводов;

4) сравнить рассмотренные характеристики.

Оптический привод может быть в  виде составляющей конструкции в  составе более сложного оборудования (например, бытового DVD-проигрывателя) либо выпускаться в виде независимого устройства со стандартным интерфейсом  подключения (PATA, SATA, USB), например, для  установки в компьютер. Разработанный в конце 1970-х первоначально для чтения компакт-дисков, для абстрагирования от формата и типа диска, в обиходе называется обобщающим названием, по принципу чтения информации с носителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные понятия

 

Оптический привод ― «электрическое устройство для считывания и возможно записи информации с оптических носителей (CD-ROM, DVD-ROM)».

В качестве носителей оптический привод использует плоские многослойные диски диаметром 8 или 12 мм.

 

Существуют следующие  типы приводов:

 

•  СD-ROM ― предназначен для чтения CD-ROM и др. совместимых оптических дисков. Возможность записи на диск не предусмотрена

 

•  CD-RW ― чтение CD-ROM и др. совместимых дисков и запись CD-R, CD-RW.

 

•  DVD-ROM ― чтение DVD, CD-ROM и др. дисков. Не предусмотрена запись не только на DVD, но и на другие типы дисков.

 

•  DVD+ СD-RW ― самый распространенный на сегодняшний день тип. Предусмотрено чтение разнообразных дисков от DVD до СD-ROM, CD-RW и т.д. Некоторые модели поддерживают чтение двухсторонних, а также двухслойных DVD-дисков. Возможность записи CD-R и CD-RW.

 

• DVD-RW ― в основном те же возможности, что и у предыдущего типа. Кроме того, предусмотрена возможность записи на DVD-R и DVD-RW диски.

 

• BLU-Ray ― новый тип привода и оптических дисков. На Blu-Ray диск возможна запись до 50 Гб информации. Приводы достаточно дороги, ими оснащены считанные единицы моделей ноутбуков.

 

Сам по себе, оптический привод может быть в виде составляющей конструкции  в составе более сложного оборудования (например, бытового DVD-проигрывателя) либо выпускаться в виде независимого устройства со стандартным интерфейсом подключения (PATA, SATA, USB), например, для установки в компьютер. Разработанный в конце 1970-х первоначально для чтения компакт-дисков, для абстрагирования от формата и типа диска, в обиходе называется обобщающим названием, по принципу чтения информации с носителя.

 

 

Устройство и  принцип работы

 

Как известно, большинство накопителей бывают внешними и встраиваемыми (внутренними). Приводы компакт-дисков в этом смысле не являются исключением. Большинство предлагаемых в настоящее время накопителей CD-ROM относятся к встраиваемым. Внешний накопитель, как правило, стоит заметно дороже. Форм-фактор современного встраиваемого CD-ROM определяется двумя параметрами: половинной высотой (Half-High, HH) и горизонтальным размером 5.25 дюйма. Таким образом, для установки подобного накопителя в компьютер требуется свободный монтажный отсек 5.25 дюйма.

 

На передней панели каждого  накопителя имеется доступ к механизму  загрузки компакт-диска в привод. Также там расположены индикатор  работы устройства (обычно Busy), гнездо для подключения наушников или стереосистемы (для прослушивания аудиодисков), а также регулятор громкости (также для аудио-CD). Кроме того, при использовании контейнера на передней панели имеется отверстие, с помощью которого можно извлечь компакт-диск даже в аварийной ситуации, например, если не срабатывает кнопка Eject.

 

На задней панели практически  всех без исключения приводов CD-ROM находятся, по крайней мере, три разъема: интерфейсный, питания и аудио. Назначение первых двух, видимо, не вызывает вопросов. Разъем для вывода звука позволяет подключать привод к звуковой карте. Это удобно при прослушивании аудиодисков, поскольку не требует переключения акустической системы или наушников с одного гнезда на другое.

 

Кроме этих разъёмов при использовании SCSI-интерфейса с задней панели привода доступны также резисторы-терминаторы устройства и набор перемычек (jumpers), или переключателей (switches), которые определяют номер устройства и режим работы. Не следует забывать, что резисторы-терминаторы должны быть установлены на host-адаптере SCSI и приводе компакт-дисков, если к шине интерфейса не подключены другие устройства.

 

В приводе компакт-дисков можно выделить несколько базовых  элементов: лазерный диод, сервомотор, оптическую систему (включающую в себя расщепляющую призму) и фотодетектор.

 

И так, считывание информации с компакт-диска, так же как и  запись, происходит при помощи лазерного  луча, но, разумеется, меньшей мощности. Сервомотор по команде внутреннего  микропроцессора привода перемещает отражающее зеркало. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч на конкретную дорожку. Такой луч, попадая на отражающий свет островок, через расщепляющую линзу отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается - фотодетектор фиксирует двоичный ноль (цифровая информация представляется чередованием впадин (неотражающих пятен) и отражающих свет островков). В качестве отражающей поверхности компакт-дисков обычно используется алюминий. Разумеется, вся поверхность компакт-диска покрыта прозрачным защитным слоем.

 

В отличие от, например, винчестеров, дорожки которых представляют собой концентрические окружности, компакт-диск имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от внутреннего диаметра к наружному. Тем не менее, одна физическая дорожка может быть разбита на несколько логических.

 

В то время, как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, т.е. с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних секторов осуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обусловливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.

 

В последнее время появились  так называемые перезаписываемые компакт-диски CD-R (CD-Recordable). Носители типа CD-R могут быть записаны самим пользователем на специальном CD-R-приводе. В основном здесь применяются технологии, основанные на изменении отражающих свойств вещества подложки компакт-диска под действием луча лазера. Кстати, надо заметить, что перезаписываемые компакт-диски в несколько раз дороже обычных. Дело в том, что в качестве светоотражающего слоя в них используется уже не алюминий, а золото (подобные диски обычно служат как мастерные для дальнейшего тиражирования). Читать CD-R-диски можно на обычном приводе, но, разумеется, только первый сеанс записи.

 

 

 

 

 

 

Интерфейсы

 

Довольно часто фирмы  производители поставляют привод CD-ROM с обязательной картой контроллера, на которой реализован так называемый (собственный) proprietary-интерфейс. Обычно это собственная реализация одной из версий интерфейсов IDE или SCSI. Часто при покупке накопителя на CD-ROM в составе Multimedia Kit на звуковой карте находится именно proprietary-интерфейс. Стандартами де-факто для интерфейсов приводов компакт-дисков стали спецификации Mitsumi, Panasonic и Sony. Одним из популярных интерфейсов всех приводов, включая приводы CD-ROM, является SCSI или SCSI-2.

 

Как известно, отличительной  особенностью интерфейса IDE является реализация функции контроллера в самом  накопителе. Именно поэтому подключение  подобных приводов к компьютеру выполняется  через достаточно простую плату адаптера. Данный интерфейс поддерживает, как правило, программный ввод-вывод. Подсоединение привода к плате интерфейса выполняется посредством плоского кабеля, который отличается обычно по числу контактов в зависимости от фирмы-производителя накопителя (Sony - 34-контактный, Panasonic - 40-контактный кабель).

 

Компания Western Digital разработала так называемую спецификацию Enchanced IDE. Этот документ поддержали практически все ведущие компании по производству накопителей. Новый интерфейс позволяет подключать одновременно до четырех приводов жестких дисков. Но самое главное, спецификация Enchanced IDE позволяет не только увеличить количество подключаемых устройств, но и использовать другие типы устройств, например приводы CD-ROM или стримеры. В частности, Western Digital для поддержки накопителей CD-ROM с интерфейсом IDE предлагает протокол ATAPI (ATA Packed Interface). ATAPI является расширением протокола ATA и требует незначительных изменений в системной BIOS. В общем случае используется специальный драйвер. В последнее время появились накопители, которые поддерживают не только интерфейс IDE, но и EIDE/ATAPI.

 

Как известно, интерфейс SCSI стал одним из важнейших промышленных стандартов для подключения таких  периферийных устройств, как, например, винчестеры, стримеры, лазерные принтеры, приводы CD-ROM и т.п. Необходимо отметить, что SCSI - интерфейс более высокого уровня, нежели IDE. Физически SCSI-шина представляет собой плоский кабель с 50-контактными  разъёмами, через которые можно подключить до восьми периферийных устройств. Стандарт SCSI определяет два способа передачи сигналов - синфазный и дифференциальный. Версии шины SCSI с дифференциальной передачей сигнала позволяет увеличить длину шины. Чтобы гарантировать качество сигналов на магистрали SCSI, линии шины должны иметь согласование с обеих сторон (набор согласующих резисторов, или терминатор).

 

Версия интерфейса SCSI-2 позволяет  повысить пропускную способность магистрали за счет увеличения тактовой частоты  обмена и сокращения критических  временных параметров шины, применения новейших БИС и высококачественных кабелей. Таким образом, реализуется "скоростной" вариант SCSI-2 - Fast SCSI-2. "Широкий" (Wide SCSI-2) вариант магистрали, предусматривает наличие дополнительных 24 линий данных благодаря подключению второго 68-проводного кабеля (для приводов CD-ROM не применяется). Обычно скорость передачи данных по шине SCSI(-2) для приводов CD-ROM достигает от 1.5-2 до 3-4 Мбайт/с.

 

Несмотря на стандартность  интерфейса SCSI, проблема совместимости  приводов с SCSI-адаптерами по-прежнему остается. В случае реализации собственного интерфейса подключение других устройств, кроме привода CD-ROM, достаточно проблематично. Здесь следует отметить, что существует спецификация ASPI (Advanced SCSI Programming Interface), которую разработала фирма Adaptec - ведущий производитель адаптеров SCSI. ASPI определяет стандартный программный интерфейс для основного (host) адаптера SCSI. Программные модули ASPI достаточно легко стыкуются друг с другом. Основным программным модулем ASPI является ASPI-хост-менеджер. С ним связываются программы-драйверы ASPI, например, для таких устройств, как приводы CD-ROM и сменные жесткие диски, сканеры и т.д.

 

В том случае, если производитель SCSI-устройства поставляет ASPI-совместимый  драйвер, то он совместим со всеми  хост-адаптерами или интерфейсными  картами Adaptec и большинства других производителей.

 

К сожалению, в ряде случаев  производители приводов CD-ROM поставляют свою карту контроллера с собственным (несовместимым с ASPI) драйвером, называя  интерфейс SCSI. Это следует иметь  в виду, если вы хотите подключить к SCSI другие устройства.

 

Какой же из интерфейсов  предпочтительней использовать в IBM PC-совместимых  компьютерах для приводов CD-ROM? Хотя теоретически интерфейс SCSI может обеспечить скорость обмена несколько выше, нежели IDE, на практике все обстоит несколько  сложнее. Не следует забывать, например, тот факт, что IDE-интерфейс использует в основном программный ввод-вывод, а SCSI-устройства в большинстве случаев - передачу данных по прямому доступу к памяти. В однопользовательских системах программный ввод-вывод часто оказывается гораздо эффективнее. Это особенно четко проявляется при использовании улучшенных алгоритмов кэширования. Преимущество SCSI-адаптеров неоспоримо в первую очередь в многозадачных и многопользовательских системах. Дело в том, что команды для SCSI-устройства могут быть построены в очередь, что освобождает процессор для выполнения других операций. Кроме того, если привод CD-ROM используется в локальной сети как коллективное устройство, альтернативы SCSI, пожалуй, пока нет.