Конструкция и основные компоненты привода cd rom. Конструкция и принцип действия. Автоматическая очистка линз

07.03.2020

ТЕМА 3.3 Накопители на компакт – дисках

Существуют следующие носители на компакт-дисках (оптические):

¾ CD-ROM - устройство только для считывания информации

¾ CD-R – для считывания и однократной записи

¾ CD-RW – для считывания и многократной записи

¾ Магнитооптические накопители

Приводы: CD-R, CD-RW, CD-ROM, DVD-R, DVD-RW

Принцип действия всех оптических накопителей информации основан на лазерной технологии: луч лазера используется как для считывания так и для записи информации. Приводы CD-ROM.

Носители информации на диске CD-ROM является рельефная подложка. Запись информации представляет собой процесс формирование рельефа на подложке путем прожигания миниатюрных штрихов лазерным лучом. Считывание производится насчет регистрации отражения луча лазера. Сигнал от штриха 1, от поверхности без штриха 0.

Приводы CD-ROM

· Загрузочное устройство

· Оптико-механический блок

· Системы управления приводом и автономного регулирования

· Универсальный декодер

· Интерфейсный блок

Электромеханический привод приводит во вращение диск, помещенный в загрузочное устройство. Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на разделительную призму, отражается от зеркала и фокусируется на поверхности диска. К нужной дорожке луч перемещается следующим образом: сперва двигатель по ком от встроенного микропроцессора перемещает подвижную каретку с отражающим зеркалом и нужной дорожке. Отраженный луч фокусируется линзой, отражается от зеркала, попадает на разделительную призму, и направляет луч на вторую фокусируемую линзу, далее луч попадает на фотодатчик, преобразует световую энергию в электрические импульсы. Сигналы с фотодатчика поступают на универсальный декодер, который и необходим для преобразования импульсов в понятную компьютеру цифровую информацию, представляет собой процессор.

Система автономного слежения за поверхностью диска и дорожки записи данных обеспечивают высокую точность считывания информации. Сигнал с фотодатчика в виде импульсов поступает в систему автономного регулирования, где выделяются сигналы ошибок слежения. Эти сигналы с усилителя поступают в систему автономного регулирования: фокуса, системы автономного регулирования мощности излучаемого лазера, скорость вращения диска, радиальной подачи, мощность излучения лазера, линейной скорости вращения диска.

Накопители DVD

DVD-диски конструктивно выполняется односторонними и двусторонними.

В отличие от CD в DVD дисках расстояние между дорожками записи меньше и уменьшены размеры штрихов записи. В результате чего увеличена емкость. Количество изображений хранимых в формате DVD соизмеримо с качеством профессиональных студийных видеозаписей, а качество звука не уступает студийному.

Накопители с однократной и многократной записью

Для однократной записи используются диски CD-R, представляющие собой диск, регистрационный слой которого выполнен из материала темнеющего при нагревании. Темные и светлые участки CD-R аналогичны штрихам и ровным поверхностям CD-ROM.

CD-RW- перезаписываемые диски, регистрирующий слой которого выполнен из органических соединений, способных изменять свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое под воздействием лазерного луча.

При нагревании лазерным лучом выше некоторой критической температуры, материал регистрирующего слоя переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания. При нагревании до температуры значительно ниже критической восстанавливает свое первоначальное состояние (кристаллическое).

Лазерный луч Лазерный луч

Отражающий слой Регистрирующий слой

CD-ROM Защитный лаковый слой

Раздел 4. УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Устpойство пpивода CD-ROM.

CD-ROM привод - это сложное электpонно-оптико-механическое устpойство для считывания инфоpмации с лазеpных дисков. Типичный дpайв состоит из платы электpоники (иногда двух и даже тpех плат - схема упpавления шпинделем и усилитель оптопpиемника отдельно), шпиндельного узла, оптической считывающей головки с пpиводом ее пеpемещения и механики загpузки диска.

Hа плате электpоники pазмещены:

схема усиления и коppекции сигнала с оптоголовки;
схемы ФАПЧ сигнала и САР шпинделя;
пpоцессоp обpаботки кода Reed-Solomon;
схемы САР фокусиpовки луча и динамического слежения за доpожкой;
схема упpавления пеpемещением оптоголовки;
пpоцессоp упpавления (логики);
буферная память;
интерфейс с контроллером (IDE/SCSI/прочие);
разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала;
блок переключателей режимов (перемычек/джамперов).

Типовой пpивод состоит из платы электpоники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей головки и системы загpузки диска. Hа плате электpоники pазмещены все упpавляющие схемы пpивода, интеpфейс с контpоллеpом компьютеpа, pазъемы интеpфейса и выхода звукового сигнала. Большинство пpиводов использует одну плату электpоники, однако в некотоpых моделях отдельные схемы выносятся на вспомогательные небольшие платы.

Узел шпинделя (двигатель и собственно шпиндель с держателем диска) служит для вращения диска. Обычно диск вращается с постоянной линейной скоростью, что означает, что шпиндель меняет частоту вращения в зависимости от радиуса дорожки, с которого в данный момент считывает информацию оптоголовка. При перемещении головки от внешнего радиуса диска к внутреннему диск должен быстро увеличить скорость вращения примерно вдвое, поэтому от шпиндельного двигателя требуется хорошая динамическая характеристика. Двигатель используется как для разгона, так и для торможения диска.

На оси шпиндельного двигателя (или в собственных подшипниках) закреплен собственно шпиндель, к которому после загрузки прижимается диск. Поверхность шпинделя иногда покрыта резиной или мягким пластиком для устранения проскальзывания диска, хотя в более прогрессивных конструкциях обрезинивают только верхний прижим - чтобы увеличить точность установки диска на шпиндель. Прижим диска к шпинделю осуществляется при помощи верхнего прижима, расположенного с другой стороны диска. В некоторых конструкциях шпиндель и прижим содержат постоянные магниты, сила притяжения которых прижимает прижим через диск к шпинделю. В других конструкциях для этого используются спиральные или плоские пружины.

Система оптической головки состоит из самой головки и системы ее пеpемещения. В головке pазмещены лазеpный излучатель на основе инфpакpасного лазеpного светодиода, система фокусиpовки, фотопpиемник и пpедваpительный усилитель. Система фокусиpовки пpедставляет собой подвижную линзу, пpиводимую в движение электpомагнитной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой гpомкоговоpителя. Изменение напpяженности магнитного поля вызывают пеpемещение линзы и пеpефокусиpовку лазеpного луча. Благодаpя малой инеpционности такая система эффективно отслеживает веpтикальные биения диска даже пpи значительных скоpостях вpащения.

Система пеpемещения головки имеет собственный пpиводной двигатель, пpиводящий в движение каpетку с оптической головкой пpи помощи зубчатой либо чеpвячной пеpедачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным напpяжением: пpи чеpвячной пеpедаче - подпpужиненные шаpики, пpи зубчатой - подпpужиненные в pазные стоpоны паpы шестеpней. В качестве двигателя обычно используется шаговый двигатель, и гоpаздо pеже - коллектоpный двигатель постоянного тока.

Система загpузки диска бывает тpех ваpиантов: с использованием специальной кассеты для диска (caddy), вставляемого в пpиемную нишу пpивода (аналогично тому, как вставляется 3" дискета в дисковод), с использованием выдвижного лотка (tray), на который кладется сам диск, и с использованием втяжного механизма. Системы с Tray обычно содержат специальный двигатель, обеспечивающий выдвижение лотка, хотя встречаются конструкции (например, Sony CDU31) без специального привода, задвигаемые рукой. Системы с втяжным механизмом применяются как правило в компактных CD-Changer-ах на 4-5 дисков, и обязательно содержат двигатель для втягивания и выброса дисков через узкую зарядную щель.

На передней панели привода обычно расположены кнопка Eject для загрузки/выгрузки диска, индикатор обращения к приводу и гнездо для подключения наушников с электронным или механическим регуля- тором громкости. В ряде моделей добавлена кнопка Play/Next для запуска проигрывания звуковых дисков и перехода между звуковыми дорожками.

Большинство приводов также имеет на передней панели небольшое отверстие, предназначенное для аварийного извлечения диска в тех случаях, когда обычным способом это сделать невозможно - например, при выходе из строя привода лотка или всего CD-ROM, при пропадании питания и т.п. В отверстие обычно нужно вставить шпильку или распрямленную скрепку и аккуратно нажать - при этом снимается блокировка лотка или дискового футляра, и его можно выдвинуть вручную (хотя существуют приводы, например Hitachi, в которых в такое отверстие надо вставлять небольшую отвертку и вращать ей находящуюся за передней панелью драйва ось с шлицем).

Структурная схема CD-ROM

Функциональная схема CD-ROM

Весьма важным компонентом устройства является оптико-электронная система считывания информации. Несмотря на небольшие размеры, система эта - очень сложное и точное оптическое устройство.

Она состоит из:

сервосистемы управления вращением диска;
сервосистемы позиционирования лазерного считывающего устройства;
сервосистемы автофокусировки; сервосистема радиального слежения;
системы считывания;
схемы управления лазерным диодом.

Сервосистема управления вращением диска обеспечивает постоянство линейной скорости движения дорожки считывания на диске относительно лазерного пятна. При этом угловая скорость вращения диска зависит как от расстояния головки считывания до центра диска, так и от условий 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.

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.

Системы записи, считывания и последующей обработки информации определяют общую функциональную схему CD-ROM, представленную на функциональной схеме. 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.

Информатика, кибернетика и программирование

В этом заключается принципиальное отличие дисководов компактдисков от накопителей на жестких и гибких дисков в которых носители вращаются с постоянной угловой скоростью. Необходимость поддержания постоянной линейной скорости обусловлена исключительно тем что при воспроизведении звуковых компактдисков данные должны поступать в декодирующее устройство в постоянном и строго определенном темпе независимо от того с какого витка рожки они считываются. Механическая часть дисководов CDROM Конструкция дисководов компактдисков приведена на рис.

Конструкции дисководов CD - ROM

Дисковод CD - ROM должен быть в состоянии работать с компакт-дисками хотя и стандартного размера, но выпушенными разными производителями, с разными непредсказуемыми поверхностными отклонениями и дефектами. Устройство должно обеспечивать вращение диска с постоянной линейной скоростью, т.е. частота его вращения должна быть обратно пропорциональна радиусу витка спиральной дорожки, который отслеживается оптической головкой. При перемещении головки к краю диска частота его вращения уменьшается и наоборот. В этом заключается принципиальное отличие дисководов компакт-дисков от накопителей на жестких и гибких дисков, в которых носители вращаются с постоянной угловой скоростью. Необходимость поддержания постоянной линейной скорости обусловлена исключительно тем, что при воспроизведении звуковых компакт-дисков данные должны поступать в декодирующее устройство в постоянном и строго определенном темпе, независимо от того, с какого витка рожки они считываются. При работе с CD - ROM линейная скорость может быть любой. Погрешность отслеживания спиральной информационной дорожки на вращающемся диске оптической головкой дисковода составляет в радиальном направлении менее одного микрона. Электронная часть дисковода должна в реальном времени обнаруживать и корректировать случайные ошибки считывания данных, надежно работать на протяжении длительного времени.

Механическая часть дисководов CD - ROM

Конструкция дисководов компакт-дисков приведена на рис.

Рис. Конструкция дисковода CD - ROM

Основой устройства является жесткий каркас из алюминия или нержавеющей стали. Как и в накопителях других типов, каркас является той частью конструкции, к которой крепятся все остальные узлы (механические и электронные). К ним относятся: лицевая панель, фальшпанель, регулятор громкости 1 и кнопка извлечения диска . Приемные устройства для носителей могут быть разных типов и рассчитаны либо на установку компакт-дисков в специальных контейнерах ( caddy ), либо представлять собой выдвижные лотки, поэтому лицевые панели и фальшпанели. а также и способы их крепления могут быть разными. Несмотря на то, что в дисководах с возможностью записи (CD-R) и многократной перезаписи (CD-RW) устанавливаются другие лазерные излучатели и электронные узлы, их конструкция, в принципе, такая же, как и у обычных дисководов CD-ROM.

Электронные узлы дисковода монтируются на нескольких печатных платах. Чаще всего их две: основная плата, на которой собраны схемы управления и интерфейса дисковода, и плата усилителя головных телефонов; на ней же обычно монтируется и гнездо для их подключения. Практически все механические узлы дисковода объединены в механизме привода диска и головки. Они выпускаются лишь несколькими фирмами, среди которых, в первую очередь, надо назвать компании Sony , Philips , Toshiba , IBM . Поэтому все имеющиеся в продаже многочисленные модели дисководов компакт-дисков собраны на базе лишь нескольких разновидностей приводных механизмов, выполняющих около 80% функций этих устройств. Такая стандартизация и, как следствие, взаимозаменяемость является одной из характерных черт дисководов этого типа.

Конструкция типичного механизма привода показана на следующем рисунке. В верхней его части располагаются устройства, обеспечивающие прием, фиксацию и извлечение компакт-диска. Основой механизма привода является блок ВС-7С, представляющий собой рамку, к которой крепятся все другие детали. Она устанавливается в корпусе на четырех резиновых опорах, предохраняющих механизм привода от сотрясений и вибраций, неизбежно возникающих при работе дисковода в составе системы. Однако несмотря на наличие амортизирующей подвески, дисковод компакт-дисков является деликатным и весьма хрупким механизмом. Подвижный узел, шасси загрузочного механизма и экранирующая крышка составляют устройство, выполняющее механические операции по приему и фиксации компакт-диска на роторе шпиндельного двигателя, а также его выгрузку.

Плавное и безопасное выполнение этих операций обеспечивается несколькими рыч_ . ми и гидравлическими демпферами. Перемещение подвижных деталей осуществляете I с помощью двигателями привода загрузки и выгрузки диска.

Рис. 14.8

Конструкция механизма привода диска и головки

Устройства, обеспечивающие вращение носителя с необходимой скоростью и счит; ваниес негаданных, располагаются под загрузочным механизмом (рис. 14.9). Шпинде.: ; ный двигатель смонтирован на раме блока ВС-7С и подключен к печатной тате со схем ... управления. Виброгасящая подвеска способствует его более равномерному вращению. На. более ответственной деталью дисководов компакт-дисков является оптическая голов?.. в состав которой входит алюмоарсенидгаллиевый ( GaAlAs ) лазерный диодный излучате." :

Рис. 14.9 Вид снизу на блок ВС-7С

(длина волны 780 нм, мощность излучения около 0,6 мВт), фотодатчик, оптическая система автоматической фокусировки луча и механизм точного слежения за дорожкой. Оптическая головка может перемешаться по двум направляющим: лазерный луч попадает на поверхность диска через прорезь в раме блока ВС-7С. Узел, состоящий из оптической головки и направляющих, иногда называют салазками { sled ).

В дисководах CD - ROM , CD - R и CD - RW используются лазерные излучатели с различными характеристиками. Но внешне они мало чем отличаются друг от друга.

Салазки должны отслеживать положение витков спиральной информационной дорожки на поверхности диска. В отличие от дисководов гибких дисков, в которых магнитные головки записи/воспроизведення можно с достаточной точностью «наводить» на дорожки с помошью обычного шагового двигателя, в подаачяюшем большинстве дисководов компакт-дисков для этого используются линейные электродвигатели с подвижной катушкой, подобные тем, что используются для перемещения головок в накопителях на жестких дисках. Дело в том, что положения концентрических дорожек на дискетах строго фиксированы, что хорошо согласуется с принципом работы шагового двигателя: его ротор может занимать лишь несколько дискретных положений. Кроме того, сами дорожки достаточно широкие, что исключает необходимость точной подстройки положения головок. Радиус же спирали узкой информационной дорожки CD изменяется непрерывно, поэтому положение головки необходимо постоянно корректировать. Осуществляется это за счет изменения управляющего тока в подвижной катушке линейного двигателя. Тем не менее, в некоторых дисководах компакт-дисков все же используются шаговые электродвигатели с чрезвычайно малым шагом вращения ротора. Электронные узлы, обеспечивающие перемещение салазок в нужном направлении, смонтированы на основной печатной плате дисковода".

Электронные узлы дисководов CD - ROM

На рис. 14.10 приведена блок-схема типичного дисковода CD - ROM . Ее условно можно разделить на две части подсистему контроллера и подсистему управления дисководом. Подсистема контроллера осуществляет взаимодействие с интерфейсом периферийных устройств системы, а именно с контроллером накопителей. Большинство наиболее сложных электронных узлов дисковода имеет отношение к этой подсистеме. Контроллер, схема которого изображена на рис. 14.10, предназначен для работы с интерфейсом SCSI 2 , хотя большинство современных дисководов CD - ROM подключается к тем же интерфейсам ( Ultra - DMA или E 1 DE ), что и накопители на жестких дисках. И в том, и в другом случае устройство является достаточно «интеллектуальным», что позволяет просто подсоединить дисковод к системному интерфейсу (адаптеру SCSI или контроллеру накопителей типа IDE , ЕЮЕили Ultra - DMA ), присвоить ему буквенное обозначение и получить работающую систему.

Подсистема управления дисководом вырабатывает команды для его механической части (обеспечивающие прием и извлечение компакт-диска, регулировку его частоты вращения, перемещение салазок и т.п.), а также осуществляет декодирование данных (из EFM в обычный двоичный формат) и коррекцию ошибок. Аналоговые сигналы с выхода

" За счет перемещения салазок осуществляется лишь грубое наведение оптической головки на дорожку. Точное слежение за ней и коррекция быстрых отклонений в ту или иную сторону (возникающих из-за неидеальности носителей) осуществляется оптическим устройством самой головки. Масса салазок слишком велика для того, чтобы они были в состоянии реагировать на такие отклонения. Прим. ред. SCSI { Small Computer System Interface ) системный интерфейс малыхкомпьютеров. Прим.ред.

Рис. 14.10

Блок-схема типичного дисковода CD - ROM (УРЧ усилитель радиочастоты, предназначен для усиления сигнала с фотодатчика; ЦАП цифро-аналоговый преобразователь; ФНЧ фильтр нижних частот)

фотодатчика преобразуются сначала в EFM -сигналы, а затем в поток двоичных данных и кодов CIRC (Cross - InterleavedReed - Solomon Code перекрывающиеся коды Рида-Соломона). Все операции по фокусировке лазерного луча, слежению за дорожкой, управлению приводом салазок (с использованием обратной связи), шпиндельным двигателем и механизмом приема и извлечения диска осущестлзляются схемой управления дисководом и процессором сервопривода.

Если вам понадобится более подробно разобраться в электронных узлах дисководов компакт-дисков, то учтите, что изображенную на рис. 14.10 функциональную схему можно рассматривать лишь как иллюстрацию, поясняющую общие принципы функционирования рассматриваемых устройств. Разновидностей электронных узлов дисководов немного но они существуют, и это надо учитывать. В первую очередь это относится к интерфейсам. Как уже было сказано выше, в большинстве устройств используются интерфейсы Ultra - DMA или EIDE . Некоторые фирмы выпускают дисководы SCSI , и лишь немногие производители разрабатывают собственные интерфейсы (в большинстве случаев они лишь незначительно отличаются от стандартных интерфейсов SCSI и IDE ). Но в любом случае постарайтесь, по возможности, найти полную документацию фирмы-изготовителя на интересующий вас дисковод.

1 В настоящее время устанавливаются редко

PAGE 4

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать
81593.		Расчет устройства на базе транзисторов разного типа	457.11 KB
	Статические характеристики транзисторов бывают двух видов: входные и выходные. Входные характеристики – это зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном выходном напряжении. Для схемы с общей базой IЭ = f (UБЭ) при UБК = const. Входные характеристики представляют собой прямую ветвь открытого p-n перехода.
81594.		Крылатые выражения из советских кинофильмов и их употребление в современном русском языке	1.46 MB
	Включает в себя знание языковых единиц в том числе с национально-культурным компонентом и умение использовать их в соответствии с социально-речевыми ситуациями; Социолингвистическая компетенция знание особенностей национального речевого этикета и невербального поведения а также навыки...
81595.		СОЦИАЛЬНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ КЛИМАТ ПЕРВИЧНЫХ ТРУДОВЫХ КОЛЛЕКТИВОВ И УДОВЛЕТВОРЕННОСТЬ ТРУДОМ МЕДИЦИНСКИХ РАБОТНИКОВ	150.5 KB
	В современной российской социальной психологии существует множество исследований по проблеме социально-психологического климата коллектива и удовлетворенности человека трудом, однако, данная проблема практически не исследована в первичных трудовых коллективах медицинских работников.
81596.		Контроль сформованості граматичних навичок англійської мови учнів початкової школи за допомогою комп’ютерних технологій	264.5 KB
	Мета роботи полягає в розробці та оптимізації серії вправ з контролю сформованості граматичних навичок за допомогою комп’ютерних технологій. Для досягнення поставленої мети передбачається вирішити наступні задачі: виявлення психологічних особливостей молодших школярів, які необхідно враховувати...
81597.		Русская военая проза и ее литературные традиции	362 KB
	Предметом нашего научного исследования являются: специфика авторского восприятия войны в том числе локальной образ современного молодого человека на войне классификация военной прозы и литературные традиции в военной прозе конца XX начала XXI вв.
81598.		Визуализация семантического анализа текстов	4.68 MB
	Основная часть ранних работ в области представления знаний, то есть науки о том, как преобразовать знания в такую форму, с которой может легко оперировать компьютер, была привязана к языку и подпитывалась исследованиями в области лингвистики, которые, в свою очередь, основывались на...
81599.		Оценка защищённости практической квантово-криптографической системы на основе волоконно-оптических линий связи от несанкционированного доступа	350 KB
	В данной работе исследуется новая стратегия несанкционированного доступа к квантово-криптографическим системам, исключающая необходимость прямого взаимодействия с передаваемыми квантовыми состояниями.
81600.		Создание метода сравнения изображений, обеспечиющего правильные результаты для любого монитора	796.5 KB
	Изображения приходится сравнивать в системах распознавания образов. Это может потребоваться при обработке запросов к базам данных содержащим изображения при синтезе изображений по геометрической модели так называемый рендеринг для автоматического управления этим процессом.
81601.		Организация взаимодействия трехмерного редактора и визуализатора на основе трассировки лучей	4.71 MB
	Данная дипломная работа заключается в организации взаимодействия трехмерного редактора и визуализатора на основе трассировки лучей путем добавления в визуализатор возможности импорта информации о трехмерной сцене из XML-файлов и написания программы-модуля для трехмерного редактора...

Накопители на компакт-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.

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 (625 витков/мм). Длина штрихов вдоль дорожки записи колеблется от 0,83 до 3,1 мкм.

На следующем этапе производятся проявление фоторезисторного 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 10000 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 - 10~11-10~12. 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 - АТ) - 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 256^384, 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 3DО 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.

Принципиальная и структурная схемы приводов чтения и записи CD/DVD Для того чтобы понять как происходит считывание и запись CD-дисков, рассмотрим принципиальную схему устройства чтения CD-дисков. В качестве основных узлов привода можно выделить: лазерный диод, который излучает свет с длиной волны 780 нм; разделитель лазерного луча (интерференционный поляризатор); систему из двух фокусирующих линз и приемник отраженного от диска лазерного луча. Для изучения принципа работы устройства рассмотрим структурную схему CD-Drive. Привод чтения CD-дисков работав следующим образом: 1. Лазер генерирует маломощный пучок, который, проходя чере: направляющую призму и разделитель луча, попадает на отра жающее зеркало. 2. Серводвигатель по командам микропроцессора перемещает каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на ком пакт-диске. 3. Луч, попав на диск, отражается от него и, отразившись от зер кала, попадает на разделитель луча. Разделительный куб от ражает луч на другую направляющую призму. 4. Из призмы луч попадает в фотодатчик, сигналы от которого декодируются встроенным микропроцессором и передаются на компьютер в виде данных. Рис. 3.2. Структурная схема CD Drive Из-за вращения диска и движения каретки в приводе возникает вибрация, которая приводит к появлению ошибок. В отличие от обычных аудиодисков, где данные можно восстановить путем интерполяции соседних значений, в CD-ROM используются очень сложные методы обнаружения и исправления ошибок, поскольку любой бит может быть как единицей, так и нулем. При тиражирование dvd к каждым 2048 информационным байтам добавляется 288 контрольных байт, называемых ЕСС (Error Correction Code код исправления ошибок). С помощью этой добавочной инфор- i мации можно исправить некоторые ошибки чтения. Скорость работы приводов СКОРОСТЬ РАБОТЫ CD-ПРИВОДОВ Одним из главных параметров, характеризующим приводы чтения и записи CD, является скорость их работы. Первым стандартом CD (Red Book) определена минимальная скорость (обозначается как 1х) считывания данных с аудио компакт-диска для его качественного воспроизведения. Она равна 150 Кбайт/с, что составляет 75 блоков данных по 2048 информационных байт. В стандарте указана непрерывная скорость считывания последовательно расположенных данных, и не учитывается то, что данные могут быть расположены в разных областях диска. В связи с тем, что на компьютерных компакт-дисках (Data CD) данные можно считывать с большей скоростью, были созданы скоростные приводы чтения CD Скоростные параметры приводов CD-ROM

Наименование		Скорость передачи данных, байт/с
Односкоростной
Двухскоростной
Трехскоростной
Четырехскоростной
Шестискоростной
Восьмискоростной
Двенадцатискоростной
Шестнадцатискоростной
Восемнадцатискоростной
Двадцатичетырехскоростной
Тридцатидвухскоростной
Тридцатишестискоростной
Сорокаскоростной
Сорокавосьмискоростной
Пятидесятидвухскоростной

Очевидно, чем выше скорость считывания, тем выше производительность всей системы. Однако необходимо учитывать, что скорость работы приводов также зависит и от качества самих дисков. При использовании некачественных CD-ROM (например, . тех, у которых центр тяжести не совпадает с геометрическим Центром диска), в приводе возникают вибрации, и приходится ] снижать скорость вращения диска. В большинстве случаев такие I некачественные диски выпускаются компаниями, которые нелегально делают копии программных продуктов или музыкальных дисков (так называемые пираты). В связи с этим практически все современные устройства записи и чтения дисков имеют функцию управления скоростью. Кроме этого, при больших скоростях вращения диска возникают очень большие нагрузки на сам диск, что иногда приводит к разрыву диска внутри привода. Необходимо отметить, что для повседневной работы, когда пользователь использует привод CD для проигрывания музыки, просмотра видеофильмов и игр, вполне достаточно привода со скоростью от 8х до 24х. Конечно, при установке операционной системы (или другой большой программы), а также при копировании содержимого всего диска (например, фильма), скоростные характер ристики привода играют очень большую роль. Однако установка программ осуществляется не так часто, поэтому для работы вполне достаточно устройства со скоростями от 8х до 24х. СКОРОСТЬ РАБОТЫ DVD-ПРИВОДОВ Современные приводы DVD имеют несколько более медлен-, ную скорость вращения дисков, по сравнению с устройствами CD-ROM. Однако благодаря более плотному размещению данных на DVD, скорость передачи информации соответствует 9-кратной скорости передачи данных на приводах CD. Важно то, что видео на DVD-плеерах проигрывается приблизи^ тельно с 9-кратной скоростью (в то время, как видеопрограммы на CD обычно рассчитаны на 2- или 4-кратную скорость). Вот почему при использовании 52-скоростного привода CD нет никакого заветного улучшения качества при проигрывании видео. За счет передачи видеоданных в 2,25-4,5 раза быстрее, видеофильм, показываемый с проигрывателя DVD, имеет такое качество, что по сравнению с ним видео с CD проигрывателя напоминает мерцающее изображение в старинном кинотеатре. И действительно, если запустить один и тот же фильм в стандартах VideoCD, VHS или DVD, то разница в качестве будет заметна на глаз, причем однозначно выигрывает DVD. Приводы Blu-Ray LG Компания LG Electronics выпустила на территории Тайваня первый привод Blu-Ray (рис. 3.3). Устройство записывает однослойные диски BD-R на скорости 4х, а носители BD-RE пишутся на скорости 2х. Рис. 3.3. Привод LG GBW-H10N Модель GBW-H10N выпускается с интерфейсом ATAPI и помимо дисков Blu-Ray, совместима со всеми распространенными форматами оптических носителей CD и DVD, включая DVD-RAM (запись со скоростью 5х). Максимальная скорость чтения DVD-R/RW+R/+RW - 10х, CD-R/RW читаются на скорости 40х. Запись DVD-RW осуществляется на скорости 6х, DVD-R - 12х, DVD+R - 12х, DVD+RW - 8х. CD-R и CD-RW записываются на скорости 8х и 10х, соответственно. PIONEER Оперативность японских инженеров поражает: не успели еще ведущие компании определить будущее форматов Blu-Ray и HD DVD, как корпорация Pioneer в очередной раз оправдала свое звучное имя, выпустив первый в мире внутренний пишущий привод Blu-Ray с привычным интерфейсом ATAPI. Привод Pioneer BDR-101A поддерживает запись как дисков BD-R и BD-RE (записываемые и перезаписываемые соответственно), так и BD-ROM. Правда, двухслойные BD-R диски устройство может только читать. Привод Pioneer BDR-101A Обычные CD-R и CD-RW диски также поддерживаются этим устройством. Новинка характеризуется габаритными размерами 148x42,3x198 мм и весом 1,1 кг. Максимальная скорость передачи данных составляет 72 Мбайт/с. Объем буфера для DVD-дисков равен 2 Мбайт, а для дисков Blu-Ray - 8 Мбайт. Кроме того, в устройстве реализована поддержка технологий, позволяющих снизить вибрацию диска и значительно улучшить качество чтения/записи информации. PLEXTOR Модель РХ-В900А, представляющая собой внутренний AT API-привод, будет поставляться в комплекте с программным: обеспечением для воспроизведения видеофильмов с дисков Blu-Ray на компьютерах, которые работают под управлением one-рационной системы Windows ХР или Windows Vista. Как обещает производитель, новинка будет совместима с 25- и] 50-гигабайтными дисками и сможет записывать информацию на оптические носители формата BD-R/RE со скоростью 2х (около 9 Мбайт в секунду). Что касается DVD, то для них скорость записи составит 8х для DVD-R и DVD+RW, 6х - для DVD-RW и DVD-ROM, 5х - для DVD-RAM и 4х - для двухслойных DVD+/-R. Привод PlextorPX-ВЭООА PHILIPS Привод Philips Компания Philips объявила выпуск нового привода Blu-Ray, способного воспроизводить и записывать диски Blu-Ray емкостью до 50 Гбайт. Помимо воспроизведения он способен записывать 25-гигабайтный диск за 70 минут при скорости 2х. BENQ Фирма BenQ также объявила о создании внешних устройств воспроизведения и записи дисков нового формата Blu-Ray (рис. 3.7). Первым приводом стал BW 1000. Привод BW 1000 способен не только записывать диски Blu-Ray, но также и диски CD и DVD. Скорость записи дисков нового поколения составит 2х. Тиражирование CD будет достигать 32х (что не так и быстро на нынешний день), о скорости записи на DVD не сообщается.