Записывающие/считывающие устройства – CD–R, CD–RW, DVD–R, DVD–RW

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Чайковский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет» (ЧФ ПНИПУ)

Кафедра автоматизации, информационных и инженерных технологий

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: Организация ЭВМ и систем Тема: «Записывающие / считывающие устройства — CD-R, RW, DVD-R, RW»

Выполнил студент группы БИ-10дн Колганов А.В.

2012 г.

Содержание Введение

1. Оптические диски CD

1.1 Лазерные накопители CD-ROM: общая характеристика, история развития

1.2 Диски CD-R: общая характеристика, история развития

1.3 CD-RW накопители: общая характеристика

2. Общая характеристика DVD

2.1 Основы устройства DVD, их отличия от CD

2.2 Форматы DVD и их различия

2.3 Хранение оптических дисков

3. Практические сведения о неисправностях и методов их устранения

3.1 Механические неисправности

3.2 Неисправности оптической системы

3.3 Неисправности электронных компонентов

4. Работа с прерываниями Заключение Литература Приложение А

Введение

С самого своего появления перед человеком стоит извечный вопрос о том, как передать накопленный опыт будущим поколениям, как сохранить все те знания и навыки, что достались ему с большим трудом. Сегодня CD и DVD диски используются для хранения и распространения самой разнообразной информации: рекламные материалы, видеофильмы, аудиозаписи, программное обеспечение персонального компьютера и многое другое. Повсеместное распространение записывающих приводов, привело к тому, что практически любой офисный сотрудник современной компании может самостоятельно записать любую информацию на оптический носитель, используя свой персональный компьютер.

Существует уже несколько десятков стандартов оптических дисков, отличающихся по способу записи и емкости, хотя в большинстве случаев работать с ними можно с помощью одного-единственного устройства [24−26]. Объект исследования данной курсовой работы CD, DVD. Предмет исследования — технология CD, DVD.

Целью курсовой работы, является аналитический обзор по теме: «Записывающие/считывающие устройства — CD — R, RW DVD — R, RW: виды, техническая характеристика, устройство, принцип работы».

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

· Изучить документный поток по теме исследования.

· Рассмотреть общую характеристику оптических дисков.

· Предоставить сопоставительную характеристику CD/DVD.

Проанализировать технические характеристики и работу оптических CD.

Курсовая работа состоит из трех глав, каждая из которых состоит из трех параграфов. В первой главе приводится описание работы оптических дисков CD, их технические характеристики и чем они отличаются друг от друга. Вторая глава включает в себя общую характеристику DVD, основы устройства, виды форматов и их отличия от CD, хранение оптических дисков. Третья глава включает в себя практические сведения о неисправностях и методов их устранения.

1. Оптические диски CD

1.1 Лазерные накопители CD-ROM: общая характеристика, история развития Технология лазерной записи информации на компакт-диски появилась на свет задолго до рождения персональных компьютеров. Приоритет в разработке «лазерной» технологии принадлежит советским ученым Александру Прохорову и Николаю Басову — создателям первых «холодных» лазеров, которые и легли в основу не только компакт-дисков, но и множества других компьютерных и бытовых устройств. В 1964 г. оба ученых были удостоены Нобелевской премии. В конце 70-х годов прошедшего века две компании, Philips и Sony, серьезно занялись вопросом цифрового звуковоспроизведения. Они приступили к разработке нового типа носителей, базирующихся на оптической технологии записи и считывания данных, который был призван прийти на смену виниловым грампластинкам.

В 1979 г. фирма Philips разработала и продемонстрировала абсолютно новый носитель информации, заменивший грампластинку, — оптический диск (компакт-диск — Compact Disk — CD) для записи и воспроизведения звука с помощью сфокусированного лазерного луча. По сравнению с механической звукозаписью компакт-диск имеет целый ряд преимуществ: высокую плотность записи и полное отсутствие контакта между носителем и считывающим устройством в процессе записи и воспроизведения. Цифровой метод записи обеспечивает практически полное отсутствие помех и высокое качество звучания[4]. Изначально, стандарт звуковых компакт-дисков «Красная книга» (Red Book) предусматривал компакт-диски, позволяющие хранить 74 минуты стереофонического звучания. Это соответствовало объему данных в 650 Мб. Поэтому после того, как компакт-диски стали применяться для хранения компьютерных данных, вопрос о максимальной емкости не возникал — было принято то же значение в 650 Мб. Затем эта же емкость перекочевала и в стандарт CD-R дисков[16]. Однако со временем гигантское значение в 650 Мб перестало быть не только гигантским, но и просто большим. Возникло желание увеличить емкость дисков для нужд хранения цифрового видео и данных. Но к тому времени, когда вопрос стал таким образом, в мире уже насчитывались сотни миллионов различных приводов компакт-дисков (CD-ROM, аудио и видео проигрыватели), совместимостью с которыми новые, более емкие диски, должны были обладать.

Разработчики пошли сравнительно простым путем: они просто «туже свернули спираль» (дорожка, по которой движется лазерный луч от центра к краю диска) литьевых матриц, с которых отливаются CD-R, получив, таким образом, дополнительную емкость. При этом проблем совместимости не возникло, так как заложенная в читающих приводах точность позволяла отследить более «тугую» спираль. При этом, однако, все ведущие производители CD-R дисков честно предупреждали пользователей о некоторой нестандартности новинки.

Но погоня за дополнительной емкостью на этом не закончилась. Появились диски емкостью 90 и даже 99 минут! В последнем случае спираль была «свернута» настолько «туго», что сделанные таким образом CD-R записывались и читались только избранными моделями приводов.

Практика показала надежность использования 700 Мб дисков. Хранить же данные на дисках большей емкости, значит подвергать себя угрозе несовместимости по чтению и записи[30−31].

Производители записываемых компакт-дисков проводили неоднократные исследования, используя промышленные тесты и технику математического моделирования, и пришли к выводу, что срок хранения информации на CD-R дисках колеблется от 70 (обычные модели) до 200 (улучшенные модели) лет. Время хранения информации на обычных CD обозначается в 25 лет, однако уже можно наблюдать выход из строя дисков, которые были сделаны с нарушением технологии и без специальных тестов — старейшим CD, которые были выпущены в 1980 году уже более 20 лет — возраст достаточный, чтобы сделать прямые выводы.

CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), в переводе эта английская аббревиатура означает: компактный диск для чтения. Компакт-диск с постоянной памятью, предназначенный для хранения и чтения значительных объемов информации (550 Мбайт и более), служит только для воспроизведения аудио-, видеои цифровой информации, записанной только на оптических (лазерных) компакт-дисках. Диск CD-ROM — это оптический диск, в котором информация распределена по спиральной дорожке. Эта дорожка состоит из двух элементов рельефа: ямок и бугорков, которые закодированы в двоичной системе как 0 и 1. Считывание рельефа дорожки производится с помощью лазера, встроенного в привод CD-ROM.

CD-ROM предназначен для хранения информации. Он представляет собой пластмассовый диск диаметром 12 см, одна из поверхностей которого покрыта металлической фольгой. Лазерным лучом на фольгу наносят углубления, с помощью которых фиксируется представляемая информация. Наиболее важными характеристиками таких устройств являются: емкость и скорость.

Емкость одного компакт-диска достигает 700 Мбайт информации (около 250 000 страниц текста). Вторая характеристика определяется скоростью доступа устройства чтения к информации на компакт-диске (скорость чтения особенно важна при воспроизведении аудиои видеоинформации).

Технология, объединяющая текст и графику со звуком и движущимися изображениями, называется мультимедиа. При этом подразумевается обратная связь — действия пользователя должны напрямую и существенно влиять на происходящее в системе мультимедиа.

В качестве носителей информации в мультимедийных компьютерах используются оптические компакт-диски CD-ROM. Внешне они не отличаются от звуковых компакт-дисков, используемых в проигрывателях и музыкальных центрах.

Основу компакт-диска диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм составляет слой оптически чистой поликарбонатной пластмассы (6) — это нижняя сторона подложка (back layer). На нее нанесен тонкий слои алюминия, придающий диску необходимые отражающие свойства (8). От окисления и механических повреждении его защищает лакировка (9). Поверх лакового слоя печатается этикетка диска (10). Некоторые «пиратские» диски имеют слишком тонкий защитный слой либо лишены его совсем, поэтому их легко повредить. Информация на диске кодируется чередованием пит и промежутков между ними, расположенными вдоль дорожки (7).

Рис. 1.1 — Устройство CD-ROM

В состав CD-ROM входят плата электроники, шпиндельный двигатель (4), привод двигателя (3), устройство загрузки диска и система считывающей оптической головки (1, 2). Во вращение диск приводит шпиндельный двигатель (4). В состав системы считывающей головки входят сама оптическая головка и система ее перемещения. В головке находятся: лазерный излучатель (на основе лазерного инфракрасного светодиода), система фокусировки лазерного луча, фотоприемник и предварительный усилитель. Диод внутри излучает лазерный луч, который фокусируется с помощью линзы (5). Система перемещения головки (1, 2) содержит собственный двигатель, который приводит в движение каретку с оптической считывающей головкой при помощи червячной или зубчатой передачи[24].

Система загрузки диска чаще всего имеет горизонтальный выдвижной лоток, на который кладется оптический диск, иногда вместо лотка применяется специальный футляр для диска (Рис. 1.1). Система загрузки содержит двигатель, который обеспечивает движение лотка (или футляра) и механизма перемещение рамы (2). На передней панели дисковода размещаются: кнопка Eject загрузки/выгрузки оптического диска, индикатор обращения к дисководу и гнезд для подключения наушников с регулятором громкости. Обычно на передней панели имеется отверстие для аварийного извлечения диска. Информация на диске записана с постоянной линейной скоростью, поэтому для достижения постоянной линейной скорости считывания скорость вращения диска изменяется в зависимости от перемещения считывающей головки. Стандартная скорость вращения диска — 500 об/мин при чтении информации с внутренних зон и 200 об/мин при чтении с внешних зон диска (информация на диск записывается по спиральной дорожке от центра к краю). При стандартной скорости вращения диска скорость передачи данных составляет приблизительно 150 Кб/с. В двухи более скоростных CD-ROM диск вращается с пропорционально большей скоростью. При этом пропорционально повышается и скорость передачи информации [23−24].

1.2 Диски CD-R: общая характеристика, история развития Спецификация CD-R, первоначально называемая CD Write-Once (WO), впервые была опубликована в 1988 компаниями Philips и Sony под названием «Оранжевая Книга» (англ."Orange Book"). «Оранжевая Книга» состоит из нескольких разделов, которые подробно описывают CD-WO, CD-MO (Magneto-Optic), и CD-RW (ReWritable). В последних версиях «Оранжевой Книги» отказались от названия CD Write-Once (WO) в пользу CD-R. Записанные CD-R и CD-RW полностью совместимы со стандартами Audio CD («Красная Книга», англ. «Red Book») и CD-ROM («Жёлтая Книга», англ. «Yellow Book»). Они используют модуляцию «8-к-14», исправление ошибок CIRC и плюс третью дорожку для коррекции ошибок, определённую в стандарте CD-ROM. Первые CD-R произведены в 1988 г. Чтобы записать один-единственный компакт-диск, семь лет назад потребовались бы целая комната аппаратуры, два квалифицированных специалиста и восемь часов работы. Сегодня, имея компьютер с записывающим дисководом CD-R, можно сделать диск менее чем за час. Аббревиатурой CD-R (CD-Recordable) обозначена технология однократной оптической записи, которую можно использовать для архивирования данных, создания прототипов дисков для серийного производства и для мелкосерийного выпуска изданий на компакт-дисках, записи аудио и видео.

Назначение устройства CD-R — запись данных на компакт-диски CD-R, которые потом можно читать на накопителях CD-R, CD-ROM и CD-RW. До недавнего времени они использовались в основном для создания и тиражирования аудио-, видеодисков и дистрибутивов программного обеспечения. Однако, если посмотреть на эти устройства с иной точки зрения, то оказывается, что накопители CD-R — идеальный выбор в качестве устройства для архивирования данных.

Если говорить о скорости чтения/записи, то накопители CD-R сильно проигрывают традиционным накопителям на жестких магнитных дисках.

Скорость записи для недорогих моделей составляет 32Х, скорость чтения — 42−52Х (около 7,5 Мб/с). Не слишком высокие скорости записи связаны с определенными техническими трудностями. В моделях более высокого класса скорость записи доведена до 40 -50Х. Получение более высоких скоростей сопряжено со значительными трудностями, так как резко возрастают требования к стабильности механического тракта.

Скорость чтения/записи, безусловно, важный, но не единственный показатель, который определяет выбор накопителя для архивации данных. Не менее важна удельная стоимость одного мегабайта хранимых данных. Следует также отметить, что компакт-диски более надежны при длительном хранении информации, чем магнитные носители: последние весьма чувствительны к электромагнитным полям и ударным нагрузкам.

Запись на диски CD-R осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя, выгорающего под воздействием высокотемпературного лазерного луча. То есть перед нами — нечто похожее на обычную гравировку или памятное многим «выжигание» по дереву. Правда «выжигает» лазерный луч не на какой-то деревяшке, а на тонкой металлической подложке[25].

Поверхность подложки, защищенной слоем прозрачного пластика — отражающая, блестящая. Но диск станет полезным (т.е. хранящим информацию) тогда, когда по подложке пройдется лазерный луч, оставив на каждой дорожке свой «след» в виде ямок-точек. Работает лазер — на блестящей поверхности остается точка, которая уже не отражает, а поглощает свет [25−27]. Хотя способы записи информации на обычные компакт-диски и на диски CD-R различны, результат мы имеем один и тот же — последовательность отражающих и не отражающих участков, которую может прочесть любой дисковод CD-ROM. При чтении диска на него направляется маломощный лазерный луч, и светочувствительный датчик воспринимает последовательность отраженных сигналов.

Еще один фактор, который необходимо учитывать, — режим записи. Существуют два режима: односеансный и многосеансный. В односеансном режиме запись всего диска должна осуществляться за один проход без перерывов. В многосеансном режиме данные записываются за несколько сеансов, в результате чего информация на диске представляется в виде нескольких отдельных томов. Не все накопители CD-ROM способны читать диски, записанные подобным способом. Режим многосеансной записи позволяет записать часть данных, остановиться, а затем продолжить запись[22].

Маркировка 2х, 4x, 6x, 8x, 12x, 16x, 24x, … 48x показывает, во сколько раз быстрее устройство записывает данные по сравнению с односкоростным эталоном. Под одной скоростью понимается скорость передачи данных равная 150 Кб/сек. Таким образом, маркировка 2х значит, что данные могут записываться со скоростью 300 Кб/сек, 8х — 1.2 Мб/сек, 16x — 2.4 Мб/сек, 48x — 7.2 Мб/сек. Необходимо принять во внимание, что реальная скорость может различаться в зависимости от выбранного формата записи, так как данные записываются в режиме 2'048 байт на блок, а звуковая информация в режиме 2'352 байта на блок. Поэтому реальное время записи одного полного диска в зависимости от формата может несколько отличаться.

Обычно маркировка приводов CD-ROM состоит из одной цифры, показывающей с какой максимальной скоростью данные могут быть считаны. При этом указывается самый быстрый для чтения формат — CD-ROM Mode 1, да еще, к тому же, при измерении на внешнем периметре диска. Маркировка CD рекордеров содержит три цифры: первая — скорость записи CD-R дисков, вторая — скорость перезаписи (CD-RW диски), третья — скорость чтения. Соответственно, маркировка 16×10×40 для CD рекордера значит, что он способен записывать CD-R диски со скоростью 2.4 Мб/сек, CD-RW диски со скоростью 1.5 Мб/сек, читать диски со скоростью 6 Мб/сек. Если же маркировка состоит из двух цифр (обычно, только для старых рекордеров), то это значит, что такой привод не может работать с CD-RW дисками.

1.3 CD-RW накопители: общая характеристика Семь лет назад на компьютерном рынке появились накопители, которые дают возможность работать с перезаписываемыми CD-RW (CD-ReWritable).

Такие устройства позволяют заносить информацию на существующие недорогие компакт-диски с возможностью дозаписи (CD-R ценой около 0,4 $), а при использовании перезаписываемых CD-RW-дисков могут стирать старые данные и записывать вместо них новые. Емкость носителя CD-RW (стоимость около 1 $) составляют 650 Мбайт и равна емкости дисков CD-ROM и CD-R.

Диски CD-RW считываются только на современных универсальных CD-ROM-устройствах и DVD-ROM, рассчитанных на работу с различными носителями (удовлетворяющих спецификации MultiRead).

CD-RW выпускаются и для IDE/ATAPI-интерфейса, и для SCSI. Все устройства обеспечивают режимы записи Track at Once и Disc at Once, многосеансовую запись (MultiSession), фиксированный и переменный пакетные режимы записи, а также все стандартные форматы записи компакт-дисков (в том числе и музыкальных).

Запись CD-R основана на «выжигании» лазером каждого бита информации на записывающем слое. Соответственно изменяются отражающая способность диска, которую лазерный луч фиксирует при считывании.

Уровень записи (отражающая способность) в CD-RW определяется специальным комбинированным слоем, который состоит из специального металлопластика, обладающего обратимой отражающей способностью, а также реверсивно изменяет свои характеристики. Запись производится при изменении состояния вещества записывающего слоя, когда вещество под нагревом переходит из кристаллического состояния в аморфное. Такой процесс называется фазовым переходом и широко применяется в магнитооптических устройствах. Но в отличие от магнитооптики запись на CD-RW определяется изменением отражающей способности поверхности. В связи с этим CD-RW-диски более «капризны», при чтении, так как изменение отражательных свойств у них намного меньше, чем у CD-R. Питы при записи на диск CD-RW значительно меньшей глубины, чем при записи на диск CD-R, поэтому для них требуется более чувствительные дисководы CD-ROM, поддерживающие режим MultiRead [23−24].

Причинами популярности данных носителей информации можно считать единый стандарт, совместимость с CD-ROM, доступность дисководов и соответствующего ПО, доступность компакт-дисков, длительный срок (до 10 лет) и низкая себестоимость хранения информации.

В приводах CD-RW указывается три числа, как правило, в следующем порядке: первое — скорость записи, второе — перезаписи, третье — чтения. Но встречается и другой порядок. В этом случае руководствуйтесь следующим: самое маленькое значение соответствует скорости перезаписи, среднее — скорости первоначальной записи, а самое большое — скорости чтения.

Запись CD-RWдисков происходит примерно вдвое медленнее, чем «болванок» однократной записи: если последние записываются в современных приводах на 24 — 40 — кратной скорости, то лазер CD-RW с трудом потянет 20-скоростную запись.

2. Общее писание DVD

2.1 Основы устройства DVD, их отличие от СD

Эволюция технологий записи информации на оптические носители привели к созданию DVD приводов и дисков с возможностью записи еще большего количества информации. В конце 1997;го — начале 1998 года на рынке стали появляться диски и приводы DVD. Этот стандарт был создан с расчетом на то, чтобы заменить разные носители сразу в нескольких областях — в индустрии видео, в сфере информационных технологий, в звуковых записях и даже, возможно в индустрии игровых картриджей. По замыслу разработчиков, это должен быть некий «универсальный» носитель, необычайно вместительный и надежный.

DVD (Digital VersatileDisk, ранее Digital Video Disk), т. е. многоцелевой цифровой диск — тип компакт-дисков, хранящий от 4,7 до 17 Гбайт информации, что вполне достаточно для полнометражного фильма. Такой объем способен удовлетворить любого производителя компьютерных игр и энциклопедий, для выпуска которых обычно требовалось несколько CD-ROM, вызывая неудобства у пользователя. По размерам же диски CD и DVD абсолютно одинаковы — DVD лишь немного тоньше. Естественно, так же как и CD-диски, DVD производится в двух форм-факторах: 12 см (4,7 дюйма) и 8 см (3,1 дюйма). Наиболее распространенным, как и в случае с CD, скорее всего, будет форм-фактор 12 см — ведь именно на него рассчитано большинство дисководов и DVD-плейеров[33−35].

Различия между DVD и CD заключается в первую очередь в том, что у DVD-дисков меньший диаметр углублений, на дорожке они расположены с меньшим «шагом» и самих дорожек на диске гораздо больше. Использование насечек меньшего размера стало возможным благодаря применению лазера с меньшей длиной волны, посылающего более «плотный» луч. В то время как лазер в обычном устройстве CD-ROM имеет длину волны 780 нанометров, устройства DVD используют лазер с длиной волны 650 или 635 нм, что позволяет покрывать лучом в два раз больше насечек на одной дорожке и в два раза больше дорожек. Кроме того, поверхность диска, отведенная для хранения данных, немного больше, чем у CD-ROM; DVD также предусматривает другой формат секторов и более надежный код коррекции ошибок. Все эти нововведения позволили достичь примерно в семь раз большей емкости дисков DVD, чем традиционных CD.

Но семикратный прирост емкости диска — это далеко не предел. Самое интересное в спецификациях DVD — это возможность создания двухсторонних и двухслойных дисков.

Двухсторонний диск делается просто: так как толщина диска DVD может составлять лишь 0,6 мм (половина толщины обычного CD-ROM), появляется возможность соединить два диска тыльными сторонами и получить двухсторонний DVD. Единственный минус в том, что придется вручную переворачивать его, но с развитием технологий DVD появятся приводы, способные читать обе стороны без вмешательства пользователя (вспомним те же самые трехдюймовые дисководы для floppy-дисков).

Технология создания двухслойных дисков чуть более сложна: данные записываются в двух слоях — нижнем и полупрозрачном верхнем. Работая на одной частоте, лазер считывает данные с полупрозрачного слоя, работая на другой — получает данные «со дна».

Всевозможные комбинации всех вышеперечисленных технологий породили довольно много типов дисков DVD[7−8]. Существуют односторонние (SS — Single Sided) и двухсторонние DVD (DS), однослойные (SL — Single Layer) и двухслойные (DL).Стоит отметить, что вместимость двухслойных DVD-дисков не в два раза больше, чем у однослойных, как следовало бы ожидать, а немного меньше: чтобы минимизировать помехи, возникающие при прохождении луча лазера через внешний слой, минимальный размер углублений на дорожках был повышен с 0,4 мм до 0,44 мм. Кстати, в результате немного повысилась скорость считывания информации с таких дисков. Основная масса современных приводов DVD-ROM читает диски CD-ROM уже на 40-кратных скоростях. Основные виды DVD дисков:

· DVD-5 (Single_sided, Single_layer) — 12cм, 4.7 Gb данных или свыше 2 часов видео, один слой на одной стороне.

· DVD-9 (Single_sided, Double_layer) — 12cм, 8.5 Gb данных или около 4 часов видео, два слоя на одной стороне.

· DVD-10 (Double_sided, Single_layer) — 12cм, 9.4 Gb данных или около 4.5 часов видео, на обоих сторонах по одному слою.

· DVD-14, 12cм, 13.24 Gb данных или около 6.5 часов видео, два слоя на одной стороне, один слой на другой.

· DVD-18 (Double_sided, Double_layer) — 12cм, 17 Gb данных или более 8 часов видео, на обоих сторонах по два слоя[33].

2.2 Форматы DVD и их различия

DVD-R (W) Собственно, для пользователя записываемый DVD диск (или DVD-R) — это примерно то — же самое, что и CD-R диск за исключением емкости: в настоящее время доступны DVD-R диски на 3.95, 4.7, 9.4 Гб. Для того чтобы самому записать DVD-Video или DVD-ROM диск, необходимо иметь чистый DVD-R, устройство записи — DVD рекордер (DVD Recorder) — и соответствующее программное обеспечение.

На этих носителях можно создавать диски в формате DVD-Video, DVD-Audio и DVD-ROM. DVD-R диски позволяют хранить очень большой объем информации: до 4.7 Гб (9.4 Гб для двусторонних дисков) данных или более 2-х часов высококачественного видео с многоканальным звуком, субтитрами и текстом на нескольких языках. Подобная емкость дисков также делает их крайне привлекательными для разработчиков мультимедиа-продуктов и тех, кому необходимо хранить большие массивы информации. Термин «скорость записи» определяет, насколько быстро данные могут быть записаны на DVD-R диск. Маркировка «1х» означает однократную скорость записи: 1x = 1.38 Мб/сек. Соответственно, двукратная скорость 2x = 2.76 Мб/сек. Аналогично маркируется и скорость чтения DVD приводов. Следует быть внимательным, различая маркировки скорости DVD и CD приводов, так как обозначаются они одинаково, но скрывают в себе разные значения: если 1x для DVD = 1.38 Мб/сек, то 1x для CD = 150 Кб/сек. Таким образом однократная скорость DVD примерно в 9.2 раза больше, нежели однократная скорость CD.

DVD-R диски делятся на типы в зависимости от длины волны лазера, по объему, по применению (технологическому назначению).DVD-R media for authoring — диски для профессионального использования (авторинга) — записываются на приводах c длиной волны 635 Нм. DVD-R general purpose media — диски общего применения — записываются на приводах с длиной волны 650 Нм. И те и другие диски являются совместимыми и будут без проблем воспроизводиться DVD-Video проигрывателями и DVD-ROM приводами. Основное отличие этих носителей состоит в том, что диски для авторизации используются для изготовления мастер — дисков, которые затем отправляются на завод для производства тиражей DVD дисков методом инжекционного литья.

Первые DVD-R диски имели объем 3.95 Гб. Они выпускаются и поныне, однако большее распространение в настоящее время получили диски 4.7 Гб и 9.4 Гб (двусторонние)[50].

В зависимости от применения, все множество DVD-R дисков делятся на brand-name (BN) версии и версии для производства (или OEM). Диски BN версий характеризует то, что они выпускаются с уже нанесенным на поверхность диска логотипом производителя. Такие диски обычно продаются в розницу и являются приемлемым решением для тех, кто собирается хранить на них архивы, записывать фильмы и т. п. Надписи на таких дисках можно наносить специальным маркером или фломастером. Обычно диски BN продаются упакованными в пластиковые коробки или конверты.

Диски для производства, не имеют на своей внешней поверхности нанесенного логотипа, их поверхность «чистая». И хотя на ней так же как и на поверхности дисков BN можно делать надписи маркером, OEM диски предназначены все же для печати на их поверхности текста и графики с помощью специальных. Упаковываются OEM диски таким образом, чтобы было возможно максимально удобно включить их в производственную технологическую цепочку. Спецификации на указанные диски созданы организацией DVD Forum, в которую входят около 200 различных компаний из Азии, Европы и Америки. Данной организацией разработаны спецификации на DVD-ROM, DVD-RAM и DVD-R (W) диски[27].

DVD+R (W)DVD+R — это однократно записываемые диски. Они бывают двух типов: диски общего назначения и диски для авторинга. DVD+R общего назначения, в отличие от дисков для авторинга, содержат встроенную систему защиты от нелегального копирования. Диски общего назначения можно записывать на обычном DVD рекордере. Для записи авторинговых дисков используются специальные рекордеры. Записанные таким образом диски не содержат защиты от нелегального копирования и используются только для последующего тиражирования на заводах. Объем DVD-R общего назначения — 4,7 Гб.

DVD+RW — это формат перезаписываемых DVD дисков. Один DVD+RW носитель можно стирать и записывать до 1000 раз. Объем данного диска также составляет 4,7 Гб.

Эти диски разработаны организацией DVD+RW Alliance, в которую вошли несколько известных компаний (например Sony, Philips и другие). Спецификации указанных дисков появились в 2001 (RW) и 2002 ® годах, т. е. значительно позже свих конкурентов. Это позволило разработчикам спецификаций формата «плюс», создать технически более совершенные носители.

По аналогии с форматом «минус» данные диски бывают однократно записываемыми (DVD+R) и перезаписываемыми (DVD+RW). Один носитель DVD+R (W) вмещает также 4,7 Гб информации. DVD+RW диски поддерживают до 1'000 циклов перезаписи. Следует отметить, что форматы DVD-R (W) и DVD+R (W) не совместимы. Однако считываться записанные диски могут в большинстве современных DVD проигрывателей. Дело в том, что различия форматов сказываются, главным образом, на записи дисков, а не на их считывании. Адресация и хранение служебной информации[48].

Для записи DVD привод обычно получает от диска три типа данных:

· Данные для трекинга (отслеживания дорожек), которые позволяют приводу записывать питы точно на дорожку.

· Данные адресации, которые позволяет приводу записывать информацию в отведенные места на диске.

Данные о скорости вращения диска. В DVD-R (W) дисках информация трекинга и скорости заключена в «дрожании» (wobble) дорожек, а адресация и другая служебная информация, содержится в предзаписанных питах между канавками (land pre-pits, LPP). Наличие LPP определяют по скачкам амплитуды специального сигнала «дрожания». Указанные скачки происходят при нахождении головки рядом с предзаписанным питом. Частота дрожания (wobble frequency) для DVD-R (W) дисков составляет 140,6 кГц. В дисках DVD+R (W) используется более высокая частота дрожания 817,4 кГц, а служебная информация содержится в изменении фазы сигнала дрожания, т. е. хранится в самой дорожке. Такой метод записи служебной информации называется «адресация в преднанесенных канавках» (ADress In Pre-groove, ADIP).

Из теории обработки сигналов известно, что метод относительно-фазовой модуляции имеет большую устойчивость к шумам, чем метод амплитудной модуляции. Поэтому с точки зрения устойчивости к внешним воздействиям DVD+R (W) диски более надежны. Более того, с ростом скорости записи, нахождение LPP по амплитуде становится сложнее, чем определение изменения фазы сигнала дрожания.

С точки зрения создания дисков, DVD-R (W) тяжелее изготавливать, т.к. требуется производить два технологических цикла вместо одного, а также необходимо с очень высокой точностью записывать LPP.

Диск DVD+R (W) передает в привод большее количество информации, что в конечном итоге, приводит к улучшению качества записи. В DVD дисках используется алгоритм оптимального управления мощностью (optimum power control, OPC), который позволяет считывать наилучшие параметры для записи конкретного носителя и производить их тестирование. Эти параметры, например мощность лазера в зависимости от длины волны, содержатся в блоках LPP на DVD-R (W) или в словах ADIP на DVD+R (W). Количество регулируемых параметров для обоих форматов дисков одинаково, однако в носителях DVD+R (W) параметры задаются с большей точностью. Кроме того, в формате «плюс», можно задавать параметры для 4-х различных скоростей записи, тогда как в конкурирующем формате только для одной (известно, что параметры записи зависят от скорости). К тому же область тестирования OPC на DVD+R (W) дисках больше, чем на DVD-R (W) (32 768 против 7088 секторов)[40−41].

Таким образом, формат DVD «плюс» с точки зрения технических характеристик более привлекателен. Он позволяет легче реализовывать запись данных на диск с более высокой скоростью, за счёт применения технологии ADIP. Запись информации на DVD+R (W) носители происходит с более высоким качеством, за счёт получения приводом более точных параметров записи от самого диска. Объем служебной информации, которая появляется при многосессионной записи, на DVD+R (W) дисках ниже, чем на DVD-R (W). И, наконец, DVD+R (W) диски позволяют производить более точное сопряжение данных, если запись была приостановлена[36].

В заключении стоит отметить, что, несмотря на все приведенные различия, большинство современных рекордеров позволяют записывать диски обоих форматов. Перед тем как сделать выбор в пользу каких-либо носителей, обязательно нужно просмотреть список дисков, поддерживаемых тем или иным рекордером.

2.3 Хранение оптических дисков Проблеме обеспечения условий сохранности аудиовизуальных электронных материалов, записанных на различные многослойные оптические носители информации, уделяется очень большое внимание во многих странах современного мира, где используют библиотечное и специализированное архивное оборудование. Это вызвано длительным интенсивным ростом массивов цифровых данных, подлежащих постоянному и временному хранению. Свободный и оперативный доступ к ним, является одним из ключевых, факторов успеха в бизнесе. Однако необходимо знать, как долго и с какой же степенью эксплуатационной надежности можно использовать эти цифровые данные. Сейчас особенно остро стоит вопрос о долговечности и надежности носителей информации, а именно оптических дисков CD и DVD.

На продолжительность «жизни» диска значительное деструктивное влияние оказывают влажность воздуха и температура; а экстремальные погодные условия хранения могут сократить минимальный срок жизни до нескольких дней. Но физическое разрушение носителя является лишь одним из факторов, который обязательно следует учитывать при выборе оптимальных условий хранения. Потенциально гораздо более значительную опасность может иметь техническое — моральное устаревание. Если привод применяемый для чтения различных типов дисков выходит из использования, то для доступа к вашим данным может потребоваться более совершенная нoвeйшaя технология. Новые лазерные технологии чтения могут стать не совместимыми с записанными дисками, и значит, записанная информация перестанет быть доступной для вас.

Вредно наклевать на диск наклейки. Наклейки часто нарушают балансировку в быстрых дисковых приводах, что может привести к разрыву диска в приводе, а сам клей может быть химически очень активен по отношению к слоям оптического диска и к данным на нем[45−46]. Для длительного срока хранения лучше держать любую информацию на DVD-R и CD-R, а не на дисках DVD-RW и CD-RW. Это связано со структурой современных дисков. А еще рекомендуется их хранить в вертикальном рабочем положении (как вы обычно храните книги), а не в горизонтальном и не на шпинделях. Шпиндель плох тем, что любые диски легко царапаются в процессе многочисленных перекладываний.

Фирма дисков Verbatim создала новое полиуретановое дисковое покрытие, которое позволяет увеличить сроки хранения информации на дисках. Покрытие tork Advanced позволяет ощутимо увеличить запас прочности активного записывающего слоя и сделать его высоко чувствительным, этим обеспечивается особая механическая устойчивость записи на высоких скоростях. Так же Advanced обладает преимуществами передовой технологии Metal Azo, поэтому зачастую диски Verbatim DVD+R 4х поддерживают запись на скорости 1х и 2.4х, что принципиально для совместимости с более старыми записывающими устройствами. Диски DVD+R 4х, как и остальные диски фирмы Verbatim, производятся с применением технологии точной штамповки, она гарантирует, что поверхности DVD-диска параллельны. Это важный фактор, который позволяет нам уменьшить количество ошибок на высоких скоростях записи. Итак, если обобщить вышесказанное, кратко можно выделить несколько основных правил хранения оптических дисков, которые позволяют увеличить срок работы дисков. Не рекомендуется:

1) брать или трогать компакт-диск за записанную поверхность;

2) наносить на поверхность любые жидкости;

3) наклеивать на поверхность наклейки и другие материалы;

4) подвергать диски воздействию различных загрязняющих веществ и агрессивных сред;

5) ронять, подвергать грубому механическому воздействию или деформировать;

6) делать рабочие записи или рисовать пишущими предметами специально не предназначенными для компакт и DVD-дисков;

7) подвергать воздействию прямых попаданий солнечных лучей. Кроме того, не следует просто так оставлять диск в приводе после завершения работы с ним, и тем более нельзя оставлять оптический диск в выключенном компьютере.

Рекомендуется хранить при следующих эксплуатационных параметрах окружающей среды: — влажность 10−90 процентов;- температура 5° С — 55 °C.Если необходимо протереть или почистить оптический диск, рекомендуется это делать при помощи ваты, либо другой более мягкой тканью, начиная от центра видимого диска к его краю.

Аксессуары для хранения дисков.

В наше время существует больше количество разнообразных функциональных аксессуаров для хранения CD и DVD дисков. Они различаются по формам, фирмам-изготовителям, количеству вмещаемых дисков, размерам и т. д.

3 Практические сведения о неисправностях предмета исследования и методов их устранения Можно выделить три основные группы неисправностей CDDVD-ROM

1. механические неисправности;

2. неисправности оптической системы;

3. неисправности электронных компонентов.

3.1 Механические неисправности Механические неисправности составляют 80…85% общего числа неисправностей. Их также можно разделить на несколько основных групп:

· отсутствие смазки трущихся частей;

· скопление пыли и грязи на подвижных частях механизма транспортировки диска;

· засаливание фрикционных поверхностей;

· нарушения регулировок;

· механические поломки деталей транспортного механизма.

Отсутствие смазки приводит к тому, что CD-ROM с трудом выталкивает каретку с диском. В простых механизмах, где каждый элемент выполняет несколько функций, отсутствие смазки приводит, например, к заклиниванию замка каретки и исключает возможность использования CD-ROM.

Скопление пыли и грязи на подвижных частях, особенно на краях подвижных салазок каретки (рис. 3.1), делает практически невозможным запирание механизма, и в результате CD-ROM постоянно выбрасывает диск.

Рис. 3.1 — 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 CD-ROM невозможным. К подобному результату приводит и нарушение регулировок транспортного механизма. Перечисленные выше механические неисправности касаются в основном простых механизмов относительно дешевых CD-ROM. 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. Загрязненный и неухоженный механизм достаточно прочистить, протереть, смазать — и он вновь исправно выполняет свои функции.

3.2 Неисправности оптической системы 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:

· сервосистема управления вращением диска;

· сервосистема позиционирования лазерного считывающего устройства;

· сервосистема автофокусировки; сервосистема радиального слежения;

· система считывания;

· схема 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. Характерными признаками неисправности являются либо отсутствие вращения диска, либо, наоборот, разгон до максимальной скорости вращения. При попытке изъять диск с помощью органов управления каретка открывается с вращающимся на ней диском. 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 (двухили 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. 3.2). При этом для того, чтобы привести CD-ROM в рабочее состояние, достаточно протереть линзу мягкой фланелью.

Рис. 3.2 — Фокусная линза: слева — запыленная, справа — чистая

Остальные неполадки, связанные с оптической системой не следует пытаться делать самому, а отнести в сервисный центр. Специалисты сервисных центров лучше, чем кто-либо другой, смогут восстановить работоспособность вашего устройства. В таких случаях пословица «скупой платит дважды» подтверждается, безусловно.

3.3 Неисправности электронных компонентов К третьей группе неисправностей принадлежат все повреждения электронной начинки CD-ROM. Несмотря на достаточно небольшой (относительно общего числа дефектов CD-ROM) процент случаев выхода из строя электроники — 5…10%, поиск неисправностей электронных схем является самой трудоемкой частью ремонта. Несложно найти неисправность, когда она сама о себе заявляет (как, например, на рис. 3.3). Но, к сожалению, в подавляющем большинстве случаев неисправная микросхема по внешнему виду не отличается от исправной.

Рис. 3.3 — Неисправная микросхема на плате CD-ROM

Каждый изготовитель данных устройств либо использует свой собственный набор чипов, либо комплектует его от разных изготовителей. Это приводит к тому, что в каждом конкретном устройстве необходимо искать спецификации практически для каждого чипа индивидуально. Тем, кто решил самостоятельно справиться с ремонтом своего CD-ROM, можно посоветовать составить список наименований набора его микросхем и поискать на сайтах производителей их спецификации. По спецификациям легко определить функциональное назначение микросхемы и структуру входных и выходных сигналов.

лазерный накопитель оптический диск

4. Работа с прерываниями Необходимо нарисовать в режиме 320×200 точек для видеоадаптера VGA окружность заданного радиуса, с толщиной изменяющейся от 1 до Н линейно вдоль оси Х или У. Полученная фигура должна располагаться в центре экрана (рис. 4.1).

Рис. 4.1 — Иллюстрация задания Первый вариант: вход и видеорежим и установку пикселя осуществлять с использованием библиотеки DOS Turbo Pascal.

Второй вариант: с использованием встроенного Ассемблера. Дополнительно определить, в какое количество раз второй вариант работает быстрее, чем первый.

Вариант 4: Радиус 25, ось y, толщина 20.

В программе, используя прерывания, нужно определить, во сколько раз быстрее будет происходить построение кольца с помощью встроенного Ассемблера по сравнению с библиотекой DOS в Turbo Pascal. Ниже, на рисунках показан результат работы программы, это кольцо с утолщением по оси Y (рис. 4.2).

Рис. 4.2 — Результат работы программы Для сравнения быстродействия было замерено время генерации изображения с использованием встроенной библиотеки DOS (рис. 4.3), а также с использованием встроенного Ассемблера (рис. 4.4).

Рис. 4.3 — Затраченное время в библиотеке DOS

Рис. 4.4 — Затраченное время, с использованием Ассемблера В результате, стало очевидно, что программа, написанная с помощью Ассемблера работает, примерно, в 2.5 раза быстрее, чем программа, написанная с помощью библиотеки DOS. Это объясняется его оптимизацией вычислительного алгоритма и более рационального обращения к ОП, перераспределения данных.

Функции и процедуры, использовавшиеся при написании программы:

MOV AN, 00; - установка режима графики;

MOV AH, 0CH; - функция вывода точки;

MOV AL, 13h; - инициализация графического режима;

MOV AL, 03h; - инициализация текстового режима;

procedure SetPixel (x, y: word;color:byte); - создание на экране пикселя с координатами x, y и цветом color;

procedure FigureAsm; - процедура генерирующая требуемую фигуру;

procedure InitModGrafAsm; - процедура инициализирующая графический режим с помощью встроенного Ассемблера;

procedure InitModGraf; - процедура инициализирующая графический режима с помощью встроенного модуля DOS. Основной текст программы содержится в Приложении А.

Заключение

Данный аналитический обзор показал, что несомненным достоинством и особенностью технологии CD/DVD являются:

Возможность хранения большого объема самой разной информации на одном носителе (текста, высококачественные изображения, видео и аудио информации, и др.).

Обычные CD-R диски вмещают стандартный объем информации — до 0.7 Гб. При этом диски имеют полную совместимость с CD и DVD приводами.

Возможность записать информацию на DVD-диск с двух сторон.

Каждая сторона содержит два уровня. Для считывания информации с того или иного уровня применяется разная длина волны лазера.

Каждый уровень содержит до 4,7 Гб информации (2 часа полноценного видео), каждая сторона до 8,5 Гб, а весь диск — до 17 Гб. Необходимо отметить, что следующим этапом развития технологий оптических дисков станет применение новых стандартов последнего поколения DVD с более высокой плотностью записи: HD DVD или Blu-Ray. На протяжении нескольких лет разрабатывается ещё принципиально новый формат оптических дисков HVD (голографический многофункциональный диск). В отличие от предыдущих форматов, основой служит технология голографии, то есть сохранение данных в трехмерном объеме носителя (используется два лазера). При этом достигается феноменальная емкость — Тбайты информации на одном диске, и высокая скорость передачи данных. Различные виды оптических дисков уже не одно десятилетие занимают почетное место в стеллажах и коробках пользователей. И хотя flash-носители и потеснили частично диски, прежде всего, как источник переноса информации с компьютера на компьютер, но в качестве долговременного хранителя информации пока конкурентов у оптических дисков нет.

1. Акнорский Д. Е. «Немного о флэш-памяти» [Текст] / Д. Е. Акнорский // Компьютер Рrice. — 2005. — № 48. — С. 8−9.

2. Гаврилов М. В. Информатика и информационные технологии [Текст]: учебник для студентов вузов / М. В. Гаврилов. — М.: Гардарики, 2006. — 655с.

3. Гаевский А. Ю. Самоучитель работы на компьютере [Текст]: практ. пособ. /А.Ю. Гаевский. — М.:ТЕХНОЛОДЖИ -3000, 2006 .- 544с.

4. Голицина О. Л. Информационные технологии [Текст]: учебник / О. Л. Голицина, Н. В. Максимов, Т. Л. Партыка. — М.:ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. — 544с.

5. ГОСТ 28 376–89. Компакт-диск. Параметры и размеры [Текст]. — введ. 01.01.91. — М.: Изд-во стандартов, 2006. — 7с.

6. Григорьев В. Л. Англо-русский толковый словарь РС [Текст] / В. Л. Григорьев. — М.: ЮНИТИ, 2007. — 471с.

7. Гультяев А. К. Самое главное о… Запись CD и DVD [Текст] / А. К. Гультяев. — СПб.: Питер, 2004. — 343с.

8. Динаев А. Внутренний вариант: характеристики дисководов [Текст] / А. Динаев // Мир ПК. — 2006. — № 4. — С.20 — 24.