Лазерные накопители CD-ROM, CD-R и CD-RW

Лазерные накопители CD-ROM

На диске CD-ROM промышленным способом записывается информация, и произвести ее повторную запись невозможно. Наибольшее распространение получили 5-дюймовые диски CD-ROM емкостью 670 Мбайт. По своим характеристикам они полностью идентичны обычным музыкальным компакт-дискам. Данные на диске записываются в виде спирали (в отличие от винчестера, данные на котором располагаются в виде концентрических окружностей). С точки зрения физики лазерный луч определяет цифровую последовательность единиц и нулей, записанных на CD, по форме микроскопических ямок (пит, pit) на его спирали. Принцип считывания информации с оптического диска можно приближенно разбить на четыре этапа.

• 1. Луч слабого лазера испускается лазердиодом привода CD-ROM. Проходя через систему линз, он фокусируется на областях спирали данных компакт-диска, двигаясь по траекториям, задаваемым сервоприводом. Сервопривод служит для перемещения направляющей линзы.
• 2. Луч производит считывание, отражаясь с различной интенсивностью от pit-слоя компакт-диска.
• 3. Отраженный луч возвращается, попадая в группу призм. Там происходит его преломление и отражение на фотодетектор.
• 4. Фотодетектор определяет интенсивность светового потока и переправляет эту информацию к микропроцессору дисковода, который завершает ее анализ, преобразуя в цифровую последовательность.

Основу компакт-диска диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм составляет слой оптически чистой поликарбонатной пластмассы — это нижняя сторона подложка (back layer). На нее нанесен тонкий слои алюминия, придающий диску необходимые отражающие свойства. От окисления и механических повреждении его защищает лакировка. Поверх лакового слоя печатается этикетка диска.

Главное характеристикой привода CD-ROM является скорость чтения данных, поднять которую можно только единственным способом — увеличением частоты вращения диска. Поскольку для CD-ROM изначально принята постоянная линейная скорость чтения (Constant Linear Velocity — CLV), то частота вращения диска является переменной величиной, обратно пропорциональной расстоянию от считывающей головки до центра. Для первого поколения устройств со скоростью чтения 150 Кб/с (односкоростные, или 1Х) она лежит в диапазоне от 200 об/мин для внешней части дорожки диска до 530 об/мин для внутренней. В следующих поколениях частоты вращения, а с ними скорость чтения, просто увеличивались в целое число раз (двухскоростные — 2 X, четырехскоростные — 4Х и т. д.).

Так продолжалось довольно длительное время, пока скорость высококлассных моделей не достигла 12Х (1800 Кб/с), а массовых — 8Х (1200 Кб/с). Для 12-скоростных моделей диапазон частот вращения составляет от 2400 до 6360 об/мин. Понятно, что 6360 об/мин — это очень большая скорость для сменного носителя, которую технически трудно поддерживать. Еще труднее быстро раскрутить диск до этой скорости, если головка для считывания очередной порции информации перескакивает, например, с внешней части диска на внутреннюю. Время раскрутки накладывается на время перемещения и для быстрого доступа должно быть минимальным. Трудности многократно возрастают при попытке еще больше повысить частоту вращения, поэтому 12-кратная скорость является предельной для режима CLV.

Дальнейшее увеличение скорости чтения возможно только при отказе от режима CLV, поэтому в последующих моделях приводов CD-ROM все ведущие производители вместо «чистого» CLV начали использовать в той или иной мере режим с постоянной угловой скоростью (Constant Angular Velocity — CAV), в котором частота вращения постоянна (и близка к максимально возможной), а скорость чтения пропорциональна радиусу, Режим CAV используется либо для всей поверхности диска, либо комбинируется с CLV. Комбинированный режим, когда для центральной части диска используется CAV, для периферийной CLV, называют CAV| CLV, Partial CAV или Р-CAV.

Новые модели приводов CD-ROM позиционируются по максимальному значению скорости чтения как 32−50-ти скоростные, что не дает, однако, адекватного представления о реальном быстродействии.

Что касается расположения информации на диске, то следует учитывать, что, во-первых, заполнение диска начинается от центра, и, во-вторых, большинство дисков заполнены не полностью (в среднем только наполовину). То есть решающей для общего быстродействия является скорость чтения на внутренней части диска. Например, популярный тест CD-TACH при оценке скорости учитывает внутреннюю часть (0−215 Мб) диска с весовым коэффициентом 60%, среднюю (1215−430 Мб) -30% и внешнюю (430−615 Мб) — 10%.

Приводы CD-ROM высшего класса имеют скорость чтения для внутренней части диска 12Х, массовые модели — 8−10Х. Скорость чтения внешней части достигает в некоторых моделях 50Х.

Переход от режима CLV к режимам Р-CAV и CAV не потребовал от производителей особых затрат, так как максимальная частота вращения не увеличилась, и механическая часть, включая двигатель, не подверглась существенным изменениям. Поэтому цены на новые устройства, несмотря на значительно улучшенные параметры, остались на прежнем, весьма невысоком уровне.

Причем покупать лучше устройства со скоростями начиная от 24х. Несмотря на незначительный прирост реального быстродействия, только они поддерживают стандарт MultiRead, дающий возможность чтения перезаписываемых дисков CD-RW.

Появившиеся на рынке в 1997 году 24-скоростные CD-ROM работали по полной CAV-технологии при частоте вращения диска 5000 об/мин., и скорость считывания данных у них лежала в пределах от 1,8 до 3,6 Мбайт/с. При 50-ти кратной скорости, как у самых новых накопителей, частота вращения достигает 12 тыс. об./ мин., что пока не используется даже в самых современных жестких дисках. Поток данных при этом составляет 7,2 Мб/с.

Однако шум, издаваемый приводом на таких скоростях не выдерживает никакой критики. Дошло до того, что некоторые пользователи стали выбирать дисководы 24−32х. Пусть немного медленнее, зато тихо. Кроме того, появились специальные программы, позволяющие ограничивать скорость любого привода не более желаемой.

Дисководы CD-ROM могут иметь различные интерфейсы. Подавляющее большинство подключаются к обычному IDE выходу на материнской плате.

Несмотря на то что процесс установки привода CD-ROM с интерфейсом IDE весьма прост, стоит обратить внимание на следующие моменты. Как известно, любой адаптер Enhanced IDE имеет два 40-контактных разъема, к которым подключаются по два устройства: Primary Master и Slave и Secondary Master и Slave. По понятным причинам Primary Master — это всегда загрузочный жесткий диск (С:). Таким образом, привод CD-ROM может быть либо Primary Slave, либо Secondary Master, либо Secondary Slave. Итак, перед подключением кабелей питания, интерфейса и аудио на задней стенке накопителя следует соответствующим образом установить перемычки Master и SLave (но лучше всё же, подключить CD-ROM ко второму IDE, отдельным шлейфом).