компактдискове. Класификация

CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) - диск само за четене.

Размер: 120 mm, дебелина 1,2 mm (5”) 640-700 MB (включително 8 MB сервизна информация)

Структура на диска:

Поликарбонатна пластмаса (заден слой)

тънък слой алуминий

Защитен слой (лак/лак)

Етикет на диска (декоративен капак)

Информацията на диска се записва по една спирална писта (както на грамофонна плоча), началото на песента се брои от центъра на диска до ръба, т.е. пистите на диска са под формата на спирала. Лазерният лъч определя цифровата последователност от 0s и 1s, записани на компактдиска, чрез формата на микроскопичните вдлъбнатини (Pit-layer) върху неговата спирала.

Принципът на четене на информация от CD-ROM 4 етапа:

Лазерният лъч, попадащ върху острова (хълма), отразяващ светлината, се отклонява от фотодетектора, който го интерпретира като двоична 1. Лазерният лъч, попадащ в кухината, се разпръсква и абсорбира, фотодетекторът фиксира двоична 0.

1. лъч от слаб лазер на дисково устройство се движи през система от лещи и се фокусира върху спиралата на диска
2. лъчът "чете", отразявайки се от пит слоя на диска с различен интензитет
3. отразеният лъч попада в група призми, пречупва се и се отразява върху фотодетектора
4. фотодетекторът определя интензитета на светлинния поток и го предава на микропроцесора на задвижването, който превежда всичко в цифрова последователност (0 или 1).

Как се записва на CD-ROM:

CD-ROM дисковете се произвеждат само в завода на специализирано индустриално оборудване на 2 етапа:

1. Създава се главен диск (матрица). Върху заготовката на диска (релефна поликарбонатна подложка, върху която е нанесен тънък слой светлоотразителен метал - алуминий) се оформя спираловидна пътечка, по която лазерният лъч "прогаря" в нея миниатюрни вдлъбнатини. (зони на ями).
2. Щамповане на тиража от главния диск. Матрицата се изпраща в производствения цех, където от нея се щамповат много копия. След това релефната основа се метализира, добавя се още един по-тънък слой лак за защита на металната повърхност, отгоре се нанасят рисунки (етикет).

Информацията от лазерен диск се чете с помощта на устройство (CD устройство) Дизайн на задвижване:

1. Електронна платка (Поставени са всички управляващи вериги на задвижването, интерфейс с компютърния контролер, интерфейс и изходни конектори за аудио сигнал)
2. Шпинделен двигател (електродвигател) - служи за въртене на диска в задвижването с постоянна или променлива линейна скорост
3. Оптичната система на четящата глава се състои от оптичната глава и нейната система за позициониране. Главата съдържа лазерен излъчвател с ниска мощност, система за фокусиране, фотодетектор и предусилвател.

Система за зареждане на диск - може да бъде в два варианта:

1. специален калъф за диск (caddy), поставен в приемния отвор на устройството (като флопи диск)
2. tray tray (tray-механизъм), който се изважда от устройството след натискане на бутона Eject. Върху него е инсталиран диск, дискът се натиска чрез повторно натискане на бутона за изваждане (не трябва да натискате механизма на тавата „ръчно“, в противен случай дисковото устройство може да се повреди.

Отпред на устройството са:

1. Бутон за изваждане за изваждане и зареждане на диск
2. жак за слушалки (с електронен или механичен контрол на звука)
3. индикатор за достъп до устройството
4. някои модели може да имат бутон Пусни/Напред за възпроизвеждане на аудио дискове (докато бутонът Изваждане се използва за спиране на възпроизвеждането). Качеството на възпроизвеждане на музикални дискове е по-ниско от стационарен плейър, защото. това е спомагателна функция на CD-ROM-а, а не основна - качеството е близко до плеъра.
5. малък отвор за аварийно изваждане на диска (например в случай на повреда на тавата на устройството, по време на аварийно изключване на захранването). Трябва да поставите щифт (изправен кламер) в отвора и леко да натиснете, докато заключването на тавата е премахнато и можете да го издърпате ръчно и да извадите диска.

На гърба:

Почти всички CD устройства имат на задния панел, в допълнение към обичайния аналогов изход (под формата на токови импулси), цифров изход за директно свързване към звукова карта, което ви позволява да заобиколите звуковата част на устройството и да използвате съответните схеми на звуковата карта (звукът е по-добър).

Характеристики на задвижването:

Основната характеристика е скорост на четене на данни, зависи от скоростта на въртене на диска, увеличаването на скоростта на въртене може да увеличи скоростта на четене на данни. В CD-ROM (2,4,8 скорост) с постоянна линейна скорост (CLV - Constant Linear Velocity), скоростта на въртене е променлива и е обратно пропорционална на разстоянието от четящата глава до центъра. Пример: 2-скоростно устройство 200 rpm (вътрешна писта) 530 rpm (външна писта) Започвайки с 12-скоростни CD устройства, честотният диапазон е 2400-6360 rpm, тази скорост е трудна за прилагане на сменяеми носители, така че се използва различен режим CAV (постоянна ъглова скорост)- режим с постоянна ъглова скорост, при който честотата на въртене е постоянна и близка до max, а скоростта на отчитане е пропорционална на радиуса. В този режим работят CD устройства с 16, 24, 32, 40, 50 скорости. Скоростта, поставена в маркировката на устройството, е максималната скорост на четене, а не средната - което означава, че това не е 24 скоростно устройство, а 14-16 скоростно устройство (според средната стойност). Съветът е да не се увличате по високоскоростните карания, т.к. колкото по-висока е скоростта на четене на данни, толкова по-ниско е качеството, надеждността на четенето, толкова повече грешки излизат (особено при пиратски копия). 40-50 скорости са достатъчни.

Интерфейс за свързване на CD устройство към дънната платка:

1. EIDE (второ с хард диск на същия кабел) или отделно в IDE
2. SCSI (Инсталиран в слота за разширение на компютъра дънна платка) Заедно с CD-ROM.- доставя се дискета със софтуер за инсталиране на CD-ROM под операционната система. система - спецкабел за свързване към звукова карта - комплект фиксиращи винтове

Производители: NEC, ASUSTEK, Toshiba, Sony, Pioneer, Panasonic Правила за работа на устройства и дискове:

• Те се страхуват от прах и мръсотия по повърхността на дисковете, това може да повреди системата от лещи и да доведе до неуспешно четене (прескачане на песен). Не се допускат следи от ръце (отпечатъци), драскотини, замърсявания.
• Не можете да хващате повърхността на диска с пръсти, а само страничните повърхности.
• Ако дискът е замърсен, има само един начин да го почистите: навлажнете диска с почистващ препарат (на основата на изопропилов алкохол), прокарайте микрофибърна кърпа от центъра към ръба, в никакъв случай около обиколката, по релсите .
• Има специални платформи (устройства) за почистване на дискове.
• Внимателно се отнася до използването на дискове със съмнително производство в устройството (случаи на разкъсване на диска в устройството по време на развиване и в резултат на това повреда на устройството)

CD-R - Записваем компакт диск

За да запишете информация на такъв диск, имате нужда от: специално записващо устройство, празен диск (празен или CD-R матрица), специален софтуер. Тези дискове се използват за създаване на архив с данни, аудио-видео дискове, дистрибутиви софтуерКапацитетът е същият като на CD-ROM. Има 780-800 MB за звукозапис 74 минути при 176 KB

Структура на диска:

Прозрачен защитен слой

Багрило (записващ слой - цианин или фталоцианин)

Субстрат

Метално покритие (алуминий, сребро, злато и други сплави)

Защитен лак с етикет

Цианиновото багрило има синьо-зелен (цвят на „морска вълна“) или наситено син оттенък на работната повърхност, фталоцианинът в повечето случаи е почти безцветен, с бледо оттенък на светлозелен или златист цвят. Цианиновото багрило е по-толерантно към екстремни комбинации на мощност за четене/запис от фталоцианиново злато, така че базираните на цианин дискове често са по-лесни за четене на някои устройства. Фталоцианин - малко повече съвременно развитие. Дисковете, базирани на този активен слой, са по-малко чувствителни към слънчева светлина и ултравиолетово лъчение, което допринася за по-голяма издръжливост на записаната информация и малко по-надеждно съхранение при неблагоприятни условия.

Принципът на запис на CD-R:

Фокусиран мощен лазерен лъч(CD - рекордер) загрява малки участъци от слоя багрило. Багрилото предава топлина на съседния субстрат, под действието на топлината субстратът променя свойствата си и започва да разпръсква светлина (потъмнява и става непрозрачен). В области, които не се нагряват от лазера, субстратът остава прозрачен и пропуска лъча при четене на данни. Последният преминава към металния слой, отразява се от него и през подложката навлиза в светлочувствителния сензор. Методът за запис на информация е различен от CD-ROM, резултатът е същият - последователност от отразяващи и неотразяващи секции (Pit секциите са формирани като CD-ROM), които всеки CD-ROM чете. Такива CD-R са четат малко по-лошо от обикновените CD-ROM дискове ROM дискове, поради наличието на допълнителен слой, който намалява коефициента на отражение. От голямо значение е качеството на образуване на "ямки" върху диска, което зависи както от свойствата на органичното багрило, така и от самия CD рекордер. Структурата на задвижването е същата, структурата на диска и лазерната мощност са различни. Как да изберем CD-R дискКогато избирате диск за запис, най-добре е да се съсредоточите върху производителя на диска. Това е за производителя, а не за търговската марка на продавача (например дисковете Taiyo Yuden (TY) се продават под търговските марки както на самия Taiyo Yuden, така и на Sony, Philips, Hewlett Packard, TDK, Basf и някои други). На нашия пазар най-често се срещат дисковете на следните производители (някои търговски марки са посочени в скоби):

• Taiyo Yuden Company Limited (Taiyo Yuden, Sony, Philips, Hewlett Packard, TDK, Basf)
• Mitsui Chemicals (Hewlett Packard, Mitsui, Philips, Sony)
• TDK Corporation (3M, TDK)
• SKC Company Limited (SKC)
• Multi Media Masters & Machinery SA (Mirex, BASF)
• Mitsubishi Chemicals Corporation (Traxdata, Verbatim)
• Ritek Co. (Dysan, FujiFilm, Memorex, MMore, Philips, BASF, TDK, Samsung, Targa, Traxdata)
• Fuji Photo Film Co, Ltd. (Fuji Film)
• Kodak Japan Limited (BASF & Kodak)
• Princo Corporation (BTC, Princo & KingTech)
• CMC Magnetics Corporation (BASF, MMORE, Imation, Memorex)

За запис на аудио компактдискове трябва да обърнете внимание на висококачествени цианинови CD-R. Когато избирате CD-R за запис на данни, така че информацията да се съхранява на тях за възможно най-дълго време, трябва да дадете предпочитание на висококачествени фталоцианинови дискове.

CD-RW - Compact Disk ReWritable - презаписваем диск.

Структура на диска:

Защитен прозрачен слой

Комбиниран слой

Метално покритие (алуминий и др.)

защитен слой

Как да записвам на CD-RW:Информацията се записва от специален комбиниран слой, който променя обратно нейните характеристики. Записващият слой променя състоянието си (от кристален - прозрачен до аморфно непрозрачен). Такъв процес се нарича фазов преход и се използва широко в магнитооптични устройства. Записването на CD-RW се основава на промени в отразяващата способност на повърхността. Тези дискове са по-"капризни" при четене. промяната в отразяващите свойства е много по-малка от тази на CD-R дисковете CD-RW дисковете показват по-ниска скорост на работа за разлика от CD-R дисковете, но се справят с всички задачи, които изпълняват CD-R дисковете и освен това можете да презаписвате дискове. Скорост 4-8-12-16-24x Записът на CD-R (RW) може да се извърши в 2 режима:

1. режим (единична сесия) DAO(Disk At Once - целият диск в една сесия) - целият диск се записва (нарязва) в 1 сесия без прекъсвания. След като запишете на такъв диск, няма да е възможно да добавите нови данни към него.
2. режим (мултисесия) TAO(Track At Once - една песен на сесия) - данните се попълват в няколко сесии, информацията под формата на отделни томове или пакети (пакетен режим).

Има CD рекордери - това е устройство, което може да записва на компактдискове и да ги чете. Всички съвременни рекордери работят с CD-R и CD-RW. Скоростта на въртене се обозначава с три числа: Например 50x/24x/16x/ 50x - скорост на четене на CD 24x - скорост на запис на CD-R 16x - скорост на запис на CD-RW

DVD дискове Цифров видео диск (Цифров видео диск)

DVD устройството има лазер с по-къса дължина на вълната от CD, така че пистите на диска са разположени по-близо една до друга и количеството информация, съхранена на дадена дължина на пистата, също се увеличава. В резултат на това до 4,7 GB данни могат да бъдат записани на едната страна на DVD. Предлагат се двуслойни дискове с възможност за запис на 8,5 GB данни от едната страна, както и двустранни "флип" (Flippy) дискове с възможност за запис от двете страни с капацитет 17 GB.

Съществуват следните типове DVD структура:

1. Една страна/Един слой– най-простият тип дискове с капацитет 4,7 GB

2. Едностранно/двоен слой. Дисковете имат два слоя данни, единият от които е полупрозрачен. И двата слоя четат от една и съща страна и 8,5 GB данни могат да бъдат съхранени на такъв диск, тоест 3,5 GB повече, отколкото на еднослоен / едностранен диск

3. Двустранно/еднослойно. На такъв диск се поставят 9,4 GB данни. Не е трудно да се забележи, че такъв диск има двойно по-голям капацитет. Данните са разположени от двете страни, ще трябва да обърнете диска или да използвате устройство, което може да чете информация от двете страни на диска самостоятелно

4. Двойна страна/Двоен/Слой. Най-трудният вариант. Предоставя възможност за поставяне на 17 GB данни на диска. Ясно е, че такъв диск е по същество два едностранни / двуслойни диска, сгънати заедно.

Запис на DVD-R (цифров многофункционален диск за запис) DVD-R е формат за еднократен запис, разработен от Pioneer. Технологията на запис е подобна на използваната в CD-R и се основава на необратима промяна под въздействието на лазер на спектралните характеристики на информационния слой, покрит със специално органично съединение. Едностранно DVD-R дисковесъхранявайте 4,7 или 3,95 GB на страна. Двустранните дискове се предлагат само с общ капацитет от 9,4 GB (4,7 GB на страна).

Разработени са две спецификации за защита срещу незаконно копиране: DVD-R(A) и DVD-R(G). Тези две версии на една и съща спецификация използват различни дължини на лазерните вълни за запис на информация. DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW.

Всички известни спецификации на презаписваеми DVD дискове използват технологията за многократен запис, базирана на физическия принцип на промяна на фазовото състояние (кристално / аморфно) на информационния слой под въздействието на лазер с дължина на вълната 650 (635) nm (фазова промяна запис). Четенето на информация се извършва чрез определяне оптични характеристикиинформационен слой в различните му фазови състояния при отразяване на лазерни лъчи (същите като по време на запис).

DVD-RAM (цифрова универсална дискова памет с произволен достъп)- презаписваем формат, разработен от Panasonic, Hitachi, Toshiba. Форматът е одобрен от DVD Forum през юли 1997 г. Днес това е най-разпространеният DVD формат в компютърната индустрия. Дисковете от сегашното - второ поколение носят 4,7 GB отстрани или 9,4 GB за двустранната модификация. Основната характеристика на DVD-RAM са специалните маркировки, нанесени върху матрицата на диска по време на неговото производство. Тези знаци маркират началото на секторите. Особеността на DVD-RAM е, че може да се форматира редовно файлова система FAT32. За запис DVD-RAM дискът трябва да бъде в касета, а касетите често са здраво запоени. Ако извадите DVD-RAM диска от касетата, ще можете да го използвате в нормално DVD-ROM устройство.

DVD-RW (цифров универсален диск за презапис)- има и други имена за този формат: DVD-R / W и по-рядко DVD-ER. DVD-RW е презаписваем формат, разработен от Pioneer. DVD-RW дисковете съдържат 4,7 GB на страна, предлагат се в едностранни и двустранни версии и могат да се използват за съхраняване на видео, аудио и други данни.

DVD+RW.Този стандарт, без благословията на DVD форума, е конкурентен презаписваем формат, предлаган от Philips, Sony, Hewlett-Packard и други, базиран на CD-RW технология. DVD+RW устройствата ще четат DVD-ROM и CD, но няма да са съвместими с DVD-RAM. DVD+RW дисковете, способни да съхраняват 2,8 гигабайта (3G) данни, използват технология за промяна на фазата. DVD+RWустройствата поддържат многосесиен запис. Благодарение на по-прецизното позициониране на лазера по време на процеса на запис, устройството ви позволява да презапишете всяка част от съдържанието на диска директно в горната част, без да изтривате старото съдържание. Това също позволява уникална корекция на грешки при запис - зле записан сектор автоматично се презаписва отново.

DVD+R.Технологията за запис на DVD+R е изградена на същите принципи като DVD+RW. Единствената разлика е, че материалът, използван за отразяващия слой, е подобен на този, използван при обикновените CD-R. В сравнение с DVD+RW, недостатъкът на DVD+R е, че те нямат корекция на грешки, базирана на просто презаписване на лош сектор. От друга страна, DVD+R дисковете се четат по-добре на стационарни плейъри и обикновени DVD-ROM поради по-високата отразяваща способност на записания слой. Kodak Japan Limited.

Лаборатория #5

Компакт дискове (CD). Метод на производство и принцип на съхранение на информация. Принципът на четене на информация. CD-R технология. Принципът на оптичен запис. CD-RW технология. Принципи на записване и пренаписване. Разлики CD-RW от CD-R и CD. DVD дискове. Основни разлики от компактдискове. Видове DVD дискове.

компактдискове- това са носители за съхранение, предназначени да съхраняват информация в цифрова форма (под формата на набор от числа). Фамилията CD включва различни видове носители, оптимизирани за съхранение и използване на специфични видове информация. Въпреки разнообразието от видове CA, всички те имат общи характеристики или характеристики.

Физически характеристики на CD:Геометрични размери. Всички членове на фамилията CD са диск с диаметър 120 mm с отвор с диаметър 15 mm в центъра. Дебелина на диска - 1,2 мм.

CD конструкция:Структурно дискът е трислоен "пай":

Субстрат от оптически прозрачен материал (поликарбонат), който се произвежда чрез леене под налягане. По време на производството на субстрата върху една от повърхностите му се формира информационен модел, състоящ се от ями (ями) и празнини между ями (земи). Върху информационния чертеж се напръсква тънък отразяващ слой. Върху отразяващия слой е нанесен слой лак, за да предпази диска от повреда. Като правило върху защитния лак се поставя етикет.

Методи на производство:

Има два фундаментално различни метода за прилагане на информация върху парче пластмаса, което по-късно се превръща в пълноправен компактдиск. Това щамповане (репликация)И запис върху заготовки.

1.1. Метод на фабричен печат (за CD и DVD).Други имена на този метод са щамповане, отливане, репликация. Най-разпространеният метод за производство на компактдискове. Информационната спирала, която съдържа вашата информация, се изгаря физически с лазерен лъч върху парче метал. Това парче метал се нарича "матрица" или "щамповател" и се използва като калъп за екструдиране на информационната спирала в парче горещ поликарбонат. Освен това поликарбонатът се охлажда, покрива се със слой метализация и слой защитен лак. След това върху неработещата повърхност на диска се нанася изображение (назъбване) и компактдискът е готов.

Предимства: Информационната спирала е физически "избита" в пластмаса и по-нататъшната й безопасност се определя само от точността на съхранение и правилното боравене с компактдиска. Всички дискове в един тираж ще бъдат абсолютно еднакви. Ниска цена за големи тиражи.

Недостатъци: Високата цена на матрицата прави икономически нецелесъобразно производството на пресовани тиражи на CD в количества под 500 броя. Няма начин да промените информацията по средата на изпълнението или да добавите нещо към диска по-късно.

1.2. Записване на дискове (за CD и DVD).Други имена на този метод са рязане, изгаряне. Методът за запис на дискове е евтин, достъпен у дома и ви позволява да добавяте информация. Въпреки това, във всички технически параметри (както по качество, така и по скорост) той е значително по-нисък от метода на фабричното щамповане. Бланката е CD, съдържащ вътре, в допълнение към поликарбоната и метализацията, специален слой, който е чувствителен към лазерен лъч с определена мощност и дължина на вълната. Върху поликарбонатния слой вече е нанесена информационна спирала, но тя не съдържа конкретна информация, а е само ориентир за лазерния лъч.

Има два основни вида дискове - те са записваеми и презаписваеми.

Записваем - предназначен за еднократен запис, въпреки че е възможно презаписване (при наличие на свободно място и отворена мултисесия). Може да се презаписва – проектиран да бъде презаписван многократно. При запис от голямо значение е качеството на използваните дискове. Начертаването на изображение (назъбване) върху неработната повърхност на диска може да се направи и у дома, при условие че се използват специални дискове "Printable" или с помощта на специални стикери.

Предимства: Наличност и възможност за много малки и дори единични тиражи. Възможност за независимо рисуване на изображението върху диск.

Недостатъци: Методът за запис на диск не осигурява същото ниво на качество и физическа стабилност на носителя като метода на фабричния печат.

Принципът на съхраняване на информация на компакт диск (CD и DVD).Информацията се кодира с помощта на последователност от нули и единици. Физически това са вдлъбнатини от различни типове върху спиралната писта на диска. Лазерният лъч, преминаващ по пистата, се отклонява под различни ъгли и устройството за четене решава дали е нула или единица. Нули и единици (битове) се комбинират в байтове, байтове в сектори, служебни кодове и контролни суми се добавят към секторите за проверка на коректността и коригиране на грешки при четене. На по-високо ниво тази информация се комбинира в набор от файлове и папки, в музикални записи и т.н.

Принципът на четене на информация:Инфрачервен (IR) лазерен лъч се използва за четене на информация от CD. Лъчът се подава към въртящия се диск от страната на подложката, отразява се от отразяващия слой и се връща към специален фотодетектор. Когато лъчът удари ями и се приземи, интензитетът на отразения лъч се променя. В резултат на това на изхода на фотодетектора се формира електрически сигнал, който повтаря формата на информационния модел върху повърхността на CD.

Характеристики на оптичния метод за четене на информация - Успешното четене на информация зависи от състоянието на повърхността на компактдиска. Драскотини, прах и мръсотия затрудняват, а понякога и невъзможно, четенето на информация от CD.

- Използването на инфрачервен лазер дава възможност да се използва не само прозрачен поликарбонат за производството на компактдискове, но и цветен поликарбонат, до много тъмен. В същото време тъмните материали са непрозрачни само във видимия диапазон на светлинния спектър. В инфрачервения диапазон такъв материал остава прозрачен.

технологияCD- Р:

CD-R (Compact Disc-Recordable, Recordable Compact Disc) е вид компакт диск (CD), разработен от Philips и Sony за еднократно записване на информация. CD-R поддържа всички характеристики на стандарта Червена книга, плюс ви позволява да записвате данни.

Технически подробности : Обикновеният CD-R е тънък прозрачен пластмасов диск - поликарбонат- дебелина 1.2 мм, диаметър 120 мм (стандарт) тегло 16-18гр. или 80 mm (мини) . Капацитетът на стандартен CD-R е 74 минути аудио или 650 MBданни.

Поликарбонатният диск има спирална писта за насочване на лъча лазерпри писане и четене на информация. От страната, където се намира тази спираловидна писта, дискът е покрит със записващ слой, който се състои от много тънък слой органично багрило и след това отразяващ слой от сребро, неговата сплав или злато. Този отразяващ слой е покрит със защитен фотополимеризиращ лак и втвърден ултравиолетова радиация. И вече върху този защитен слой се нанасят различни надписи с боя.

Празният CD-R не е напълно празен, той има служебна писта с ATIP серво маркировки - Absolute Time In Pregroove - абсолютно време в служебната писта. Тази сервизна пътека е необходима за система за проследяване, която поддържа лазерния лъч върху пистата по време на запис и следи скоростта на запис (т.е. следи дали дължината питабеше постоянен). В допълнение към функциите за синхронизация, служебната песен също съдържа информация за производителя на този диск, информация за материала на записващия слой, дължината на песента за запис и т.н. Сервизната песен не се унищожава, когато данните се записват в диск и много системи за защита от копиране го използват, за да разграничат оригинала от копието.

Методи за запис

Празните "празни" CD-R дискове имат служебна песен със записани данни. Тази песен съдържа времеви отпечатъци и се използва по време на запис, така че лазерният лъч да записва по спираловидна пътека, точно както при обикновените компактдискове. Вместо да се отпечатват вдлъбнатини като физически вдлъбнатини в "празния" материал, както в случая на CD, при запис на CD-R, данните се записват върху диска от лазерен лъч. повишена мощностза физически "изгаряне" на органичното багрило на записващия слой. Когато багрилото се нагрее над определена температура, то се разпада и потъмнява, променяйки отразяващата способност на "изгорялата" област. Така при запис чрез контролиране на мощността на лазера се получава редуване на тъмни и светли петна върху записващия слой, които при разчитане се интерпретират като ями.

При четене лазерът има много по-малка мощност отколкото при писане и не разрушава багрилото на записващия слой. Лъчът, отразен от отразяващия слой, удря фотодиод, и ако лъчът попадне в тъмна - "изгоряла" - област, тогава лъчът почти не преминава през нея до отразяващия слой и фотодиодът регистрира отслабването на светлинния поток. По време на четене „заготовката“ в задвижването се върти на шпиндела, а лъчът за четене остава неподвижен и се насочва от серво системата към пистата за данни. Редуващите се светли и тъмни участъци от пистата генерират промяна в светлинния поток на отразения лъч и се превръщат в промяна в електрическия сигнал, който допълнително се преобразува в битовеинформация от системата за електрическо задвижване - "декодирана".

Изгарянето на записващия слой е необратим химичен процес, тоест еднократен процес. Следователно информацията, записана на CD-R, не може да бъде изтрита, за разлика от CD-RW. CD-R обаче могат да бъдат записани в секции, наречени сесии.

Има няколко метода за запис на данни на CD-R:

Disc-At-Once, DAO (Disc at a time) - целият диск се записва в една сесия, от началото до края без прекъсване. Първо, на диска се записва специална информация, указваща началото на записа ( Английскивъвеждане), след което данните се „записват“ и след това дискът се „затваря“, т.е. записва се специална последователност от битове, което показва невъзможността за добавяне на информация към тази „празна“ ( Английскиизвеждане). Този метод е много подходящ за запис на изпълнения на живо без паузи между песните, както и за мастер дисковеза последващо копиране във фабриката.

Track-At-Once, TAO (Track at a time) - данните се записват една песен (сесия) наведнъж и се оставят "отворени" (т.е. не се прави запис на "затварянето" на диска), което показва възможността за допълнително записване на информация на този диск. Освен това ви позволява да записвате аудио компактдискове с допълнителна "компютърна" песен. Аудио CD може да се чете на CD плейър само след като е написано съдържание (TOC - Table Of Content). След запис на TOC добавянето на песни става невъзможно.

Пакетно записване (Пакетно записване) - не е много често срещан тип запис, при който дискът е "форматиран" и по-късно могат да бъдат записани данни или предварително записаните данни могат да бъдат направени "невидими", т.е. такъв CD-R става като дискове за произволно четене и запис. Въпреки това, при всяка промяна на данните (изтриване, запис, промяна) на диска, трябва да се запишат допълнителни пакети и след като всички пакети бъдат записани, дискът ще стане недостъпен за по-нататъшни промени - само за четене. Не се поддържа от всички устройства, което води до проблеми със съвместимостта.

Session-At-Once, SAO (сесия по време) - режимът SAO се прилага при запис на формата CD-Extra. Когато използвате този формат, е възможно да записвате както аудио информация (CD-DA), така и програмна част на диска. При запис първо се "записват" аудиозаписите, а след това данните.

Мултисесия (Multisession) - режим на запис, който ви позволява да добавяте информация към диска в бъдеще. Всяка сесия съдържа информация за началото на сесията (lead-in), след това данни и информация за края на сесията (lead-out). При запис в мултисесиен режим информацията за структурата на предишни записи се копира в новата сесия и може да се редактира. По този начин потребителят може да унищожи информацията за структурата на вече ненужни или остарели записи, без да я включва нова масасъдържание (TOC - Table Of Content). Възможно е да „изтриете“ информация, която не му е необходима от компактдиска, въпреки че всъщност тя физически продължава да остава на компактдиска. Информацията може да бъде възстановена с помощта на специален софтуер.

CD-RW технология (Презаписваем компакт диск, Rewritable CD) е вид компакт диск (CD), разработен през 1997 г. за презапис на информация.

Технически подробности: CD-RW е по-нататъшно логично развитие на CD-R записваем лазерен компактдиск, но за разлика от него, той ви позволява многократно да презаписвате данни. Този формат беше въведен през 1997 г. и беше наречен CD-Erasable (CD-E, Erasable Compact Disc) по време на разработката. CD-RW е в много отношения подобен на своя предшественик, CD-R, но неговият записващ слой е направен от специална сплав от халкогениди, която при нагряване над точката на топене преминава от кристално състояние на агрегиране в аморфно състояние. Фазовите преходи между различните състояния на материята винаги са придружени от промяна на физическите параметри на средата. Нормалното състояние на твърдите тела и основното в заобикалящата ни природа е кристалното. В това отношение аморфните тела са рядкост, тъй като стъкловидното (аморфно) състояние се реализира само когато преохладената стопилка се втвърди. Стъклото се различава от другите аморфни състояния по това, че процесите на преход стопилка-стъкло и стопилка-стъкло са обратими. Тази функция е изключително важна за създаването на обратими оптични носители за запис, тоест такива, които осигуряват многократно презаписване. Основното условие за образуването на стъкловидни състояния, включително металите, е охлаждането, толкова бързо, че атомите нямат време да заемат местата си в кристалните клетки и „замръзват“ произволно, когато топлинната релаксация на атомите е сравнима или става по-малко от междуатомните разстояния. При дебелина на активния слой на оптичен диск от 0,1 μm не е трудно да се създадат условия за свръхбързо охлаждане. Пълен цикъл: запис - многократно възпроизвеждане - изтриване - нов запис изглежда така. Чрез нагряване с лазер работният слой на оптичния диск, който е в кристално състояние, се прехвърля в стопилка. Поради бързата дифузия на топлината в субстрата, стопилката бързо се охлажда и преминава в стъклена фаза. Четенето се извършва при намален интензитет на лазерното лъчение, което не засяга фазовите преходи. За нов запис е необходимо работният слой да се върне в първоначалното му кристално състояние. За целта се използва двустепенна модулация (къс мощен импулс за стопяване на активния слой и дълъг импулс за постепенно охлаждане на веществото) на лазерната мощност. Прегряването ще забави процеса на дифузия на топлината и ще създаде условия за връщане към кристалната фаза. Активният слой обикновено е направен от халкогенидно стъкло, сплав от сребро (Ag), индий (In), антимон (Sb) и телур (Te).

Съвременните CD-RW дискове ви позволяват да презапишете информация около 1000 пъти.

DVD(ди-уи-ди, англ. Цифров многофункционален диск- цифров многоцелеви диск) - носител за съхранение под формата на диск, външно подобен на компакт диск, но имащ възможност да съхранява повече информация поради използването на лазер с по-къса дължина на вълната от конвенционалните компакт дискове.

Разлики между DVD и обикновен CD-ROM:Най-основната разлика е, разбира се, количеството записана информация. Ако можете да запишете 640 MB на обикновен CD (въпреки че наскоро има 800 MB празни места, но не всички устройства ще могат да четат това, което е записано на такъв носител), тогава едно DVD ще се побере от 4,7 до 17 GB.

DVD използва лазер с по-къса дължина на вълната, което направи възможно значително увеличаване на плътността на запис, а освен това DVD предполага възможност за двуслоен запис на информация, тоест на повърхността на компакта има един слой, върху който се нанася друг, полупрозрачен, като първият се чете паралелно през втория. Разликите в самите превозвачи също са повече, отколкото изглежда на пръв поглед.

Поради факта, че плътността на записа се е увеличила значително и дължината на вълната е станала по-малка, изискванията за защитния слой също са се променили - за DVD е 0,6 мм срещу 1,2 мм за конвенционалните компактдискове. Естествено, диск с такава дебелина ще бъде много по-крехък от класическа заготовка.

Затова обикновено се запълват още 0,6 мм с пластмаса от двете страни, за да се получат същите 1,2 мм. Но най-важният бонус на такъв защитен слой е, че поради малкия си размер на един компактен диск стана възможно да се записва информация от двете страни, тоест да се удвои капацитетът му, като същевременно размерите остават почти същите.

Видове DVD дискове.

Еднослойни DVD дискове (DVD-5).Това е най-простият и най-често срещаният тип DVD. По своята вътрешна структура дисковете наподобяват обикновените компактдискове. Те съдържат един информационен слой, върху който е разположена информация от 4.7Gb (откъдето идва и името - DVD-5). Това е почти 7 пъти повече от обема на стандартен компактдиск.

Двуслойни DVD дискове (DVD-9).Тези дискове са много по-сложни от DVD-5. Те съдържат два информационни слоя. Лазерният лъч на четеца, фокусиран върху различни дълбочини на диска, има достъп до двата слоя. Общото количество информация, поставена на два слоя, е 8.5Gb (оттук и името - DVD-9). Това е повече от 12 пъти повече от обема на стандартен компактдиск. Технологията за щамповане на тези дискове, макар и по същество еднаква, все пак е много по-сложна от тази на CD или DVD-5. В две различни парчета пластмаса, с помощта на две различни матрици (щампи), се изтискат два информационни слоя, които се покриват с определени междинни слоеве и след това се залепват заедно. В допълнение към необходимостта от производство на втора матрица, използваното оборудване също е значително по-сложно и скъпо от оборудването за щамповане на еднослойни дискове. Следователно DVD-9 дисковете са значително по-скъпи от DVD-5 дисковете. Що се отнася до записа върху дискове, този тип оптични носители бързо набират популярност.

Двустранно DVD (DVD-10).Двустранните дискове не са нищо повече от два DVD-5 диска, залепени заедно с неработещи повърхности (разбира се, с подходящи корекции на дебелината на пластмасата, така че DVD-10 дискът да е със същата дебелина като DVD-5 диска ). Общият обем информация, който се побира от двете страни на DVD-10 диск, е точно равен на два пъти обема на DVD-5, т.е. 9.4Gb (оттук и името - DVD-10). Това е почти 14 пъти повече от обема на стандартен компактдиск. Както при щамповането на DVD-9, за диск DVD-10 е необходимо да се направят две матрици (щамповани) и да се извършат два цикъла на щамповане от тези матрици, така че цената на DVD-10 и DVD-9 обикновено е една и съща. Въпреки всички недостатъци (необходимостта от обръщане на CD на ръка, невъзможността за прилагане на пълноценно изображение), този тип оптичен носител е отличен за запис чрез нарязване (поради големия си капацитет, на сравнително евтина цена от диск).

Двустранно двуслойно DVD (DVD-18).Двустранни двуслойни дискове - два DVD-9 диска, залепени заедно с неработещи повърхности (подобно на DVD-10). Общото количество информация, което се побира от двете страни на DVD-18 диск е 17Gb!

Нови формати:

синьо- лъчДиск, BD (англ. blue ray - син лъч и disc - диск) - формат на оптичен носител, използван за запис и съхранение на цифрови данни, включително видео с висока разделителна способност с повишена плътност. Blu-ray стандартът е разработен съвместно от консорциума на BDA.

Blu-ray (букв. „син лъч“) получи името си от използването на „син“ (технически синьо-виолетов) лазер с дължина на вълната (405 n) за запис и четене. На Consumer Electronics Show (CES), международно изложение за потребителска електроника, проведено през януари 2006 г., беше обявено, че комерсиалното пускане на Blu-ray формата ще се състои през пролетта на 2006 г.

Защитата на Blu-ray беше кракната на 20 януари 2007 г. В отговор BDA ускори времето за пускане на BD-Plus (Blu-Disc+), който беше хакнат през септември 2008 г.

HD DVD(Английски High-Density DVD - DVD с голям капацитет) е технология за запис на оптичен диск, разработена от Toshiba, NEC и Sanyo. HD DVD (като Blu-ray Disc) използва дискове със стандартен размер (120 милиметра в диаметър) и 405nm син лазер.

На 19 февруари 2008 г. Toshiba обяви края на поддръжката за HD DVD технология поради решението да прекрати войната на форматите.

Еднослоен HD DVD има капацитет от 15 GB, двуслоен - 30 GB. Toshiba също обяви трислоен диск, който може да съхранява до 45 GB данни. Това е по-малко от капацитета на основния съперник Блу-рей, който поддържа 25 GB за един слой и 100 GB за четири слоя. И двата формата използват едни и същи техники за компресиране на видео: MPEG-2, Видео кодек 1(VC1, въз основа на формата Windows Media 9) и H.264. Важен фактор за привлекателността на HD DVD спрямо Blu-ray е и фактът, че повечето оборудване за производство на DVD може да бъде преоборудвано за производство на HD DVD, тъй като използва същата производствена технология.

Warner Bros, собственост на американската медийна компания Time Warner Inc., обяви, че постепенно ще премахне HD DVD формата в полза на конкурентната Blu-ray технология.

Форматна война

Конфронтация на два HD DVD формата и Блу-рей, неофициално наречена „Форматна война“, беше решена в полза на последната. Компания Toshiba(основен привърженик на HD DVD) официално изостави формата и спира производството. Важен аргумент в този спор беше фактът, че редица холивудски филмови студия и по-специално Warner Bros изоставиха HD DVD формата в полза на Blu-ray.

Министерство на образованието на Руската федерация

Иркутски държавен технически университет

Отдел AS

Курсова работа

„компактдискове. Класификация. Принципи на четене и писане»

Изпълнени: чл. гр. ASU-99-1

Беляев В. А.

Прието от: Бахвалов С.В.

Иркутск, 2002 г

Въведение в CD-тата………………3

CD формат………………………………4

Класификация…………………………………….5

Принципът на запис на CD-R…………………………….6

Принципът на запис на CD-RW………………………….7

Методи за записване……………………………………8

Литература…………………………………………11

През 1982 г. Sony и Philips завършиха работата по CD-аудио формата (Compact Disk), като по този начин поставиха началото на ерата на цифровите медии на компакт дискове. Принципът на действие на тези дискове е оптичен. Четенето и писането се извършва с лазер. В CD данните се кодират и записват като последователност от отразяващи и неотразяващи петна. Отражението се тълкува като единица, "корито" - като нула. Ето някои технически параметри на компактдискове. Работната дължина на вълната на лазера е 780 nm. CD диаметър 120 мм. Дебелина на диска 1,2 мм. Размер на диска 680 MB (74 минути аудио). Тегло 14-33 г. Веригата от вдлъбнатини (питове) е подредена спираловидно като при грамофонна плоча, но в посока от центъра (всъщност CD-то е устройство за последователен достъп с бързо пренавиване). Интервалът между навивките е 1,6 µm, ширината на вдлъбнатината е 0,5 µm, дълбочината е 0,125 µm (1/4 от дължината на вълната на лазерния лъч в поликарбонат), минималната дължина е 0,83 µm (фиг. 1).

Ориз. 1. Повърхността на CD.

Има модификации за 80 минути (700 MB), 90 минути (791 MB) и 99 минути (870 MB). Номиналната (1x) скорост на данни е 150 KB/сек (176400 байта/сек аудио или необработени данни, 4,3 Mbps физически данни). Докато всичко магнитни дисковевърти се с постоянен брой обороти в минута, т.е. с постоянна ъглова скорост (CAV, постоянна ъглова скорост), CD обикновено се върти с променлива ъглова скорост, за да се осигури постоянна линейна скорост при четене (CLV, постоянна линейна скорост) . Така отчитането на вътрешните страни се извършва с увеличен, а на външните - с намален брой обороти. Това е причината за доста ниската скорост на достъп до данни за компактдискове в сравнение например с твърди дискове.

Помислете за CD формата.

Повърхността на диска е разделена на области:

PCA (зона за калибриране на мощността). Използва се за регулиране на мощността на лазера от записващото устройство. 100 елемента.

PMA (Област на програмната памет). Координатите на началото и края на всяка песен се записват временно тук, когато дискът се извади от записващото устройство, без да се затваря сесията. 100 елемента.

Входна зона - пръстен с ширина 4 mm (диаметър 46-50 mm) по-близо до центъра на диска (до 4500 сектора, 1 минута, 9 MB). Състои се от 1 писта (Lead-in Track). Съдържа TOC (абсолютни времеви адреси на песни и началото на изходната област, точност - 1 секунда).

Област с данни (програмна област, област с потребителски данни).

Изходна площ - пръстен 116-117 mm (6750 сектора, 1.5 минути, 13.5 MB). Състои се от 1 песен (Lead-out Track).

Всеки байт данни (8 бита) е кодиран с 14-битов знак на носителя (EFM кодиране). Знаците са разделени с 3-битови интервали, избрани така, че да няма повече от 10 последователни нули на носителя.

От 24 байта данни (192 бита) се формира рамка (F1-кадър), 588 бита медия, без да се броят пропуските:

синхронизиране (24 битова медия)

символ на подкод (битове на подканала P, Q, R, S, T, U, V, W)

12 знака за данни

4 знака контролен код

12 знака за данни

4 знака контролен код

При декодирането могат да се използват различни стратегии за откриване и коригиране на групови грешки (вероятност за откриване спрямо надеждност на корекцията).

Поредица от 98 кадъра образува сектор (2352 информационни байта). Кадрите в сектора се разбъркват, за да се намали ефектът от дефектите на носителя. Адресирането на сектора произхожда от аудио дискове и се записва във формат A-Time - mm:ss:ff (минути:секунди:части, части в секунда от 0 до 74). Обратното броене започва от началото на програмната област, т.е. адресите на сектори от областта за въвеждане са отрицателни. Битовете на подканала се сглобяват в 98-битови думи за всеки подканал (от които 2 бита са синхронизирани). Използвани подканали:

P - маркиране на края на пистата (мин. 150 сектора) и началото на следващата (мин. 150 сектора).

Q - допълнителна информация за съдържанието на песента:

• брой канали

  данни или звук

  възможно ли е копиране

  знак за предварително подчертаване на честотата: изкуствено усилване на високите честоти с 20 dB

  режим на използване на подканала

  • q-Mode 1: TOC се съхранява във въвеждащата област, номерата на песните, адресите, индексите и паузите се съхраняват в програмната област

    q-Mode 2: Каталожен номер на диска (същия като на баркода) - 13 цифри във формат BCD (MCN, ENA/UPC EAN)

    q-Mode 3: ISRC (Международен стандартен код за запис) - код на страната, собственик, година и пореден номер на записа

Поредица от сектори от същия формат се комбинира в песен (писта) от 300 сектора (4 секунди, вижте подканал P) до целия диск. Един диск може да има до 99 песни (номерирани от 1 до 99). Писта може да съдържа зони на обслужване:

пауза - само информация за подканала, без потребителски данни

pre-gap - началото на песента, не съдържа потребителски данни и се състои от два интервала: първият с дължина най-малко 1 секунда (75 сектора) ви позволява да "разстроите" от предишната песен, вторият с дължина най-малко 2 секунди задава формата на секторите на пистата

post-gap - краят на песента, не съдържа потребителски данни, с дължина поне 2 секунди

Началната цифрова зона трябва да завършва с междина. Първата цифрова песен трябва да започне от втората част на предварителния интервал. Последната дигитална песен трябва да завършва с пост-гап. Изходната цифрова област не съдържа предварителна празнина.

Има много стандарти и формати за компактдискове в зависимост от дестинацията и производителите. Ще дам за пример не всички съществуващи: Audio CD (CD-DA), CD-ROM (ISO 9660, режим 1 и режим 2), CD със смесен режим, CD-ROM XA (CD-ROM разширена архитектура, режим 2 , форма 1 и форма 2), Video CD, CD-I (CD-Interactive), CD-I-Ready, CD-Bridge, Photo CD (единична и мулти-сесия), Караоке CD, CD-G, CD-Extra , I -Trax, Enhanced CD (CD Plus), Multi-session CD, CD-Text, CD-WO (Write-Once). Пълното им описание би отнело твърде много място и това не е целта на написването на тази статия.

В зависимост от броя на възможните записващи операции CD-тата се делят на: CD-ROM (read only memory), CD-R (recordable), биват също CD-WORM (write one read many), CD-RW (rewritable). Съответно CD-ROM е направен фабрично и не е възможен по-нататъшен запис; CD-R е проектиран да се записва веднъж у дома; CD-RW позволява много операции за запис. CD-ROM дисковете са с поликарбонатно покритие от едната страна с отразяващ слой (алуминий или - за взискателни приложения - златен) и защитен лак от другата. Промяната на отразяващата способност се извършва чрез щамповане на вдлъбнатини в металния слой. Във фабриката те просто се щамповат от матрицата. Това не е много интересно за нас и ще разгледаме по-отблизо дисковете, които могат да бъдат записани на домашен компютър.

Да започнем с еднократно записващи дискове (CD-R).

По отношение на вътрешната си структура CD-R дискът прилича на слоеста торта, чийто "пълнеж" се състои от активни, отразяващи и защитни слоеве, които се нанасят последователно върху поликарбонатна основа.
В същото време основата на CD-R диска не се различава от тази, използвана в технологията за производство на компактдискове чрез леене: характеристиките на пластмасата трябва да бъдат такива, че лазерният лъч, преминаващ през нея, да е правилно фокусиран и да не причинява унищожаване на диска. Върху основата се прилага активен (или записващ) слой, върху който всъщност се записва информация. По време на запис мощен лазерен лъч загрява малки участъци от активния слой. Под въздействието на висока температура свойствата на веществото на записващия слой в мястото на нагряване се променят, в резултат на което той престава да пропуска светлина. На други места, които не са били нагрявани от лазера, светлината все още преминава безпрепятствено през записващия слой. Цианинът и фталоцианинът обикновено се използват като материали за записващ слой.

Остава да се справим с отразяващия слой. И така, отразяващият слой е най-тънката плоча от злато или сребро. Освен това е по-добре от сребро, защото има по-висок коефициент на отражение. Но въпреки това продължават да се произвеждат дискове със златен отразяващ слой, въпреки че са по-лоши и много по-скъпи. Както обикновено, трябва да пожертвате едно качество за друго: златото е много издръжлив материал, а среброто се окислява с времето. Ето защо, в случаите, когато е необходимо дългосрочно съхранение на данни, се използват дискове със златен отразяващ слой. Е, последният слой, защитен, се нанася върху светлоотразителния и служи за механична защита на CD-R диска и поставяне на етикет върху него. Тук също са възможни опции: в най-простия случай защитният слой е лаково покритие. Не е най-добрият вариант за защита. Лакът може да се отлепи и, което е още по-лошо, може да има химическа реакция между лака и различни вещества, които попадат върху него (например с мастилото, с което пишете на гърба на диска). Напоследък обаче някои производители на CD-R дискове използват специални устойчиви лакове за покритие на дисковете, което им придава допълнителна надеждност. По-надеждни защитни покрития - допълнителен слой от специална пластмаса. В допълнение към защитата, този метод прави и външния вид на диска по-привлекателен в сравнение с лака.

Не е възможно да се възстанови прозрачността на веществата, използвани като активен слой в CD-R дискове. От една страна, това дава известна гаранция, че записаната информация ще бъде сигурно съхранена. Всъщност има само един начин да повредите записа, приложен към активния слой - да направите прозрачните области непрозрачни. Какво може да се случи под въздействието например на ярка слънчева светлина. От друга страна, веднъж записан диск не може да бъде презаписан. За съжаление, това противоречие все още не е разрешено. Днес сме принудени да избираме между възможността за пренаписване и надеждността на съхранение на информация.

И ако решим да презапишем, ще трябва да използваме CD-RW диск. Единствената разлика между такива дискове и CD-R е устройството на записващия слой. За CD-R дисковете записът се основава на промяна в оптичните свойства на слоя под влияние на температурата - при нагряване слоят става мътен. Принципът на запис на CD-RW дискове е малко по-сложен, тук се използва явлението фазов преход. Междинният слой от специален органичен материал може да бъде аморфен или кристален.

Аморфното вещество, както е известно от курса на физиката, е вещество, което при нагряване не се превръща в течност, но постепенно омекотява, става все по-течно. Пример за такова вещество може да бъде добре познатият пластилин. Или мед. Между другото, общото свойство на аморфните вещества ясно се вижда на примера на меда - с течение на времето те се превръщат в кристална форма. Поставете буркан с прозрачен пресен мед в шкаф и не го пипайте 2 г. След това го извадете и ще видите, че медът се е сгъстил или дори съвсем е станал твърд, "захаросан". И стана непрозрачен! Именно на този принцип се основава записът на CD-RW. Прозрачността на CD-RW записващия слой зависи от това дали веществото е в аморфно или кристално състояние. И можем да контролираме процеса на преход от едно състояние в друго. Ако записващият слой се нагрее до достатъчно висока температура и след това рязко се охлади, веществото преминава в аморфна форма. Ето как работи процесът на запис. На празен CD-RW диск, записващият слой е в кристална форма. Мощен лъч на записващия лазер загрява част от повърхността и се изключва, дискът бързо се охлажда и на това място част от активния слой преминава в аморфна форма. За да се върне веществото на активния слой в кристално състояние, то се нагрява отново, но до по-ниска температура (с по-малко интензивен лъч). И веществото се връща в кристално състояние. Такава операция може да се извърши около 1000 пъти, толкова цикли на презапис могат да издържат CD-RW дисковете.

И всичко би било наред, ако не беше самата характеристика на аморфните вещества да кристализират с времето. Без значение как съхраняваме CD-RW, след няколко години записът ще бъде безвъзвратно изгубен. В допълнение, такива дискове могат лесно да бъдат изтрити чрез просто нагряване. Но можете да презапишете.

Друга особеност на CD-RW дисковете се проявява при четене. Ако при CD и CD-R дисковете ясно разграничихме два вида повърхностни зони – отразяващи и неотражателни, то при CD-RW цялата повърхност е отразяваща, макар и в различна степен. Следователно при четене на CD-RW диск информацията се чете в момента, в който лазерният лъч попадне в преходната зона между кристална и аморфна материя. Лазерът, използван в целия този процес, е стандартен, с дължина на вълната 780 нанометра. Четенето също се извършва от стандартен лазер, но разликата в нивата на сигнала е по-малка при CD-RW дискове, отколкото при CD-ROM.

Ориз. 2. Устройство на CD, CD-R, CD-RW

Помислете за начини за записване на компактдискове у дома. За да направите това, трябва да имате не само CD записващо устройство, но и специален софтуер. Обикновено се изпращат заедно. Примери за такива програми са Easy CD, CD Creator, CD Publisher. Windows XP има вградена поддръжка за запис на компактдискове.

Процесът на запис на една сесия е една операция, която не може да бъде прекъсвана, в противен случай дискът ще се повреди. За да се осигури еднаквост на информацията, която се записва на лазера, всички устройства имат буфер, изчерпването на данните в който (Underrun) води до аварийно прекъсване на записа. Изчерпването на данните в буфера може да бъде причинено от стартирането на паралелни процеси, работата на системата за виртуална памет (суапинг), изземването на процесора от "нечестни" драйвери на устройства, замразяването на програмата или операционната система. Механичните удари на устройството също водят до отказ при запис.

Има два основни режима на запис на CD-R: DAO (Disk At Once - целият диск наведнъж) и TAO (Track At Once - една песен (сесия) наведнъж). При TAO запис лазерът се включва в началото на всяка песен и се изключва в края; в точките за включване и изключване на лазера се формират поредица от специални рамки - включване, изтичане и връзка, предназначени да свързват пистите една с друга. Стандартният интервал съдържа 150 такива кадъра (2 секунди). Когато записвате по метода DAO, лазерът е включен през целия запис на целия диск.

Дискът, записан наведнъж, е най-универсалният и може да се чете от всеки CD-ROM с всеки файлов мениджър, но след запис е невъзможно да се добавят нови данни към диска и режимът DAO не се поддържа от всички записи кара. Този режим също е желателен за записване на главни дискове за последващо репликиране чрез щамповане - повечето типични машини за изработване на матрици приемат само непрекъснато записани оригинали.

В режим TAO се записват многосесийни дискове, които позволяват последващо презаписване на данни; в този случай за сесията се записва само зоната Lead In (отворена сесия). При запис на всяка следваща сесия, предходната се затваря със запис на Lead Out зоната, последвана от Lead In на новата сесия. Тези две зони консумират допълнително 13,5 MB (6750 кадъра) дисково пространство.

Според стандарта, за да се чете нормално във всички устройства, дискът трябва да бъде затворен (Closed) чрез запис на водещата зона. Затварянето на диск увеличава вероятността за успешното му четене в други устройства (по-голямата част от съвременните устройства не обръщат внимание на факта, че дискът е затворен), но прави невъзможно добавянето на допълнителни сесии.

Преди започване на запис е необходимо да се формира пълен списък на файловете, включени в сесията; последващото добавяне на файлове към диска е възможно само под формата на допълнителни сесии. CD-ROM устройствата, които не поддържат многосесия, записват само първия TOC от диска, така че могат да четат само файлове от първата сесия. Мултисесийните CD-ROM четат само последния TOC, така че последният TOC на мултисесийния CD трябва да съдържа и връзки към файлове от предишни сесии. За да направите това, когато записвате следващата сесия, опцията за импортиране на сесии (Import Track) се използва за създаване на пълен общ TOC. Директориите с едно и също име се обединяват, както при добавяне към обикновен диск. Във всеки случай адресирането на файлове се извършва в рамките на целия диск, така че се обединяват само TOC. Файловете на сесиите, които не са били импортирани при създаването на следващия, няма да присъстват в получената директория и няма да бъдат достъпни за нормален достъп, но много програми за запис на CD-R ви позволяват избирателно да четете отделни дискови сесии. Ако записът на еднократен мултисесиен диск е бил прекъснат по някаква причина, в някои случаи е възможно да се използва оставащото свободно дисково пространство. Това изисква програма за запис, която има опция за затваряне на сесията (Close Track/Session), след което необходимите данни се записват от следващата сесия, без да се импортира прекъснатата сесия (може да се импортират предходни сесии).

Тъй като крайната видимост на всеки файл се определя от процеса на импортиране на TOC, е възможно да се изключат отделни файлове от каталога и избирателно да се заменят файлове със съвпадащи имена. Старото копие на файла продължава да бъде на диска в една от предишните сесии, но връзката към новото копие е поставена в новата директория. Избирателното изключване на файлове от предишни сесии в директорията на новата сесия води до тяхното „изтриване“. Видимостта на „изтритите“ по този начин файлове може по-късно да бъде „възстановена“ чрез импортирането им в нови сесии.

За записване на CD-RW може да се използва предварителното им форматиране - разделяне на сектори, подобно на магнитни дискове. След форматиране, CD-RW дискът може да се използва като обикновен сменяем диск - стандартните операции за копиране, изтриване и преименуване на файлове се преобразуват от драйвера на CD-RW устройството в поредица от операции за презаписване на дискови сектори. В резултат на това не е необходим специален софтуер за работа с CD-RW дискове, с изключение на драйвер за устройство с активиран UDF и програма за първоначално разделяне.

Някои версии на софтуер за запис ви позволяват да записвате стартиращи дискове. Стартиращата част на CD-ROM се записва като дискета за зареждане или образ на твърд диск, от който BIOS на системната платка емулира устройство A: при зареждане.

Литература

people.kstu.edu/CSN/CDR/rab.htm

kstu.kz/~yas/theory_lw/opt_70.htm

bog.pp/hard/cdrom.html

Подобни резюмета:

Наличието на активен (записващ) слой в CD-R диск (празен за запис). Точни стойности за ширина, дълбочина и ъгъл на наклон на страничните стени. Необходима лазерна мощност за запис. Видове багрила, отразяващи, защитни и декоративни слоеве на CD.

В първите твърди модели като магнитно покритие се използва материал на основата на железен оксид. Сега производителите използват хромов оксид, който има голяма устойчивост на износване.

Принципът на работа на задвижването Принцип на CD-ROMРаботата на устройството наподобява принципа на работа на конвенционалните флопи устройства. Повърхността на оптичен диск (CD-ROM) се движи спрямо лазерната глава с постоянна линейна скорост, а ъгловата скорост варира в зависимост от радиалната позиция...

Методите, използвани за запис на информация на DVD, са подобни на тези на традиционния компактдиск. В момента се произвеждат CD-та само за възпроизвеждане, CD-R с еднократно записване и CD-RW с възможност за презаписване.
CD-ROM, DVD-ROM.Както се вижда от фиг. 1, конвенционален компакт диск (CD) се състои от прозрачен полимерен субстрат (1), метализиран отразяващ слой (2) с "дупки" (B), през които се записва цифрова информация, и защитен слой (3), необходим за осигуряване твърдостта на диска. Отражателният слой (2) в конвенционален компактдиск е слоят, който съхранява информация. Изработен е по фабричен метод и представлява вид матрица с „щамповани“ на определени места „дупки“, които означават логическа единица. Отсъствието на "дупка" предполага логическа нула. Информацията се чете с помощта на лазерен лъч, отразен от повърхността на диска. Когато се отрази от "дупката", лазерният лъч точно удря специален детектор, който дава "1". Когато се отрази от повърхността, лъчът преминава през детектора, който в този случай разпознава "0". Абсолютно същите принципи на запис на информация са в основата на първото поколение DVD; предназначени са само за четене на записаната на тях информация по фабричен начин (т.нар. DVD-ROM).
CD-R, DVD-R.В дизайна на компакт диска (CD-R) между субстрата (1) и отразяващия слой (2) има пигментен слой (4) от метално-стабилизиран цианид (органично вещество). В този случай пигментният слой, върху който фабрично са "изцедени" пистите (А), по които се движи лазерният лъч, съхранява информацията. При запис на такъв диск в специални рекордери, мощен лазерен лъч "прогаря" "дупки" в необходимите места на пигментния слой (B). При четене на информация лазерен лъч с обикновена мощност, свободно преминаващ през "дупка" в пигментния слой (4), се отразява от метализирания слой (2) и попада на детектор, който разпознава логическа единица. При липса на "дупка" лазерният лъч се абсорбира от пигментния слой, няма отражение на лазерния лъч и детекторът извежда логическа нула. Трябва да се отбележи, че има допълнителен груб слой за надпечатване (5), върху който потребителят, след като запише информация, може да нарисува своя етикет с химикал, флумастер или дори специален мастиленоструен принтер.
CD-RW, DVD-RAM.Концепцията за запис на презаписваеми DVD дискове (която първоначално е разработена за CD-ROM с работно име CD-Erasable) е предложена от Philips, Ricoh и Hewlett-Packard и е подкрепена от компании като IBM, Sony, 3M, Olympus, Matsushita и Мицуми. Дизайнът на презаписваем компакт диск (CD-RW) прилича на CD, но вместо отразяващ слой използва специална субстанция (6), която може да променя структурата си многократно. Такъв материал е разработен от TDK и е наречен AVIST; има почти перфектни характеристики.
Високата му отразяваща способност (25-35%) е достатъчна за съвместимост при възпроизвеждане на DVD. Характеристиките на материала AVIST са стабилни както при високи, така и при ниски скорости на запис, което е особено важно при работа с него различни приложения. В случай на презаписваеми компактдискове (напр. CD-Erasable), записът се извършва със скорост под 3 m/s. Работата с данни в презаписваем DVD-RAM формат изисква работният слой да записва със скорост от 3 до 6 fps. Когато работите с компресирана видео информация, скоростта на запис вече трябва да е над 6 m / s.
Отличното съотношение сигнал/шум и характеристиките за промяна на фазата позволиха на TDK да постигне ултра-малки размери на маркера (по-малко от 0,66 mm).
Новият материал AVIST издържа най-малко 1000 цикъла на запис при скорости под 3 m/s. С повече високи скоростипише, този брой цикли на презапис трябва да се увеличи.
Както при пигментния слой на записания диск, работният слой AVIST има следи (A), които насочват лазерния лъч. Когато се запише такъв диск, веществото под действието на мощен лазерен лъч променя структурата си в желаната точка на повърхността, преминавайки от кристално състояние в аморфно. Тъй като такъв преход е обратим (т.е. веществото може да бъде прехвърлено обратно в кристално състояние), дискът теоретично може да бъде презаписан почти безкраен брой пъти. Всичко зависи от свойствата на материала, използван в информационния слой (6), и с по-нататъшното му усъвършенстване реално постижимият брой цикли ще се увеличи и ще бъде поне пет милиона презаписвания. Четенето се извършва от лазерен лъч с нормална мощност. При отражение от повърхността на диска фазата на лазерния лъч се променя в зависимост от това дали отражението е настъпило от повърхност с аморфна или кристална структура. Промените във фазата на отразения лъч се разпознават от детектора, който ги преобразува в цифров поток. Този метод се нарича Phase Change Technology (метод за промяна на фазата).

Еднослойни DVD дискове.
Както вече отбелязахме, DVD в много отношения е подобен на CD, но се различава значително от него по отношение на плътността на записа. Както става ясно от описаните по-горе принципи на запис, максималният брой "дупки", които могат да бъдат поставени на повърхността на диска, определя неговия информационен капацитет.
Първата стъпка към създаването на нов стандарт може да се счита за седемкратно увеличаване на капацитета на CD-диска чрез увеличаване на плътността на запис, което стана възможно благодарение на използването на по-модерни източници на лазерен лъч.
На фиг. Фигура 2 показва разликите в размера и плътността на "дупките" в работния слой на DVD и CD дисковете.
Конвенционалните CD-ROM устройства използват 780 nm лазерен източник на светлина, който излъчва невидима инфрачервена светлина. DVD плейърите и DVD-ROM дисковете използват лазер, излъчващ червена светлина с дължина на вълната 650 (635) nm. Такова намаляване на дължината на вълната направи възможно четенето на по-малки "дупки" на работния слой на диска, разположени в по-гъсто разположени пътеки (записващи песни). Съответното увеличение на цифровата апертура на обектива (числова апертура - ъгълът между крайните лъчи на светлинния конус, попадащи в оптичен инструмент) от 0,45 до 0,60 прави възможно фокусирането на лазерния лъч с много по-голяма точност. Само чрез увеличаване на плътността на записа беше възможно да се увеличи капацитетът на диска до 4,7 GB.
Освен това веригите за цифрова модулация и коригиране на грешки са претърпели значителна модернизация. Най-съвременната високоефективна модулационна схема (EFM Plus) работи както в 8-, така и в 16-битов режим, осигурявайки съвместимост със съществуващите CD формати, като същевременно постига повече Високо качествокогато използвате нов DVD носител. Новата схема за коригиране на грешки (RS-PC Reed Solomon Product Code) е около 10 пъти по-ефективна от използваната в съвременните системи за четене.

Двуслоен DVD.
Допълнително увеличение на капацитета на диска е постигнато чрез разработването на двуслоен DVD диск (DVD-9 стандарт). Както се вижда от фиг. 3, двуслойният диск (долната диаграма) има до два работни слоя за запис на информация. За реализирането на този модел е създаден специален полупрозрачен материал за външния информационен слой. Когато чете информация от такъв диск, лазерният лъч първо преминава през този полупрозрачен слой, като се фокусира изключително върху следите на вътрешния слой (принципите на четене са описани по-горе). След като прочете цялата информация от първия (вътрешен) слой, лазерният лъч автоматично променя фокуса си, като по този начин променя "дълбочината на проникване" и продължава да чете информация от втория (външен полупрозрачен) слой. Наличието на два работни слоя ви позволява да увеличите капацитета до 8,5 GB. Тъй като превключването на фокуса е почти мигновено и използването на електронен буфер гарантира, че няма прекъсвания в изходящия цифров поток, двуслойният DVD модел е предназначен да се използва в приложения, изискващи голям и "непрекъснат" капацитет.
Първият слой на двуслоен DVD е формован от конвенционална пластмаса на основата на поликарбонат и носи записа от едната страна. След това тази страна се запълва с тънък слой полупрозрачен материал, който от своя страна се покрива с филм от фотополимерен материал, който образува външния работен слой. Фотополимерният материал е втвърден чрез ултравиолетово облъчване, а DVD дискът е запълнен с прозрачна пластмаса, която служи като защитен слой за диска. Основната трудност се състои в създаването на полупрозрачен материал, който разделя записващите слоеве, тъй като изискванията към него са доста противоречиви: той трябва да отразява добре лазерния лъч (необходимият коефициент на отражение е около 40%) в процеса на четене на външния слой и в същото време да бъде възможно най-прозрачен при четене на вътрешния слой. Приоритет в разработването на такъв материал принадлежи на 3M, която работи от името на Philips-Sony.

Двустранно DVD.
Общата дебелина на всички слоеве на DVD (както еднослойни, така и двуслойни) е само 0,6 mm, което е половината от дебелината на CD. За физическа съвместимост с традиционните компактдискове, дебелината на DVD трябва да е равна на дебелината на компактдиска, т.е. 1,2 мм. При едностранен еднослоен диск (стандарт DVD-5) на задната страна (където CD има етикет) е залепена допълнителна подложка с дебелина 0,6 mm.
Но тази дебелина ви позволява да направите двустранен еднослоен диск (стандарт DVD-10). Тази идея е предложена от Toshiba. Конструктивно производственият процес протича по следния начин: две отделни едностранни DVD дискове се залепват със задните си страни. В резултат на това общата дебелина на диска е същата като тази на стандартен CD - 1,2 mm, но такъв диск може да побере два пъти повече информация; в допълнение, чрез намаляване на дебелината на защитния слой се намалява вероятността от грешки при четене, възникнали в компактдискове поради случайни отклонения на лазерния лъч в прозрачния защитен слой.
Така, комбинирайки (да-не) две технологии за "удвояване" на броя на работните повърхности, получаваме четири структурно различни DVD формата, посочени в стандарта.
Еднослоен, едностранен DVD-5 се използва предимно за филми, тъй като има достатъчен капацитет за 92% от филмите, както и за повечето компютърни приложения, където 4,7 GB са достатъчни. В същото време такъв диск се оказва сравнително евтин носител - цената му е само с 14% по-висока от цената за производство на традиционен компактдиск.
Следващият най-труден тип диск е едностранният двуслоен DVD-9. Този тип дискове са най широко приложениенамерени в приложения, където е необходимото условие голям капацитетпри недопускане в почивките по време на четене.
Форматът DVD-10 (двустранен еднослоен диск) на Toshiba включва ръчно обръщане на диска след възпроизвеждане на едната страна; препоръчително е да го използвате, например, за копиране на много дълги филми или серии, които не се побират на еднослоен, едностранен диск. Впоследствие, с по-нататъшно намаляване на общата дебелина на всички работни слоеве на диска, също е възможно да се създаде супер обемен двустранен двуслоен DVD-17.

За да се противопостави на това, през 1997 г. Toshiba предлага стандартна карта Smart Media (наричана по-нататък SM), която се поддържа от Olympus, Fuji, Samsung и някои други производители. Окомплектовани са с всички цифрови фотоапарати на марката Olympus.

Sony и SanDisk се обединиха, за да сформират екип за разработване на следващото поколение Memory Stick карти с флаш памет, което може да помогне на Sony да изгради своята сила срещу конкурентния лагер на Secure Digital, воден от Matsushita Electric. Sony обяви пускането на пазара през април тази година Memory Stick Pro карта с капацитет 1 GB. Новината идва веднага след като Matsushita и други поддръжници на SD на изложението Consumer Electronics Show показаха мостри от 1GB SD карти, които трябва да поддържат скорости от 20MB/s и ще бъдат пуснати в продажба през 4-тото тримесечие на 2003 г. Дългогодишната конфронтация между Sony и Matsushita Electric (търговска марка на Panasonic и Secure Digital) очевидно ще продължи и в бъдеще на пазара на компактни карти памет.

От твърдотелни носители, ориентирани към използване в цифрови устройстваи PC, трябва да се отбележи, че наскоро се появи външни дискове USB флаш паметшофиране. Тези подобни на химикал устройства са съвместими с Windows и Mac платформи, имат капацитет от 32MB до 1GB и могат да записват данни със скорост 1000KB/s. Скоростите и капацитетът на тези устройства растат, но производителят не спира дотук: в края на миналата година на пазара започнаха да се появяват устройства, които комбинират допълнителни функции, като защита на данните, или вграден MP3 плейър. Няколко проучвания на този пазар показват, че разпространението на флашки в Русия все още е малко.

Днес този медиен сегмент се развива много бързо и може да се очаква, че след редовен спад на цените, тази флашка напълно ще покрие нуждата от компактен носител за прехвърляне на данни от компютър на компютър. Представляващи много удобен вариантрешения, които са лишени от много от недостатъците на традиционните дискови носители и в същото време се отличават с ненадмината устойчивост на механични натоварвания, флаш дисковете очевидно ще изместят CD-RW и накрая ще изместят магнитните дискове от пазара

Външни устройства (ED)

Външните устройства са устройства, предназначени за вход, изходи трансфер на информация, т.е. взаимодействие между компютъра и външния свят. Външните устройства са свързани към процесора чрез контролери. Адаптори- специални устройства за управление на работата на блока на хардуерно ниво. На софтуерно ниво VU се управлява специални програми – драйвери.

1) Монитор– диалогово устройство за извеждане на входна и изходна информация.

2) Клавиатура- клавиатурно устройство за въвеждане на цифрова, текстова и контролна информация

3) Мишка– манипулатор за въвеждане на графична и контролна информация.

4) Принтер- устройство за извеждане на текстова и графична информация.

5) Скенер- устройство за въвеждане на графична информация.

6) Плотер- устройство за извеждане на графична информация.

7) Модем- комуникационно и телекомуникационно устройство за дистанционно предаване на информация в аналогов вид.

8) Акустични високоговорители– аудио изходни устройства.

9) Микрофон- аудио входно устройство.

10) Цифрова видеокамера– видео входно устройство.

В съответствие с принципите на фон Ноймановата архитектура компютърът трябва да има устройства за обработка на информация (аритметични и логически), съхранение, въвеждане и извеждане, както и устройство за управление на цялостната работа на компютъра. Как е реализиран този принцип в персонален компютър? Устройството за обработка на информация е процесор(ПРОЦЕСОР). Той също така гарантира, че целият хардуер, който съставлява компютъра, се координира. Процесорът се намира в системния блок. Има разположени устройства за съхранение(памет) за съхраняване на информация. Входните и изходните устройства са разположени отвън системен блок. Те играят посредническа роля, осигурявайки взаимодействие между човек и компютър. За компютър клавиатурата и мишката са интегралните входни устройства, мониторът отговаря за изхода, показвайки изходната информация на своя екран.

Компютърът изпълнява програма. Програмата е поредица от инструкции, които процесорът "разбира". Процесорът чете следващата команда, анализира и изпълнява. Четенето на входните данни от входните устройства и изпращането на резултатите от тяхната обработка към изходните устройства се извършват под управлението на процесора. За съхраняване на изпълняваната команда и обработваните данни процесорът има специални клетки, т.нар регистри. Но не предоставя място за съхранение на цялата програма. За тази важна цел, вътрешна (основна) паметкомпютър. Най-значимата част от тази памет е оперативна памет(RAM). Именно в него се съхранява изпълнимата програма и данните, с които тя работи. Но информацията в RAM се съхранява само докато компютърът бъде изключен от захранването. За дългосрочно съхранениедруга информация е предназначена - външна памет, в който информацията не се изтрива при изключване на компютъра. от външна паметсе избира и зарежда в RAM за изпълнение от програма, зададена от потребителя. Компютърните външни носители за съхранение са например магнитни и оптични дискове. всичко допълнително оборудване, предназначен за въвеждане, извеждане, предаване, дългосрочно съхранение на информация, се нарича периферни устройства. Наборът от периферни устройства на съвременния компютър е широк и разнообразен.

Компютърна архитектура

Архитектурата на компютъра се разбира като неговите принципи на работа, логическа организация, структура, ресурси, т.е. средствата на изчислителната система, които могат да бъдат разпределени за процеса на обработка на данни за определен период от време. Архитектурата на съвременните компютри се основава на багажно-модулен принцип . Модулният принцип позволява на потребителя да избере необходимата конфигурация на компютъра и, ако е необходимо, да го надстрои. Модулната организация на системата се основава на основния (шинен) принцип на обмен на информация. Магистрала или системна шина - Това е набор от електронни линии, които свързват заедно процесора, паметта и периферните устройства чрез адресиране на паметта, прехвърляне на данни и служебни сигнали.

Обменът на информация между отделните компютърни устройства се осъществява чрез три многобитови шини, свързващи всички модули: шина за данни, адресна шина И контролна шина. Свързването на отделни компютърни модули към шината на физическо ниво се осъществява с помощта на контролери, а на софтуерно ниво се осигурява от драйвери. Контролерът получава сигнал от процесора и го дешифрира, така че съответното устройство да може да получи този сигнал и да отговори на него. Процесорът не е отговорен за реакцията на устройството - това е функцията на контролера. Следователно външните компютърни устройства са сменяеми, а наборът от такива модули е произволен.

Битова дълбочина гумиданните се определят от капацитета на процесора, т.е. броя на двоичните цифри, които процесорът обработва в един тактов цикъл. Данните по шината за данни могат да се прехвърлят както от процесора към всяко устройство, така и в обратна посока, т.е. шината за данни е двупосочна. Основните режими на работа на процесора, използващ шината за данни, включват следното: писане / четене на данни от оперативна памети от външни устройства за съхранение, четене на данни от входни устройства, прехвърляне на данни към изходни устройства.

Изборът на абонат за обмен на данни се извършва от процесор, който генерира адресен код това устройство, а за RAM - адресния код на клетката с памет. Адресният код се предава от адресна шина, а сигналите се предават еднопосочно, от процесора към устройствата, т.е. този автобус е еднопосочен.

от контролна шинапредават се сигнали, които определят характера на обмена на информация, и сигнали, които синхронизират взаимодействието на устройствата, участващи в обмена на информация.

Външните устройства са свързани към шините чрез интерфейс. Интерфейсът се разбира като набор от различни характеристики на периферно устройство на компютър, което определя организацията на обмена на информация между него и централния процесор. В случай на несъвместимост на интерфейса (например интерфейс на системната шина и интерфейс на твърдия диск), използвайте контролери. За да могат устройствата, които са част от компютъра, да комуникират с централния процесор, IBM-съвместимите компютри осигуряват система за прекъсване. Системата за прекъсване позволява на компютъра да постави на пауза текущата дейност и да превключи към други в отговор на входяща заявка, като например натискане на клавиш на клавиатурата. Наистина, от една страна е желателно компютърът да е зает с възложената му работа, а от друга е необходима незабавната му реакция на всяка заявка, изискваща внимание. Прекъсванията осигуряват незабавен отговор на системата.

Архитектурата на компютъра е изградена според принципите на фон Нойман.

1. Компютърът се състои от процесор, памет и външни устройства.

2. Единственият източник на активност (без да се брои стартирането и спешната намеса на човек-оператор) в компютъра е процесорът, който от своя страна се управлява от програма, разположена в паметта на компютъра.

3. Паметта се състои от клетки, всяка със собствен адрес. Всяка клетка съхранява програмна команда или някаква единица обработена информация и както командата, така и информацията изглеждат еднакви (машинна дума).

4. Във всеки момент процесорът изпълнява една инструкция на програмата, чийто адрес е в специален регистър на процесора - програмен брояч.

5. Обработката на информация се извършва само в регистрите на процесора. Информацията може да бъде въведена в процесора от всяка клетка с памет или външно устройство и обратно, тя може да бъде изпратена от процесора към всяка клетка или външно устройство.

6. Следните инструкции са криптирани във всяка команда на програмата:

От кои клетки на паметта да се вземе обработената информация;

Какви операции да се извършват с взетата информация;

В кои клетки от паметта да се изпрати получената информация;

· как да промените съдържанието на програмния брояч, така че да знаете къде да получите следващата команда за изпълнение.

7. Процесорът изпълнява програмата команда по команда в съответствие с промяната в съдържанието на програмния брояч в паметта, докато не получи команда за спиране.

В момента активно се използва принципът на отворена компютърна архитектура, заложен в разработката на IBM PC. IBM PC е проектиран да подобрява отделни части на компютъра и да използва нови устройства. IBM направи възможно сглобяването на компютър от независимо произведени части. Този принцип, при който методите за взаимодействие на различни устройства с IBM PC бяха стандартизирани, известни и достъпни за всички, беше наречен принцип на отворена архитектура.

Прилагането на този принцип е както следва. На главната електронно таблокомпютър (система или майка) съдържа само онези блокове, които обработват информация. Схемите, които управляват всички други компютърни устройства - монитор, дискове и др., са реализирани на отделни платки, които се поставят в стандартните конектори на системна платка. С този подход на IBM към разработването на компютри, други компании успяха да разработят различни допълнителни устройства, а потребителите можеха независимо да надграждат и разширяват възможностите на компютрите по свое усмотрение. Сега много компании произвеждат IBM-съвместими компютри и компоненти за тях.

Компютърна композиция

Обикновено персоналният компютър се състои от три части: системен блок, клавиатура (за организиране на въвеждане на информация в компютър), монитор (за показване на текстова и графична информация).

Системният блок съдържа електронни схеми (микропроцесор, операционна система, контролери на устройства), захранващ блок (преобразува мрежовото напрежение в D.C. ниско напрежениеизпратено до електрически вериги), NGMD (дискове), HDD (твърд диск). Можете да свържете допълнителни входно-изходни устройства към системния модул чрез специални гнезда (конектори) на гърба на компютъра: принтер, мишка, скенер, плотер, модем, факс модем, високоговорители и др. Микропроцесорът извършва всички изчисления и обработка на информация. Контролерите и шината осъществяват обмен на информация между ОП и външни устройства (ВУ). За всяко VU в компютъра има електронна схема, която го управлява. Тази схема се нарича контролер или адаптер. Всички контролери взаимодействат с MP и OP чрез системната магистрала за пренос на данни, наречена шина. Захранване с вграден вентилатор за охлаждане на устройства вътре в системния блок. Лесно се разпознава по забележимия му размер. В зависимост от вида на компютъра мощността на захранването е различна. Енергията се консумира от компютъра постоянно и понякога напълно безполезна, когато компютърът е включен, но не се използва. Затова се появиха икономични модели настолни компютри. След като работят известно време на празен ход, те изпадат в "хибернация" - мониторът се изключва, други енергоемки устройства се изключват и "заспиват". В същото време консумацията на електроенергия се намалява няколко пъти. Но веднага щом докоснете клавиатурата или мишката, компютърът ще оживее. Такива компютри се наричат ​​"икономически чисти" или зелени - "зелени".

Микросхеми процесор И оперативна памет разположен на най-голямата електронна платка, която се нарича система или дънна платка (дънна платка) . Модерният централен процесор е много мащабна интегрална схема (VLSI), поставена върху силиконов чип и направена под формата на микросхема или чип (англ. чип - чип), се нарича микропроцесор . И терминът "супер-голям" не се отнася до размера на микросхемата, а до броя на електронни елементи(до няколко милиона). IN компютърна системаможе да включва други процесори, отговорни за обработката на информация в техните области, например математически копроцесор, който ускорява определени видове математически операции.

Вътрешната памет се състои от три части: оперативен (RAM), постоянен (ROM) и кеш памет -памет. За разлика от RAM и кеш паметта, които съхраняват данни, докато има захранване, ROM е енергонезависима и се използва за съхраняване на неизменна информация. Съдържа програми, които се използват за тестване на устройства и зареждане операционна система. Повечето от тези програми са свързани с поддръжката на I / O процеси и съдържанието на ROM често се извиква BIOS (Основна входно-изходна система, или базова система I/O). Размерът на ROM е много по-малък от RAM, не надвишава няколкостотин KB. Преди това съдържанието на ROM се формираше веднъж завинаги във фабриката, сега модерни технологииви позволяват да го актуализирате, без дори да го премахвате от компютърната платка.

RAM чиповете са монтирани на малка платка, оборудвана с контакти, с които се вкарва в специален конектор (слот)на дънната платка. За да разширите възможностите на компютъра, дънната платка е оборудвана с няколко такива конектора. Кеш паметта се използва за ускоряване на компютъра (повече за това ще бъде обсъдено малко по-късно). Има два вида кеш памет: вътрешна, разположена вътре в процесора, и външна, инсталирана на дънната платка.

За координираната работа на изходните устройства (монитор, високоговорители и др.) са необходими средства за свързване на тези устройства с компютър: контролери (адаптери) , управляващи работата на устройството, специални слотове на дънната платка за инсталиране на контролера и кабели за свързване на устройството към контролера. Всички тези интерфейси са предназначени да стандартизират обмена на информация между компютърния хардуер и се наричат интерфейс(на английски интер- между, лице- лице). Правете разлика между хардуерен и софтуерен интерфейс. За да свържете ново периферно устройство към компютър, трябва да имате подходящия контролер и подходящия драйверен софтуер. Най-вероятно един или два слота за разширение на системната платка ще бъдат постоянно заети - в тях е "включен" видео адаптер (кабелът отива към монитора от него) и звукова карта(кабелите от него отиват към високоговорителите и микрофона). Устройства, външни за системния модул (клавиатура, мишка, принтер и т.н.) се свързват чрез пристанища- конектори, разположени на задния панел на системния блок. Някои от устройствата с външна памет, въпреки че са разположени вътре в системния блок, са проектирани като независими възли. Широки и плоски кабели преминават от дънната платка до 3,5-инчовото флопи устройство, до твърдия диск, до лазерното CD устройство.

Подобна информация.

По отношение на структурата си CD-R диск (подготовка за запис), както и неговият "щампован" аналог, приличат на пластова торта (фиг. 1) и се различават само по наличието на активен (записващ) слой.

Основният "детайл" на CD-R диск е основата. Почти половината от качеството на целия диск зависи от качеството на основата. Вярно е, че характеристиките на материала, от който е направена основата, специални изискванияне е представен, използван е същият поликарбонат, който се използва при производството на CD-ROM. Но тук релефът на основата е много по-сложен от този на записания диск (CD-ROM). Трудностите започват с факта, че "чистият", незаписан детайл не съдържа никаква информация и съответно не трябва да има ями на повърхността му. Но в края на краищата ямите са не само съхранявана информация, но и източник на данни за работата на системата за проследяване. Как върху незаписан детайл да поддържате записващата глава на въображаема спирала с достатъчна точност? За да направите това, основата на CD-R диска по време на производството получава маркировка - непрекъсната спирална бразда (Pregroove). Триизмерно изображение на повърхността на CD-R основата, изградено според резултатите от измерванията в лабораторията за атомно-силова микроскопия на Института по физика на полупроводниците на Националната академия на науките на Украйна, е показано на фиг.2 .

Точните стойности на ширината, дълбочината и дори ъгъла на наклона на страничните стени - това е най-голямото ноу-хау на компанията CD-R.

Този направляващ жлеб е пълен с органично багрило. Благодарение на багрилото лазерният лъч е донякъде отслабен, така че по-малко светлина навлиза във фотодетекторите от самия жлеб, отколкото от останалата част на диска. Това е достатъчно за надеждната работа на системата за проследяване на рекордера. Разбира се, боята не може да бъде много тъмна. В края на краищата, присъствието му не трябва допълнително да пречи на читателите, които може да не предполагат наличието на спирални маркировки. Но системата за проследяване на рекордера е специално проектирана да проследява позицията на песен с относително нисък контраст.

В CD-ROM питата съдържа не само полезна информацияи ви позволяват да следвате информационната пътека, но също така служи за синхронизиране на честотата на вашия тактов генератор с битовата скорост на прочетения сериен код. Липсата на ями в незаписан CD-R налага използването на много гениални технически решения за синхронизиране на честотата на тактовия генератор (в случая със скоростта на въртене на диска). По-специално, в CD-R жлебът не е направен под формата на равномерна спирала, както си го е представял Архимед, а с микроскопични отклонения - колебание (фиг. 3).

Честотата на трептене на жлеба спрямо спиралната траектория е 22,05 kHz (за скорост на въртене на диска 1x). Съответно един период от тези трептения заема 60 μm от спиралната траектория. Амплитудата на трептенията е само 0,03 микрона, много по-малка от ширината на самия жлеб, но това е достатъчно, за да изолира трептенията с честота 22,05 kHz и да синхронизира честотата на своя тактов генератор с тези трептения.

За съжаление, трудностите с определянето на местоположението на записващата глава не свършват дотук. Както знаете, информацията на CD-ROM се записва в отделни части - рамки (сектори, блокове). Заглавието на всеки кадър съдържа служебна информация, включително номера на текущия кадър. Номерът на кадъра е представен в BCD във формат (минута): (секунда): (номер на кадър в рамките на дадена секунда). Всяка секунда съдържа 75 кадъра. Докато на CD-R няма записани кадри, не може да има информация за номера на кадъра. Но тя е нужна!

Всъщност тази информация също е на чист CD-R. Той също е скрит под формата на жлеб. Това е така нареченото Actual Time In Pregroove (ATIP). Цялото спирално маркиране е разделено на кадри, всеки от които съответства на един кадър от информация по продължителност. Информацията за номера на кадъра (бъдещ кадър) се представя върху маркировката чрез изместване на честотата на колебание с 1 kHz от стойността 22,05 kHz, т.е. в действителност честотата на колебание приема стойности от 21,05 kHz или 23,05 kHz. Това или онова настояща стойностчестотата на колебание играе същата роля като вдлъбнатините и кацанията по повърхността на CD-ROM. Номерът на рамката е 42 последователни времеви слота, кодирани с EFM кода, обсъден по-горе. Поредица от 42 интервала от време се декодира в 3 байта, от които един байт (две десетични цифри) е минутата, един байт (две десетични цифри) е секундата и един байт (също две десетични цифри) е номерът на рамката в текущата секунда.

Спиралната бразда на CD-R започва малко по-близо до центъра на диска, отколкото на обикновен CD-ROM, започва последователността на вдлъбнатините. В този начален раздел, обикновено недостъпен за CD-ROM четци, има две сервизни зони: за лазерно калибриране на мощността преди запис PCA (Power Calibration Area) и за временно съхранение на съдържанието на диска PMA (Program Memory Area). PCA се използва за избор на оптимална мощност на лазера преди всеки запис, а PMA се използва за временно съхраняване на съдържанието на диска по време на процеса на запис.

PCA и PMA са таблици с фиксирана дължина с капацитет от 99 записа всяка, което ограничава броя на възможните сесии.

В този раздел има и специална таблица, която съдържа информация, характеризираща този CD-R. Таблицата съдържа специална информация, която винаги присъства, и допълнителна информация, която може или не може да бъде на диска. Специална информация е например информация за производителя на матрицата, с която е направена основата на този CD-R, информация за използваното багрило и оптималната лазерна мощност, код на приложение (например за потребителски аудио рекордери). Допълнителна информация- това е например максималната и минималната скорост на запис. Таблицата се прави, като се оформят най-истинските "ями" и "земи", както в CD-ROM, т.е. не може да се промени по никакъв начин. Но може да се чете. Има различни програми за това, например CDR Media Code Identifier (един от най-успешните и широко разпространени).

За съжаление подобни програми често са безполезни, особено за по-новите CD-R. Факт е, че точното съдържание на таблицата и кодовете на производителите на матрици се определят от Orange Forum, организация, която стандартизира в областта на CD-R. Преди това цялата тази информация беше публично достъпна. Сега сайтът на Orange Forum не изглежда много информативен и информацията за тези кодове е публично достояние.

активен слой. Активният слой - всъщност това е багрилото, което запълва направляващия жлеб. Така си помисли той. Но въпреки факта, че сега разглеждаме този слой само като запълване на специален жлеб с багрило, той все още е слой. Защо това е така ще ни стане ясно след като разберем технологичните особености на производството на CD-R. Засега нека просто да видим как се записва информация на CD-R, или, с други думи, как жлебът се превръща в ями.

Горим информация. В процеса на писане в някои области мощността на лазера нараства от 0,7 mW (мощност на четене) до стойност от порядъка на 8 mW (за първа скорост). Енергията на лазерния лъч се абсорбира от органичното багрило и се превръща в топлина. Понякога този процес се нарича "изгаряне". Терминът "изгаряне" не е съвсем точен и в някои отношения дори вреден. Изглежда, че се създават "дупки" в отразяващия слой или някъде другаде. Всъщност под действието на отделената топлина настъпват различни изменения (фиг. 4).

Фиг.4. Така браздата се превръща в ями

В резултат на нагряване багрилото се овъглява и в него се появяват микроскопични газови мехурчета. В процеса на отделяне на газ обемът на багрилото се увеличава и отразяващият слой се деформира. Багрилото се нагрява до температура, надвишаваща точката на топене на поликарбоната, в резултат на което самата основа в тази точка се топи и деформира.

В зависимост от диска и режима на запис някои ефекти може да преобладават. Това не е толкова важно, във всеки случай прозрачността на такава област от гледна точка на лазера се влошава значително, което е еквивалентно на "яма" в конвенционален CD-ROM. Има само объркване как да се нарече всичко това. В края на краищата терминът "земя" означава цялата повърхност на диска, която не е заета от ями. Всъщност думата земя се превежда от английски като "повърхност". И в CD-R дисковете има истинска земя: това са повърхностите между завоите на направляващия жлеб. Следователно жлебът върху незаписан CD-R диск се нарича просто жлеб (жлеб) и след записа целият жлеб се счита за разделен на редица ями. Само някои ями обозначават ями (ями маркировки), докато други ями обозначават земя (ями маркировки на земя).

След като дискът бъде записан, няма нужда от ATIP жлеб. Обикновен CD-ROM устройствате дори не знаят за съществуването му, а просто анализират тъмните и светлите области на диска. В същото време, когато устройството прочете записания диск, за него е още по-лесно да следва пистата. Дори в областите, съответстващи на кацането върху "алуминиевия" диск, т.е. светли зони, самата писта е малко по-тъмна от останалата повърхност. Но е по-трудно да се прочете записаната информация, отколкото от CD-ROM. Това е по-нисък коефициент на отражение поради наличието на допълнителен слой, това е качеството на образуване на ями от лазерен лъч. Качеството на образуване на ями зависи, разбира се, преди всичко от свойствата на багрилото, така че ще разгледаме този въпрос по-подробно.

В действителност взаимодействието на лазерния лъч с активния слой е много по-сложно. Но ще можем да разгледаме по-стриктно влиянието на параметрите на активния слой върху качествените характеристики на CD-R само след кратък анализ на характеристиките на технологичния процес на производство на CD-R, който ще бъде направен в продължение на тази статия. Сега можем да обсъждаме характеристиките на багрилата само като вещество, което запълва направляващия жлеб и "изгаря" по време на процеса на запис.