Главная страницаОбратная связьКарта сайта

Дисководы CD-ROM. Как обращаться с компакт-дисками

Дисководы CD-ROM

Компакт-диск как носитель информации Структура данных на компакт-дисках Режимы вращения Как обращаться с компакт-дисками Стандарты и характеристики

компакт-дисков Конструкции CD-дисководов Программное обеспечение

CD-дисководов Установка и замена дисководов CD-ROM Дисководы CD-R Диски CD-R

Компакт-диски многосеансной записи Фиксация и закрытие Режим однопроходной записи Режим трековой записи Как обращаться с дисками CD-R Создание загрузочного компакт-диска Модернизация встроенного программного обеспечения дисководов CD-R и CD-RW


Дисководы CD-RW

Технология безошибочной записи Файловая система UDF Как обращаться с дисками CD-RW Диагностика неисправностей дисководов компакт-дисков Параметры записи Настройка аудио-CD Изменение буквенных обозначений

дисководов Автоматическое распознавание диска Производительность CD-дисководов Включение канала DMA Устранение неисправностей Симптомы неисправностей

CD-дисководов Симптомы неисправностей дисководов

CD-R Симптомы неисправностей дисководов

CD-RW Дополнительная информация


Компакт-диски (CD — Compact Disc) впервые появились в продаже в начале 1982 года. Они были разработаны совместными усилиями фирм Sony и Philips в качестве альтернативы устаревшим грампластинкам и отличались гораздо более высоким качеством звучания и надежностью. Введя в обиход звуковые компакт-диски, разработчики пошли дальше, доказав, что их можно использовать в качестве простых и недорогих немагнитных носителей для хранения огромных объемов не только звуковой, но и любой другой информации. В отличие от предшествующих типов носителей, данные на компакт-диске хранятся в цифровой форме в виде углублений (штрихов) на гладкой поверхности. За счет использования цифровых методов удалось добиться прекрасного стереофонического звучания, качество которого не снижается после многократного воспроизведения. Технология оптической записи нашла свое место и области компьютерных технологий: за прошедшие годы было разработано целое семейство CD-дисководов, в которое входят как обычные устройства для чтения CD-ROM, так и дисководы с возможностью записи CD-R и перезаписи CD-RW. В этой главе рассматриваются основы технологии оптической записи данных, приводятся основные рекомендации по установке вышеперечисленных устройств, а также описываются многие симптомы их неисправностей.

Дисководы CD-ROM

Ставшие сегодня привычными дисководы CD-ROM (рис. 14.1) появились в результате развития технологии цифровой звукозаписи, которую удалось быстро адаптировать для компьютерных нужд. Использование CD-ROM в качестве хранилищ данных любых типов (текста, графической информации, программных кодов, видеоклипов и звуковых файлов и т.п.) было вполне естественным и напрашивалось само собой. И хотя обычные дисководы CD-ROM могут только считывать данные с дисков, но не в состоянии их записывать, они получили широкое распространение благодаря низкой стоимости, надежности и совместимости с большинством типов носителей. Эти устройства стали настолько популярными, что почти сразу превратились в стандартные компоненты как настольных, так и переносных компьютеров. В этом разделе речь пойдет о конструкциях дисководов CD-ROM и принципах их работы, то есть о тех вещах, которые должен знать любой специалист по компьютерной технике.


РИС. 14.1 Внешний вид CD-дисковода

Компакт-диск как носитель информации

При массовом производстве компакт-диски штампуются с помощью матриц, т.е. на поверхности размягченных поликарбонатных дисков (называемых подложками) наносятся последовательности чередующихся углублений и ровных участков («плато»). Именно в процессе такой штамповки (во многом сходной с процессом изготовления виниловых пластинок) осуществляется запись данных на диск. Но считать их с такого диска еще нельзя — необходимо выполнить целый ряд операций для того, чтобы превратить прозрачный пластмассовый кружок в полноценный носитель информации. На прозрачный поликарбонатный диск (со стороны «печати») напыляется тонкий слой алюминия, предназначение которого—отражать считывающий лазерный луч. Алюминиевое покрытие наносится как на углубления, так и на ровные участки поверхности диска. Поверх слоя алюминия наносится достаточно толстый слой твердого лака, устойчивого к механическим повреждениям и защищающего отражающее покрытие диска от воздействия химически активных веществ (в частности, от кислорода воздуха, при соприкосновении с которым алюминиевый слой постепенно окисляется и разрушается). Последняя операция — нанесение методом шелкографии надписей и маркировки на лаковый слой, после которой диск проходит окончательную проверку и укладывается в конверт или коробку. Поперечное сечение компакт-диска, на котором показаны все вышеперечисленные слои, изображено на рис. 14.2.



Рис. 14.2 Схема поперечного сечения компакт-диска

Структура данных на компакт-дисках

В отличие от магнитных носителей (гибких и жестких дисков), компакт-диски не разбиваются на концентрические дорожки и секторы. Данные на CD записываются вдоль единственной непрерывной спиральной дорожки, начинающейся вблизи центра (оси вращения) диска и заканчивающейся на его краю. Схематически эта дорожка показана на рис. 14.3, однако пропорции на нем не соблюдены. Ширина каждого углубления составляет около 0,6 мкм, а глубина — 0,12 мкм. Длины (размеры вдоль касательной к спиральной дорожке) углублений и участков плато могут лежать в пределах от 0,9 до 3,3 мкм, а расстояние между соседними витками (шаг) спирали составляет 1,6 мкм. Это означает, что поперечная плотность записи на компакт-диске составляет около 16000 TPI (Tracks Per Inch — количество дорожек записи на дюйм).




Рис. 14.3 Структура спиральной дорожки компакт-диска

Считывание информации с компакт-диска осуществляется с помощью точно сфокусированного лазерного луча. Отраженное от поверхности CD излучение попадает на фотодатчик, величина выходного сигнала которого завит оттого, отразился ли лазерный луч от плато или углубления на поверхности диска. На рис. 14.4 показана оптическая схема считывающей головки. Лазерный излучатель и фотодатчик смонтированы на подвижной каретке, которая может перемещаться вдоль радиуса диска, отслеживая витки спиральной дорожки. Луч лазера попадает на нижнюю поверхность компакт-диска, проходит через прозрачный материал подложки толщиной около 1 мм, отражается от алюминиевого покрытия диска и через расщепляющую призму попадает на фотодатчик. При отражении луча от плато информационной дорожки его интенсивность и, соответственно, напряжение сигнала на выходе датчика велики. Если же луч попадает на углубление, то за счет интерференции прямой и отраженной волн (глубина впадины равна примерно четверти длины волны лазерного излучения в материале подложки. — Прим. ред.) интенсивность отраженного луча резко снижается, а, значит, и уменьшается напряжение сигнала на выходе фотодатчика. Как и в случае с магнитными носителями, полезную информацию несут переходы от углублений к плато (и наоборот), т.е. изменения сигнала на выходе фотодатчика, а не его абсолютное значение. Аналоговый сигнал, получаемый с фотодатчика, преобразуется в последовательность логических нулей и единиц и декодируется.



Рис. 14.4 Оптическая схема считывающей головки


EFM -модуляция

Процесс преобразования (декодирования) сигналов, получаемых при прохождении над считывающей головкой чередующихся углублений и плато спиральной дорожки, в ос-мысленную информацию достаточно сложен. При записи данных на компакт-диск используется так называемая EFM-модуляция. Как известно, в накопителях на жестких дисках используется кодирование по методу RLL-2,7, позволяющее записывать данные группами по несколько бит при минимальном количестве зон перехода между участками с постоянной остаточной намагниченностью. EFM-модуляция используется для тех же целей. Собственно данные, коды коррекции ошибок, адресная информация и синхрогруппы (12-битовые группы в начале каждого из блоков данных. — Прим. перев.) — все это преобразуется в последовательность битов и записывается на CD в виде чередующихся углублений и плато на информационной дорожке.

Как уже было сказано выше, на магнитных носителях значения битов определяются в зависимости от наличия или отсутствия переходов между участками с постоянной остаточной намагниченностью, а не знаками (ориентацией) намагниченности этих участков. Тот же подход используется и при записи данных на компакт-диски, т.е. двоичные единицы и нули представляются не самими углублениями или плато вдоль дорожки диска, а переходами между ними: единица — это переход от углубления к плато или наоборот, а нуль — это отсутствие переходов. При этом «нулевой» участок дорожки может быть с равной вероятностью представлен либо углублением, либо плато, а его длина зависит от количества следующих подряд двоичных нулей (рис. 14.S). При EFM-модуляции каждому из 256 возможных значений байта данных (8 разрядов) ставится в соответствие уникальная последовательность из 14 бит (называемая символом), в которой за каждой единицей следует не менее двух нулей. В табл. 14.1 представлена часть кодовой таблицы EFM-npe-образования для чисел отОдо 10. В качестве разделителя двух 14-битных символов вводятся еще три дополнительных бита.

0010000000000100100000001000001001000001000010010001000010001000100010000100100100010000000000100




Объемы записываемых данных

Кадр (блок данных) на CD-ROM состоит из 24 синхронизирующих и 14 контрольных бит, 24 рассмотренных ранее 14-битных символов данных, а также 8 завершающих 14-битных символов коррекции ошибок. Учтите, что каждый символ отделяется от другого тремя дополнительными «битами слияния», поэтому общее число битов в кадре равно 388. Таким образом, каждые 24 байта полезных данных записываются на информационной дорожке компакт-диска в виде кадра, состоящего из 588 бит. Блок данных состоит из 98 кадров, т.е. в каждом из них содержится 2048 (98x24) байт информации (с учетом кодов коррекции ошибок, байтов синхронизации и адреса размер блока составляет 2352 байт). Скорость передачи данных с компакт-диска в контроллер первоначально была установлена равной 150 Кбайт/с (75 блоков в секунду).

Напомним, что информация на CD-ROM записана вдоль единственной спиральной дорожке, занимающей всю поверхность диска, поэтому используемые для магнитных дисков способы обозначения секторов и дорожек дисков в данном случае неприменимы. По аналогии со звуковыми компакт-дисками, координаты блоков данных на CD-ROM измеряются в единицах времени записи (от 0 до 59 минут и от 0 до 59 секунд) и записываются в начале каждого блока. На CD-ROM, как и на звуковом компакт-диске, может быть записано до 80 минут данных. Однако емкость большинства дисков ограничена примерно 60 минутами, поскольку последние 14 минут дорожки записи располагаются в пятимиллиметровой внешней зоне носителя. При производстве дисков именно по краям возникают наибольшие погрешности и, кроме того, они быстрее всего пачкаются при различных манипуляциях с носителями. На 60-минутной дорожке записи располагаются 270000 блоков данных, т.е. информационная емкость CD-ROM составляет 2048x270000 = 552 960 000 байт (примерно 527 Мбайт). На обычном диске CD-R можно записать до 74 минут или 650 Мбайт, на CD-R дисках повышенной емкости — 80 минут или 700 Мбайт соответственно.

Диски, которые позиционируются как имеющие еще большую емкость (750 Мбайт и более), скорее всего, используют для записи данных и области, предназначенные для хранения корректирующих кодов. Поэтому использование таких дисков чревато потерей данных.

Режимы вращения

Жесткие и гибкие диски вращаются с постоянной скоростью вне зависимости от положения головки чтения-записи. Такой режим называется движением с постоянной угловой скоростью (CAV — constant angular velocity), и при этом на один оборот диска всегда уходит одно и то же время. Вследствие этого данные на внутренних дорожках располагаются более плотно, чем на внешних дорожках. Современные жесткие диски размещают разное количество данных на внутренних и внешних дорожках за счет использования зонной записи. В то же время скорость обмена данными на внешних дорожках выше, чем на внутренних. Это происходит за счет более высокой линейной скорости, с которой поверхность диска движется под головкой чтения/записи.

Дисководы CD-ROM работают по-другому. Они постоянно изменяют угловую скорость вращения диска таким образом, что линейная скорость поверхности диска под головкой чтения постоянна. При этом диск вращается медленнее, если головка находится на внешних дорожках, и быстрее — если на внутренних. Обычно при этом угловая скорость вращения меняется в пределах от 200 до 500 об/мин. Такой режим называется движением с постоянной линейной скоростью (CLV—constant linear velocity), и он обеспечивает постоянную скорость передачи данных на всей поверхности диска. Режим CLV возник из-за того, что первые аудиоплейеры не имели средств буферизации данных и не могли обрабатывать поток данных с переменной скоростью — только с постоянной. Первые дисководы CD-ROM были спроектированы по аналогичному принципу.

С течением времени конструкторы начали увеличивать скорости вращения дисков для повышения скорости передачи данных. Так появились дисководы с кратными «скоростями» — 2х, 4х, 8х, 12х, вплоть до современных 52х и выше (Обозначение 1х соответствует скорости передачи данных 150 Кбайт/с). Но при использовании CLV на столь высоких скоростях возникли проблемы с плавным изменением скорости вращения диска. Современные дисководы обладают встроенными буферами для промежуточного кэширования данных, а также совмещают использование режимов постоянной угловой и линейной скорости. На внешних дорожках используется постоянная угловая скорость, а на внутренних дорожках используется постоянная линейная скорость. В режиме проигрывания ау-диодиска все дисководы используют классический режим CLV 1х.

Как обращаться с компакт-дисками

Компакт-диск — это надежный носитель информации, предназначенный для ее длительного хранения. По некоторым оценкам срок службы современных CD-ROM может составить около 100 лет. Однако этот срок во многом зависит от условий хранения и эксплуатации носителя. Повреждение диска может привести к появлению ошибок при считывании файлов и данных, причем эти ошибки можно принять за проявления неисправности дисковода. Приведем некоторые рекомендации по обращению с компакт-дисками, которые помогут избежать подобных неприятностей.

■     Не изгибайте диск. Поликарбонатная подложка — материал достаточно прочный, но при излишнем усердии в ней могут появиться трещины; а, в принципе, диск можно просто сломать.

■     Не нагревайте диск. Помните, что он сделан из пластмассы. Если вы оставите его, например, зимой на калорифере или летом на приборной доске автомобиля, то диск может попросту расплавиться.

■     Не царапайте диск. За счет большей, чем у видимого света, длины волны лазерное излучение достаточно успешно «огибает» мелкие дефекты на поверхности диска. Но более крупные неоднородности могут стать причиной ошибок при считывании данных. Особенно следует опасаться круговых царапин, располагающихся вдоль информационной дорожки диска. Такие повреждения могут привести к потере целых сегментов данных, восстановить которые уже не удастся.

■     Не подвергайте диск воздействию химически активных веществ. Поверхность пластмассовой подложки диска и отражающий слой могут быть повреждены нашатырным спиртом, бензолом, ацетоном, четыреххлористым углеродом и хлорсодержащими чистящими растворами.
Скопившаяся пыль или отпечатки пальцев на поверхности компакт-диска могут создать такие помехи на пути прохождения лазерного луча, что в процессе считывания содержимого носителя будут возникать многочисленные ошибки. В этом случае диск надо очистить с помощью сухой мягкой тряпочки, не оставляющей после себя ворсинок. Удерживая диск за края, протрите его радиальными движениями, от центра к краю. Не делайте круговых движений! Чтобы справиться с трудно выводимыми пятнами, можно смочить тряпочку изопропиловым спиртом (но не водой). Хранить и носить компакт-диски лучше в стандартной пластмассовой коробке.




Обсудить статью на форуме


Если прочитаная статья из нашей обширной энциклопедия компьютера - "Дисководы CD-ROM. Как обращаться с компакт-дисками", оказалась полезной или интересной, Вы можете поставить закладку в социальной сети или в своём блоге на данную страницу:

Так же Вы можете задать вопрос по статье через форму обратной связи, в сообщение обязательно указывайте название или ссылку на статью!
   


Copyright © 2008 - 2017 Дискета.info