Doc01

30 NA CD CHIPLAB BENCHMARK PAMIĆ PLATFORMA OBRAZ DyWIK PERYFERIA
>> >> >> >> >> >> >>
W ART Y KUL E
Podstawy technologii:
Budowa nośników CD-ROM,
31
CD-RW i DVD
Kolorowe księgi:
Specyfikacje standardów
31
zapisu na nośnikach
optycznych
Metody odczytu:
Sposoby czytania
32
danych przez napędy
optyczne
CD-ROM-y i DVD-ROM-y konkurują na rynku pamięci masowych
Ratujmy wspomnienia
Rynek konsumencki zdominowały dwa rodzaje czytników pamięci masowej
tańsze napędy CD-ROM i pojemniejsze DVD-ROM. To obecnie podstawowe
metody przenoszenia danych wszelkiego rodzaju.
Jerzy Michalczyk
J
e
r
z
y
M
i
c
h
a
l
c
z
y
k
ciągu kilku ostatnich lat napędy CD- do archiwizacji danych. To tylko część zastoso-
ROM zrobiły oszałamiającą karierę wań kolorowych krążków. Jednak płyta CD sama
Wtrudno dziś wyobrazić sobie kompu- w sobie jest całkowicie bezużyteczna do odczy-
ter bez tego jakże przydatnego urządzenia. Obec- tu zapisanych na niej danych potrzebny jest na-
nie znawcy tematu twierdzą, że czytniki płyt DVD- pęd CD-ROM.
ROM będą cieszyć się taką samą, a może nawet
większą popularnością. Z kart historii
Płyta CD zrewolucjonizowała świat kompute- Początkowo standard CD był wykorzystywany tylko
rów. Początkowo była wykorzystywana tylko w technice audio. Na początku lat osiemdziesiątych
w zastosowaniach audio, ale wkrótce opracowano
standardy umożliwiające stosowanie jej w kom-
puterowych napędach jako medium o dużych po-
jemnościach. Na jednym krążku CD mieści się po-
nad 450 razy więcej informacji niż na
standardowej dyskietce. Srebrne krążki są trwałe
i odporne na działanie pól elektromagnetycznych.
Dziś na płytach CD umieszcza się wersje instala-
Napędy i płyty DVD niemal niczym się nie róż-
cyjne aplikacji, programów multimedialnych,
nią od krążków i czytników CD-ROM. Różnice
edukacyjnych i gier. CD-ROM-y są dodawane do
można dostrzec dopiero po zagłębieniu się
czasopism ( nie tylko o tematyce komputerowej),
w szczegółowy opis specyfikacji DVD. Na krąż-
ku DVD ścieżki danych są ciaśniej upakowane
stanowiąc elektroniczne rozszerzenie tematów
niż na płycie CD, dlatego też płyty DVD mają
poruszanych na łamach gazety. Nośniki CD-R
dużo większą pojemność.
i CD-RW powszechnie wykorzystywane są także
CHIP | WIELKA KSIGA TESTÓW
D
V
D
/
D
C
y
d
ę
p
http://www.pctechguide.com/
a
napędy CD/DVD
n
NA CD CHIPLAB BENCHMARK PAMIĆ PLATFORMA OBRAZ DyWIK PERYFERIA 31
>> >> >> >> >> >> >>
Napędy CD-ROM/DVD: wprowadzenie
płyty winylowe całkowicie zostały wyparte Z przodu i z tyłu
przez srebrne krążki, na których wszelkie Czytniki płyt CD wyglądają
dane przechowywane są w postaci cyfrowej. dosyć niepozornie, ale
podłoże
Z tego powodu nie trzeba było długo czekać, wnętrze urządzenia kryje
z tworzywa
aby sposób cyfrowego zapisu danych na pły- w sobie najnowsze techno- land sztucznego
tach CD wykorzystano również w technolo- logie z dziedzin optyki
pit
gii komputerowej. Pierwsze napędy CD- i elektroniki. Napęd CD-
warstwa
-ROM odczytywały dane z prędkością 150 -ROM składa się z mechani-
aluminium
pryzmat
odbijająca
KB/s (1x), a pierwszym standardem zapisu zmu umożliwiającego zała-
światło
danych na nośnikach CD była tzw. Żółta dowanie płyty do środka
lasera
Księga (Yellow Book). W miarę upływu cza- urządzenia, silnika kroko-
mechanizm obrotowy
su i wzrastającego zainteresowania nowymi wego obracającego płytę,
Wewnętrzna budowa napędu CD-ROM i DVD-ROM
napędami pamięci masowej opracowywano drugiego silnika przesuwa-
(w uproszczeniu).
nowe specyfikacje zapisu. Inżynierowie od jącego głowicę odczytującą
hardware u też nie zasypiali gruszek w po- nad powierzchnią krążka,
piele w krótkich odstępach czasu pojawiły lasera oraz systemu soczewek optycznych. Z przodu napędu montowany jest przy-
Mózg czytnika stanowią układy elektro- cisk umożliwiający wysunięcie i wsunięcie
niczne przetwarzające dane przed wysła- tacki, na której umieszcza się płytę CD.
niem ich do kontrolera EIDE lub SCSI. W wielu modelach znajdują się również
Na tylnej ściance obudowy znajduje się gniazdo na słuchawki i potencjometr regula-
gniazdo zasilania, złącze ATAPI (w napę- cji siły głosu, przydatne podczas odtwarza-
dach przeznaczonych do pracy w wydajnych nia muzyki z krążków audio. Niezbędnym
komputerach montowane jest złącze SCSI), elementem jest też dioda sygnalizacyjna,
cyfrowe i analogowe wyjście audio oraz kilka która informuje użytkownika o obecności
pinów ze zworką, za pomocą której wybiera płyty w napędzie lub przeprowadzanej ope-
się tryb pracy urządzenia master lub slave. racji czytania danych. W większości napę-
Analogowe wyjście audio można podłączyć dów DVD-ROM montuje się dwie diody
do wewnętrznego gniazda znajdującego się informujące o rodzaju rozpoznanego krążka
prawie na każdej karcie dzwiękowej. Opera- w napędzie CD lub DVD. Bardziej rozbu-
W większości napędów na tacce zamon-
cja ta umożliwia przesłanie sygnału audio dowane modele wyposażone są także w pa-
towane są zaczepy przytrzymujące płytę,
które umożliwiają pracę urządzenia przekonwertowanego z dzwięku cyfrowego nel audio, na którym oprócz przycisku
w pozycji pionowej.
zapisanego na ścieżkach płyt CD-Audio do START/STOP/WYSUC znajdują się jeszcze
wzmacniacza karty i odsłuchanie go na gło- przyciski POPRZEDNI/NASTPNY UTWÓR
się pracujące z coraz większą prędkością na- śnikach. Podobną funkcję spełnia wyjście i dodatkowe diody LED informujące o prze-
pędy CD-ROM od 2x, do nawet 8x. Dzi- audio (S/PDIF), z tą różnicą, że dzwięk jest wijaniu utworów w przód lub w tył.
siaj osiągane są prędkości rzędu od 40 do przesyłany do karty w postaci cyfrowej, a nie
54x, a napędy pracują w standardzie Ultra- analogowej. Unika się w ten sposób dodatko- Laserem po płycie
DMA/33 (rzadkością są już czytniki obsłu- wych zakłóceń powstających w kablu łączą- Aby zrozumieć zasadę działania napędu CD-
gujące tylko tryb PIO-4). cym kartę dzwiękową z napędem CD-ROM. -ROM, trzeba poznać warstwową budowę 32
Specyfikacje standardów zapisu danych na nośnikach optycznych
Kolorowe księgi
W specyfikacji każdego napędu CD-ROM Green Book w zielonej księdze opisano zapisywać partiami zdjęcia w postaci
zamieszczone są podstawowe dane tech- standard, który umożliwia jednoczesne cyfrowej. Druga część pomarańczowej
niczne urządzenia, wśród których znalezć odtwarzanie obrazu, dzwięku i odczytu księgi opisuje standard CD-WO (CD Write
można typy obsługiwanych standardów danych (aplikacje multimedialne) z krąż- Once), a trzecia CD-RW (CD Rewritable
krążków CD. Poniżej przedstawiono krótkie ków CD-I (Compact Disc Interactive). płyty wielokrotnego zapisu).
opisy najczęściej spotykanych rodzajów Extended Yellow Book w jej opracowa- White Book biała księga zawiera opis
płyt, zwanych też często księgami . niu uczestniczyła firma Microsoft. Defi- standardu VideoCD, na których zapisy-
Red Book czerwona księga definiuje fi- niuje standard krążków CD-ROM XA (CD- wany jest obraz i dzwięk w formacie
zyczną budowę dysku i sposób kodowa- -ROM Extended Architecture), które są MPEG-1.
nia danych. Na jej podstawie opracowa- odpowiednikiem płyt zapisanych w for- Blue Book definiuje standard CD-Extra,
no pierwsze płyty CD-Audio. macie CD-I. zwany też inaczej CD-Plus. Na płytach
Yellow Book opisuje sposób wykorzy- Orange Book w dokumencie zawarto CD-Extra dane komputerowe i ścieżki au-
stania krążka CD do przechowywania da- opis technologii magnetooptycznej, CD-R dio zapisywane są w dwóch oddzielnych
nych komputerowych. W oparciu o żółtą (CD-Recordable) i zapisu wielosesyjnego. sesjach. Krążki tego typu mogą być od-
księgę powstał pierwszy CD-ROM (Com- Pierwszymi krążkami CD-R były płyty twarzane w wieżach hi-fi oraz w napę-
pact Disc Read Only Memory). Kodak Photo-CD, na których można dach CD-ROM.
CHIP | WIELKA KSIGA TESTÓW
http://www.pctechguide.com/
32 NA CD CHIPLAB BENCHMARK PAMIĆ PLATFORMA OBRAZ DyWIK PERYFERIA
>> >> >> >> >> >> >>
wykorzystywanego nośnika. Płyta CD-ROM Błąd może się
płyta CD
jest krążkiem o średnicy 12 cm (czasem zdarzyć każdemu
pit land
8 cm) i grubości 1,2 mm, wykonanym z kil- Dane z powierzchni krążka odczytywane są
soczewka
ku warstw. Dolna warstwa składa się z poli- przez cieniutką wiązkę lasera, dlatego też
węglanu elastycznego i przezroczystego wszelkie zarysowania i zabrudzenia
soczewka
tworzywa sztucznego. Na nią nakładana jest spodniej, przezroczystej warstwy, mogą
warstwa aluminium (lub aluminium i barw- uniemożliwić prawidłowe odczytanie infor-
nika w przypadku napędów CD-R/RW), macji. Na porysowanej powierzchni płyty
w której wytłaczana jest spiralna ścieżka promień lasera załamuje się lub ulega roz-
pryzmat
z cyfrowymi danymi, zaczynająca się proszeniu, przez co po odbiciu nie trafia już
w środku płyty, a kończąca na jej obwodzie. do soczewek ogniskujących ani do fotode-
komórka
Dane zakodowane są w postaci wgłębień tektora. Dlatego dane na płycie CD-ROM są
fotoelektryczna
laser
(ang. pit) i odstępów między nimi (ang. kodowane metodą nadmiarową. Każde ko-
land), reprezentujących binarnie zakodowa- lejne osiem bitów użytecznej informacji
ne informacje zera i jedynki. Warstwa uzupełniane jest kilkoma dodatkowymi bita-
aluminium nadaje płycie kompaktowej cha- mi, na podstawie których układ korekcji błę-
rakterystyczny srebrny kolor. Od jej po- dów napędu jest w stanie odtworzyć utraco- Zasada działania napędu CD-ROM pro-
mień lasera odbija się od warstwy alumi-
wierzchni podczas odczytu danych odbija ne dane, znajdujące się pod zniszczonym
nium znajdującej się pod warstwą z da-
się promień lasera. Następnie nakładana jest obszarem spodniej warstwy. Oczywiście, je-
nymi. Gdy laser trafi na zagłębienie (pit),
warstwa lakieru zabezpieczającego i etykie- żeli uszkodzeń i rys jest sporo i są one bar- jego promień jest rozpraszany. Jeżeli od-
bicie nastąpi od obszaru płaskiego
ta płyty. dzo szerokie ( przykrywają znaczną ilość
(land), strumień odbitego światła jest
Podczas odczytu danych krążek CD wiru- danych), to nawet najlepszy czytnik nie bę-
kierowany do komórki fotoelektrycznej.
je z dużą prędkością (od około 200 do 500 dzie mógł odtworzyć brakujących informa-
obrotów na minutę) wokół własnej osi. Pro- cji. Z tego też powodu z krążkami CD należy przeprowadzenia korekcji błędów. Jeżeli za-
mień lasera o długości 780 nm przechodzi obchodzić się ostrożnie, a w szczególności rysowania mają kształt podłużny i mają kie-
przez warstwę przezroczystego poliwęglanu trzeba unikać sytuacji, w których mogą zo- runek zgodny z kierunkiem spiralnej ścież-
i odbija się od aluminium. Promień światła, stać porysowane np. poprzez przesuwanie ki, to wtedy sprawa wygląda zupełnie
który natrafił na land, odbija się od niego po stole lub częste upadki na podłogę. inaczej. Zniszczony obszar przykrywa całe
i jest kierowany przez soczewki ogniskujące Od tego, jak została porysowana płyta sektory zawierające użyteczne dane i bity
do komórki fotoelektrycznej, konwertującej CD, zależy możliwość odzyskania danych korekcji, dlatego w tym przypadku odzyska-
wiązkę światła na sygnał elektryczny (lo- znajdujących się pod uszkodzonym obsza- nie danych jest często niemożliwe.
giczną jedynkę). Promienie trafiające na za- rem warstwy zabezpieczającej. Rysy biegną-
głębienie (pit) zostają rozproszone i nie tra- ce w poprzek płyty (prostopadle do ścieżki Nadchodzi nowe...
fiają do komórki fotoelektrycznej prąd nie z danymi) nie utrudniają odczytu danych, Nieustannie trwające prace nad udoskonala-
jest generowany, w sygnale cyfrowym po- ponieważ rzadko kiedy całkowitemu niem technologii CD zaowocowały powsta-
wstaje zatem logiczne zero. zniszczeniu ulegają dane niezbędne do niem nowego standardu DVD Digital Ver-
satile Disc. Mimo że napędy DVD-ROM są
już sprzedawane w Polsce prawie od czte-
Różne techniki odczytu danych przez napędy CD-ROM i DVD-ROM
rech lat, wciąż nie cieszą się zbyt dużą po-
Jak szybko wiruje krążek?
pularnością. Przyczyną takiego stanu rzeczy
jest brak oprogramowania dostarczanego na
Transmisja danych z płyty CD lub DVD ze Angular Velocity stała prędkość kątowa),
nośnikach DVD. Jedyną dobrze rozwiniętą
stałą prędkością jest możliwa tylko wtedy, w którym płyta wiruje zawsze z tą samą
gdy krążek wiruje ze zmienną szybkością. prędkością, bez względu na położenie gałęzią jest standard DVD-Video. Zapisane
Przy odczycie danych położonych bliżej głowicy nad powierzchnią krążka. W wy- w cyfrowej postaci pełnometrażowe filmy,
środka płyty nośnik musi obracać się szyb- niku tego transmisja danych z obszarów
cechujące się doskonałą jakością obrazu
ciej. W miarę przesuwania się głowicy ku położonych bliżej krawędzi nośnika jest
i dzwięku, mogą być odtwarzane, podobnie
brzegowi krążka jego szybkość wirowania dużo szybsza niż z rejonów w pobliżu
jak w przypadku magnetowidów, przez sta-
maleje. Napędy korzystające ze zmiennej środka płyty.
cjonarne odtwarzacze DVD lub komputero-
szybkości obrotowej wyposażone są w me- Aby zniwelować duże różnice prędkości
we napędy DVD-ROM.
chanizm CLV (Constant Linear Velocity, transmisji danych, wprowadzono do użyt-
Na nośniku DVD wszystkie dane tak jak
czyli stałej prędkości liniowej). Wadą tego ku mechanizm Partial CAV (P-CAV).
na płycie CD umieszczone są na jednej spi-
rozwiązania jest konieczność gwałtow- Kompakt obraca się w tym przypadku ze
nych zmian szybkości obrotowej silnika stałą prędkością kątową do momentu, ralnej ścieżce. Poszczególne informacje
przy odczycie danych położonych w róż- gdy głowica dotrze do obszaru położone- również analogicznie do napędów CD-ROM
nych punktach krążka CD. Wprowadza to go blisko krawędzi nośnika (około 20%
zapisane są jako sekwencje niewielkich
dodatkowe wibracje i skraca czas życia całego obszaru danych). Stosowanie tego
wgłębień na aluminiowej, odbijającej światło
mechanizmu. typu mechanizmu pozwala na uzyskanie
lasera powierzchni. W celu zwiększenia po-
Większość napędów CD-ROM i DVD- stosunkowo dużej średniej prędkości
jemności konstrukcja płyty DVD została,
-ROM ma mechanizm CAV (Constant transmisji danych.
w stosunku do nośnika CD, znacznie
CHIP | WIELKA KSIGA TESTÓW
http://www.pctechguide.com/
NA CD CHIPLAB BENCHMARK PAMIĆ PLATFORMA OBRAZ DyWIK PERYFERIA 33
>> >> >> >> >> >> >>
Napędy CD-ROM/DVD-ROM: wprowadzenie
zmieniona. Płyta ta składa się przede niezauważalny dla użyt-
płyta jednostronna, jednowarstwowa - 4,7 GB płyta dwustronna, jednowarstwowa - 9,4 GB
wszystkim z dwóch sklejonych ze sobą dys- kownika. Dzięki specjalnej
0,6 mm 0,6 mm
0,6 mm 0,6 mm
ków. Na każdym z nich mogą znajdować się procedurze startowej,
dwie warstwy z danymi. Dzięki znacznemu zwykle za pomocą dru-
płyta jednostronna, dwuwarstwowa - 8,5 GB płyta dwustronna, dwuwarstwowa - 17 GB
zwiększeniu gęstości zapisu na jednej war- giego zestawu optycznego,
0,6 mm 0,6 mm
0,6 mm 0,6 mm
stwie pojedynczego dysku DVD mieści się napędy DVD mogą rów-
podłoże spoiwo lakier warstwa odbijająca
ponad siedem razy więcej informacji niż na nież odczytywać płyty CD.
promień lasera
tradycyjnej płycie kompaktowej. Aby było to Zaraz po włożeniu krążka
płyta jednostronna, płyta jednostronna,
jednowarstwowa - 4,7 GB dwuwarstwowa - 8,5 GB
możliwe, minimalną długość obszaru pit do urządzenia rozpoczyna
warstwa
ograniczono z 0,83 �m w przypadku płyty się procedura detekcji zabezpieczająca
spoiwo
CD do 0,4 �m w krążku DVD. Również ścież- nośnika.
warstwa warstwa
odbijająca półprezroczysta
ki danych umieszczone zostały bliżej siebie.
światło
warstwa
Odległość tę zmniejszono odpowiednio z 1,6 Zalety DVD
z danymi
do 0,74 �m. Ponieważ jednocześnie zwięk- Płyty DVD charakteryzują warstwa z tworzywa
sztucznego
szyła się gęstość zapisu, konieczne było za- się bardzo dużą pojemno-
W zależności od użytej konstrukcji płyta DVD może mieć
stosowanie lasera o mniejszej długości fali. ścią na jednostronnym
różną pojemność od 4,7 GB aż do 17 GB.
Do odczytu płyt DVD użyto czerwonego la- dysku mieści się aż sied-
sera o długości fali wynoszącej 640 nm. miokrotnie więcej danych
W krążku dwuwarstwowym górna część no- niż na krążku CD 4,7 GB. Na płycie dwu- cyjny (emisja światła przez wzbudzone
śnika ma półprzepuszczalną powierzchnię, warstwowej można umieścić 9,4 GB infor- cząsteczki materiału fluorescencyjnego). Po-
co umożliwia odczyt danych z obu warstw macji. Taki rezultat osiągnięto dzięki zasto- budzenie laserem materiału wywołuje emi-
za pomocą tego samego, odpowiednio zogni- sowaniu nowej techniki wykorzystującej sję światła spójnego i niespójnego. Odpo-
skowanego promienia. półprzepuszczalny materiał i zmianie długo- wiedni układ przetwarzający ma zamieniać
Dane zapisane na dolnej warstwie teore- ści fali promienia lasera, który może wnikać impulsy świetlne na dane zera lub jedynki.
tycznie mogą być odczytywane równolegle wtedy głębiej w materiał. W przypadku Nośniki fluorescencyjne będą składać się
z danymi z górnej warstwy. Układ optyczny, dwustronnych, dwuwarstwowych płyt DVD z kilkudziesięciu warstw z danymi, każda
w celu odczytania danych z drugiej warstwy, łączna dostępna pojemność wynosi 17 GB. o pojemności około 10 GB! Pojemność jed-
musiałby jednak cyklicznie zmieniać ogni- Na razie bardzo rzadko spotyka się płyty nego dysku FMD może zatem osiągnąć na-
skowanie wiązki laserowej. Ze względu na o tak dużej pojemności do większości za- wet jeden terabajt (1 TB) danych.
małą efektywność, spowodowaną długim stosowań wystarczają krążki mieszczące 4,7 Na początku pojawić się mają krążki
czasem trwania takich zmian sposób ten nie GB danych. Jedynie filmy trwające ponad dziesięciowarstwowe o pojemności 140 GB.
jest stosowany w praktyce. Znacznie wydaj- dwie godziny zapisywane są na dwustron- Odpowiednik płyty CD-R nośnik FMD
niejsze jest bowiem pobieranie danych naj- nych dyskach DVD-Video. WORM będzie się charakteryzował pojem-
pierw z jednej ścieżki (od środka płyty na nością 8 10 GB. W przyszłości mają pojawić
zewnątrz), a pózniej z drugiej (od zewnątrz Technologia jutra się też fluorescencyjne płyty RW oraz FMC
do środka). Dzięki temu możliwy jest stały Już wkrótce może się okazać, że płyty DVD ClearCard-ROM (Fluoroscent Multilayer
odczyt na przykład obrazu wideo zapisane- wcale nie są tak bardzo pojemne, jak się Card), odpowiedniki dzisiejszych kart PCM-
go na obu warstwach nośnika. W praktyce obecnie wydaje. Firma C3D opracowała no- CIA (około 1 GB pojemności).
rzadko się jednak zdarza, aby moment wą metodę zapisu danych. Innowacyjna Czytniki krążków FMD-ROM mają być
zmiany odczytywanej warstwy był technologia wykorzystuje efekt fluorescen- kompatybilne z napędami CD-ROM i DVD-
-ROM. Specjaliści z firmy C3D zapewniają,
że koszt archiwizacji 1 MB danych na pły-
Jakie są różnice między płytą DVD a CD?
tach FMD będzie około dziesięciokrotnie
Parametr DVD CD
mniejszy niż w przypadku CD czy DVD. Kie-
średnica zewnętrzna krążka 120 mm 120 mm
dy jednak nowa technologia wejdzie w życie
grubość dysku 1,2 mm 1,2 mm
nie wiadomo.
masa płyty 13-20 g 14 g
odległość miedzy ścieżkami danych 0,74 �m 1,6 �m
liczba warstw z danymi 1; 2; 4 1
INFO
minimalna długość zagłębień 0,4 �m jednostronne 0,833-0,972 �m
w warstwie danych 0,4 �m dwustronne
Informacje o napędach CD i DVD
maks. liczba obrotów 1530 rpm 480 rpm
http://www.cdrinfo.pl/
min. liczba obrotów 630 rpm 210 rpm
http://www.cdrinfo.com/
długość fali świetlnej lasera 650 lub 635 nm 780 nm
http://www.storagereview.com/
prędkość skanowania 3,849 m/s dwustronne 1,2-1,4 m/s
3,49 m/s jednostronne
wielkość soczewki lasera 0,6 0,45
Na CHIP-CD w dziale
pojemność 4,7; 8,5; 9,4; 17 GB 650 MB
Napędy CD/DVD znajdu-
transfer danych (1x) 1350 KB/s 150 KB/s
ją się dodatkowe materia-
obszar płyty zajmowany przez 13% 25%
ły dotyczące obu technologii.
mechanizmy korekcji błędów
CHIP | WIELKA KSIGA TESTÓW
http://www.pctechguide.com/

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Doc01
Doc01
doc01
doc01
Doc01
Doc01

więcej podobnych podstron