Накопители CD-ROM, CD-R и CD-RW

Дисководы CD-ROM

Современные программы для персональных компьютеров редко умещаются на одной или нескольких дискетах емкостью 1,44 Мбайт. Базы данных, обучающие программы, муль­тимедиа-энциклопедии, фильмы чаще занимают несколько десятков или сотен мегабайт, поэтому распространять и хранить их на дискетах просто невоз­можно. Такие программные продукты удобно хранить на компакт-дисках, поэтому устрой­ство для их чтения есть практически в каждом современном ком­пьютере. Устройство для чтения компакт-дисков (дисковод для компакт-дисков) часто на­зывают CD-ROM (произносится «Си-Ди-Ром») – сокращением от английского Compact Disk Read Only Memory (Память на ком­пакт-диске только для чтения). На компакт-диске поме­щается 650-700 Мбайт информации, кото­рую можно читать с достаточно большой скоро­стью, хотя и не так быстро, как с винчестера. Зато дисководы для компакт-дисков и сами компакт-диски относительно недороги и отличаются высо­кой надежностью хранения данных. Дисководы CD-ROM обычно относят к устройствам мульти­медиа (Multimedia – система работы со многими видами информации), так как на компьютерных ком­пакт-дисках можно записы­вать и воспроизводить одновременно совершенно различную информацию – алфа­витно-цифровую, звуко­вую (музыку и речь), цветные картинки и движущиеся изображения (анимацию и видео).

На дисководах для компакт-дисков можно проигрывать и обычные аудиокомпакт-диски, поскольку для компьютерных и аудио компакт-дисков применяется один и тот же принцип записи данных. Как и на аудиокомпакт-дисках данные записываются на спиральную дорожку, которая раскручивается от центра диска к его краю. Полная длина этой спиральной дорожки, если ее развернуть, составит 5 км. Информация кодиру­ется чередованием углублений и промежутков между ними на дорожке. Углубления не отражают свет, а промежутки между углублениями его отражают, и именно это позволяет их отличать при чтении информации с помощью лазерной головки.

Компакт-диски изготавливаются из прозрачного пластика диаметром 120 мм и толщи­ной 1,2 мм. На пластиковую поверхность напыляется слой алюминия или золота. В условиях массового производства запись информации на диск происходит путем выдавливания на поверх­ности дорожки рядов углублений. Для штамповки существует специальная мат­рица-прото­тип (мастер-диск) будущего диска, которая выдавливает дорожки на поверхности. После штам­повки на поверхность диска наносят защитную пленку из прозрачного лака.

Поверхность диска разбита на три области. Начальная (Lead–in) область расположена в центре диска и считывается первой. В ней записано содержимое диска, таблица адресов всех записей, метка диска и другая служебная информация. Средняя область содержит ос­новную инфор­мацию и занимает большую часть диска. Конечная область (Lead–Out) со­держит метку конца диска. Существует несколько форматов записи информации на компьютерные компакт-диски, поэтому некоторые компакт-диски могут не читаться на старых дисководах, которые «пони­мают» не все форматы.

Система загрузки компакт-диска выполняется в двух вариантах: с использованием спе­циального контейнера для диска (caddy), вставляемого в приемное отверстие дисковода, и с использованием выдвижного лотка (tray), на который кладется сам компакт-диск. При ис­пользовании обычного выдвижного лотка дисковод можно установить только в горизонталь­ное положение, но некоторые дисководы допускают монтаж в вертикальном положении. В этом случае конструкция лотка предусматривает фиксаторы, удерживающие компакт-диск при вы­двинутом лотке.

На передней панели дисковода для компакт-дисков обычно расположены кнопка для за­грузки/выгрузки диска, индикатор обращения к диску и гнездо для подключения наушни­ков с регулятором громкости. В некоторых моделях добавлена кнопка для запуска проиг­рывания ау­диодисков и перехода между звуковыми дорожками. Большинство дисководов на передней панели имеет небольшое отверстие для аварийного извлечения диска в тех случаях, когда обыч­ным способом это сделать невозможно – например, при выключении питания и т.п. В отверстие нужно вставить шпильку и аккуратно нажать – при этом снима­ется блокировка лотка, и его можно выдвинуть вручную.

Для пользователя важной характеристикой дисковода компакт-дисков является его скорость. Бывают 2–скоростные дисководы, 4-скоростные и т.д. до 52-скоростных и выше. За единицу скорости берется скорость проигрывания аудиокомпакт-диска – 150 Кбайт/сек., т.е. 8-скоростной дисковод CD-ROM должен обеспечивать скорость передачи данных 150 х 8 = 1200Кбайт/сек. Увеличение скорости передачи” данных достигается за счет повышения ско­рости вращения диска. Для 52-скоростных приводов частота враще­ния достигает 10400оборо­тов в минуту. На таких скоростях начинают сильно сказывать­ся дефекты производства (и хра­нения) лазерных дисков – неравномерность массы, иска­жения геометрии. При больших скоро­стях могут возникать ошибки чтения, поэтому не­которые дисководы CD-ROM при возникно­вении ошибок могут автоматически снижать скорость вращения диска.

Увеличение скорости чтения возможно только при отказе от режима CLV (постоянная линейная скорость чтения –Constant Linear Velocity ), поэтому в по­следних моделях приводов CD-ROM все ведущие производители вместо CLV начали использовать в той или иной мере режим с постоянной угловой скоростью (Con­stant Angular Velocity – CAV), в котором частота вращения постоянна и близка к макси­мально возможной, а скорость чтения пропорциональна радиусу. Режим CAV использу­ется либо для всей поверхности диска, либо комбинируется с CLV. Комбинированный режим, когда для центральной части диска исполь­зуется режим CAV, а для периферий­ной – CLV, называют CAV/CLV, Partial CAV (частичный CAV) или P–CAV.

Сейчас возможности улучшения технических характеристик накопителей CD-ROM прак­тически исчерпаны, и все производители выпускают примерно одинаковые устройства; Вот характеристики CD-ROM 54-sp Mitsumi, которые являются типичными для боль­шинства приводов:

• Скорость передачи до 8,1 Мбайт/с;
• Среднее время доступа 75 мс;
• Интерфейс ATAPI;
• Поддержка режимов: UltraDMA 2 и PIO mode 4;
• Способ загрузки диска – лоток (tray loading);
• Совместимость с MS-DOS, Windows 3.1, Windows 95/98/NT72000/Me/XP,

OS/2 Warp;

• Поддерживаемые типы дисков: ISO9660, Cd-DA, Cd-XA, Cd-Video, Cd-RW, Cd-i,Cd-Extra, Cd-Text, Cd-PIus, MPC3;
• Ресурс 100 000 часов;
• Дополнительные возможности: поддержка до 682 Мбайта (Mode 1) или

778 Мбайт(Mode 2);

• Антивибрационный механизм: Выход на наушники – 3,5 мм, цифровой

выход – 2-pin,регулятор громкости.

Дисководы CD-R и CD-RW

При заводском изготовлении компакт-дисков углубления на подложке продавливаются специальной пресс-формой. Компакт-диск самостоятельно можно запи­сать на устройствах для чтения и записи компакт-диска, которые подключаются к компьютеру как обычные дисководы для чтения компакт-дисков (CD–ROM). Для записи компакт-диска на таком устройстве необходим специальный пустой компакт-диск (болванка), назы­ваемый CD–R (CD–Recordable –Записываемый CD) либо CD–RW (CD–ReWritable – Перезаписываемый CD). Информация на диск CD–R (CD– RW) записыва­ется лазерным лучом. В процессе записи лазерный луч нагревает участки пластика, который темнеет и перестает пропускать свет к отражающему слою, образуя тем самым последова­тельность отражающих и не отражающих свет участков диска для кодирования информа­ции. Хотя способы записи информации на обычные компакт-диски и на диски CD–R (CD– RW) раз­личны, результат один и тот же – последовательность отражающих и неотражающих участков, которую может прочесть любой дисковод CD–ROM. При чтении диска на него направляется маломощный лазерный луч, и светочувст­вительный датчик воспринимает последовательность отраженных сигналов.

Скорость записи дисков CD–R (CD– RW) для современных устройств CD равна скорости чте­ния дисков CD–ROM, т.е 52хи выше. Для записи 650-700 Мбайт данных на CD–R доста­точно всего нескольких минут. При записи компакт-дисков на дисководах CD–RW необходимо учитывать режим за­писи. Существуют три режима записи: односеансный, многосеансный и инкрементный. В односеансном режиме запись всего диска должна осуществляться за один проход без пере­рывов. В многосеансном режиме данные записываются за несколько сеансов, в ре­зультате чего ин­формация на диске представляется в виде нескольких отдельных томов. Не все накопители CD–ROM способны читать диски, записанные подобным способом. Режим инкрементной за­писи позволяет записать часть данных, остановиться, а затем продолжить запись. Это очень удобно, но CD–ROM нельзя прочесть до тех пор, пока не будет записана последняя часть диска и, таким образом, завершен сеанс записи.

Диски CD–R можно считывать в любом дисководе CD–ROM. В отличие от магнитных и магнитооптических носителей, диск CD–R нельзя нечаянно стереть, он обеспечивает очень высокую надежность хранения информации, поэтому диски CD–R идеально под­ходят для соз­дания долговременных архивов.

На диск CD–R можно записать информацию только один раз и перезаписать ее уже не­возможно, в отличии от компакт-диски CD–RW для многократной записи. Емкость носителя CD–RW также составляет 650-700 Мбайт и равна емкости стандартных дисков CD–ROM и CD–R. Дис­ководы CD–RW выпускаются и для IDE/ATAPI, и для SCSI–интерфейсов. Все устройства обеспечивают многосеансовую запись (MultiSession), фиксированный и переменный пакет­ные режимы записи, а также все стандартные форматы записи компакт-дисков (в том числе и музыкальных).

Компакт-диски CD–RW могут не читаться на старых CD–ROM-устройствах, не рассчи­танных на работу с различными носителями, т.е. не удовлетворяющих спецификации Multi­Read. Диски CD–RW при чтении более «капризны», так как изменение отражательных свойств у них намного меньше, чем у дисков CD–R.

DVD-накопитель

В последних моделях компьютеров уже стали обычными дисководы DVD (Digital Ver­satile Disc – Универсальный цифровой диск). По внешнему виду и физическим разме­рам дис­ководы и диски DVD похожи на обычные диско­воды и диски CD–ROM, но они могут хранить в 26 раз больше данных. Стандартный однослойный, односторон­ний диск DVD может хранить 4,7 Гбайта данных, а двухслойный диск DVD – до 8,5 Гбайта. Кроме этого, диски DVD могут быть двусторонними, что увеличивает емкость одного диска до 17 Гбайт. Дисководы DVD могут читать обычные диски CD–ROM и звуковые компакт-диски, но на дисководе для компакт-дисков нельзя читать диски DVD. На дис­ках DVD можно хранить полнометражные видеофильмы с высоким качеством изображе­ния и звука. DVD обеспечивает более четкое и качественное изображение, чем лазер­ный диск, и более насы­щенный звук, чем на компакт-диске.

DVD-диски, так же как и традиционные компакт-диски, используют для хране­ния дан­ных углубления, распо­ложенные на спиральной дорожке. Информация считы­вается с диска точно сфокусированным лазерным лу­чом. Но у DVD-дисков меньший диаметр углублений, на дорожке они расположены с меньшим шагом, и самих дорожек на диске гораздо больше. Кроме того, поверхность диска, отведенная для хранения данных, не­много больше, чем у CD–ROM.

Существуют два вида записываемых DVD-дисков. Это стандарты DVD–R и DVD+R для однократно записывае­мых дисков и стандарты DVD–RAM, DVD–RW и DVD+RW для многократной записи дисков DVD. Последние три стандарта несовмес­тимы между со­бой, и вполне возможно, что борьба между ними приведет к установле­нию какого-то нового единого стандарта. В последнее время многие фирмы-производи­тели пишущих приводов DVD стали выпускать DVD–Dual, которые могут записывать диски как в формате DVD–RW, так и в формате DVD+RW.

Если борьба между форматами записи DVD–R/RW и DVD+R/RW завершается производ­ством мультиформатных устройств, которые могут записывать диски обоих форматов, то борьба между форматами новых DVD–дисков повышенной емкости – HD DVD (High Definition DVD) и Blu–ray Disk – только начинает разгораться.

Формат HD DVD был предложен компаниями Toshiba и NEC. Диски этого фор­мата ис­пользуют синий лазер с длиной волны 405 нм и имеют емкость 15-20 Гбайт в однослой­ном исполнении. Формат HD DVD представляет собой эволюционное разви­тие нынеш­них DVD, позволяет использовать для производства уже существующее обо­рудование и обратно совместим с обычными дисками CD и DVD.

Формат Blu–ray Disk поддерживается компаниями LG, Matsushita, Philips, Pio­neer, Sam­sung, Sony и др. Диск Blu–ray Disk, как и HD DVD, использует синий лазер с длиной волны 405 нм, но емкость носителей здесь не­сколько выше (23-27 Гбайт на слой). Хотя диски формата Blu–ray технологически значительно совершеннее дисков HD DVD, но для их производства старое оборудование уже не подходит, и они не имеют обратной со­вместимости с обычными дисками CD и DVD.