Оптические накопители

Оптические накопители предназначены для чтения и, как правило, записи/перезаписи с оптических дисков. Оптические диски представляют собой круглые и плоские по форме пластины из плотного материала (обычно, состоящие из поликарбоната) с нанесенными слоями, позволяющими хранить информацию в виде мельчайших ямок (пит, от pit - ямка , углубление ). Процесс считывания производится лучом лазера, который отражаясь от поверхности диска, попадает в фотоэлемент, где свет преобразуется в электрический сигнал, величина которого позволяет декодировать записанную информацию.

Наиболее распространенные форматы оптических дисков для использования в персональных компьютерах– это CD , DVD , Blu - ray .

CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory , компакт-диск только с возможностью чтения ) разновидность компакт-дисков, которые появились в 1982 году в результате исследования двух компаний – Sony и Philips. Первые диски использовали формат «Красной книги», при котором время звучания одной кассеты составляло 74 минуты 33 секунды, что соответствует времени звучания 9-й симфонии Бетховена, очень популярной в то время в Японии. Частота выборки звучания сигнала составляет 44 Кгц для стереозвука и разрядность 16 бит. Они имели емкость 650 мбайт и позволяли хранить 75 минут музыки (начиная с 200 годов появились диски с более тонкими дорожками для записи, что позволило учеличить емкость до 700 Мбайт с записью 80 минут музыки). CD-ROM диски вначале развивались как аналог виниловых дисков и предназначались для записи и проигрывания музыкальной информации. Они также имеют одну концентрическую дорожку, которая проходит от внешнего края к внутреннему, делая множество оборотов. Принцип считывания информации оптический, то есть луч лазера считывает данные, которые записаны на алюминевой (или другого вида) подложке. Кроме того, информация записана на диск, в отличие от винилового диска, в цифровом, а не аналоговом виде, а после считывания расшифровывается и переводится в звук. Для предохранения диска от порчи алюминиевая подложка покрыта прозрачным пластиком.

Технология создания CD-ROM дисков следующая. Вначале изготовляется диск, на котором выжигаются только те места, где находится единица информации, и остаются без изменения места с нулевыми значениями. После этого изготовляется матрица, с помощью которой происходит штампование заготовок, напыление на информационную поверхность слоя металла (аллюминий, серебро, золото и т.д.) для увеличения отражающей способности лазерного луча, покрытие их прозрачным пластиком (лаком) для защиты данных. Когда диск вставляется в накопитель, по концентрической окружности диска скользит луч лазера и по отраженному свету определяется, что записано: ноль или единица.

Первоначально CD-ROM диски были предназначены для хранения только музыкальной информации. Благодаря тому, что на дисках используется цифровая информация, а не аналоговая, они стали использоваться и в компьютерах.

Как правило, накопитель CD-ROM поддерживает режимы: Audio CD, Music Disc, Super Audio CD, CD-ROM (mode 1 & mode 2), CD-ROM/XA (mode 1, form 1 & form 2), Super Video CD, CD-Text, Video CD, CD-I/FMV, Photo-CD (Single & multisession), CD- i и другие. Первые накопители могли работать только с определенными форматами, но со временем со всеми форматами. Поэтому пользователю знать формат не обязательно. Как правило, достаточно знать, что существуют аудио, видео диски и диски с программами (или текстом).

Далее был разработан стандарт «Желтой книги», в котором имеется заголовок, при помощи которого определяется тип диска: музыкальный или программный. Музыкальный формат был уже хорошо разработан, а программный формат каждая фирма-производитель определяла сама. В силу быстрого развития этой технологии, разнобой в стандарте не мог долго продолжаться, поэтому возник рекомендательный стандарт High Sierra, на основе которого вскоре появился стандарт ISO 9660. По этому стандарту на диске имеется оглавление и область данных. Первая дорожка содержит параметры синхронизации привода и диска между собой, далее идет оглавление, в котором описание каждого файла содержит прямой адрес на диске.

Существует три вида таких дисков:

CD - ROM диск записывается обычно промышленным образом, и в дальнейшем его можно только читать. Имеет размеры 120х1.2 мм, имеет емкость 650-879 Мбайт. Срок службы 10-50 лет. Такие диски часто поставляются с устройствами для компьютера, на них находится программное обеспечение, бывают музыкальные диски и пр.

CD - R диск имеет такие же характеристики, как и CD -ROM , но позволяют записывать на них один раз информацию.

CD - RW диск имеет такие же характеристики, как и CD -ROM , но позволяет не только записывать на них информацию, но и дозаписывать ее, также стирать ранее записанные данные и записать новые.

Для работы с ними использовались CD -накопители, которые имеют несколько видов:

CD - ROM накопитель позволяет только считывать CD диски. Одной из важнейших характери­стик данного устройства является скорость считывания информации. Обычная (однократная) скорость соответствует скорости считывания аудиодисков, что составляет 150 кб/сек. Затем появились CD-ROM с 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 24, 32, 36, 40, 52 кратной скоростью. Скорость передачи данных соответственно является кратной величине 150 кб/сек. Например, для 40-кратного накопителя она будет равна 40х150=6 000 Кб/сек, причем здесь указывается максимальная скорость, которая равна или ниже у разных видов накопителей, что зависит от компании-производителя. Привод с шестикратной скоростью позволяет обеспечить вывод видео с частотой кадров 25 кадров в секунду и выше, что достаточно для просмотра на экране. Диски для работы с этим устройством иногда называют также компакт-дисками (это понятие включает в себя также и диски CD-R, CD-RW) или CD-ROM дисками (Compact Disk - компакт-диск; смотри рисунок ниже).

CD - R накопитель однократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать CD -ROM , CD -R , CD -RW диски, но также позволяет однократно записывать CD -R диски. Данный накопитель имеет характеристику не только чтения дисков, но и для записи. Например, скорость чтения – 40кратная, а скорость записи – 6кратная.

В таких устройствах лазерный луч выжигает на поверхности диска канавки, при этом отражающие свет участки называются «лэндами», а неотражаемые участки – «питами». Сочетание этих участков и позволяет закодировать информацию в двубитовом представлении.

В силу разных причин на практике при записи невозможно добиться идеального расположения выжженных канавок и при воспроизведении появляются дефекты звука, его дрожание, что носит название «джиттер» (jitter). В определенной степени избавится от таких нежелательных искажений позволяет применение специального режима Audio Master, когда выжигаемые канавки принудительно увеличивают в длине. Этот режим применяют в тех случаях, когда нужно добиться улучшения качества записываемого звука.

Обычно запись производится с постоянной угловой скоростью (CAV). Однако при изменении скорости вращения в разы (х2, х4, х8 и т.д.) запись приостанавливается и образуются так называемые «точки связи», что ухудшает качество записи. В таких случаях используется защита от опустошения буфера, называемого SafeBurn. Как правило, она включается только в момент изменения скорости вращения диска, а в основном используется режим записи с постоянной угловой скоростью (CAV). Такой способ повышения качества воспроизводимого звука называется зонной записью с постоянной линейной скоростью (Z-CLV).

Весьма интересна имеющаяся на некоторых устройствах для записи на диски цифровой информации возможность выжигания на поверхности лазерного диска текста, будь то список музыкальных файлов или свои данные. Для этого используется режим DiscT2, в котором набирается любой текст, достойный воспроизведения на поверхности созданного своими руками музыкального или иного вида диска.

CD - RW (Compact Disc-ReWritable) накопитель многократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать CD -ROM , CD -R , CD -RW диски, однократно записывать CD -R диски, но и записывать и дозаписывать, а также перезаписывать записанные ранее CD -RW -диски. Данный накопитель имеет характеристику не только чтения дисков, но и для записи. Например, скорость чтения – 40кратная, а скорость записи – 6кратная. Могла быть также скорость дозаписи.

CD-RW устройство работает по-другому принципу, то есть при записи на них луч не выжигает, а переводит подложку в аморфное состояние, что позволяет установить другой отражающий эффект. Поэтому они могут записывать данные многократно. Однако диски рассеивают информацию хуже, чем стандартные CD-ROM диски, поэтому их не всегда удается прочитать на стандартных носителях.

Чем больше устройство имеет возможностей, тем больше оно имеет ограничений. Чем проще диски, тем больший отражающий эффект они имеют. Самый лучший отражающий эффект имеют CD-ROM диски, которые могут читаться в CD-ROM, CD-R и CD-RW накопителях.

Диски формата CD-RW имеет еще меньшую отражательную способность и могут читаться не на всех старых CD-ROM и CD-R накопителях (на старых накопителях). Определенно сказать, на каких накопителях будет читаться, а на каких не будет, довольно трудно, так как это зависит от модели устройства. В настоящее время продаются компакт-диски CD -R , на которых можно записать информацию. Если после записи на диске осталось свободное пространство, то на диск можно дозаписать информацию и так далее. Диски CD -RW позволяют не только записать информацию, но и удалить ненужные данные, то есть многократно записывать данные и стоит несколько дороже, чем диски CD -R .

В 1996 году появились DVD -диски (Digital Versatile Disc - цифровой универсальный диск, первоначально расшифровывалось как Digital video Disc - цифровой видеодиск. Сейчас никак не расшифровывается), которые имели емкость 4.7 Гигабайт за счет уплотнения дорожек с записью, то есть в 7 раз больше емкости CD-ROM дисков. Это наиболее распространенный вид дисков, которые являются однослойными и односторонними. Однако, существуют диски, у которых на одной стороне находится два слоя и они имеют емкость 8.5-8.7 Гигабайт (они могут иметь название DVD 9, цифра означает округленную емкость), существуют диски с одним слоем, но с записью на двух сторонах емкостью 9.4 Гигабайт(они могут иметь название DVD 10), двухслойные и двухсторонними емкостью 17.08 Гигабайт(они могут иметь название DVD 18). Двухслойные диски имеют два полупрозрачных слоя с мощной фокусировкой луча, позволяют считывать информацию либо с первого, либо со второго слоя. Более высокая плотность данных достигается за счет уменьшения области на диске для одного бита и применения методов сжатия. Но на практике наиболее распространены односторонние, однослойные.

После создания единого стандарта DVD для записи на них видеофильмов, весь мир был поделен на шесть зон, чтобы кинофильмы, записанные для одной зоны, не могли читаться в других. Поэтому на старом DVD приводе может быть нанесена пиктограмма, где показано изображение земного шара с цифрами, обозначающими, с какими зонами работает данный привод или ALL (все) – для работы с дисками во всех зонах. В современных DVD -накопителях такого разбиения не имеется.

Информация на дисках находится в секторах, которые содержат данные и 882 байт для кода коррекции ошибок, что позволяет увеличить надежность считывания информации, так как при сбоях вычисляются значения по коду коррекции. При наличии испорченных секторов скорость считывания замедляется и происходит повторное считывание и так до определенного числа попыток. В результате или код будет считан, или на экране появится сообщение о невозможности считывания информации с данного диска, после чего снова происходит переключение на максимальную скорость.

В отличие от CD дисков, DVD диски имеют свою собственную файловую систему UDF или для данных ISO -9660. Данные хранятся в секторах размером в 2048 байт. Могут быть диски DVD -видео, DVD -аудио, DVD -Data и смешанного типа.

Диски DVD - ROM также как и CD -ROM используются только для чтения. Они где-то уже были записаны и продаются с записанной информацией.

Стандарт для записи на диск разрабатывался двумя путями, один стандарт под названием MMCD разрабатывали компании Philips и Sony , второй под названием Super Disc – Toshiba и несколько других. Поэтому возникло два формата для записи данных – DVD -R и DVD +R . Эти форматы близки друг к другу, однако, плюсовой формат лучше использовать, так как при перезаписи он требует меньше времени, а записанные данные имеют меньшее количество ошибок. Соответственно имеется и два формата перезаписываемых дисков DVD -RW и DVD +RW .

Диски с однократной записью, имеющие двойной слой на одной поверхности обозначают символами DL , например, DVD -R DL и DVD +R DL . Они имеют емкость до 8.5 гигабайт.

Для работы с DVD используются DVD -накопители, которые имеют несколько видов:

DVD - ROM накопитель позволяет только считывать как DVD так и CD -диски. Одной из важнейших характери­стик данного устройства является скорость считывания информации. Кратность за единицу принята как 1.32 Мбайт/сек, что в 9 раз быстрее скорости CD . Они имеют разные скорости считывания CD и DVD дисков, которая указывается в руководстве к устройству.

DVD - R накопитель однократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать CD -ROM , CD -R , CD -RW диски, все виды DVD дисков, а также позволяет однократно записывать CD -R диски и DVD +R и DVD -R диски. Данный накопитель имеет характеристику не только чтения дисков, но и для записи. Например, скорость чтения – 40кратная, а скорость записи – 6кратная, причем скорость указывается отдельно для дисков CD , так и для дисков DVD и соответственно отдельно для дисков DVD -R и DVD +R .

DVD - RW накопитель многократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать все виды CD и DVD диски и их записывать. Указываются скорости чтения и записи отдельно для CD дисков, DVD -R , DVD +R , DVD +R DL , DVD -R DL , DVD +RW , DVD -RW , DVD +RW DL , DVD -RW DL , то есть те операции, которые может проводить накопитель. Зжесь также лучше использовать плюсовой формат, так как минусовой формат требует сначала стереть информацию, а потом записать, а плюсовой формат позволяет перезаписывать данные в реальном режиме времени.

Стандарт Blu - ray Disc (BD ) (blue ray - синий луч и disc - диск; написание blu вместо blue - намеренное) был разработан консорциумом BDA , выпущен в 2006 году. У данного стандарта был конкурент – HD DVD компании Toshiba , однако, эта компания отказалась от дальнейшей поддержки HD дисков в 2008 году после "войны форматов". Скорость считывания информации (однократная скорость) составляет 4.5 Мб/с. Повышение объема записываемой информации выполняется за счет использования лазерного луча в сине-фиолетовом диапазоне с более короткой длиной 405 нм, в то же время как CD и DVD приводы используют красный и инфракрасныйлазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм.

Однослойный диск может хранить 25 Гигабайт, двухслойный – 50 гигабайт, трехслойный – 100 гигабайт, четырехслойный -128. Диск может иметь и более слоев. Так в 2008 году были продемонстрированы 20тислойные диски емкостью 500 гигабайт.

В настоящий момент выпускаются диски BD -ROM для чтения, BD -R однократной записи и BD -RE для многократной записи. Также имеются двухслойные диски имеющие в названии символы DL емкостью до 50 гигабайт.

Накопители для этих дисков бывают Blu - Ray только для чтения дисков, которые позволяют проводить чтение и запись всех видов дисков CD и DVD , а также только читать BD -диски. Соответственно Blu - Ray RE позволяют не только читать, но и записывать все виды дисков CD , DVD и BD -диски (однослойные, для многослойных нужно ознакомиться с инструкцией).

Чтобы вставить CD или DVD диск в привод, нажмите вначале на кнопку на передней панели привода (рисунок ниже). При этом из привода выдвигается лоток, в который нужно положить диск в специальное углубление для него рабочей поверхностью, на которой находятся данные, вниз, или рисунком вверх. После чего снова нажмите на кнопку, при этом лоток задвигается в корпус привода. Теперь можно работать с диском. В лотке имеется второе углубление для дисков, примерно в два раза меньше по диаметру и в настоящее время очень редко используемое (часто их показывают в детективных и фантастических фильмах).

Для нормальной работы привод должен находиться в горизонтальном положении. Существует накопитель, который может работать в вертикальном положении. При этом диск вставляется в щель руками, после чего специальный механизм удерживает его и вводит внутрь накопителя.

В оптическом накопителе имеется отверстие для аварийного выдвижения лотка, если он не выдвигается. Для этого нужно вставить тонкий стержень, например, спрямленную скрепку, и надавить на него. Кроме этого, может присутствовать кнопка для перехода на следующую песню для аудиодисков. Сзади может быть установлен переключатель конфигурации, желательно установить Slave, а также расположен разъем для тестирования накопителя производителем. Некоторые накопители могут поставляться с микрофонами, наушниками, звуковыми платами.

Для загрузки диска нужно:

Включить компьютер;

Нажать кнопку открытия лотка, при этом он выдвигается;

Положить диск надписью вверх на лоток;

Повторно нажать кнопку открытия лотка. Лоток задвигается, после чего можно начинать работу.

Не следует выдвигать и задвигать лоток вручную. Нежелательно держать лоток долго открытым при отсутствии работы, не нужно класть на лоток посторонние предметы, например, ставить чашку с кофе, не следует давить на лоток, когда укладывается диск.

При отсутствии работы накопитель переходит в режим сохранения энергии, при этом шум накопителя прекращается. При поступлении команды на считывание накопитель начинает работу автоматически.

Изготовление диска происходит следующим образом: вначале изготавливается диск, который называется «мать», далее штампуется рабочая копия – «отец», потом на его основе прессуются другие.

Основные характеристики привода :

Тип: внутренний или внешний . Внутренний привод вставляется в системный блок. Внешний имеет корпус прямоугольной формы, подключается к параллельному порту (в старых компьютерах), USB (в современных) и имеет провод, соединяемый с электросетью. Существует также внешний вариант для переносных компьютеров, подключаемый при помощи разъема PCMCIA;

- скорость передачи данных (Data Transfer Rate, DTR), соответственно указывается как двухскоростной, четырех-, тридцати двух- и т.д.;

- объем буферной памяти (Buffer Memory). Кэш-память представляет собой микросхемы оперативной памяти, которая располагается на плате накопителя. Они дают преимущества, поэтому чем больше объем, тем лучше;

- среднее время между поломками (Mean Time Between Failure, MTBF). Данная характеристика имеется у многих устройств, однако не везде описывается;

- тип интерфейса или шины, к которому подключается;

- среднее время доступа (Access Time, AT). Оно у CD-ROM накопителей больше, чем у жестких дисков, что определено принципиальными различиями в конструкции накопителя, и различается в десятки раз, причем чем больше кратность, тем меньше время доступа. Так, у 4-кратного накопителя оно примерно равно 150, а у 32 – 80 мс. Это значение можно узнать из паспорта устройства;

- коэффициент ошибок (Error Time);

- перечень поддерживаемых форматов .

Могут быть также другие параметры, такие, как уровень шумов, вибрации. Кроме того, при покупке нужно посмотреть, мягко ли движется лоток и прочно ли он удерживается в открытом виде.

BIOS последних версий позволяет производить загрузку компьютера с CD и DVD дисков. CD-ROM диск в начале дорожки имеет служебную область, в которой находится информация для синхронизации привода и диска, затем таблицы содержимого тома (Volume Table of Contents или VTOC), в которых находятся данные об организации директорий и файлов на диске, затем данные и метка конца тома. Таким образом, зная путь и имя файла, можно по таблице найти местоположение файла на диске и осуществить прямое позиционирование головки для чтения данных, что сокращает время поиска и операции чтения.

Подключается устройство при помощи двух кабелей: питания и информационного. Существует три вида накопителей: подключаемых к шине SCSI, к шине IDE или разъему SATA . Лучше иметь накопитель, подключаемый к разъему IDE , если это поддерживает материнская плата. Так как обычно разъемов SATA мало и, если нужно установить несколько оптических или накопителей для жестких дисков, то может возникнуть проблема с наличием свободного разъема.

Ниже описано подключение именно к такой шине. Оптические накопители могут подключаться вместе с жестким диском. Информационный кабель состоит из 40 жил (показан на рисунке выше) и имеет три штекера. Один подключается к контроллеру жестких дисков (на старых платах) или непо­средственно к материнской плате (см. также описание плат и жесткого диска). Второй к оптическому накопителю и третий - к дисководу жестких дисков. Не забудьте, что край кабеля, мар­кированный красным цветом, при подключении штекера должен находиться около маркировки 1, 2, которые обозначают первые жилы провода, противоположный конец - около цифр 33 и 34. Второй кабель пи­тания должен подключаться к маркировке, указанной сверху от штекера, то есть красный (5v), чер­ный, черный и желтый.

При наличии звуковой платы для прослушивания звука с музыкальных дисков необходимо подключить третий шнур, состоящий из четырех прово­дов. Один конец подключается к звуковой плате, другой - к накопителю. На них имеется маркировка с сим­волами R и L. Провод, идущий от звуковой платы с символом R, должен соответствовать R на накопителе. На рисунке ниже изображена задняя сторона накопителя, на которой имеются разъемы для подключения проводов.

Последовательность установки нового оптического дисковода аналогична установке накопителя для гибких дисков. Если установлена система Windows 9х, то на экране появится соответствующее сообщение о нахождении нового устройства. В системе Windows операционная система сама распознает новые устройства, в том числе и оптический накопитель.

При работе с дисками необходимо выполнять следующие правила :

Не трогайте рабочую поверхность, иначе на ней могут остаться жировые следы пальцев;

Берите диск за внешние края, можно брать за края центрального отверстия;

Очистка диска производится от центра диска к внешнему краю мягкой сухой тряпкой. Нельзя использовать сильные растворители такие как, ацетон, моющие средства, антистатические аэрозоли;

Храните диски в специальной коробочке или конверте для дисков;

Не сгибайте диск;

Не пишите на рабочей поверхности диска;

При хранении диска избегайте попадания на него солнечных лучей, а также сильного нагрева, что может привести к короблению диска.

Диски могут иметь дефекты, которые не позволяют считывать данные. Если имеется смещение концентрических дорожек относительно центра диска, то такой диск будет плохо считывать, а на глаз такой дефект не определяется. Может помочь уменьшение скорости вращения диска, например, попробовать выполнить это на менее скоростном дисководе. Если диск деформированный, то это иногда заметно для глаз, то для чтения таких дисков также может помочь снижение скорости вращения.

Если на диске имеются крапинки, то, в зависимости от их местоположения и размера, использовать такой диск иногда возможно. Царапины, которые идут от края к центру, часто не опасны, в то же время царапины, проходящие вдоль края, могут не позволить считывать данные. Поэтому протирать диск нужно от центра к краю. Для проверки диска используются специальные тестовые программы. При установке используют прерывание (IRQ) - 7 и выше, базовые адреса 300h до 340h, DMA1. Компакт-диски довольно надежные, однако, если на компакт-диске имеются трещины, то рекомендуется сделать копию диска, так как в дальнейшем могут появиться новые трещины и информация на диске будет не читаема.

Установка накопителя . Чтобы установить данное устройство, нужно:

Выключить компьютер;

Снять защитную крышку системного блока;

Вставить дисковод в направляющие системного блока. После установки обязательно завинтите винты по бокам устройства. Иногда для того, чтобы добраться отверткой и закрутить винты, может потребоваться снять другие устройства. После этого подключите провода, как это описано выше, и установите защитную крышку, включите компьютер и проверьте работу накопителя.

Техническая установка оптического накопителя сходна с установкой жесткого диска.

Если лоток не выдвигается, то причиной может быть жесткое закрепление накопителя винтами внутри системного блока, при котором произошел перекос накопителя. Звук во время разгона компакт-диска не является признаком неисправности. После установки оптического накопителя для теста можно попробовать скопировать часть файлов с оптического диска на жесткий диск. Не следует разбирать накопитель самому. Накопитель не должен попадать под дождь или находиться во влажном помещении.

Лекция 4

Периферийные устройства

Оптические диски: основные характеристики и назначения

CD -диски, их типы, история создания

Музыкальные оптические компакт-диски пришли на смену виниловым в 1982 году примерно в то же время, когда появились первые персональные компьютеры фирмы IBM

Эти устройства явились результатом плодотворного сотрудничества двух гигантов электронной промышленности = японской фирмы Sony и голландской Philips.

Строго определенная емкость компакт-дисков связана с такой интересной историей.

Исполнительный директор фирмы Sony Акио Морита решил, что компакт-диски должны отвечать запросам исключительно любителей классической музыки = не более и не менее. После того как группа разработчиков провела опрос, выяснилось, что самым популярным классическим произведением в Японии в те времена была 9-я симфония Бетховена, которая длилась 72-73 минуты. Поэтому было решено, что компакт-диск должен быть рассчитан именно на 74 минуты звучания, а точнее, на 74 минуты и 33 секунды. Так родился стандарт, известный как Красная Книга (RedBook). Когда 74 минуты пересчитали в мегабайты, получилось 640 Мбайт.

Специалисты же Philips определили минимальные требования к качеству записи звука и регламентировали, например, такие характеристики аудио-компакт-дисков, как их размер, метод кодирования данных и использование единой спиральной дорожки. В частности, частота выборки стереосигналов определялась на уровне 44.1 кГц (для одного канала 22.05 кГц), а разрядность каждого = 16 бит.

Две вышеназванные фирмы сыграли также ведущую роль при разработке первой спецификации цифровых компакт-дисков = так называемой Желтой Книги| (YellowBook), или просто CD- ROM. Она послужила основой для создания компакт-дисков с комплексным представлением информации, то есть способных хранить не только звуковые, но и текстовые и графические данные (CD- DigitalAudio, CD- DA). При этом привод, читая заголовок диска, сам определял его тип = аудиоили цифровые данные. В этом формате, однако, не регламентировались логические и файловые форматы компакт-дисков, поскольку решение данных вопросов было полностью отдано на откуп фирмам-производителям. Это, в частности, означало, что компакт-диск, соответствующий требованиям Желтой Книги, мог работать только на конкретной модели накопителя. Такое положение дел, особенно в связи с большим коммерческим успехом компакт-дисков, разумеется, не могло удовлетворить производителей подобных устройств. В общих интересах необходимо было срочно найти компромисс.

Именно поэтому вторым стандартом де-факто для цифровых компакт-дисков стала спецификация HSG (HighSierraGroup), или просто HighSierra. Этот документ носил, вообще говоря, рекомендательный характер и был предложен основными производителями цифровых компакт-дисков с целью обеспечить хотя бы некоторую совместимость. Данная спецификация определяла уже как логический, так и файловый форматы компакт-дисков.

Созданная спецификация оказалась настолько привлекательной, что стандарт ISO-9660 (1988 год) для цифровых компакт-дисков, в принципе, совпадал с основными положениями HSG. Заметим, что все компакт-диски, соответствующие требованиям стандарта ISO -9660, который определяет их логический и файловый форматы, являются совместимыми друг с другом. В частности, этот документ определяет, каким образом найти на компакт-диске его содержимое. Базовый формат, предложенный в HSG-спецификации, во многом напоминал формат флоппи-диска. Как известно, системная дорожка (трек 0) любой дискеты не только идентифицирует сам флоппи-диск (его плотность, тип используемой ОС), но и хранит информацию о том, как он организован по директориям, файлам и поддиректориям.

Инициирующая дорожка данных на компакт-диске начинается со служебной области, необходимой для синхронизации между приводом и диском. Далее расположена системная область, которая содержит сведения о структурировании диска. В системной области находятся также директории данного тома с указателями или адресами других областей диска. Существенное различие между структурой компакт-диска и, например, дискетой заключается в том, что на CD системная область содержит прямой адрес файлов в поддиректориях, что должно облегчить их поиск.

Физическое устройство компакт-диска.

Компакт-диск состоит из нескольких слоев, соединенных в единую, круглую, тонкую пластину. Диаметр подавляющего большинства компакт-дисков составляет 120 мм, что равняется пяти дюймам. Стандартный 5-дюймовый диск содержит 640-700 Мбайт информации.

CD - ROM , созданный промышленным способом, состоит из трех слоев (рис. 3.19, а). Основа диска, созданная из прозрачного поликарбоната, занимает основной объем диска. При изготовлении основы методом штамповки или литья под давлением на нее наносится информационный узор, и в результате чего получается прозрачная пластиковая пластина, гладкая с одной стороны, а с другой - содержащая множество микроскопических впадин(называемых иногда питами, от англ. pit - углубление), глубина которых отсчитывается от поверхности (land ). Далее на основу наносится отражающий металлический слой (чаще всего алюминий, хотя могут использоваться и другие металлы или сплавы), а затем - защитное покрытие из тонкой пленки поликарбоната или специального лака, на котором часто размещается полиграфия - различные рисунки и надписи

Рис. 3.19. Структура компакт-диска («); микрофотография поверхности CD ( 6 )

Накопитель на компакт-диске ( CD - ROM ). Считывание информации с компакт-диска так же, как и запись, происходит с помощью лазерного луча, но, разумеется, меньшей мощности.

Лазер излучает когерентный свет, состоящий из синхронизированных волн одинаковой длины (рис. 3.20, а). Луч, попадая на отражающую свет поверхность, через расщепляющую призму отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как «1», а попадая во впадину, рассеивается и поглощается - фотодетектор фиксирует «0».

• В отличие от винчестеров, дорожки которых представляют концентрические окружности, компакт-диск имеет одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от наружной стороны диска к внутренней. Тем не менее одна физическая дорожка может быть разбита на несколько логических: каждый из ее 360-градусных фрагментов рассматривается как отдельная дорожка по аналогии с магнитными дисками.

CD - R . Тип оптического диска для одноразовой записи ( Write Once / Read Many storage - WORM ) был известен с конца 1980-х гг.

При записи данных на WORM физические отметки (марки) делаются на поверхности носителя маломощным лазером и так как эти марки не могут быть стерты, запись осуществляется только однажды.

Если обычный CD - ROM изготовляется путем механической штамповки углублений (марок, «питов»), при записи CD - R используется лазер, «выжигающий» метки в органическом красителе. Будучи нагретой до критической температуры, «выжженная» область становится непрозрачной (или поглощающей) и при считывании отражает меньшее количество света, чем смежные участки, которые не были нагреты лазером. Эта технология подражает способу, которым информация считывается с обычного CD , когда свет полностью отражается от поверхности (« land »), но рассеивается углублением (« pit »).

В отличие от технологии WORM , диски CD - R не позволяют стирать ранее записанные данные, однако они позволяют последовательно добавлять их за несколько сеансов (или сессий) в свободные области диска. Проблема заключается в том, что такие мультесссесионные диски могут быть не считаны полностью на более ранних версиях проигрывателей, компьютеров или при использовании устаревших операционных систем.

CD - R одноразовый без возможности дописать

CD + R одноразовый с возможности дописать

CD - RW - перезаписываемый CD ( rewritable CD ). В середине 1997 г. был предложен стандарт CD - RW (известный как Orange Book III ), который позволяет пользователю делать запись по старым данным или удалять отдельные файлы. Спецификации CD - RW гарантируют совместимость в пределах семейства устройств считывания компакт-диска так же, как и совместимость с CD - ROM .

Записывающий слой размещен между слоями диэлектрика, которые отводят от него избыточное тепло в процессе записи.

В качестве среды записи CD - RW обычно использует прозрачный состав, составленный из соединений серебра, индия, сурьмы и теллура. В процессе записи сфокусированный лазерный луч выборочно нагревает области материала выше температуры плавления (500-700 °С), и после достаточно быстрого охлаждения вещество переходит в так называемое аморфное состояние.

При стирании слой нагревается до температуры, которая ниже точки плавления, но выше, чем температура кристаллизации (200 °С) в течение достаточного времени, и атомы возвращаются к упорядоченному (прозрачному) состоянию.

Чтобы получить эти эффекты в записывающем слое, пишущий лазер устройства CD - RW использует три уровня мощности:

высокая, так называемая «мощность записи», создает непрозрачные (поглощающие) участки в слое записи;

средняя («мощность стирания»), расплавляет участок записывающего слоя и преобразует его к отражающему (прозрачному) состоянию;

низкая («мощность считывания»), не изменяет состояние чувствительного слоя и может использоваться, чтобы считывать данные.

Прозрачные области позволяют металлизированному слою отражать свет, в то время как непрозрачные его поглощают. Возникает проблема, состоящая в том, что диск отражает меньше света, чем CD - ROM или CD - R и, следовательно, диски CD - RW могут считываться только на устройствах, которые поддерживают новую спецификацию Multiread (Мультичтение).

Преодоление буферной недостаточности. К концу 1999 г. характеристики удвоились до «8х/24х», однако возникла проблема, известная как буферная недостаточность (или опустошение буфера записи), когда быстродействие машины и накопителя на МД стали отставать от скорости устройств CD - R (устройство готово к записи на диск, но информация в буфере записи уже исчерпана и «нечего писать» - в результате диск оказывается испорченным). Для избежания подобных эффектов, во-первых, стали использовать кэш-память, размещенную на пишущем CD -плеере (размера от 256 Кбайт до 2 Мбайт), во-вторых, устройства стали адаптироваться к скорости подачи информации, снижая или повышая скорость записи.

Носители DVD

Ширина дорожки DVD составляет 0,8 или 0,74 мкм, а минимальная длина пи­та - 0,44 или 0,40 мкм. Для считывания данных в DVD -приводах используется красный лазер с длиной волны 650 нм и оптическая система с числовой апер­турой 0,6. Емкость стандартных DVD составляет 4,7 Гбайт (для 80-миллиметровых носителей - 1,4 Гбайт). В отличие от компакт-дисков, DVD -носители могут быть двухслойными или двухсторонними. Емкость двухслойного DVD составляет 8,5 Гбайт, двухстороннего - 9,4 Гбайт. Двухсторонние диски фактически представ­ляют собой два одинаковых носителя, склеенных друг с другом (для считывания второй стороны диск необходимо переворачивать).

Универсальный цифровой диск (digital versatile disc - DVD) - вид накопителя, который в отличие от CD с момента выхода на рынок был рассчитан на широкое применение.

Существует пять физических форматов (или книг) DVD , которые мало чем отличаются от различных «оттенков» CD:

DVD-ROM - среда хранения данных большой емкости, только для чтения;

DVD-видео - цифровой носитель данных для кинофильмов;

DVD-аудио - только для хранения звука; формат, подобный аудиоСО;

DVD-R - однократная запись, многократное чтение; формат, родственный CD-R;

DVD-RAM - перезаписываемый (стираемый) вариант DVD, который первым появился на рынке и впоследствии нашел в качестве конкурентов форматы DVD-RW и DVD+RW. Имея тот же самый размер как стандартный CD (диаметр 120 мм, толщина 1,2 мм), диски DVD обеспечивают до 17 Гбайт памяти со скоростью передачи выше, чем для CD-ROM, временем доступа, подобным CD-ROM, и имеют четыре версии:

DVD-5 - односторонний однослойный диск вместимостью 4,7 Гбайт;

DVD-9 - односторонний двухслойный диск на 8,5 Гбайт;

DVD-10 - двусторонний однослойный диск 9,4 Гбайт;

DVD-18 - вместимость до 17 Гбайт на двустороннем двухслойном диске.

На первый взгляд диск DVD не отличается от CD: пластмассовый диск диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм, оба используют лазеры, чтобы читать данные, записанные во впадинах на спиральной дорожке. Однако семикратное увеличение DVD по вместимости данных сравнительно с CD было в значительной степени достигнуто путем напряжения всех допусков системы-предшественника.

Во-первых, дорожки размещены более плотно, шаг дорожки DVD (расстояние между ними) уменьшен до 0,74 мкм, более чем в 2 раза по сравнению с 1,6 мкм для CD.

Во-вторых, спецификация DVD позволяет считывать информацию более чем с одного слоя, изменяя фокусировку луча лазера чтения.

В-третьих, DVD позволяет использовать двусторонние диски.

Формат DVD с самого начала был связан с проблемами совместимости. Некоторые из них теперь разрешены, но другие, в особенности совместимость перезаписываемых и видеовариантов диска, остаются. Несовместимость с некоторыми дисководами CD-R и CD-RW была давней проблемой. Болванки, используемые в некоторых из этих устройств, не могут отражать должным образом лазерный луч, используемый в устройствах чтения DVD-ROM, что и делает их «нечитабельными». Для носителей CD-RW эта проблема была легко решена по стандарту Мультичтения и путем комплектования устройства DVD-ROM лазерами с двумя различными длинами волны. Однако заставить дисководы DVD-ROM надежно читать все носители CD-R составляет намного большую проблему. Лазер устройства чтения DVD имеет затруднения при считывании CD-R в связи со снижением отражающей способности поверхности в свете длиной волны 650 нм, в то время как при 780 нм она почти такая, как для CD-ROM.

Форматы записываемых дисков DVD Существуют пять версий записываемых DVD:

DVD-R обычный;

DVD-RAM (перезаписываемый);

DVD-RW;

DVD+RW.

Все записываемые форматы DVD включают набор спецификаций, которые определяют физические характеристики среды записи. Этот уровень функционирования является «физическим уровнем среды», и возможность прочитать диск на специфическом проигрывателе или дисководе зависит от его способности поддержать соответствующий физический уровень независимо от того, какие данные записаны.

Приводы компакт-дисков позволяют работать только с носителями, относящими­ся к группе CD. Приводы DVD позволяют работать как с DVD, так и с CD носи­телями. Классификация оптических дисков приведена ниже:

В каждой из групп носителей можно выделить три основных типа дисков:

1. диски только для чтения (CD- ROM, DVD- ROM);

2. диски с возможностью однократной записи (CD- R, DVD- R, DVD+ R, DVD- RDL, DVD+ RDL);

3. диски с возможностью многократной записи (CD- RW, DVD- RW, DVD+ RW, DVD- RAM).

Отличия между форматами

Устройства DVD+ R/ RW ни в чем не уступают накопителям DVD- R/ RW, а благодаря некоторым улучшениям они могут превосходить своих конкурентов по быстродействию и надежности. Например, скорость записи накопителей DVD+ RW выше, чем у большинства устройств DVD- RW. Некоторые диски DVD- R записываются со скоростью, близкой к скоростям DVD+ R, а с появлением моделей DVD- RW разрыв в быстродействии еще более сократился.
Еще одно различие между технологиями "-" и "+" заключается в способе вращения дисков в накопителях. Накопители CD, DVD- ROM и DVD- RW - это устройства с постоянной линейной скоростью, обеспечивающие постоянную скорость передачи данных при чтении дисков. В этих накопителях диски вращаются медленнее при считывании информации с внешних, более длинных дорожек.

Разновидности оптических приводов

В зависимости от имеющихся функций оптические приводы можно разделить на несколько основных видов.

1. CD - ROM - приводы, позволяющие считывать информацию с носителей, от­носящихся к группе компакт-дисков.

2. DVD - ROM - приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD и DVD-носителей.

3. CD - RW - приводы, позволяющие выполнять чтение информации с оптических дисков, относящихся к группе компакт-дисков, а также осуществлять запись на CD- R и CD- RW.

4. DVD - ROM / CD - RW - так называемые комбинированные приводы, позволя­ющие считывать информацию с разных типов CD и DVD-носителей, а также осуществлять запись на CD- R и CD- RW.

5. DVD - RW , DVD + RW , DVD ± RW - универсальные записывающие приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD и DVD носителей, а также осуществлять запись на CD- R, CD- RW, записываемые и перезаписы­ваемые DVD (набор поддерживаемых DVD-носителей зависит от конкретной модели).

Для измерения скоростных характеристик оптических приводов используются условные единицы, причем различающиеся для CD и DVD форматов. В качестве точки отсчета (1х) для носителей группы компакт-дисков была выбрана скорость считывания данных, равная 150 Кбайт/с. Следовательно, 8х для CD привода со­ответствует скорости передачи данных 1200 Кбайт/с, 12х - 1800 Кбайт/с и т. д.

В случае DVDустройств однократная скорость равна уже 1350 Кбайт/с. Таким образом, 4х для DVD носителей соответствует скорости 5400 Кбайт/с - что экви­валентно 36х по шкале CD .

В характеристиках приводов, поддерживающих чтение и/или запись разных типов оптических дисков, обычно указывается максимальная скорость для каждого из них. Краткое обозначение скоростных характеристик носителя называют скорост­ной формулой. Например, в случае привода DVD - ROM скоростная формула 8/52 означает максимальную скорость чтения, эквивалентную 52х для CD и 8х для DVD . Для привода CD - RW скоростная формула 32/24/48 означает максимальную ско­рость записи на CD - R и CD - RW соответственно 32х и 24х и максимальную скорость чтения 48х.

Технология LightScribe

Одной из наиболее интересных технологических новинок 2005 года, реализованных в области записываемых оптических дисков, стала технология LightScribe. Она позволяет наносить на декоративную поверхность дисков монохромные изобра­жения высокого качества непосредственно в записывающем приводе.

Принцип, положенный в основу технологии LightScribe, довольно прост. Как из­вестно, под воздействием лазерного луча активный слой записываемых дисков теряет свою прозрачность. Засвечивая лазером одни участки рабочего слоя и остав­ляя нетронутыми другие, с помощью записывающего привода можно сформировать монохромное изображение.

В начале 2004 года компания HP объявила о создании усовершенствованной сис­темы прямого маркирования дисков (DirectDiscLabelingSystem), получившей впоследствии коммерческое название LightScribe. Данная технология разработана специалистами MitsubishiKagakuMedia (МКМ) и HP. В отличие от другой тех­нологии - DiscT@2, LightScribe предусматривает нанесение изображений не на рабочий слой диска, а с обратной стороны - туда, где обычно располагается эти­кетка (разумеется, записываемые диски для этого должны быть снабжены допол­нительным светочувствительным слоем).

Чтобы воспользоваться технологией LightScribe, необходимо иметь три компонен­та: LightScribe-совместимый записывающий привод, носитель с дополнительным светочувствительным слоем и специальное программное обеспечение. В этом слу­чае пользователь по окончании записи информации может перевернуть диск и с по­мощью записывающего привода нанести изображение на его декоративную поверх­ность.

Разумеется, реализация дополнительных возможностей повлечет некоторое уве­личение цен на записывающие приводы и чистые носители. Правда, по данным HP, внедрение поддержки LightScribe приведет к удорожанию записывающего приво­да примерно на $10. Что касается носителей LightScribe, их производство по впол­не понятным причинам обходится дороже по сравнению с обычными записыва­емыми дисками, но разница в цене также будет незначительной.

В 2005 году HP подписала соглашения о продаже лицензий на использование этой технологии некоторым крупным производителям записывающих приводов (в част­ности, LG, Toshiba, Philips и Lite- On (Sony)).

Оптические носители высокой плотности записи

Улучшение возможностей медиасистем и, как следствие, потребность в данных высокого качества (видео и аудио) привели к тому, что такого рода информации стало тесно на стандартном DVD. Разработки новых форматов велись и ведутся различными компаниями, однако для коммерческой эксплуатации созрели два стандарта.

1. Blu - ray Disc (от англ. blueray - «голубой луч», сокращенно BD) - новое по­коление оптических накопителей высокой плотности, разработанное консор­циумом компаний во главе с Sony. Этот стандарт не имеет общих корней с DVD. Плотность записи на один слой составляет 25 Гбайт.

Примечание

При выборе названия для нового стандарта разработчикам пришлось исказить слово blue , так как при правильном написании его нельзя было использовать для регистрации торговой марки.

2. HD DVD ( High - Definition DVD ) - формат нового поколения, разработанный Toshiba и NEC в противовес Blu- ray. HDDVD признан эволюционным разви­тием стандарта DVD. Плотность записи дисков этого формата составляет 15 Гбайт на один слой.

До конца 2007 года не было понятно, какой из стандартов станет доминирующим в отрасли. Однако начало 2008 года расставило все точки над « i». Компания Toshiba объявила об отказе от этого проекта в пользу строительства фабрик по производ­ству флэш-памяти, которую она считает более перспективной.

Что касается Blu- ray, то он не стал в одночасье популярным и распространенным. Как оказалось, позиции DVD еще сильны, а потребители не спешат переходить на новый формат. Быстрому распространению «голубого луча» препятствует и высокая стоимость самих устройств. В свете мировых экономических потрясений до сих пор непонятно, как сложится динамика цен на этот тип устройств в 2010 году. Диски Blu- ray сохранили те же размеры, которые были свойственны их предшест­венникам CD и DVD: 120 и 80 мм. Из-за технологических особенностей покрытия они первоначально были очень чувствительны к различного рода механическим воздействиям. Разработчики опытных образцов подумывали даже о том, чтобы защитить носители особым картриджем. В будущем такой нюанс оказался бы явно не в пользу нового стандарта. Поэтому инженерные умы все-таки смогли решить эту проблему. Было найдено новое полимерное покрытие, способное защитить данные от внешних воздействий. По заявлению некоторых источников, новые диски могут сохранять работоспособность даже будучи поцарапанными отверткой. Следует отметить, что эти впечатляющие возможности привели к удорожанию производства данных носителей.

В технологии Blu- ray для чтения и записи используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Напомним, что обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 и 780 нм соответственно. Такое умень­шение позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD - до 0,32 мкм - и увеличить плотность записи данных.

Базовое значение скорости 1х для BD составляет 36 864 Кбит/с, что в 27 раз боль­ше, чем у DVD, и в 243 раза превосходит CD. Проигрыватели с двукратной скоро­стью передачи данных способны превзойти скорость 73 000 Кбит/с.

Важной характеристикой новых носителей является объем. Изначально совместимость BD с дисками предыдущих поколений стандартом не предусмотрена, однако ассоциация BDA рекомендует всем производителям реа- лизовывать поддержку DVD для обеспечения обратной совместимости.

В процессе разработки находятся версии дисков емкостью 100 Гбайт и выше.

Последние поколение оптических дисков

Голографический многоцелевой диск (HolographicVersatileDisc) - перспективная технология производства оптических дисков, которая предполагает значительно увеличить объём хранимых на диске данных по сравнению с и .

Она использует технологию, известную как , которая использует два : один - красный, а второй - зелёный, сведённые в один параллельный луч. лазер читает данные, закодированные в виде сетки с слоя, близкого к поверхности диска, в то время как лазер используется для чтения вспомогательных сигналов с обычного компакт-дискового слоя в глубине диска. Вспомогательная информация используется для отслеживания позиции чтения наподобие системы в обычном жёстком диске. На или эта информация внедрена в данные.

Восстановление оптических дисков

1. Исследовательская часть

1.1 Некоторые моменты истории

Все вещи, которыми мы пользуемся в повседневной жизни, имеют свою увлекательную историю. Привычный для нас оптический диск появился в 1958 году. На долгое время, определив развитие оптических накопителей информации, таких как CD, DVD и с недавнего времени и дисков Blu-Ray формата. Сначала оптический диск использовали для видеозаписей. Со временем был придуман диск, который стали использовать в качестве носителя для музыкальных файлов.

Несмотря на то, что первые диски CD формата поступили в продажу в далеком 1982 году, они по сей день используются для записи музыкальных файлов. Для записи фильмов активно используется формат DVD.

1.2 Виды оптических дисков

На диски CD-R (их иногда еще называют «болванками») можно записать свою информацию, но стереть или изменить ее будет невозможно. Если на диске осталось свободное место, и при записи вы разрешили опцию добавления информации, можно будет дописать на диск файлы.

Диски CD-RW поддерживают удаление и перезапись информации, но такие диски будут читаться не всеми приводами. Запись и чтение информации дисков осуществляются при помощи лазера. Толщина компакт-диска - 1,2 мм, диаметр - 120 мм, емкость - 650 или 700 MB (соответствует 74 или 80 минутам звучания).

DVD диски позволяют хранить больший объем информации, чем компакт-диски, благодаря использованию лазера с меньшей длиной волны. Емкость DVD диска стандартного размера (120 мм) может колебаться от 4,7 GB до 17 GB, а емкость мини DVD (80 мм) - 1,6 GB.

В зависимости от емкости DVD выделяют такие виды дисков:

· DVD-5 - однослойный односторонний диск, емкость - 4,7 GB

· DVD-9 - двухслойный односторонний диск, емкость - 8,5 GB

· DVD-10 - однослойный двухсторонний диск, емкость - 9,4 GB

· DVD-14 - двухсторонний диск, двухслойный с одной стороны и однослойный - с другой, емкость - 13,24 GB

· DVD-18 - двухслойный двухсторонний диск, емкость - 17,1 GB

По возможности записи, перезаписи и удаления информации DVD диски, как и CD, делятся на ROM, R и RW. Но дополнительно различают такие виды дисков:

· DVD-R for general, DVD-R(G) - единожды записываемый диск, предназначенный для домашнего использования.

· DVD-R for authoring, DVD-R(A) - единожды записываемый диск для профессиональных целей.

· DVD-RW - перезаписываемый диск. Перезаписывать или стирать информацию можно до 1000 раз. Но нельзя стирать часть информации, можно только стереть диск полностью и полностью перезаписать.

· DVD-RAM используют технологию смены фазы. Их можно перезаписывать до 100000 раз, теоретический срок службы - до 30 лет. Но они дороги, выпускаются в основном в специальных картриджах и не поддерживаются большинством приводов и проигрывателей.

· DVD+RW основаны на технологии CD-RW и поддерживают перезапись информации до 1000 раз. Этот формат появился позже, чем DVD-RW.

DVD+R - единожды записываемый диск, подобный DVD-R.

Диски HD DVD (DVD высокой плотности) могут иметь емкость до 15 GB, а двухслойные - до 30 GB. Основной их конкурент - BD, Blu-ray Disc вмещает от 23 до 66 GB в зависимости от количества слоев. Анонсирован прототип четырехслойного диска объемом 100 GB, планируется также выпуск десятислойных дисков объемом до 320 GB.

.3 Устройство оптического диска

По своему строению CD-R диск напоминает слоеный пирог, «начинка» которого состоит из активного, отражающего и защитного слоев, которые последовательно наносятся на основу из поликарбоната - пластиковый кружок с отверстием для фиксации на шпинделе читающего привода. При этом основа CD-R диска ничем не отличается от той, что применяется в технологии изготовления компакт-дисков литьем: характеристики пластмассы должны быть таковы, чтобы луч лазера, проходящий сквозь нее, должным образом фокусировался и не вызывал разрушения диска.

Активный (или регистрирующий) слой - слой, на котором, собственно, и происходит запись информации, т.е. именно он подвергается воздействию лазерным лучом, который «прожигает» (burn) питы (pits), кодирующие информацию (логические нули и единицы). Иными словами, во время записи активный слой под воздействием лазерного луча меняет свою структуру, а последующая необратимость изменения активного слоя - суть есть надежность хранения информации. Одним из типов активных слоев, широко использующимся на сегодняшний день, является цианин (cyanine). Цианин является изначальным типом на который ссылается стандарт Orange Book и широко используется.

1.4 Многократно-записываемые диски (CD - RW )

Отличие таких дисков от CD-R заключается в устройстве регистрирующего слоя. Промежуточный слой специального органического материала может пребывать либо в аморфном, либо в кристаллическом виде. Аморфные вещества имеют особенность кристаллизоваться со временем. Как бы мы ни хранили CD-RW, через несколько лет запись будет безвозвратно утеряна. К тому же такие диски легко могут быть стерты простым нагреванием.

Структура DVD дисков

Принцип записи DVD-диска не сильно отличается от принципа записи CD-диска. Основой записи и хранения данных на дисках DVD-RAM и DVD-RW является технология изменения фазового состояния вещества. Послойная структура одной половины диска показана на рисунке.

Принцип записи на DVD-диск

Запись аморфных областей показана на этом графике. Короткий лазерный импульс высокой мощности расплавляет записывающий материал. Затем следует охлаждение ниже температуры кристаллизации. Результат охлаждения - предотвращение образования центров кристаллизации. Таким образом, роста кристаллической фазы не происходит, и вещество остается в аморфном состоянии.

.5 Стирание с DVD -диска

Для стирания надо вернуть вещество в кристаллическое состояние. Опять же с помощью лазера аморфное вещество нагревают до температуры Т. Нагрев (а точнее, отжиг) продолжается в течение времени, достаточного для восстановления кристаллического состояния вещества. Это время должно быть больше, чем так называемое время кристаллизации.

.6 Достоинства оптических дисков

Преимущества оптических дисков, можно отнести: относительно большой объём, простота использования, распространённость, небольшая стоимость, стойкость к магнитным воздействиям.

1.7 Недостатки оптических дисков

К недостаткам пожалуй можно отнести - не стойкость к механическим повреждениям (царапины, ультрафиолет, температура…).

1.8 Трудности при проектировании устройства

Основными проблемами устройства, которые нужно решить, являются:

Подобрать подходящие мощности электромоторы

При трении пластик забивает поры губки, чтоб этого избежать нужно губку смачивать водой.

1.9 Альтернатива

Компания Sanwa Supply предложит весьма своеобразную по функциональности новацию под названием CD-RE1AT.

Это чудо техники восстанавливает испорченные оптические диски, так как способно нанести на их поверхность особый защитный слой, который заполняет царапины. Внешне изделие весом похоже на обычный портативный CD/DVD-плеер с откидывающейся верхней крышкой, под которой расположены два посадочных места для размещения входящих в комплект поставки двух восстанавливающих и двух чистящих головок. Стоимость этого восстановителя дисков в Японии составляет порядка 50 евро. Насчет продажи таких устройств в Казахстане ничего не известно.

2. Экспериментальная часть

.1 Расчеты для демонстрационной модели

Принцип действия устройства, это заглаживание царапин и чистка оптического диска. Я использовал два электромотора, один крутящий диск, второй притирающий, губка, детали от ДВД нижний шкив, резиновый кембрик, паста гои, пустую банку от дисков, клей резиновый, растворитель, блок питания от телефона.

Губку вырезал в виде цилиндра,

Паста гои растворил в растворителе

Полученный высохший цилиндр из губки пропитанный раствором пасты гоя я наклеил на нижний шкив для крепления диска.

Крышку от дисков вырезал в виде диска, вырезав верхнюю часть.

Прикрутил электродвигатель от края на 3 сантиметра и надел шкив с губкой на ротор электромотора.

К нижней части коробки прикрутил второй мотор на ротор, которого надел толстый резиновый кембрик для того, чтобы надетый диск на палец, вращался.

Поскольку это всего лишь демонстрационная модель, я использовал два 12 вольтовых мотора от ДВД один крутящий диск, второй притирающий, обороты мотора (250 об/мин) и мощность (0.1а).

Два электромотора подключил параллельно к блоку питания от телефона.

3. Схема-рисунок действующего устройства для восстановления дисков

.1 Изготовление и сборка устройства для чистки дисков

На каркас устройства я взял уголок на 15х15

Для вращения диска

1. Электродвигатель я взял от ветерка обогревателя 220 (v) 0.7 (w)

2. Два шкива от магнитофона

Втулка с подшипниками от магнитолы

Пассик от магнитофона.

Детали от ДВД для крепления диска.

Для зачистки диска

6. Второй электромотор я взял от шуруповёрта 12 (v) 2 (a).

7. Шкив от магнитофона маленький.

Паста гои

Клей резиновый,

Растворитель

Блок питания от магнитофона.

.2 Практические работы по изготовлению модели

1) Сначала обрезали уголки на 15х15х300

2) На уголки сваркой приварили электромотор для вращения диска, на ротор электромотора одели шкив от магнитофона.

На втулку с подшипниками от магнитолы наклеили шкив от магнитофона, на шкив наклеили детали от ДВД для крепления диска.

В металлической платине просверлили отверстия для крепления втулки.

Пластину приварили сваркой к каркасу, так чтобы пассик был натянут.

Проверка в деле, крепление диска и какие обороты набирает диск.

В пластине просверлили отверстия для крепления второго электромотора на 12 (v) 2 (a), на ротор электромотора надели шкив от магнитофона маленький и наклеили губку в виде цилиндра пропитанной смесью паста гоя.

К каркасу приварили сваркой вертикально уголки 15х15х150 2 штуки.

К уголкам приварили сваркой горизонтально пластину, просверлили два отверстия крепления мотора.

В пластине на которой прикручен электромотор вырезали овальные отверстия чтобы регулировать на поверхности дика, и снятия электромотора для замены губки пропитанной смесью паста гоя.

Для придания вида вокруг каркаса обшили фанерой и покрасили.

9. Блок питания сделали из фанеры, в коробке внутри прикручен трансформатор на 12 вольт с диодным мостом. С наружи прикручены две розетки на одну выходит 12 воль на вторую 220 вольт и общий рубильник для выключения - включения питания.

Заключение

Восстановление данных с оптического диска - реальность благодаря специальным программам. Дело в том, что операционная система, если она не может правильно прочитать информацию с какого-то участка диска, моментально прерывает копирование и полностью удаляет уже скопированную часть данных. Обойти эту функцию помогают специальные программы, которые используют механизмы для чтения дисков и дают возможность скопировать необходимые файлы (100-процентного восстановления всей информации с поврежденного диска они не гарантируют).

Эти программы считывают информацию с поврежденных дисков путем прямого доступа к ним. При этом обходя стандартные средства ОС Windows. Утилиты многократно пытаются прочитать поврежденный сектор диска, и при этом, при возникновении ошибок чтения они могут продолжать копирование (или чтение) информации, что дает возможность «вытянуть» с дисков утерянные файлы в своем исходном виде. Если же некоторые секторы не читаются, некоторые программы просто заменяют их нулями, что в свою очередь приводит к появлению дефекта в файле.

Восстановление данных с оптического диска это не простой и трудоемкий процесс, зачастую занимающий немало времени. На практике не все файлы, восстановленные таким образом, будут пригодны для применения. Например, если в текстовом документе пропадет пару абзацев, то это намного лучше, нежели пропадет весь текст, который вы писали в течение целого месяца.

С музыкой и видео все тоже может быть вполне пристойно - неприятно, естественно, если в какой-то момент во время прослушивания любимой песни или просматривании видео сюжета увидите непонятные квадратики на экране, или вы услышите какой-то непонятный звук, но опять же, это намного лучше, чем вовсе лишиться любимых материалов.

Для восстановления физической части плоскости диска поможет наше устройство для чистки оптических дисков.

Список литературы

оптический диск лазерный восстановление

1. http://strana-sovetov.com/computers - виды дисков.

2. http://ergosolo.ru/reviews/gadgets/ - умные гаджеты.

Http://www.datars.ru/recovery/optics-disc/ - восстановления дисков

Носитель данных в виде пластикового или алюминиевого диска, предназначенный для записи или (и) воспроизведения звука (компакт диск), изображения (видеодиск), буквенно цифровой информации и др. при помощи лазерного луча. Плотность записи св. 108… … Большой Энциклопедический словарь

Диск, содержащий цифровые данные, считываемые с помощью оптической техники. [ГОСТ 25868 91] Тематики оборуд. перифер. систем обраб. информации EN optical disk …

ОПТИЧЕСКИЙ ДИСК, в вычислительной технике компактное запоминающее устройство, состоящее из диска, на котором информация записывается и читается при помощи лазера. Самый распространенный вид это CD ROM. Аудио компакт диски также представляют… … Научно-технический энциклопедический словарь

Носитель данных в виде пластикового диска, предназначенный для записи и воспроизведения звука (компакт диск CD), изображения (видеодиск), буквенно цифровой информации, мультимедиа (CD ROM, DVD) и др. при помощи лазерного луча. Первые оптические… … Энциклопедия техники

Носитель данных в виде диска из прозрачного материала (стекла, пластмассы и т. п.) с металлизиров. слоем, на к ром методом цифровой оптической записи сформированы микроскопия, углубления (питы), образующие в совокупности спиральные или кольцевые… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Носитель данных, предназначенный для записи или (и) воспроизведения информации с помощью сфокусированного лазерного излучения. Состоит из жёсткой (обычно оптически прозрачной) основы, на которую нанесены светочувствительный или отражающий слой и… … Энциклопедический словарь

147 оптический диск: Диск, содержащий цифровые данные, считываемые с помощью оптической техники Источник: ГОСТ 25868 91: Оборудование периферийное систем обработки информации. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Согласно ГОСТ 25868–91, «Оборудование периферийное систем обработки информации. Термины и определения», – диск, содержащий цифровые данные, считываемые с помощью оптической техники … Делопроизводство и архивное дело в терминах и определениях

Носитель данных, предназначенный для записи или (и) воспроизведения информации с помощью сфокусированного лазерного излучения. Состоит из жёсткой (обычно оптически прозрачной) основы, на к рую нанесены светочувствительный или отражающий слой и… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Диски Blu Ray (BD) являются носителями данных нового поколения для хранения видео высокой четкости (HDTV) и высокоплотных данных. Стандарт Blu Ray был совместно разработан группой компаний производителей потребительской электроники и компьютерной … Справочник технического переводчика

Книги

• , Кузьменко Галина. В учебном пособии представлена содержательная сторона проявления психолого-педагогического мастерства тренера в развитии социального и эмоционального интеллекта в системе значимых качеств…

Оптические диски — популярный носитель информации. Большинству пользователей знакомы только CD и DVD диски, на самом деле видов дисков намного больше. Страна Советов расскажет вам, какие бывают виды дисков , и поможет вам разобраться в их многообразии.

Виды CD дисков

CD диски, или компакт-диски , изначально были предназначены для записи и воспроизведения музыки, но теперь используются для хранения практически любой компьютерной информации. Запись и чтение информации дисков осуществляются при помощи лазера. Толщина компакт-диска — 1,2 мм, диаметр — 120 мм, емкость — 650 или 700 MB (соответствует 74 или 80 минутам звучания). Существуют мини CD диаметром 80 мм, но их емкость меньше — 190-200 MB (21 минута звучания). Мини CD можно прочитать на любом носителе, кроме автомагнитолы. Бывают фигурные компакт-диски разнообразной формы, их выпускают в основном в коммерческих целях. Такие диски не рекомендуют применять в компьютерных приводах, потому что на высокой скорости вращения они могут лопнуть.

CD диски можно разделить на CD-ROM, CD-R и CD-RW. Это деление обусловлено возможностью записать на диск информацию и предназначением диска. Информация на диске CD-ROM записана производителем, изменить или удалить ее нельзя, можно только прочитать данные. На диски CD-R (их иногда еще называют «болванками») можно записать свою информацию, но стереть или изменить ее будет невозможно. Если на диске осталось свободное место, и при записи вы разрешили опцию добавления информации, можно будет дописать на диск файлы. Диски CD-RW поддерживают удаление и перезапись информации, но такие диски будут читаться не всеми приводами.

Виды DVD дисков

DVD диски позволяют хранить больший объем информации, чем компакт-диски, благодаря использованию лазера с меньшей длиной волны. Емкость DVD диска стандартного размера (120 мм) может колебаться от 4,7 GB до 17 GB, а емкость мини DVD (80 мм) — 1,6 GB.

В зависимости от емкости DVD выделяют такие виды дисков:

• DVD-5 — однослойный односторонний диск, емкость — 4,7 GB
• DVD-9 — двухслойный односторонний диск, емкость — 8,5 GB
• DVD-10 — однослойный двухсторонний диск, емкость — 9,4 GB
• DVD-14 — двухсторонний диск, двухслойный с одной стороны и однослойный — с другой, емкость — 13,24 GB
• DVD-18 — двухслойный двухсторонний диск, емкость — 17,1 GB

Двухслойные диски содержат два информационных слоя на одной стороне, они помечаются аббревиатурой DL. Двухсторонний диск — это фактически два диска, склеенные нерабочими поверхностями. Естественно, толщина такого диска контролируется, чтобы соответствовать толщине обычного однослойного DVD.

По возможности записи, перезаписи и удаления информации DVD диски, как и CD, делятся на ROM, R и RW. Но дополнительно различают такие виды дисков:

• DVD-R for general, DVD-R(G) — единожды записываемый диск, предназначенный для домашнего использования.
• DVD-R for authoring, DVD-R(A) — единожды записываемый диск для профессиональных целей.
• DVD-RW — перезаписываемый диск. Перезаписывать или стирать информацию можно до 1000 раз. Но нельзя стирать часть информации, можно только стереть диск полностью и полностью перезаписать.
• DVD-RAM используют технологию смены фазы. Их можно перезаписывать до 100000 раз, теоретический срок службы — до 30 лет. Но они дороги, выпускаются в основном в специальных картриджах и не поддерживаются большинством приводов и проигрывателей.
• DVD+RW основаны на технологии CD-RW и поддерживают перезапись информации до 1000 раз. Этот формат появился позже, чем DVD-RW.
• DVD+R — единожды записываемый диск, подобный DVD-R.

Понятно, что ни один привод или проигрыватель не поддерживает полностью все DVD-форматы. Большинство современных приводов поддерживают как формат DVD-R(W), так и формат DVD+R(W). Но старые приводы и бытовые плееры, выпущенные до появления формата DVD+R(W), будут читать только диски DVD-R(W). Существуют «супермульти» приводы, которые поддерживают все виды дисков, включая DVD-RAM.

Другие виды дисков

Особняком стоят так называемые Dual Discs . В этих дисках совмещены форматы CD и DVD. На одной поверхности такого диска записана музыка в CD формате, а на другой — пятиканальный звук, видео, меню, субтитры, изображения и пр. в формате DVD.

Диски HD DVD (DVD высокой плотности) могут иметь емкость до 15 GB, а двухслойные — до 30 GB. Основной их конкурент — BD, Blu-ray Disc вмещает от 23 до 66 GB в зависимости от количества слоев. Анонсирован прототип четырехслойного диска объемом 100 GB, планируется также выпуск десятислойных дисков объемом до 320 GB.

Противостояние BD и HD DVD получило название «борьбы форматов». Но ведущие киностудии отказались от использования HD DVD в пользу BD дисков, поэтому выпуск и поддержка формата HD DVD официально прекращены.

Итак, существует множество видов оптических дисков. Выбирать диск для записи информации стоит исходя из его емкости, возможности перезаписи информации и модели вашего привода или бытового плеера. Зная основные виды дисков, вы никогда не запутаетесь в их богатом ассортименте.