Информатика: аппаратные средства персонального компьютера - Владимир Яшин

Рис. 6.18. Схема распределения данных при постоянной угловой скорости

В дисководах второго типа диск вращается с постоянной угловой скоростью на всем пути лазерного луча, а скорость считывания и записи данных меняется. При этом на внутренних витках спиральной дорожки скорость минимальна, на внешних – максимальна. Эта максимальная скорость и указывается в основных параметрах на дисковод. Эти дисководы достаточно перспективны, но требуют высокоскоростных каналов передачи данных.

Второй способ обеспечивает постоянную линейную скорость вращения диска на всем пути лазерного луча и широко применяется в дисководах компакт-дисков. Для обеспечения постоянной линейной скорости угловая скорость вращения диска должна уменьшаться в процессе продвижения лазерной головки над дорожкой, начиная от центральной части диска (начало записи) и перемещаясь к краю диска (окончание записи). Такой способ позволяет достичь более высокой плотности записи и соответственно большего объема записываемой информации, но не обеспечивает непосредственной адресации к отдельным блокам данных компакт-диска путем указания адреса дорожки и сектора. При таком способе запись и считывание информации производятся на одной спиральной дорожке, идущей от центра диска к его периферии.

Устройство управления поддерживает постоянную линейную скорость вращения диска равной 1,2 м/с.

Скорость считывания (записи) компакт-дисков в дисководах измеряется в единицах, кратных базовой (единичной) скорости (150 Кбайт/с) считывания информации бытового CD-плеера. Например, если в техническихарактеристиках на дисковод записаны цифры 24/10/40, то это означает, что данный дисковод может записывать информацию на компакт-диски со скоростью 24 х 150 = 3600 Кбайт/с, перезаписывать со скоростью 10 х 150 = 1500 Кбайт/с и считывать информацию со скоростью 40 х 150 = 6000 Кбайт/с.

Обмен информацией между накопителем информации на компакт-диске и МП компьютера осуществляется через контроллер накопителя, который входит в состав электронного блока накопителя. В качестве интерфейса в накопителях информации на компакт-дисках в настоящее время широко используются интерфейсы IDE (Integrated Disk Electronic) и быстродействующий интерфейс SCSI (Small Computer System Interface).

В качестве носителей информации в таких накопителях используются компакт-диски. Первые компьютерные компакт-диски были названы CD-ROM (Compact Disk – Read Only Memory, что переводится как компакт-диск – память только для чтения). Информация, записанная на такие диски, не может быть изменена или дополнена, поскольку запись на них производится в производственных условиях. При этом в качестве основного метода записи используется метод штамповки. На рис. 6.19 представлено сечение CD-ROM.

Рис. 6.19. Сечение CD-ROM

CD-ROM, на котором информация записана в производственных условиях, состоит из трех слоев. В качестве материала основания компакт-диска используется прозрачный поликарбонат. При изготовлении основы методом штамповки на нее наносится информационный узор с исходного диска, называемого мастер-диском. В результате получается прозрачный пластиковый диск. С одной стороны диск гладкий, а с другой – на него нанесено множество микроскопических углублений (питов). На эту сторону затем напыляется отражающий металлический (алюминиевый) слой. Сверху на диск наносится защитный слой из тонкой пленки поликарбоната или специального лака. На защитный слой наносится полиграфия.

Записанная информация на оптическом диске в виде последовательности питов и выступов на его поверхности бесконтактно считывается оптико-механическим лазерным блоком дисковода.

Информация в CD-ROM записывается на спиральную дорожку, которая проходит 20 344 оборота вокруг диска и имеет общую длину, равную приблизительно 5300 м. Расстояние между витками спиральной дорожки составляет 1,6 мкм.

Объем информации, который может быть записан на CD-ROM, составляет около 700 Мбайт. Среднее время доступа для CD-ROM около 120 мс. Диаметр CD-ROM – 120 мм (основной стандарт) или 80 мм. Толщина диска – 1,2 мм.

По сравнению с гибкими магнитными дисками CD-ROM имеет ряд преимуществ и недостатков.

К преимуществам можно отнести:

• значительно больший объем хранимой информации;

• возможность воспроизведения вместе с хранимой на них информацией в массовых количествах, при небольших денежных затратах, в отличие от гибких магнитных дисков.

К недостаткам можно отнести:

• невозможность обновлять и дополнять информацию;

• большее время доступа, чем у гибких магнитных дисков.

Дальнейшее развитие технологии компакт-дисков привело к разработке стандарта записи информации на специальные компакт-диски. После записи информации на такие диски ее можно было считывать на дисководах CD-ROM. К таким дискам стали относить компакт-диски, поддерживающие однократную запись и названные CD-R (Compact Disk—Recordable – записываемый компакт-диск), а также компакт-диски, поддерживающие многократную (пользователь может стирать и производить перезапись данных на диске до 1000 раз) и названные CD-RW (Compact Disk—Rewritable – перезаписываемый компакт-диск).

Информация, записанная на такие диски, в отличие от информации на CD-ROM, может быть изменена или дополнена, поскольку запись и перезапись на них производится с помощью комбинированных дисководов. На рис. 6.20 представлены сечения CD-R и CD-RW.

Рис. 6.20. Сечения CD-R и CD-RW

CD-R– и CD-RW-компакт-диски по сравнению с CD-ROM имеют дополнительно еще один слой – регистрирующий. Основа у них не имеет информационного узора, но между основой и отражающим слоем расположен регистрирующий слой. Он может менять прозрачность под воздействием высокой температуры. При записи данных на такие диски лазер разогревает заданные участки регистрирующего слоя, создавая информационный узор дорожки диска. Участки регистрирующего слоя, к которым было применено температурное воздействие, темнеют. Записанная информация на CD-R и CD-RW в виде последовательности темных и светлых участков регистрирующего слоя дорожки компакт-диска считывается оптико-механическим лазерным блоком дисковода.

В качестве материала для регистрирующего слоя используются сложные органические соединения. Из-за наличия регистрирующего слоя требования к отражающему слою у CD-R и CD-RW выше, чем у CD-ROM, поэтому вместо алюминия в них применяют более дорогие металлы. Отличие между CD-R и CD-RW состоит в применении различных материалов в качестве регистрирующего слоя. В CD-RW применяются материалы, имеющие отражательную способность, значительно отличающуюся в двух различных фазовых состояниях: аморфном, в котором молекулы ориентированы случайно и отражение луча света слабое, и кристаллическом, хорошо отражающем свет. Лазерный луч может изменить фазу таких материалов с одной на другую. Однако применение материалов с переменной фазой имеет существенный недостаток: этот материал в конечном счете, теряет свои свойства.

При записи информации на CD-R и CD-RW лазер оптико-механического блока дисковода включается на повышенную мощность излучения и перемещается вдоль дорожки. Прерывать этот процесс записи недопустимо, поэтому если поток данных, передаваемый на дисковод для записи, прервется, то используемая заготовка компакт-диска будет испорчена. Для защиты от прерывания потока информации в современных дисководах используются специальные технологии, например технология Burn-Proof, разработанная фирмой Sanyo.

Существуют три основных способа записи информации на компакт-диски CD-R и CD-RW: Track-At-Once (запись производится на дорожку компакт-диска за один прием, т. е. записывается информация порциями, которые называют дорожками); Disk-At-Once (запись производится на компакт-диск за один прием, т. е. записывается вся информация на компакт-диск, без выключения лазера); Packet Writing (пакетная запись, т. е. запись информации производится на компакт-диск небольшими порциями).

CD-RW обладают очевидным преимуществом перед CD-ROM и CD-R, которое состоит в том, что информация на них может быть перезаписана (т. е. на такой диск можно записывать и стирать информацию много раз), и поэтому CD-RW могут использоваться как информационные носители для вспомогательного хранения данных. Однако CD-RW имеют и недостатки: надежное считывание информации с них возможно только компьютерными CD-дисководами, кроме того, скорость записи на CD-RW ниже, чем на CD-R, чтобы впоследствии не возникало ошибок при чтении.

Информация на CD-R и CD-RW в зависимости от выбранного способа (с постоянной линейной или угловой скоростью вращения компакт-дисков в дисководе) может записываться соответственно на одну спиральную дорожку или на концентрические дорожки. Выбор того или иного способа определяется предварительным форматированием диска и конструкцией дисковода, однако чаще всего используется запись на одну спиральную дорожку, которая имеет примерно такие же характеристики, как и для CD-ROM.