Фізичні основи роботи комп’ютера (стр. 12 из 21)
Отже, шпіндель розкручує носій, і промінь лазера починає ковзати по «пітам» і «флетам», прочитуючи збережений двійковий код. Для перемикання між доріжками використовується повзун. Оптична система додатково регулюється чотирма котушками і магнітами. При подачі струму на першу пару, об'єктив оптичної системи зрушується вгору або вниз завдяки магнітному полю. В результаті змінюється фокусування. Другі дві котушки відповідають за горизонтальні зсуви лазера, точно позиціонуючи систему на потрібній доріжці компакт-диска.
«Млинці» жорсткого диска обертаються з постійною кутовою швидкістю (CAV, Constant Angular Velocity). Компакт-диск же зазвичай розкручують зі змінною кутовою швидкістю, що забезпечує фіксовану швидкість зчитування (CLV, Constant Linear Velocity), яка гарантує постійний потік даних. Зчитування ділянок носія біля краю диска проходить із зменшеним числом обертів, внутрішніх, – з максимальною швидкістю.
Рисунок 2.22 – Зовнішній оптичний привод; їх можна встановлювати як горизонтально, так і вертикально
Сучасні приводи працюють по-різному – можуть крутити диск завжди з однією і тією ж частотою, що означає падіння швидкості при зчитуванні доріжок біля центра диска, а можуть відповідати фіксованій швидкості зчитування, регулюючи частоту обертів. Знаходять популярність змішані технології (Zone-САV) – диск розбивається на зони, в кожній з яких дотримується певна частота обертання. Якщо в характеристиках привода заявлена максимальна швидкість САV 32х, це означає, що виробник лукавить, – диск крутиться завжди з однією і тією ж швидкістю, максимальна швидкість зчитування 32х досяжна лише в деяких ділянках. Якщо ж в документації сказано, що читання (або запис) ведеться при CLV 16х, можна бути спокійним – швидкість роботи з даними буде 16х в будь-яких ділянках.
Напруги, що поступає на пристрій, недостатньо для функціонування механічних двигунів, тому всі приводи включають чіп підсилювача напруги. На «борту» присутня флеш-пам'ять із записаною прошивкою – програмою, яку використовує мікропроцесор привода для управління всіма елементами системи. Місткість мікросхеми зазвичай не перевищує 128 Кбайт. Підвищити ефективність привода можна в домашніх умовах, самостійно замінивши прошивку. Викачати програмку можна на веб-сайті виробника. У будь-якому оптичному приводі є буфер.
Він використовується для тимчасового зберігання інформації. Алгоритми роботи привода з власною буферною пам'яттю життєво важливі для пропалення «болванок». Процес запису диска повинен йти безперервно. Комп'ютер зобов'язується справно поставляти інформацію, що йде на запис, в буфер привода. Якщо трапляється казус і відбувається спустошення буфера, то «випечений» диск можна сміливо викидати. Втім, більшість сучасних приводів хваляться фірмовими технологіями захисту від спустошення буфера [6].
2.5.6 Вибираємо привод
Сьогодні вибрати привод не проблема. Практично будь-яка сучасна модель здатна прочитувати і пропалювати все різноманіття дисків. Проте все ще можна побачити звичайні CD/DVD-приводи, CD, що пишуть, комбо-приводи, які пропалюють звичайні CD, але не уміють зберігати дані на DVD, великого поширення набули мультиформатні моделі. Вони здатні записувати як CD, так і DVD, найсучасніші навчилися працювати і з DVD-RAM.
У сучасних моделях використовується ряд технологій для швидкого і надійного читання і запису дисків. Приводи уміють гасити вібрації, самостійно вибирати стратегію пропалення для кожної «болванки» і не бояться спустошення буфера. При виборі варто придивитися до заявлених технологій. Кожен виробник називає технологію по-своєму, насправді вони розрізняються мінімально. Цікаво, що деякі приводи можна використовувати для знищення дисків – лазер випалює поверхню таким чином, що дані зчитати не вдасться.
З'явилася також унікальна можливість наносити малюнок на поверхню диска прямо в лотку. Для цього необхідний Lightscribe-сумісний привод і диск з особливим покриттям. Носій вставляється етикеткою вниз, а лазер робить малюнок, який завантажується з графічного редактора. Вартість таких приводів прийнятна, але купувати їх немає особливого сенсу – подібні «болванки» продаються не на кожному розі і стоять дорожче. Простіше використовувати маркери. До речі кажучи, на ринку присутній аналог Lightscribe – технологія Labelflash.
Внутрішні приводи складають завширшки стандартні 5,25 дюймів і стоять практично у всіх ПК. Випускають також приводи компактних розмірів, які відрізняються меншою товщиною, довжиною і вагою. Коштують вони дорожче, встановлюють їх зазвичай в ноутбуки і компактні мультимедіа-центри. Останніми роками поширення набули зовнішні приводи, які можна підключати до включеного комп'ютера через «гарячі» порти USB, FireWire і eSATA. Зовнішні приводи вимагають джерело живлення.
Дорогі і якісні оптичні приводи випускає компанія Plextor. Виробник обіцяє довгий термін служби і видатну швидкодію. Відмінно себе зарекомендувала компанія NEC. Деякі моделі виробника виявилися такими вдалими, що Інтернет наповнили аматорські сайти, які описують навіть способи установки і переваги різних прошивок! Уваги заслуговують приводи компаній BENQ, Lite-On, НР і LG. Трохи здають позиції колишні лідери – Sony, Теас і ASUS [6].
2.5.7 Майбутнє сьогодні
Не секрет, що на прилавки вже приходить нове покоління оптичних дисків – Blu-ray(рис. 2.24) і HD-DVD. Обидва стандарти стали логічним розвитком DVD. Діаметр дисків і товщина залишилися такими ж – 120 мм і 1,2 мм. Не змінився і спосіб запису інформації – «піти» і «флети». Переваги – значно збільшена місткість носіїв: 25 Гбайт для Blu-rау і 15 Гбайт для HD-DVD на один шар. Нові формати стануть актуальними, як тільки користувачі перейдуть на HD-телевізори, що підтримують розподіл аж до 1920x1080. Тут вже всі огріхи і слабкості сучасних DVD (MPEG2) стануть помітні неозброєним оком [6].
2.5.8 Оптичний принцип запису та зчитування інформації
У лазерних дисководах CD-ROM і DVD-ROM використовується оптичний принцип запису і зчитування інформації. В процесі запису інформації на лазерні диски для створення ділянок поверхні з різними коефіцієнтами відбиття застосовуються різні технології: від простого штампування до зміни здібності відбивання ділянок поверхні диска за допомогою потужного лазера. Інформація на лазерному диску записується на одну спіралевидну доріжку (як на грамплатівці), що містить ділянки з різною здатністю відбиття. При дотриманні правил зберігання (у футлярах у вертикальному положенні) і експлуатації (без нанесення подряпин і забруднень) оптичні носії можуть зберігати інформацію протягом десятків років.
В процесі зчитування інформації з лазерних дисків промінь лазера в дисководі падає на поверхню диска, що обертається, і відбивається. Оскільки поверхня лазерного диска має ділянки з різними коефіцієнтами відбиття, то відбитий промінь також змінює свою інтенсивність (логічні 0 або 1). Потім відбиті світлові імпульси перетворяться за допомогою фотоелементів в електричні імпульси і по магістралі передаються в оперативну пам'ять.
2.5.9 CD і DVD-ROM
На цих накопичувачах використовується оптична система запису даних. Сам диск складається з дзеркальної поверхні, на якій є поглиблення. Диск опромінюється лазером, і залежно від наявності або відсутності, фотодіод уловлює або не уловлює відбите світло (рис. 2.23). Таким чином формуються одиниці і нулі.
Рисунок 2.23 – Схема зчитування даних з диска
Таблиця 2.2— Порівняльні характеристики CD та DVD дисків
| Параметри | CD | DVD |
| Діаметр диска | 120 мм | 120 мм |
| Товщина диска | 1.2 мм | 1.2 мм |
| Структура диска | Один шар | Два шари по 0.6 мм |
| Довжина хвилі лазера | 708 нм | 650 і 635 нм |
| Числова апертура | 0.45 | 0.60 |
| Ширина доріжки | 1.6 мкм | 0.74 мкм |
| Довжина одиничного «поглиблення» | 0.83 мкм | 0.4 мкм |
| «Шарів» даних | 1 | 1 або 2 |
| Ємність | Близько 680 мегабайт | При одному шарі даних: 2*4.7 Gb, при двох – 2*8.5Gb |
Зрозуміло, що розміри «поглиблень» повинні бути порівнянні з довжиною хвилі лазера, щоб в повній мірі виявлялися корпускулярні властивості світла, а хвильові себе практично не виявляли. Втім, це і виходить з таблиці 2.2.
2.5.10 Технологія Blu-Ray – наступник DVD
Так вже повелося, що еволюція в галузі комп'ютерних технологій відбувається швидше, ніж в решті технічних галузей. І з часом проміжок часу, за який потужність комп'ютера подвоюється, стає все менше і менше. До 1 ГГц процесори йшли 22 роки, а до 2 ГГц – всього лише півтора. Об'єм вінчестера росте як на дріжджах, 160-180 гігабайт – це вже повсякденність, адже зовсім недавно для досягнення таких об'ємів конструювалися цілі RAID-масиви з десятків жорстких дисків. Мініатюризація, збільшення швидкодії, швидкості передачі даних, збільшення щільності запису – ось що ми чуємо щодня, ось що з'являється щодня на сторінках новин Інтернету. Об'єми, швидкості, частоти – все це подвоюється, почетверяється, подесятиряється і все це нікого вже не дивує. Але є галузь, в якій на тлі успіхів на інших фронтах до останнього часу панував, здавалося б, повний застій. Це галузь змінних носіїв інформації.
Дійсно, в цій галузі, як і двадцять років тому продовжує лідирувати старичок CD-ROM. Правда, за ці роки він підріс з 650 Мб до 700 Мб, а завдяки старанням TDK місцями навіть і до 800 Мб, але, на жаль, в наше насичене інформацією століття такі об'єми стають явно недостатніми. Таким довгим життям CD-ROM зобов'язаний не в останню чергу форматам стиснення звуку (MP3) і відео (MPEG4, DivX), завдяки яким в такий мізерний об'єм стало можливим втиснути величезні масиви музики і цілі фільми. Звичайно, якість страждає, але народ у нас невимогливий і зрештою все одно виходить якіснішим і довговічнішим за переписані аудіо та відеокасети.