Размеры лазерного диска. Компакт-диск (компьютеры и интернет)

Все большее распространение приобретает цифровая дисковая запись, при которой в качестве носителя информации используются различные типы компакт-дисков.

Компакт-диск CD

Название носителя дало коммерческое название системы цифровой звукозаписи на диск лазерным лучом - КД.

Разработчикам системы компакт-диск (КД) голландской фирме PHILIPS и японской SONY удалось достичь согласия о параметрах системы и ее международном стандарте, что ускорило широкое внедрение этой системы.

Компакт-диск представлен на рис... Он состоит из трех слоев - пластмассовой (поликарбонат) прозрачной подложки (1), несущей информацию; алюминиевой отражающей пленки (2), нанесенной на подложку; лакового акриле-вого непрозрачного защитного слоя (3); цифрой 4 обозначены питы.

Компакт-диск имеет диаметр 12 см, толщину 1,2 мм, массу 10 г. Внутренний диаметр зоны записи - 50 мм, наружный - 116 мм. Вне ее находится зона, содержащая вспомогательную информацию, которая позволяет автоматизировать процесс воспроизведения. Сигнал записывается на дорожке, расположенной на КД в виде спирали (от центра к краю). Шаг витков спирали 1,6 мкм, т.е. поперечная плотность записи - 625 дорожек/мм.

рис... Компакт-диск CD (участок поверхности и разрез):

1 - пластмассовая прозрачная подложка; 2 - алюминиевая

отражающая пленка; 3 - защитный слой; 4 - питы

Дорожка записи представляет собой цепочку впадин, называемых питами, и интервалов между ними. Глубина и ширина питов неизменны и равны соответственно 0,1 и 0,8 мкм, а длина питов изменяется в соответствии с записанным сигналом.

На диске имеются три области записи: область записи сигналов вводной дорожки, область программной записи и область записи сигналов выводной дорожки. В области вводной дорожки записываются управляющие сигналы, сигналы коррекции ошибок и другая служебная информация. При считывании "оглавления" диска выдаются номер и время начала записанного на диск музыкального произведения и обеспечивается непосредственный доступ к выбранному треку.

В программной области, помимо основной стереопрограм-мы, в промежутках записываются справочные данные, касающиеся номера музыкальных произведений, времени звучания. В области выводной дорожки записываются управляющие сигналы на окончание цикла воспроизведения.

Сегодня компакт-диски CD представлены семейством дисков - кроме нестираемых дисков CD с записью, полученной на предприятии-изготовителе, в семейство CD входят и другие разновидности - диски CD-R (однократно записывае-

мые пользователем), CD-RW (многократно перезаписываемые пользователем), компьютерные компакт-диски CD-ROM (накопители информации) и др. Отличие этих дисков от CD - материал рабочего слоя. Так, в компакт-дисках CD-R используется органический материал, в котором под действием лазерного излучения большой мощности происходят необратимые изменения фазового состояния (переход из кристаллической формы в аморфную), допускающие только однократную запись; в CD-RW вместо органического материала применяется рабочий слой из неорганического материала, в котором физические процессы записи являются обратимыми, что позволяет делать многократную запись.

Мини-диск (MD) - первый стираемый лазерный диск для бытовой звукозаписывающей аппаратуры - представляет собой магнитооптический дисковый накопитель диаметром 64 мм, заключенный в пыленепроницаемую пластмассовую кассету прямоугольной формы размером (68x72x5) мм, имеет толщину 1,2 мм и центральное отверстие диаметром 11 мм; кассета снабжена окном с подвижной шторкой для доступа к носителю лазерного луча (см. рис.).

рис... Мини-диск MD

MD позволяет пользователю не только воспроизводить записанный на нем звук, но и самому записывать его, повторяя не менее 1 млн раз циклы запись-воспроизведение-стирание. При этом стирание информации как самостоятельная операция выполняется, только если надо оставить на MD чистое место. Если же требуется записать новую информацию на месте старой, запись стирается под воздействием новой.

Запись начинается на внутренней дорожке диаметром 32 мм и происходит по спирали с постоянной линейной скоростью. Шаг дорожки записи 1,6 мкм.

Благодаря использованию специально созданной для стандарта MD системы сжатия (компрессии) данных ATRAC (Adaptive Transform Audio Coding) мини-диск позволяет иметь до 74 мин цифровой записи.

Диски DVD представляют собой новое (они появились в 1997 г.) сравнительно большое семейство носителей информации. Ближайшие прототипы DVD - компакт-диски CD; они имеют такие же размеры, близки по строению, так же записываются, изготавливаются и воспроизводятся. Основное различие их в том, что посредством DVD можно записать значительно больше информации и воспроизводить ее с более высоким качеством.

DVD - это сокращение от Digital Versatile Disk, что в переводе с английского означает "цифровой многофункциональный (многопрофильный) диск". Многопрофильными дисками их называют потому, что они могут использоваться в различных сферах: быть носителями высококачественной записи кинофильмов со стереофоническим сэрроунд-звуком 1 или быть носителями только звуковых записей больших концертов, содержать компьютерные программы, базы и библиотеки данных, а также различные мультимедийные комбинации изображений, звуков и текстов.

Все диски для этих различных целей внешне очень похожи, имеют одни и те же диаметр, толщину, посадочное

отверстие. Чтобы подчеркнуть их конкретное назначение, диски с записью кинофильмов называют DVD-Video, с записью только звука - DVD-Audio, с записью компьютерных программ DVD-ROM. Сокращение ROM происходит от англ. Read Only Memory и означает, что записанную на диске программу можно только считывать, но нельзя стереть или записать новую. Компакт-диски DVD-Video и DVD-Audio - также нестираемые носители с уже имеющейся на них записью, сделанной на предприятии-изготовителе, которую можно только воспроизводить.

Но кроме нестираемых дисков в семейство DVD входят и другие разновидности: диски DVD-R и DVD-RW. На дисках DVD-R (аналогично CD-R) пользователь может записать информацию только один раз и многократно ее воспроизводить. На дисках DVD-RW (аналогично CD-RW) пользователь может многократно записывать, воспроизводить и стирать информацию.

Основная группа дисков DVD - нестираемые с записью, полученной на заводе-изготовителе. Эта группа включает четыре типа дисков, отличающихся строением и информационной емкостью.

Простейший тип - односторонний диск с одним рабочим слоем. Он отличается от CD меньшими размерами питов и меньшим шагом витков спиральной дорожки записи - шаг 0,74 мкм вместо 1,6 мкм у CD (см. рис.) и обусловленной этим большей информационной емкостью. Имеются непринципиальные различия и в строении дисков. Толщина прозрачной подложки из поликарбоната простейшего DVD равна 0,6 мм, а у диска CD - 1,2 мм. Для уравнивания с толщиной CD предназначен непрозрачный "холостой" (от англ. - dummy) слой также из пластмассы толщиной 0,6 мм, так что общая толщина диска - около 1,2 мм.

Информационная емкость этого базового диска - 4,7 Гбайт.

Следующий тип рассматриваемой группы дисков DVD - односторонний днск с двумя рабочими слоями. Первый (или нижний) - полупрозрачный металлонапыленный слой изготовлен из золота; второй, полностью отражающий металлонапыленный слой, покрывающий "верхние" питы, - из алюминия.

Расположение рабочих слоев одного над другим позволяет увеличить информационную емкость диска и вместе с тем удобно для воспроизведения: диск можно не переворачивать и иметь в плейере только одну лазерную головку с небольшой перенастройкой фокусировки.

Еще один тип - двухсторонний диск с двумя рабочими слоями, по одному на каждой стороне. Он представляет собой два односторонних диска, склеенных тыльными сторонами по специальной технологии. Чтобы не переворачивать такой диск в плейере, требуется 2 лазерные головки, направляющие излучение снизу и сверху.

Четвертый тип - двухсторонний диск с двумя рабочими слоями на каждой стороне. Он представляет собой два односторонних диска с двумя рабочими слоями, склеенных тыльными сторонами.

В табл. приведена информационная емкость дисков DVD.

1. Общее наименование оптических (лазерных) носителей информации.
2. Наименование оптических дисков, предназначенных для записи в цифровой форме и воспроизведения через специальное проигрывающее устройство (CD player) музыкальных произведений (CD-DA).

Все форматы компакт-дисков восходят к аудио-дискам CD-DA (Compact Disc – Digital Audio), появившимся в середине 1970-х в качестве замены виниловых пластинок. Начало промышленного производства компакт дисков относят к 1983. В настоящее время оптические диски являются одним из наиболее надежных и экономичных средств для долговременного (десятки лет) хранения данных в цифровом виде.

Устройство компакт-диска

Диаметр компакт-диска обычно составляет 4, 5 дюйма (120 мм), но существуют диски меньшего диаметра - 3, 25 дюйма. Толщина диска 1, 2 мм, диаметр центрального отверстия - 15 мм.

Оптический компакт-диск состоит из прочной, прозрачной основы (поликарбонатной или полихлорвиниловой), отражающего и защитных слоев. В качестве отражающей поверхности обычно используется слой напыленного алюминия (реже золота). Цифровая информация представляется на отражающей поверхности чередованием впадин (неотражающих пятен) и отражающих свет участков.

Компакт-диск имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от центра к краю. На 1 см помещается 6000 витков дорожки. В соответствии с принятыми стандартами поверхность диска разделена на три основных области: входную директорию (Lead in), где содержится оглавление (Table Of Contents, TOC), адреса записей, число заголовков, объем (время) записи, название диска; область данных; выходную директорию (Lead out), которая содержит метку конца диска. Все форматы компакт-дисков используют физические секторы размером 3234 байта, из которых 882 байта предназначены для вспомогательных данных, служащих для контроля и коррекции ошибок. Секторы группируются в логические дорожки , сведения о которых помещаются в TOC.

Запись цифровых данных на компакт диск производится либо штамповкой с матрицы (фабричные CD-ROM), либо в специальных дисководах CD-RW лучом лазера. Считывание данных производится также лучом лазера с последующим их преобразованием из цифровой в аналоговую форму и воспроизведением. Емкость дисков стандартов CD-ROM/R/RW обычных размеров составляет 650-700 Мб (74-80 мин для аудиозаписей CD-DA). Время доступа к данным для различных моделей колеблется от 80 до 400 мс.

Файловые системы компакт-дисков

Основным стандартом, определяющим логический и файловый формат записи компакт-дисков, является международная спецификация ISO 9660 (ранее называлась High Sierra). В целях совместимости с различными считывающими устройствами и операционными системами этот стандарт содержит значительные ограничения (например, на длину имен файлов до 8 символов). Позднее стандарт был расширен за счет включения трех уровней обмена (Level 1, 2, 3), что позволило в ISO 9660 Level 2 и Level 3 снять многие ограничения по именованию файлов и структуре каталогов. В операционных системах, начиная с Microsoft Windows 95 и NT, поддерживается также формат Joliet, допускает использование длинных имен файлов. Существует также файловая система UDF (Universal Disk Format; ISO 13346), позволяющая работать с записываемыми компакт-дисками как с обычными дисковыми накопителями.

Стандарты CD

Стандарты CD, отражающие историю развития этой технологии, описаны в спецификациях, которые по традиции называются «цветными книгами».

Red Book («Красная книга») - изначальный стандарт, разработан Philips и Sony для музыкальных компакт дисков CD-DA (Compact Disc-Digital Audio). Стандарт позволяет записывать до 99 музыкальных дорожек общей длительностью 74 минуты. Существует расширение этого стандарта CD-Text, позволяющее дописывать дополнительную текстовую информацию о произведениях и исполнителях. «Красная книга» определяла физическую структуру сектора компакт-диска. Каждый сектор CD-DA содержит 2352 байта звуковых данных, а также корректирующие (коды обнаружения и исправления ошибок - Error Detection Codes (EDC) & Error Correction Codes (ECC)) и управляющие данные, содержащие сведения о номере дорожки, ее длительности, и позволяют переходить на начало любой дорожки. Кроме того, «Красная книга» определяет устройство компакт-диска и лазерной головки, стандарты модуляции и исправления ошибок, формат записи данных и др.

Yellow Book («Желтая книга») содержит расширения «Красной книги», описывающие стандарт CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory), разработанный Philips и Sony для записи на компакт-диски различных данных в цифровом виде (для использования в ПК). Стандартный формат CD-ROM получил название Mode 1. Внутри каждого сектора диска помимо пользовательских данных хранится информация для обнаружения и исправления ошибок - EDC/ECC, данные для синхронизации. Расширением стандарта CD-ROM стал набор стандартов CD-ROM XA (CD-ROM eXtended Architecture), разработанный фирмами Philips, Sony и Microsoft для хранения и воспроизведения данных мультимедиа на CD-ROM. В соответствии с расширенной архитектурой блоки записи аудиоданных располагаются между блоками текстовых, графических или видеозаписей. Этим предоставляется возможность при воспроизведении записей видеть их и слышать одновременно. Форматы CD-ROM XA используются для компакт-дисков Kodak PhotoCD и VideoCD (формата CD-I Bridge), Karaoke CD и Sony PlayStation CD.

Green Book («Зеленая книга») - формат CD-I (CD-Interactive), разработанный Philips для интерактивных мультимедийных приложений. Производство дисков CD-I открыто в Великобритании в мае 1992 фирмами Philips, Sony, Matsushita. Стандарт допускает запись смешенных данных (звука, видео, рисунков, др. типов данных) и предусматривает возможность интерактивного взаимодействия с пользователем. Применяется для записи VideoCD в формате MPEG. Гибридный формат CD Bridge определяет метод записи данных CD-I на диски CD-ROM XA, что позволяет его читать в любом накопителе, совместимом с CD-ROM XA.

Orange Book («Оранжевая книга») определяет стандарты записываемых компакт-дисков. Часть I книги определяет магнитооптический компакт-диск (Compact Disc – Magneto-Optical, CD-MO). Часть II - компакт диск для однократной записи (Compact Disc – Write Once, CD-WO; Compact Disc Write Once, Read Many times, CD-WORM), который чаще называют CD-R (Recordable). В процессе записи на такие диски лазерный луч необратимо модифицирует поверхность диска, позволяя в последующем лишь считывать имеющиеся на нем данные. В диске этого формата между отражающим и защитным слоем расположен слой из органического красителя, который и прожигает лазер в процессе записи. Часть III определяет стираемый (перезаписываемый) диск (Compact Disc – Erasable, CD-E), который называют CD-RW (ReWritable). В первом полугодии 1997 фирмы Ricoh, Philips Electronics, Sony Electronics и Hewlett-Packard объявили о планах выпуска CD-RW и первых дисководов для них. Первые версии накопителей CD-RW фирмы Ricoh имеют интерфейс SCSI-2 и обеспечивают условные скорости: при записи - 2х, при считывании - 6х. Один из способов реализации перезаписываемых дисков основан на использовании изменения структуры пластиковых материалов покрытия дисков в миниатюрной области нагрева, а вместе с этим и характеристик отражения луча в соответствующей точке. Запись и считывание данных производится лучом лазера разной интенсивности. Восстановление исходной структуры поверхности диска для стирания сделанной записи производится также путем нагрева, но уже до другой температуры, которая соответствует точке плавления материала покрытия диска. Другой способ основан на использовании свойств соединения кобальта с гадолинием изменять поляризацию отраженного сигнала при условиях аналогичных выше описанным. При считывании отраженного лазерного излучения через поляризационные фильтры эти изменения преобразуются в электрические сигналы. Современные CD-RW выдерживают десятки тысяч циклов стирания и записи, тем не менее, надежность хранения данных на CD-RW (в особенности, при неоднократной перезаписи диска) несколько меньше, чем на дисках стандарта CD-R. Кроме того, максимальная скорость записи дисков CD-R, как правило, выше скорости записи CD-RW. «Оранжевая книга» различает односеансовую запись (Disc-at-Once, DAO) и последовательную многосеансовую запись (Track-at-Once, TAO) диска. В первом случае данные записываются на диск целиком за один раз, во втором случае данные могут дописываться в несколько сеансов, в каждом из которых создается обновленная таблица содержания диска (Table of Content, TOC). Некоторые устаревшие дисководы CD-ROM и проигрыватели не умеют читать многосеансовые диски. Для записи данных на компакт-диски требуется располагать соответствующим приводом, чистыми «болванками» соответствующего формата и программным обеспечением для записи.

White Book («Белая книга») определяет формат видеодисков Video CD, который также называют Digital Video (DV). Формат разработан Matsushita, JVC, Sony и Philips. Видеодиски являются разновидностью дисков CD-ROM XA. На них можно записать около 70 минут видео в стандарте MPEG-1 со звуковой дорожкой CD-качества. В настоящее время вместо стандарта Video CD все чаще используется DVD.

Blue Book («Голубая книга») определяет формат усовершенствованного музыкального компакт-диска (Enhanced Music CD, CD-Extra, CD-Plus), который может содержать звуковые дорожки и компьютерные файлы, записанные последовательно в 2 сеанса. Такие диски можно прослушать на любом проигрывателе аудиодисков.

В настоящее время большое распространение получают компакт-диски типа DVD , которые превосходят обычные CD по емкости, скорости чтения/записи и другим показателям. Для чтения DVD требуются особые приводы (Дисководы DVD в ПК), которые, как правило, способны считывать и данные с CD-ROM и CD-R/RW. Существуют форматы записываемых (DVD-R, DVD+R) и перезаписываемых (DVD-RW, DVD+RW) DVD. Первоначально предназначавшиеся для распространения видеофильмов, DVD сегодня широко используются для хранения и обмена различными данными. Емкость DVD составляет от 4, 7 (односторонний однослойный диск) до 17 (двухсторонний двухслойный диск) Гбайт.

В середине 90-х годов в базовую конфигурацию персональных компьютеров перестали включать дисководы гибких дисков диаметром 5,25 дюйма (120 мм), а на этом месте стали устанавливать дисководы CD-ROMтакого же размера. АббревиатураCD - ROM (Compact Disc Read - Only Memory ) переводится на русский язык как: Посто­янное запоминающее устройство на основе компакт-диска.

Стандартный компакт-диск может хранить от 650 до 800 Мбайт данных. Используются также диски диаметром 80 миллиметров, то есть трехдюймовые, объемом около 180-210 Мб. Их преимущество – меньшие размеры (но не стоимость). Иногда встречаются диски, называемые business card CD - компакт-диск, похожий на визитную карточку, как по внешнему виду, так и по размеру. Фактически это обрезанные с двух сторон трехдюймовые диски. На такой диск записывается от 10 до 70 Мб, в зависимости от степени обрезания краев диска.

Компакт-диск – это самый экономичный вид памяти. Объем памяти компакт-диска в сотни раз превышает память гибкой дискеты, а стоимость больше чем у дискеты всего лишь в несколько раз. Популярность этого вида памяти выросла с появлением дисков однократной (CD - R ) и многократной (CD - RW ) записи. Однако полностью вытеснить другие внешние носители оптическая память не смогла из-за сложностей, возникающих в процессе записи, а именно:

на компакт-диске нельзя отредактировать или удалить отдельный файл, можно только очистить весь диск;

добавлять информацию можно только на так называемые мультисессионные диски;

компакт-диски специальных форматов (например, Audio) способны к чтению/записи только файлов определенного типа – выбрав неудачный формат при первом форматировании, и записав не те данные, вы уже не сможете ничего ни прочитать, ни записать – фактически испортите диск.

Строение компакт-дисков.

В компакт-диске двоичный код считывается с помощью лазерного луча, отражающегося от поверх­ности диска. Код записывается на спиральной дорожке, идущей от центра диска к его периферии.

Информация на компакт-диск может быть записана тремя путями (см. рисунок 6).

Методом штамповки микроскопических углублений на верхнюю часть нижнего защитного слоя. Углубления, называемые также питами образуют информационный узор. Это CD -диски , в них фабричная запись никаким изменениям не поддается, но качество записи – самое высокое.

Диски однократной записи или CD - R . Здесь между основой и отражающим слоем расположен регистрирующий слой из специального органического вещества, который необратимо темнеет при нагревании лазерным лучом.

Диски многократной записи или CD - RW . Здесь в регистрирующем слое находятся неорганические кристаллы, они в одном режиме освещения лазером темнеют, а в другом темные места опять превращаются в светлые. Таким образом, можно создать запись, а потом стереть ее и многократно повторить этот процесс. Но качество записи на CD-RW ниже, чем на CD-R.

Рис. 6. Участки поперечного разреза компакт-дисков: а – верхний слой из пластмассы или лакового покрытия; б – светоотражающий слой из алюминия или золота; в – информационный узор компакт-диска; г – регистрирующий слой записывающих дисков; д – нижний пластмассовый слой

Во всех вариантах при считывании лазерный луч в углублениях или в непрозрачных местах изменяет свою интенсивность, что фиксируется фотоэлементом и преобразуется в цифровой код.

Наиболее уязвима не нижняя, а верхняя часть компакт-диска. Слой лака и металлической фольги может повредиться, если на нем с нажимом написать что-то ручкой или карандашом. Диск становится неработоспособным. Следует писать только фломастером или маркером. А нижний слой нужно очищать от грязи и не царапать.

Многие дисководы имеют на передней панели небольшое отверстие для аварийного извлечения диска. Разогнув канцелярскую скрепку и вставив ее конец в отверстие, вы приоткроете дисковод, после чего сможете вручную достать диск.

Запись информации на CD-R и CD-RW.

Для записи дисков требуется специальный записывающий (Re-Writable) дисковод, способный как читать, так и записывать диски.

Память компакт-диска может быть разбита на несколько самостоятельных участков (сессий),тогда диск называетсямультисессионным . В связи с таким разбиением, возможно несколько вариантов:

на мультисессионные CD-R и CD-RW можно добавлять новые записи;

новые файлы на CD-RW с одной сессией можно записать только после полной очистки диска.

диск CD-R с одной сессией для записи закрыт;

При записи файлов на компакт-диски сектор данных (то есть наименьшая единица хранения) равен двум килобайтам. Но на запись первой сессии дополнительно требует 22 мегабайта, а на запись каждой последующей сессии ­– 13 мегабайт. То есть, после каждой записи емкость диска немного уменьшается. Но по сравнению со всем объемом диска (650-800 Мб) это не так много.

Старые дисководы могут неправильно работать с мультисессионными дисками. На них может быть видна только первая сессия, или не видна последняя. И наоборот, многие старые диски могут не читаться на новых дисководах, такое тоже случается.

При записи компакт-диска лазер включается на повышенную мощность. Лазер перемещается вдоль дорожки, записывая нужную информацию. Прервать этот процесс невозможно. Если компьютер не успеет передать очередную порцию информации для записи, процесс будет прерван и используемая заготовка испорчена. Для защиты прерывания потока информации в современных устройствах имеется буфер размером в несколько мегабайт.

В современных моделях CD-ROMможет использоваться специальная технология, которая позволяет временно прервать запись и возобновить ее после поступления очередной порции данных. Но все же надежнее процесс записи диска не прерывать.

Форматы записи на компакт-диски.

К распространенным форматам относятся следующие.

Data CD – компакт-диск, содержащий различные файлы, без каких-либо ограничений. Это обычное средство хранения данных для компьютера.

Audio CD – музыкальный компакт-диск, который можно прослушать не только на компьютере, но на CD-плеере. В этом формате на компакт-диски записываются wma-файлы, используемые для высококачественной записи звука.

Mp3-диски. На них записывается музыка в сжатом, архивированном звуковом формате mp3. Звук, записанный в этом формате, обладает худшим качеством, чем в wma, но зато занимает намного меньше места. На один mp3 диск можно записать содержимое нескольких Audio CD дисков.

Каждый вид музыкальных дисков находит своего потребителя. Для прослушивания на высококачественном музыкальном центре, конечно, требуются Audio CD. А для карманного плеера разница в качестве все равно не ощущается, дешевле и удобнее использовать диски mp3.

Mixed-mode CD (компакт-диски смешанного типа). На компакт-диск записываются данные и музыка, причем музыка может быть воспроизведена на обычном музыкальном проигрывателе компакт-дисков, а данные вместе с музыкой можно прочитать на компьютере. Такая запись часто используются в мультимедийных играх.

Video CD, записанный на этот диск видеофильм может быть просмотрен на компьютере и на цифровом видеомагнитофоне.

Kodak CD-PROM – формат разработан компанией Kodak для хранения высококачественной графики: фотографий, рисунков и пр. Эти диски обладают оригинальной гибридной технологией: на одних участках заштампован неизменный программный код, на другие можно записывать графику. Проявив фотопленки, служба Kodak может передать клиенту компакт-диск с фотографиями, снабженный сервисным программным обеспечением.

Кроме KodakCD-PROM, существуют и другие фирменные компакт-диски.

Специальные форматы CD(все кромеData-CD) настроены на запись и воспроизведение файлов определенного формата. Диск, созданный как специальный, воспринимает записанные на нем данные как музыку, или фильм, или изображение. Если на такой диск записать, скажем, текстовый файл, тоCD-ROMзаписанный двоичный код как текст не воспримет, а будет пытаться его воспроизвести как музыку или видео. Не найдя нужной для воспроизведения информации, компьютер зависает.

Скорость чтения/записи данных.

Это основной параметр, характеризующий как компакт-диск, так и дисковод. Скорость измеряется в кратных долях. За единицу измерения (1х) принята скорость чтения в первых серийных образцах (созданных в 70-х годах ХХ века), составлявшая 150 Кбайт/сек.

При тогдашним стандартном объеме памяти в 650 Мбайт это обеспечивало прослушивание диска за 74 минуты. Первые диски были чисто музыкальными, и такое время позволяло целиком записать на диск симфоническое произведение классической музыки.

В настоящее время наибольшее распрост­ранение имеют устройства чтения CD-ROMс производительностью 32х-48х. Максимальная применяемая скорость составляет 56х. Легко определить время чтения/записи данных для разных скоростей:

для 8х оно составит 9 минут 15 секунд;

для 32х – примерно 2 минуты 20 секунд;

для 52х – около 1 минуты 25 секунд.

Современные CD-ROMобладают средствами, позволяющими еще больше уменьшить это время, вплоть до 30 секунд. Но все равновремя чтения дисков на CD - ROM в миллионы раз больше времени доступа к данным на жестком диске, не говоря уже об оперативной памяти.

Некачественные компакт-диски могут портить механизм привода CD-ROM. Несбалансированный, бракованный диск в дисководе будет гудеть, при более высокой скорости дисковод может начать вибрировать. Некачественный диск внутриCD-ROMможет даже «взорваться» – разорваться на части. ПриводыCD-ROMустойчивы к такому разрыву, но придется дисковод разбирать и удалять остатки диска. На дискахCDскорость чтения не указывается,CD-ROMсам ее определяет.

На дисках CD-Rобычно указывают максимальную скорость чтения и набор скоростей, при которых можно осуществлять запись. Для дисков CD-RW указываются три различных скорости. Первой принято указывать максимальную скорость первичной записи компакт-дисков, затем идет скорость перезаписи, и последней указывается скорость чтения. Таким образом, дискCD-RWс обозначением 24/10/40 может записывать диски на скорости до 24x150=3600 Кбайт/сек, перезаписывать на скорости до 10x150=1500 Кбайт/сек, а читать компакт-диски со скоростью 40x150=6000 Кбайт/сек.

Если на заготовках написано, что они поддерживают скорости выше 10х, то очень вероятно, на второй или на четвертой скорости они не будут надежно работать. Если же у вас заготовка поддерживает скорости до 8х, то на десятой скорости вы записывать не сможете, даже при наличии соответствующего устройства. Все же для гарантии качества записи лучше высокой скоростью не увлекаться, ограничиться минимальной, лучше всего 4-8х.

Скорость чтения и записи зависит не только от заготовок, но и от используемого устройства CD-ROM. Устаревшие читающие дисководы могут не поддерживать современные форматы, особенно на дискахCD-RиCD-RW, они для современных дисков непригодны и их лучше заменить. Низкоскоростной записывающий дисковод может оказаться непригодным для дисков с высокой скоростью записи.

DVD- диски (Digital Versatile Disk).

Versatile– значит многосторонний, универсальный. А первоначальноDVDзначило: цифровой видео диск, поскольку он создавался как замена видеокассетам.DVD-технология является дальнейшим развитиемCD-технологии, поэтому у дисковDVDиCDмного общего. Далее в основном будут описаны отличия.

Таблица 2. Виды DVD.

Физическая основа DVD-дисков та же, что и уCD, только питы мельче и меньше длина волны света лазерного луча, используемого для чтения и записи. Длина волны светового потока лазера уCD-дисководов составляет 0,76 мкм, уDVD-дисководов – 0,65-0,635 мкм, это снижение дало возможность уменьшить площадь пита в несколько раз. За счет более тонкой структуры емкость дисковDVDдостигает гигабайтных величин.

DVD может иметь одну или две рабочие стороны, и один или два рабочих слоя на каждой стороне. В двухслойных дисках лазерный луч сначала считывает информацию на нижнем, более глубоком слое, а затем перефокусируется на верхний, полупрозрачный слой.

В зависимости от числа слоев и сторон имеется несколько вариантов (табл 1). Цифра в названии получается путем округления емкости диска до целого числа в большую сторону. Вместимость можно определить на глаз: определить количество рабочих сторон и обратить внимание на их цвет: двухслойные стороны обычно имеют золотистый цвет, а однослойные – серебряный. Разумеется, наиболее распространен односторонний однослойный DVD.

На DVDможно записать примерно те же данные, что и наCD:

DVD-Video – записывают видео на одну дорожку, звук – на другую;

DVD-Audio – содержит неархивированные аудиоданные высокого качества;

DVD-Data – содержит любые данные, читаемые компьютером;

смешанное содержимое.

Эти данные записываются в одной файловой системе, и, в отличие от CD, нет фундаментальных различий в аудиозаписи и записи данных. А значит, на аудиоDVD-RWвпоследствии можно будет записывать данные.

У DVDнамного выше скорость чтения/записи данных: единица скорости равна 1,32 Мб/сек, это в 8,8 раз больше, чем у компакт-диска. То есть, цифры скорости 4х, 10х и др. означают скорость примерно в 9 раз большую, чем уCD.

У DVDесть два стандарта записи:DVD-R(W) иDVD+R(W). Первоначально, в 1997 году появилсяDVD-R(W). Но цена лицензии на эту технологию была слишком велика, и поэтому несколько производителей объединились и в 2002 году разработали стандартDVD+R(W). Разгорелась «война форматов». Но сейчас накал борьбы снизился, поскольку приводыDVDв основном переориентировались на чтение/запись обоих форматов. Однако старые или дешевые плееры могут поддерживать только один стандарт, в основном этоDVD-R(W), появившийся на 5 лет раньше.

» [Экзамен по информатике][Билет №6]

Устройства памяти компьютера. Носители информации (гибкие диски, жесткие диски, диски CD-ROM/R/RW, DVD и др.)

Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио-и видеоклипы и т. д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).

В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД или дискетах) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД или винчестерах), в основу записи, хранения и считывания информации положен магнитный принцип, а в лазерных дисководах - оптический принцип.

Гибкие магнитные диски.

Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой. Дискета вставляется в дисковод, вращающий диск с постоянной угловой скоростью. Магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на которую и записывается (или считывается) информация.

Информационная ёмкость дискеты невелика и составляет всего 1.44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации также мала (около 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об./мин).

В целях сохранения информации гибкие магнитные диски следует предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как это может привести к размагничиванию носителя и потере информации.

Жесткие магнитные диски.

Жесткий диск (HDD - Hard Disk Drive) относится к несменным дисковым магнитным накопителям. Первый жесткий диск был разработан фирмой IBM в 1973 г. и имел емкость 16 Кбайт.

Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью. За счет множества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жестких дисков может в десятки тысяч раз превышать информационную емкость дискет и достигать сотен Гбайт. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (около 133 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков (7200 об./мин).

Часто жесткий диск называют винчестер. Бытует легенда, объясняющая, почему за жесткими дисками повелось такое причудливое название. Первый жесткий диск, выпущенный в Америке в начале 70-х годов, имел емкость по 30 Мб информации на каждой рабочей поверхности. В то же время, широко известная в той же Америке магазинная винтовка О. Ф. Винчестера имела калибр - 0.30; может грохотал при своей работе первый винчестер как автомат или порохом от него пахло - не ясно, но с той поры стали называть жесткие диски винчестерами.

В процессе работы компьютера случаются сбои. Вирусы, перебои энергоснабжения, программные ошибки - все это может послужить причиной повреждения информации, хранящейся на Вашем жестком диске. Повреждение информации далеко не всегда означает ее потерю, так что полезно знать о том, как она хранится на жестком диске, ибо тогда ее можно восстановить. Тогда, например, в случае повреждения вирусом загрузочной области, вовсе не обязательно форматировать весь диск (!), а, восстановив поврежденное место, продолжить нормальную работу с сохранением всех своих бесценных данных.

В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы. Чтобы сохранить информацию и работоспособность жестких дисков, необходимо оберегать их от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

Лазерные дисководы и диски.

В начале 80-х годов голландская фирма «Philips» объявила о совершенной ею революцией в области звуковоспроизведения. Ее инженеры придумали то, что сейчас пользуется огромной популярностью - Это лазерные диски и проигрыватели.

За последние несколько лет компьютерные устройства для чтения компакт-дисков (CD), называемые CD-ROM, стали практически необходимой частью любого компьютера. Это произошло потому, что разнообразные программные продукты стали занимать значительное количество места, и поставка их на дискетах оказалась чрезмерно дорогостоящей и ненадёжной. Поэтому их стали поставлять на CD (таких же, как и обычные музыкальные).

Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных дисках CD (CD - Compact Disk, компакт диск) и DVD (DVD - Digital Video Disk, цифровой видеодиск) информация записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и приобретает значения 0 или 1.
Для сохранности информации лазерные диски надо предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения.

На лазерных дисках хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна. Производятся такие диски путем штамповки. Существуют CD-R и DVD-R диски информация на которые может быть записана только один раз. На дисках CD-RW и DVD-RW информация может быть записана/перезаписана многократно. Диски разных видов можно отличить не только по маркировки, но и по цвету отражающей поверхности.

Запись на CD и DVD при помощи обычных CD-ROM и DVD-ROM невозможна. Для этого необходимы устройства CD-RW и DVD-RW с помощью которых возможны чтение-однократная запись и чтение-запись-перезапись. Эти устройства обладают достаточно мощным лазером, позволяющем менять отражающую способность участков поверхности в процессе записи диска.

Информационная ёмкость CD-ROM достигает 700 Мбайт, а скорость считывания информации (до 7.8 Мбайт/с) зависит от скорости вращения диска. DVD-диски имеют гораздо большую информационную ёмкость (однослойный односторонний диск - 4.7 Гбайт) по сравнению с CD-дисками, т.к. используются лазеры с меньшей длинной волны, что позволяет размещать оптические дорожки более плотно. Так же существуют двухслойные DVD-диски и двухсторонние DVD-диски. В настоящее время скорости считывания 16-скоростных DVD-дисководов достигает 21 Мбайт/с.

Устройства на основе flash-памяти.

Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Устройства на основе flash-памяти не имеют в своём составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах.

Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для записи или считывания информации накопители подключаются к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти достигает 1024 Мбайт.