Накопители на оптических дисках (CD, DVD, Blue-Ray)

Руди Максим_Реферат-задание.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» ОмГУПС (ОМИИТ)

 

 

 

 

 

Кафедра « Информатика, прикладная математика и механика»

 

 

 

Накопители на оптических дисках (CD, DVD, Blue-Ray)

 

Тематический реферат

по разделу «Технические средства реализации информационных процессов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент гр. 44П Руди М. И.

06.11.2014

 

Преподаватель Манохина Т. В.

06.11.2014

 

 

 

 

 

 

Омск 2014

 

Содержание

 

1.Введение……………………………………………………………2

2. Лазерные накопители CD-ROM, CD-R и CD-RW………………3

2.1Лазерные накопители CD-ROM…………………………………3

2.2Диски CD-R……………………………………………………….4

2.3CD-RW накопители на перезаписываемых  дисках…………….6

3Форматы DVD……………………………………………………....8

4. HD DVD или Blu-Ray…………………………………………….11

5.Вывод………………………………………………………………13

6.Список литературы………………………………………………..13

7.Тестовые вопросы…………………………………………………13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение 

 В конце 70-х годов прошедшего  века две компании, Philips и Sony, серьезно занялись вопросом цифрового звуковоспроизведения. Они приступили к разработке нового типа носителей, базирующихся на оптической технологии записи и считывания данных, который был призван прийти на смену виниловым грампластинкам. В результате в 1982 г. появились привычные нам сегодня музыкальные компакт-диски CD1 Digital Audio (CD-DA), спустя два года вышли и компьютерные CD-ROM. Их характеристики были определены исходя из поставленной первоначально задачи — записи музыки. С этим связан выбор концентрической дорожки (собственно, как и на грампластинках), более пригодной для последовательного, а не для произвольного доступа к данным, характерного для компьютерных систем. Емкость дисков, первоначально составлявшая 650 Мбайт, была выбрана с точки зрения возможности записи 74 мин. музыки.

Похоже, неожиданно для самих создателей новинка пришлась ко двору в ПК. Именно благодаря приводам CD-ROM возникло понятие «мультимедиа», в компьютерах платформы PC появились аудио-функции, пришли большие деньги в игровую индустрию. Технология развивалась, вслед за «штампованными» заводскими CD-ROM были созданы диски с однократной (CD-R) и многократной (CD-RW) записью. 

Дальнейшая эволюция технологий записи информации на оптические носители информации привели к созданию DVD приводов и дисков с возможностью записи еще большего количества информации (до 17 Гбайт на двухслойный двухсторонний диск). Предпосылкой для разработки такого типа оптических носителей, сначала называвшихся Digital Video Disc 2и потом переименованных в Digital Versatile Disc, что подчеркивает их универсальность, послужило желание вслед за музыкой «переложить на цифру» и фильмы. 

Следующим этапом развития технологий оптических дисков вероятно станет применение новых стандартов последнего поколения DVD с еще более высокой плотностью записи : HD DVD или Blu-Ray. Исход борьбы между сторонниками  которых пока неизвестен. 

В настоящее время наиболее интересной разработкой является новейший тип носителей информации, под общим названием FMD3 ROM (fluorescent multilayer disk), то есть флуоресцентный многослойный диск с уже сегодня достигнутой вместимостью 140 Гбайт, что не является теоретическим пределом. К сожалению из-за высокой стоимости оборудования, реализующего технологии FMD, говорить об их практическом применении еще преждевременно.

 

 

2.  Лазерные накопители CD-ROM, CD-R и CD-RW

2.1Лазерные накопители CD-ROM

На диске CD-ROM промышленным способом записывается информация, и произвести ее повторную запись невозможно. Наибольшее распространение получили 5-дюймовые диски CD-ROM емкостью 670 Мбайт. По своим характеристикам они полностью идентичны обычным музыкальным компакт-дискам. Данные на диске записываются в виде спирали (в отличие от винчестера, данные на котором располагаются в виде концентрических окружностей). С точки зрения физики лазерный луч определяет цифровую последовательность единиц и нулей, записанных на CD, по форме микроскопических ямок (пит, pit) на его спирали. Принцип считывания информации с оптического диска можно приближенно разбить на четыре этапа.

1.  Луч слабого лазера испускается лазер диодом привода CD-ROM. Проходя через систему линз, он фокусируется на областях спирали данных компакт-диска, двигаясь по траекториям, задаваемым сервоприводом. Сервопривод служит для перемещения направляющей линзы.

2.  Луч производит считывание, отражаясь с различной интенсивностью от pit-слоя компакт-диска.

3. Отраженный луч возвращается, попадая  в группу призм. Там происходит  его преломление и отражение  на фотодетектор.

4.  Фотодетектор определяет интенсивность светового потока и переправляет эту информацию к микропроцессору дисковода, который завершает ее анализ, преобразуя в цифровую последовательность.

Основу компакт-диска диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм составляет слой оптически чистой поликарбонатной пластмассы — это нижняя сторона подложка (back layer4). На нее нанесен тонкий слои алюминия, придающий диску необходимые отражающие свойства. От окисления и механических повреждении его защищает лакировка. Поверх лакового слоя печатается этикетка диска.

Главное характеристикой привода CD-ROM является скорость чтения данных, поднять которую можно только единственным способом - увеличением частоты вращения диска. Поскольку для CD-ROM изначально принята постоянная линейная скорость чтения (Constant Linear Velocity - CLV5), то частота вращения диска является переменной величиной, обратно пропорциональной расстоянию от считывающей головки до центра. Для первого поколения устройств со скоростью чтения 150 Кб/с (односкоростные, или 1Х) она лежит в диапазоне от 200 об/мин для внешней части дорожки диска до 530 об/мин для внутренней. В следующих поколениях частоты вращения, а с ними скорость чтения, просто увеличивались в целое число раз (двухскоростные - 2 X, четырехскоростные - 4Х и т. д.).

Так продолжалось довольно длительное время, пока скорость высококлассных моделей не достигла 12Х (1800 Кб/с), а массовых - 8Х (1200 Кб/с).

Появившиеся на рынке в 1997 году 24-скоростные CD-ROM работали по полной CAV-технологии при частоте вращения диска 5000 об/мин., и скорость считывания данных у них лежала в пределах от 1,8 до 3,6 Мбайт/с. При 50-ти кратной скорости, как у самых новых накопителей, частота вращения достигает 12 тыс. об./ мин., что пока не используется даже в самых современных жестких дисках. Поток данных при этом составляет 7,2 Мб/с.

Однако шум, издаваемый приводом на таких скоростях не выдерживает никакой критики. Дошло до того, что некоторые пользователи стали выбирать дисководы 24-32х. Пусть немного медленнее, зато тихо. Кроме того, появились специальные программы, позволяющие ограничивать скорость любого привода не более желаемой.

Дисководы CD-ROM могут иметь различные интерфейсы. Подавляющее большинство подключаются к обычному IDE выходу на материнской плате.

2.2Диски CD-R

 Цены на средства записи компакт-дисков наконец снизились (от 50$), а это значит, что теперь даже частное лицо может попытаться выпустить небольшим тиражом свой диск.

Чтобы записать один-единственный компакт-диск, семь лет назад потребовались бы целая комната аппаратуры, два квалифицированных специалиста и восемь часов работы. Сегодня, имея компьютер с записывающим дисководом CD-R, можно сделать диск менее чем за час. Аббревиатурой CD-R 6(CD-Recordable) обозначена технология однократной оптической записи, которую можно использовать для архивирования данных, создания прототипов дисков для серийного производства и для мелкосерийного выпуска изданий на компакт-дисках, записи аудио и видео. На CD-R, в частности, основана система Photo CD фирмы Kodak.

Назначение устройства CD-R - запись данных на компакт-диски CD-R, которые потом можно читать на накопителях CD-R, CD-ROM и CD-RW. До недавнего времени они использовались в основном для создания и тиражирования аудио-, видеодисков и дистрибутивов программного обеспечения. Однако, если посмотреть на эти устройства с иной точки зрения, то оказывается, что накопители CD-R - идеальный выбор в качестве устройства для архивирования данных.

Если говорить о скорости чтения/записи, то накопители CD-R сильно проигрывают традиционным накопителям на жестких магнитных дисках, имеют примерно одинаковые возможности с JomegaZip7 с интерфейсом SCSIn8 значительно превосходят JomegaZip с интерфейсом LPT.

Скорость записи для недорогих моделей составляет 32Х, скорость чтения - 42-50Х. Не слишком высокие скорости записи связаны с определенными техническими трудностями. В моделях более высокого класса скорость записи доведена до 40 -50Х. Получение более высоких скоростей сопряжено со значительными трудностями, так как резко возрастают требования к стабильности механического тракта.

Скорость записи для недорогих моделей составляет 32Х, скорость чтения - 42-50Х. Скорость чтения/записи, безусловно, важный, но не единственный показатель, который определяет выбор накопителя для архивации данных. Не менее важна удельная стоимость одного мегабайта хранимых данных. И носители CD-R здесь вне конкуренции - при объеме в 650 Мбайт эти диски стоят в розницу около 0,4$ за штуку, что дает рекордно низкую удельную стоимость одного мегабайта хранимых данных. Следует также отметить, что компакт-диски более надежны при длительном хранении информации, чем магнитные носители: последние весьма чувствительны к электромагнитным полям и ударным нагрузкам.

В любом компакт-диске данные кодируются и записываются в виде последовательности отражающих и не отражающих участков. При записи CD-R сфокусированным мощным лазерным лучом нагреваются небольшие области слоя красителя. Краситель передает тепло смежной с ним подложке, под действием которого она изменяет свои свойства и начинает рассеивать свет. В областях, не нагревающихся лазером, подложка остается прозрачной и при считывании данных пропускает луч. Последний проходит до металлического слоя, отражается от него и через подложку попадает на светочувствительный датчик.

Хотя способы записи информации на обычные компакт-диски и на диски CD-R различны, результат мы имеем один и тот же - последовательность отражающих и не отражающих участков, которую может прочесть любой дисковод CD-ROM. При чтении диска на него направляется маломощный лазерный луч, и светочувствительный датчик воспринимает последовательность отраженных сигналов.

Еще один фактор, который необходимо учитывать, - режим записи. Существуют два режима: односеансный и многосеансный. В односеансном режиме запись всего диска должна осуществляться за один проход без перерывов. В многосеансном режиме данные записываются за несколько сеансов, в результате чего информация на диске представляется в виде нескольких отдельных томов. Не все накопители CD-ROM способны читать диски, записанные подобным способом. Режим многосеансной записи позволяет записать часть данных, остановиться, а затем продолжить запись.

Одно из достижений технологии записи CD-дисков — способ "записи пакетами" (Packet Writing). При использовании пакетной записи у пользователя создается полная иллюзия работы с обычным жестким диском: вы можете скопировать файл на диск, отредактировать или удалить его, создать еще несколько файлов на диске и т. д. Помимо уже перечисленных способов использования дисководов CD R/RW, последние позволяют также копировать CD носители, записывать аудио диски в формате CD-DA, а также CD-диски в других форматах: Hybrid CD, CD Extra, CD Text, Video CD и т. д. Естественно, все устройства CD-R/CD-RW могут работать и как обычные дисководы CD-ROM — то есть читать CD диски.

 

2.3 CD-RW накопители на перезаписываемых дисках  

  Семь лет назад на компьютерном рынке появились накопители, которые дают возможность работать с перезаписываемыми CD-RW (CD-ReWritable), известными также как CDE . Такие устройства позволяют заносить информацию на существующие недорогие компакт-диски с возможностью до записи (CD-R ценой около 0,4 $), а при использовании перезаписываемых CD-RW-дисков могут стирать старые данные и записывать вместо них новые. Емкость носителя CD-RW (стоимость около 1 $) составляют 650 Мбайт и равна емкости дисков CD-ROM и CD-R. Запись CD-R основана на "выжигании" лазером каждого бита информации на записывающем слое. Соответственно изменяются отражающая способность диска, которую лазерный луч фиксирует при считывании.

Уровень записи (отражающая способность) в CD-RW определяется специальным комбинированным слоем, который реверсивно изменяет свои характеристики. Запись производится при изменении состояния вещества записывающего слоя, когда вещество под нагревом переходит из кристаллического состояния в аморфное. Такой процесс называется фазовым переходом и широко применяется в магнитооптических устройствах. Но в отличие от магнитооптики запись на CD-RW определяется изменением отражающей способности поверхности. В связи с этим CD-RW-диски более "капризны", при чтении, так как изменение отражательных свойств у них намного меньше, чем у CD-R.

Совсем недавно дисководы CD-RW были очень дорогими, сегодня их цена снизилась до 80 долл.

Причинами популярности данных носителей информации можно считать единый стандарт, совместимость с CD-ROM, доступность дисководов и соответствующего ПО, доступность компакт-дисков, длительный срок (до 10 лет) и низкая себестоимость хранения информации.

В приводах CD-RW указывается три числа, как правило, в следующем порядке: первое - скорость записи, второе - перезаписи, третье - чтения. Но встречается и другой порядок. В этом случае руководствуйтесь следующим: самое маленькое значение соответствует скорости перезаписи, среднее - скорости первоначальной записи, а самое большое - скорости чтения.