Основните функционални възли на dvd устройството. Основни функционални възли и принцип на действие. Външни и вътрешни дискове

• 
  определя се обобщената структура на устройството;
• 
  определят се основните взаимовръзки на елементите;
• 
  изяснява се естеството на влиянието на липсата на необходимите връзки (или появата на неразрешени връзки) върху цялостното поведение на устройството като цяло;
• 
  местоположението на повредата се намира в рамките на отделния чип, отговорен за тази връзка;
• 
  сигналите на изводите на чипа се проверяват за съответствие със спецификациите на производителя;
• 
  дефектният елемент се заменя.

За да разгледаме най-типичните неизправности на CD / DVD устройствата, нека се обърнем към структурата на това доста сложно устройство, показано на фигурата:

В съответствие с тази структура могат да се разграничат три основни групи от неговите "болести":

• 
  механични повреди;
• 
  неизправности на оптичната система;
• 
  неизправности на електронни компоненти.

Механичните повреди представляват 80...85% общ бройгрешки. Те също могат да бъдат разделени на няколко основни групи:

• 
  липса на смазване на триещите се части;
• 
  натрупване на прах и мръсотия върху движещите се части на дисковия транспортен механизъм;
• 
  осоляване на триещи се повърхности;
• 
  нарушения на нормативната уредба;
• 
  механична повреда на части от транспортния механизъм.

Натрупването на прах и мръсотия върху движещите се части, особено по ръбовете на подвижния плъзгач на каретката, прави почти невъзможно заключването на механизма и в резултат на това устройството постоянно изхвърля диска.

Ориз. 2.Типични места, където се натрупва мръсотия и прах върху носителя на оптичния диск

Запушването на триещите се повърхности води или до спиране на каретката в междинни позиции, или до приплъзване на диска по време на въртене. И двете правят устройството невъзможно за използване. Нарушаването на регулацията на транспортния механизъм също води до подобен резултат.

Изброените по-горе механични повреди се отнасят главно до прости механизми на сравнително евтини задвижвания. Скъпите модели, като правило, имат сложни механизми и за тях основният тип механична повреда е разрушаването на частите на механизма. Най-често това се дължи на факта, че потребителят, вместо да използва бутоните за управление, натиска каретката с диска в устройството с ръка. Последствията от подобни действия могат да бъдат най-неприятните. Ако е достатъчно да почистите, избършете, смажете мръсен и занемарен механизъм и той отново изпълнява функциите си правилно, тогава бързината и прекомерните усилия водят до доста скъп и дълъг ремонт на задвижването.

Вторият тип често срещани неизправности включват неизправности на оптико-електронната система за четене на информация. Въпреки малкия си размер, тази система е много сложно и прецизно оптично устройство. Достатъчно е да погледнете блоковата схема (фиг. 3), за да се съгласите с това. Според честотата на поява през първите година и половина до две години на работа, повреди на оптичната система възлизат на 10 ... 15% от общия брой неизправности. За да подчертаете основните "болести" на оптиката и техните характерни прояви, помислете за нейния състав:

• 
  система за серво управление на въртенето на диска;
• 
  серво система за позициониране на лазерния четец;
• 
  серво система за автофокус;
• 
  радиална следяща серво система;
• 
  система за четене;
• 
  верига за управление на лазерен диод.

• 
  стартиране и ускоряване на въртенето на диска;
• 
  стабилно състояние на въртене;
• 
  спирачен интервал до пълно спиране;
• 
  Ще извадя диска от каретката и ще го извадя от устройството.

Ориз. 3.Структурата на връзките на оптико-електронната система за четене на информация

Сервосистемата за позициониране на главата за четене на информация осигурява плавен подход на главата към дадена записваща песен с грешка, не по-голяма от половината от ширината на пистата в режимите на търсене на необходимата информация и нормално възпроизвеждане. Движението на четящата глава, а с нея и на лазерния лъч през полето на диска се осъществява от двигателя на главата. Работата на двигателя се управлява от сигнали за движение напред и назад от управляващия процесор, както и сигнали, генерирани от процесора за радиална грешка. Характерни признаци на неизправност са както хаотичното движение на главата по водачите, така и нейната неподвижност.

Сервосистемата за радиално проследяване осигурява задържане на лазерния лъч върху пистата и оптимални условия за разчитане на информация. Работата на системата се основава на метода на три светлинни точки. Същността на метода е да раздели основния лазерен лъч с помощта на дифракционна решетка на три отделни лъча с малка разлика. Централното светлинно петно ​​се използва за четене на информация и за управление на системата за автоматично фокусиране. Две странични греди са разположени пред и зад основната греда с леко изместване надясно и наляво. Сигналът за несъответствие на тези лъчи от сензорите за позициониране засяга задвижването за проследяване, причинявайки, ако е необходимо, коригиране на позицията на централния лъч.

Работоспособността на системата за радиално проследяване може да се следи чрез промяна на сигнала за грешка, подаван към задвижването за проследяване.

Контролът и управлението на вертикалното движение на фокусиращата леща се извършва под въздействието на серво фокус. Тази система осигурява точно фокусиране на лазерния лъч по време на работа върху работната повърхност на диска. След зареждането и стартирането на CD-то започва настройка на фокуса според максималното ниво на изходния сигнал на матрицата на фотодетектора и минималното ниво на сигнала за грешка на детекторите за фин фокус и преминаването на нулата на фокуса. В началото на диска контролният процесор на CD-ROM генерира коригиращи сигнали, които осигуряват многократно (две или три) движение на фокусната леща, необходимо за точно фокусиране на лъча върху пистата на диска. Когато фокусът бъде открит, се генерира сигнал, който позволява разчитането на информация. Ако след два-три опита този сигнал не се появи, управляващият процесор изключва всички системи и дискът спира. По този начин за работоспособността на фокусиращата система може да се съди както по характерните движения на фокусната леща в момента на стартиране на диска, така и по сигнала за стартиране на режима на ускоряване на диска, когато лазерният лъч е във фокус.

Системата за четене на информация съдържа фотодетекторна матрица и диференциални усилватели на сигнала. Нормалната работа на тази система може да се съди по наличието на високочестотни сигнали на нейния изход, когато дискът се върти.

Системата за управление на лазерния диод осигурява номиналния ток на възбуждане на диода в режимите на стартиране на диска и четене на информация. Признак за нормална работа на системата е наличието на радиочестотен сигнал с амплитуда около 1 V на изхода на отчитащата система.

Освен функционални повреди на оптичната система, много често тя излиза от строя и поради натрупан прах по фокалната леща (фиг. 4). В същото време, за да приведете CD-ROM в работно състояние, достатъчно е да избършете обектива с мека фланела. Никога не използвайте разтворители за почистване! Фокусните лещи на повечето CD-ROM дискове са направени от органична пластмаса и разтворителят ще повреди трайно повърхността.

Ориз. четири.Оптика на CD/DVD устройство: а) прашна леща, б) чиста леща

Третата група неизправности включва всички повреди на електронното пълнене на задвижването. Въпреки доста малкия (спрямо общия брой дефекти на задвижването) процентът на случаите на повреда на електрониката - 5 ... 10%, отстраняването на неизправности в електронните вериги е най-отнемащата време част от ремонта.

Системите за запис, четене и последваща обработка на информация определят общата функционална схема на CD / DVD устройство, показана на фиг. 5. В допълнение към системите, обсъдени по-горе, той включва тактов генератор, който осигурява часовникови сигнали към всички възли на CD-ROM, и EFM демодулатор, който преобразува 14-битови кодови пакети от диска в 8-битов сериен код. Освен това информацията влиза в процесора за цифрови данни, който заедно с процесора управление на систематае сърцето на цялото устройство. Това е мястото, където се извършва разплитане на данни и коригиране на грешки. Задачата на преплитането на данни при запис на информация е да "разтегне" всеки байт информация в няколко записващи кадъра. В този случай, дори ако има загуба дори на няколко кадъра информация в резултат на механично увреждане на повърхността на диска, резултатът от разпръскването на данни ще бъде наличието на малки грешки в отделни байтове. Такива грешки се коригират от верига за коригиране на грешки.

Ориз. 5.Функционална схема на CD-ROM

В зависимост от стратегията за коригиране на грешки, избрана за конкретен модел CD-ROM и съответно от сложността на процесора и устройството като цяло, на практика един или друг CD-ROM може да коригира една или две незначителни грешки в информацията. рамка (което съответства на евтини модели), или на няколко етапа за възстановяване, с вероятност от 99,99%, сериозно и дълготрайно унищожаване на информация. По правило скъпите CD-ROM модели са оборудвани с такива коректори на грешки. Това е отговорът на често задавания въпрос: „Защо този диск се чете на машината на приятел, но моят компютър дори не го вижда?“

От изхода на процесора за цифрови данни коригираната цифрова информация се подава през комуникационния интерфейс към входа на компютъра, където се обработва допълнително. Ако четенето се извършва от аудиодиск, информацията отива към цифровия филтър, от него към цифрово-аналоговия преобразувател и след това чрез аналоговите вериги за корекция и усилване към аудио изходите.

Така дори и след бегъл преглед на функционалната схема CD-R устройства OM може да заключи това това устройствое много сложно електронна система, което означава, че без правилно избрана стратегия за отстраняване на неизправности намирането на конкретен „виновник“ е изключително трудно.

Лесно е да се открие неизправност, когато тя се обяви (както например на фиг. 6). Но за съжаление, в по-голямата част от случаите, дефектна микросхема външен видне се различава от правилния.

Ориз. 6.Дефектен чип на CD-ROM платката

На фиг. Фигура 7 показва алгоритъм за отстраняване на неизправности, който се използва от специалистите на EPOS за отстраняване на неизправности на CD-ROM устройства от почти всякакъв тип. На практика този алгоритъм неизменно дава положителен резултат.

Основни функционални възли и принцип на действие.

ТЕМА 3.3 Компактдискови устройства

Налични са следните CD-ROM (оптични) носители:

¾ CD-ROM - устройство само за четене

¾ CD-R - еднократно четене и запис

¾ CD-RW - за четене и презапис

¾ Магнитооптични устройства

Устройства: CD-R, CD-RW, CD-ROM, DVD-R, DVD-RW

Принципът на действие на всички оптични устройства за съхранение на информация се основава на лазерна технология: лазерен лъч се използва както за четене, така и за запис на информация. CD-ROM устройства.

Носителят за съхранение на CD-ROM диск е релефен субстрат. Записването на информация е процес на формиране на релеф върху субстрат чрез изгаряне на миниатюрни щрихи с лазерен лъч. Отчитането се извършва чрез регистриране на отражението на лазерния лъч. Сигналът от щрих 1, от повърхността без щрих 0.

CD-ROM устройства

Устройство за зареждане

Оптико-механичен блок

Системи за управление и автономно управление

· Универсален декодер

· Интерфейсен блок

Електромеханичното задвижване върти диска, поставен в устройството за зареждане. Полупроводниковият лазер генерира инфрачервен лъч с ниска мощност, който удря разделителна призма, отразява се от огледало и се фокусира върху повърхността на диска. Лъчът се придвижва до желаната писта по следния начин: първо двигателят премества подвижната шейна с отразяващо огледало до желаната писта с помощта на вграден микропроцесор. Отразеният лъч се фокусира от лещата, отразява се от огледалото, удря разделителната призма и насочва лъча към втората фокусируема леща, след което лъчът удря фотосензора, преобразува светлинната енергия в електрически импулси. Сигналите от фотосензора се изпращат към универсален декодер, който е необходим за преобразуване на импулси в цифрова информация, разбираема за компютър, който е процесор.

Автономна система за проследяване на повърхността на диска и запис на данни гарантира висока точност на четене. Сигналът от фотосензора под формата на импулси постъпва в автономната система за управление, където се изолират сигналите за грешка при проследяване. Тези сигнали от усилвателя влизат в автономната система за управление: фокус, автономна система за управление на излъчената лазерна мощност, скорост на въртене на диска, радиално подаване, мощност на лазерно излъчване, линейна скорост на въртене на диска.

DVD устройства

DVD-дисковете са структурно изпълнени едностранни и двустранни.

За разлика от компактдиска DVD дисковеразстоянието между записващите песни е по-малко и размерите на записващите ходове са намалени. В резултат на това капацитетът се увеличава. Броят на изображенията, съхранявани в DVD формат, е съизмерим с качеството на професионалните студийни видеозаписи, а качеството на звука не е по-ниско от студийното.

Устройства за еднократно записване и еднократно записване

За еднократно влизане CD-R дискове, представляващ диск, чийто регистрационен слой е от материал, който потъмнява при нагряване. Тъмните и светлите области на CD-R са подобни на щрихите и гладките повърхности на CD-ROM.

CD-RW - презаписваеми дискове, чийто записващ слой е направен от органични съединения, които могат да променят фазовото си състояние от аморфно до кристално под въздействието на лазерен лъч.

При нагряване от лазерен лъч над определена критична температура материалът на записващия слой преминава в аморфно състояние и остава в него след охлаждане. При нагряване до температура много по-ниска от критичната възстановява първоначалното си състояние (кристален).

лазерен лъч лазерен лъч

Отразяващ слой Записващ слой

CD-ROM Защитен слой лак

Раздел 4 УСТРОЙСТВА ЗА ДИСПЛЕЙ

• 
  магнитни дискове;
• 
  глави за четене/запис;
• 
  механизъм за задвижване на главата;
• 
  мотор за дисково устройство;
• 
  печатна платка с електронна схема за управление.

Херметичният блок е пълен с въздух под налягане от една атмосфера. HDA капаците на някои твърди дискове имат специален отвор, запечатан с филтърно фолио, което служи за изравняване на налягането вътре и извън блока, както и за абсорбиране на прах.

^ Фигура 5 - Основните елементи на дизайна на твърдия диск
Габаритните размери на твърдите дискове са стандартизирани според параметър, наречен форм фактор (Form-Factor). Например, всички твърди дискове с форм-фактор 3,5" имат стандартни размери на кутията 41,6x101x146 mm.

^ Подложки за магнитни дискове Първите твърди дискове са направени от алуминиева сплав с добавка на магнезий. В съвременните модели като основен материал за дискови плочи се използва композитен материал от стъкло и керамика с нисък температурен коефициент на разширение, което ги прави по-малко податливи на температурни промени и по-издръжливи. Магнитните дискове се предлагат в следните размери: 3.5"; 5.25"; 2,5"; 1,8".

^ Дисковете са покрити с магнитно вещество - работен слой. Може да бъде или оксид, или на базата на тънки филми.

Глави за четене/записпредоставени за всяка страна на диска. Когато устройството е изключено, главите докосват диска. С развиването на дисковете аеродинамичното налягане на въздуха върху главите се увеличава, което води до отделянето им от работните повърхности на дисковете. Колкото по-близо е главата до повърхността на диска, толкова по-голяма е амплитудата на възпроизвеждания сигнал.

^ Задвижващ механизъм осигурява движението на главите от центъра на дисковете към краищата и всъщност определя надеждността на задвижването, неговата температурна стабилност и устойчивост на вибрации. Всички съществуващи задвижващи механизми са разделени на два основни типа: със стъпков двигател и подвижна намотка.

^ Мотор за задвижване на диска въвежда дисковия пакет във въртене, чиято скорост в зависимост от модела е в диапазона 3600 - 7200 об/мин (т.е. главите се движат с относителна скорост 60 - 80 км/ч). Скоростта на въртене на дисковете на някои твърди дискове достига 15 000 оборота в минута. HDDсе върти непрекъснато, дори когато не е достъпен, така че твърдият диск трябва да се монтира само вертикално или хоризонтално.

^ Печатна платка с електронна схема органите за управление и други части на устройството (преден панел, конфигурационни елементи и монтажни части) са подвижни. На печатната платка са монтирани електронни схеми за управление на двигателя и задвижващи глави, както и схема за обмен на данни с контролера. Понякога контролерът е инсталиран директно на тази платка.
Въпроси за самоконтрол:

1. 
   Флопи дискови устройства. Дизайн, принцип на работа, основни компоненти, спецификации FDD;
2. 
   Логическата структура на флопи дисковете;
3. 
   твърди дискове магнитни дискове. Устройство и принцип на работа на HDD, форм-фактори, видове;
4. 
   Основни характеристики и режими на работа на твърдите дискове. Свързване на контролери и HDD;
5. 
   Модерни моделикара;
6. 
   Логическата структура на твърдия диск;
7. 
   Форматиране на твърди дискове;
8. 
   Помощни програми поддръжка на твърдмагнитни дискове.

Тема 4.2 CD-R (RW) устройства. DVD-R (RW)
Студентът трябва:
имам идея:

• 
  относно предназначението на CD-R (RW) устройствата. DVD-R (RW)

зная:

• 
  принципа на действие и основните компоненти на CD-ROM устройството;
• 
  експлоатационни характеристики на CD-ROM устройството;
• 
  принципа на работа и основните компоненти на DVD устройството;

да може да:

• 
  свържете CD и DVD устройства;

Устройства CD-R, (RW), DVD-R (RW): принцип на работа, дизайн и основни компоненти, спецификации.

Насоки
CD-ROM устройства

CD-ROM - компакт диск (CD), предназначен да съхранява върху него предварително цифрово записана информация и да я чете с помощта на специално устройство, наречено CD-ROM-драйвер - CD-ROM устройство.

Процесът на създаване на компактдискове включва няколко стъпки.

На първия етап се създава информационен файл за последващо записване на носителя. На втория етап с помощта на лазерен лъч информацията се записва върху носител, който представлява диск от фибростъкло, покрит с фоторезистивен материал. Информацията се записва под формата на последователност от вдлъбнатини (щрихи), подредени в спирала, както е показано на фигура 6. Дълбочината на всяка щрихова яма (яма) е 0,12 микрона, ширината (в посока, перпендикулярна на равнината на фигурата) е 0,8 - 3,0 µm. Те са разположени по спираловидна пътека, чието разстояние между съседни навивки е 1,6 микрона, което съответства на плътност от 16000 навивки/инч (625 навивки/мм). Дължината на ударите по записващата писта варира от 0,83 до 3,1 µm.

^ Фигура 6 - Геометрични характеристики на CD (a) и неговото напречно сечение (b)
На следващия етап се проявява фоторезистивният слой и дискът се метализира. Диск, направен по тази технология, се нарича главен диск. За да се репликират компактдискове, няколко работни копия се вземат от главния диск чрез електроформоване. Работните копия са покрити с по-издръжлив метален слой (например никел) от главния диск и могат да се използват като матрици за репликиране на компактдискове до 10 000 броя. от всяка матрица. Репликацията се извършва чрез топъл печат, след което информационната страна на основата на диска, изработена от поликарбонат, се подлага на вакуумна метализация с алуминиев слой и дискът се покрива със слой лак. Дисковете, направени чрез горещо щамповане, осигуряват до 10 000 цикъла на четене на данни без грешки в съответствие с паспортните данни. Дебелината на CD-диска е 1,2 мм, диаметърът е 120 мм.

CD-ROM устройството съдържа следните основни функционални единици:

• 
  устройство за зареждане;
• 
  оптико-механичен възел;
• 
  системи за управление и автоматично управление;
• 
  универсален декодер и интерфейсен модул.

^ Фигура 9 - Конструкцията на оптико-механичното CD-ROM устройство
Системите за автоматично проследяване на повърхността на диска и запис на данни осигуряват висока точност на четене на информация. Сигналът от фотосензора под формата на последователност от импулси постъпва в усилвателя на системата за автоматично управление, където се отделят сигналите за грешка при проследяване. Тези сигнали постъпват в системите за автоматично управление: фокус, радиално подаване, мощност на лазерно излъчване, линейна скорост на въртене на диска.

Универсалният декодер е процесор за обработка на сигнали, прочетени от CD. Състои се от два декодера, памет с произволен достъп и контролер за управление на декодера. Използването на двойно декодиране прави възможно възстановяването на изгубена информация до 500 байта. Паметта с произволен достъп действа като буферна памет, а контролерът управлява режимите за коригиране на грешки.

Интерфейсният блок се състои от цифрово-аналогов преобразувател, нискочестотен филтър и интерфейс за комуникация с компютър. При възпроизвеждане на аудио информация DAC преобразува кодираната информация в аналогов сигнал, който се подава към усилвател с активен филтър ниски честотии по-нататък звукова карта, който е свързан със слушалки или високоговорители.

^ По-долу са характеристиките на производителността, които трябва да имате предвид при избора на CD-ROM за конкретни приложения.

Скорост на трансфер на данни (DTK) - Максимална скорост, с който данните се прехвърлят от носителя за съхранение към RAMкомпютър. Висока скоростПрехвърлянето на данни на CD-ROM устройството е необходимо предимно за синхронизиране на картина и звук. Ако битрейтът е недостатъчен, може да възникне изкривяване на видео кадрите и изкривяване на звука.

Качеството на четене се характеризира с процент грешки (Error Rate) и представлява вероятността за получаване на изкривен информационен бит, когато се чете.

^ Средното време за достъп (AT) е времето (в милисекунди), което отнема на устройството да намери желаните данни на носителя.

Количеството буферна памет е количеството RAM в CD-ROM устройството, използвано за увеличаване на скоростта на достъп до данните, записани на носителя. Буферната памет (кеш памет) е чип с памет, инсталиран на платката на устройството за съхраняване на прочетени данни.

^ MTBF е средното време в часове, което характеризира безотказната работа на CD-ROM устройство.

В процеса на развитие на оптичните дискови устройства са разработени редица основни формати за запис на информация върху CD.

^ Форматът CD-DA (Digital Audio) е цифров аудио компактдиск с време за възпроизвеждане от 74 минути.

Форматът ISO 9660 е най-широко използваният стандарт за логическа организация на данни.

формат Висока Сиера(HSG), предложен през 1995 г и чете данни, записани на диск във формат ISO 9660, използвайки устройства от всякакъв тип, което доведе до широко копиране на програми на CD и допринесе за създаването на компактдискове, ориентирани към различни операционни системи.

Форматът Photo-CD е разработен през 1990-1992 г. и е предназначен за запис върху CD, съхранение и възпроизвеждане на статична видео информация под формата на висококачествени фотографски изображения. Един Photo-CD диск може да съдържа от 100 до 800 фотоизображения с подходяща резолюция - 2048 x 3072 и 256 x 384, а също така съхранява звукова информация.

Всеки CD-ROM диск, съдържащ текст и графика, аудио или видео информация, се категоризира като мултимедия. Съществуват мултимедийни компактдискове различни форматиза различни операционна система: DOS, Windows, OS/2, UNIX, Macintosh.

Форматът CD-I (Jntractive) е разработен за широк кръг потребители като стандарт за мултимедиен диск, съдържащ различни текстови, графични, аудио и видео информация. диск CD-I форматви позволява да съхранявате видео изображение със звук (стерео) и време за възпроизвеждане до 20 минути.

Форматът CD-DV (Digital Video) осигурява запис и съхранение на висококачествени видео изображения със стерео звук за 74 минути. Когато се съхранява, компресията се осигурява с помощта на метода MPEG-1 (Motion Picture Expert Group).

^ Четенето на диск е възможно с помощта на хардуерен или софтуерен MPEG декодер.

Форматът 3DO е разработен за игрови конзоли.

CD-ROM устройствата могат да работят или със стандартен IDE (E-IDE) интерфейс, или с високоскоростен SCSI интерфейс.

Най-популярните CD-ROM устройства в Русия са Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.

DVD устройства

Решаването на проблема с увеличаването на капацитета на оптичните носители на информация, основано на подобряването на производствената технология на компактдискове и устройства, както и наличните научни и технически решения в областта на висококачественото цифрово видео, доведе до създаването на CD-та с голям капацитет.

Качеството на изображението, съхранявано в DVD формат, е съизмеримо с качеството на професионалните студийни видеозаписи, а качеството на звука също не е по-ниско от студийното. Четенето на аудио информация в DVD формат се извършва със скорост от 384 Kb / s, което ви позволява да организирате многоканално аудио.

Тези характеристики на DVD дисковете се дължат на подобрените параметри на работната повърхност на дисковете. Също като CD, DVD дискът има диаметър 120 mm. DVD устройството използва полупроводников лазер с видима дължина на вълната от 0,63 - 0,65 µm. Подобно намаляване на дължината на вълната (в сравнение с 0,78 микрона за конвенционално CD устройство) направи възможно намаляването на размера на ходовете на запис (ямка) почти наполовина и разстоянието между записващите песни от 1,6 на 0,74 микрона. Ямките са подредени в спирала, като на винилови плочи.

DVD-ROM устройствата се доставят както с хардуерен MPEG-2 декодер, така и с разширителна карта за PCI шина, и със софтуерен декодер. DVD-R записващите устройства и DVD-RW презаписващите устройства могат да работят с еднослойни, едностранни дискове с капацитет до 4,7 - 5,2 GB при скорост на запис от около 1 MB/s.
Въпроси за самоконтрол:

1. 
   Устройства CD-R, (RW), принцип на работа, конструкция и основни компоненти, спецификации;
2. 
   DVD-R (RW): принцип на работа, дизайн и основни компоненти, спецификации.

Тема 4.3 Магнитооптични запаметяващи устройства. Магнитни дискови устройства. Външни устройства за съхранение
Студентът трябва:
имам идея:

• 
  относно назначаването на устройства за компактдискове;
• 
  относно назначаването на магнитооптични запаметяващи устройства;
• 
  относно назначаването на магнитни дискови устройства;
• 
  относно предназначението на външните устройства за съхранение

зная:

• 
  формати на оптични и магнитооптични дискове;
• 
  как работи стримерът

да може да:

• 
  запис на информация на оптични и магнитооптични дискове

Компактдискови устройства: формати за запис на информация, процес на производство на CD - дискове, устройства с еднократен и многократен запис. Магнитооптични устройства: принципи на работа, конструкция и основни компоненти, технически характеристики. Логическа структура и формат на магнитооптични дискове. Устройства с магнитна лента. Принципът на поставяне на информация върху магнитни ленти. Проектиране на лентови задвижващи механизми. Структура на данните върху магнитни ленти. Устройства за запис и четене на информация от магнитни ленти. Касети с магнитна лента. Модерни модели стримери. Външни устройства за съхранение: флаш памети, ZIP устройства. Принцип на действие и основни технически характеристики.
Насоки

Информатика, кибернетика и програмиране

Това е основната разлика между CD устройствата и твърдите и флопи дисковите устройства, при които носителят се върти с постоянна ъглова скорост. Необходимостта от поддържане на постоянна линейна скорост се дължи единствено на факта, че при възпроизвеждане на аудио CD данните трябва да постъпват в декодиращото устройство с постоянна и строго определена скорост, независимо от кой оборот на клаксона се четат. Механичната част на CDROM устройствата Конструкцията на CDROM устройствата е показана на фиг.

Дизайн на задвижване CD ROM

CD-ROM устройство трябва да може да работи с CD-та, макар и със стандартен размер, но издадени от различни производители, с различни непредсказуеми повърхностни отклонения и дефекти. Устройството трябва да осигурява въртене на диска спостоянна линейна скорост, т.е.честотата на нейното въртене трябва да бъде обратно пропорционална на радиуса на намотката на спиралната писта, която се проследява от оптичната глава. Когато главата се придвижи към ръба на диска, нейната честота на въртене намалява и обратно. Това е основната разлика между компактдисковите устройства и твърдите и флопи устройствата, при които носителят се върти спостоянна ъглова скорост.Необходимостта от поддържане на постоянна линейна скорост се дължи единствено на факта, че при възпроизвеждане на аудио CD данните трябва да постъпват в декодиращото устройство в постоянна и строго определенатемпе, независимо от кой завой на рогата се четат. При работа с CD ROM линейната скорост може да бъде всяка. Грешката при проследяване на спирална информационна писта върху въртящ се диск от оптичната глава на устройството е по-малка от един микрон в радиална посока. Електронната част на устройството трябва да открива и коригира произволни грешки при четене на данни в реално време и да работи надеждно за дълго време.

Механичната част на задвижванията CD ROM

Дизайнът на CD-ROM устройствата е показан на фиг.

Ориз. Дизайн на задвижване CD ROM

Основата на устройството е твърдакадър алуминий или неръждаема стомана. Както при други видове задвижвания, рамката е частта от конструкцията, към която са прикрепени всички останали.възли ( механични и електронни). Те включват:преден панел, фалшив панел, контрол на звука 1 и бутон за изваждане. Медийните приемници могат да бъдат от различни типове и са предназначени или за инсталиране на компактдискове в специални контейнери (кеди ), или да бъдат прибиращи се тави, така че предните панели и фалшивите панели. както и методите на тяхното закрепване могат да бъдат различни. Въпреки че CD-R и CD-RW устройствата използват различни лазерни излъчватели и електронни компоненти, техният дизайн е основно същият като на конвенционалните CD-ROM устройства.

Електронните компоненти на задвижването са монтирани на няколко печатни платки. Най-често има две:основна платка, на който са монтирани веригите за управление и интерфейс, иусилвателна платка за слушалки;на него обикновено се монтира гнездо за свързването им. Почти всички механични компоненти на задвижването са комбиниранидиск и задвижващ механизъм на главата.Те се произвеждат само от няколко компании, сред които, на първо място, е необходимо да се назоват компаниите Sony, Philips, Toshiba, IBM . Следователно всички налични в търговската мрежа многобройни модели CD устройства се сглобяват въз основа само на няколко разновидности на задвижващи механизми, които изпълняват около 80% от функциите на тези устройства. Такава стандартизация и в резултат на това взаимозаменяемостта е една от характерните черти на този тип задвижване.

Конструкцията на типичен задвижващ механизъм е показана на следващата фигура. В горната му част има устройства, които осигуряват приемане, фиксиране и изваждане на CD. Основата на задвижващия механизъм еблок VS-7S, който е рамка, към която са прикрепени всички останали части. Монтира се в корпус на четиригумени стойки,защита на задвижващия механизъм от удари и вибрации, които неизбежно възникват по време на работа на задвижването като част от системата. Въпреки това, въпреки наличието на амортисьорно окачване, CD устройството е деликатен и много крехък механизъм.Мобилна единица, шаси на товарен механизъми екраниращо покритиепредставляват устройство, което извършва механични операции за приемане и фиксиране на CD върху роторашпинделен двигател,както и неговото разтоварване.

Гладкото и безопасно изпълнение на тези операции се осигурява от няколко лоста_. ми и хидравлични амортисьори. Преместете движещи се частиизползвам двигатели за зареждане и разтоварване на дискове.

Ориз. 14.8

Дизайн на задвижващия механизъм на диска и главата

Устройства, които осигуряват ротация на носителя снеобходимо скорост и броене; отгатване, се намират под механизма за зареждане (фиг. 14.9). Спинде.:; ny двигател е монтиран на рамката на блока BC-7C и свързан къмотпечатана татуировка от диаграми... управление. Вибрационно окачванедопринася за по-равномерното му въртене. На. по-критична част от CD устройствата еоптична глава?...който включва галиев алуминиев арсенид ( GaAlAs ) лазерен диоден излъчвател.":

Ориз. 14.9 Изглед отдолу на модула VS-7C

(дължина на вълната 780 nm, мощнострадиация около 0,6 mW), фотосензор, оптична система за автоматично фокусиране на лъчаи механизъм за проследяване на следите. Оптичната глава може да се смесва на дверъководства: лазерният лъч удря повърхността на диска през прорез в рамката на блока VS-7C. Сглобката, състояща се от оптична глава и водачи, понякога се наричашейна ( шейна ).

В CD-ROM, CD-R и CD-RW устройства Използват се лазерни излъчватели различни характеристики. Но външно те не се различават много един от друг.

Шейната трябва да проследява позицията на намотките на спиралната информационна писта върху повърхността на диска. За разлика от флопи дисковите устройства, в които магнитните глави за запис/възпроизвеждане могат да бъдат „насочени“ към песни с разумна точност с помощта на конвенционален стъпков двигател, по-голямата част от CD устройствата използват двигатели с линейна движеща се намотка като тези, коитоса използвани за преместване на глави в твърди дискове. Факт е, че позициите на концентричните писти на флопи дисковете са строго фиксирани, което е в добро съответствие с принципа на работа на стъпковия двигател: неговият ротор може да заема само няколко отделни позиции. Освен това самите писти са достатъчно широки, което премахва необходимостта от фина настройка на позицията на главите. Радиусът на спиралата на тясна информационна писта CD се променя непрекъснато, така че позицията на главата трябва постоянно да се коригира. Това става чрез промяна на управляващия ток в движещата се намотка на линейния двигател. Въпреки това, някои CD-ROM устройства все още използват стъпкови двигатели с изключително малка стъпка на ротора. Електронните компоненти, които движат шейната в правилната посока, са монтирани на основната печатна платка на задвижването.

Задвижваща електроника CD ROM

На фиг. 14.10 е блокова диаграма на типично устройство CD ROM . Условно може да се раздели на две части - подсистема на контролера и подсистема за управление на задвижването. Подсистемата на контролера взаимодейства с интерфейса периферни устройствасистеми, а именно със задвижващ контролер. Повечето от най-сложните задвижващи електроники са свързани с тази подсистема. Контролерът, чиято диаграма е показана на фиг. 14.10, предназначен за работа с интерфейса SCSI2 , въпреки че повечето съвременни дискови устройства CD ROM се свързва към същите интерфейси ( Ultra - DMA или E 1 DE ) като твърди дискове. И в двата случая устройството е достатъчно „интелигентно“, за да можете просто да свържете устройството към системния интерфейс (адаптер SCSI или тип контролер на задвижване IDE, EUE или Ultra-DMA ), задайте буквено обозначение и получете работеща система.

Подсистемата за управление на задвижването генерира команди за своята механична част (осигуряване на приемане и изваждане на CD, регулиране на скоростта му на въртене, преместване на шейната и т.н.), както и декодиране на данни (от EFM в нормален двоичен формат) и корекция на грешки. Аналогови сигнали от изхода

„Поради движението на шейната се извършва само грубо насочване на оптичната глава върху пистата. Извършва се нейното прецизно проследяване и коригиране на бързи отклонения в една или друга посока (възникнали поради неидеална среда). оптично устройствосамата глава. Масата на шейната е твърде голямаза да може да реагира на такива отклонения. ¡Забележка. изд. SCSI (интерфейс на малка компютърна система) системен интерфейс на малки компютри. ¡Бележка изд.

Ориз. 14.10

Блокова схема на типично дисково устройство CD ROM (URCH радиочестотен усилвател, предназначен да усилва сигнала от фотосензора; DAC цифрово-аналогов преобразувател; LPF нискочестотен филтър)

фотосензорът се преобразува първо в EFM -сигнали и след това в поток от двоични данни и кодове CIRC (Кръст - Interleaved Reed - Solomon Code припокриващи се кодове на Рийд-Соломон).Всички операции за фокусиране на лазерния лъч, проследяване на пистата, управление на задвижването на шейната (с помощта на обратна връзка), мотора на шпиндела и механизма за приемане и изваждане на диска се извършват от веригата за управление на задвижването и процесора на серво задвижването.

Ако трябва да разберете по-подробно електронните компоненти на CD устройствата, моля, имайте предвид, че е показано на фиг. 14.10 функционалната диаграма може да се разглежда само като илюстрация, обясняваща общите принципи на работа на разглежданите устройства. Има малко разновидности на компоненти за електронно задвижване, но те съществуват и това трябва да се вземе предвид. На първо място, това се отнася за интерфейсите. Както бе споменато по-горе, повечето устройства използват интерфейси Ultra - DMA или EIDE . Някои компании произвеждат дискови устройства SCSI , и само няколко производители разработват свои собствени интерфейси (в повечето случаи те само малко се различават от стандартните интерфейси SCSI и IDE ). Но във всеки случай опитайте, ако е възможно, да намерите пълната документация на производителя за диска, който ви интересува.

1 В момента се инсталира рядко

страница 4

Началото на създаването на CD устройствата е поставено с появата през 1982 г. на първите аудио компактдискове, разработени от от Sonyи Philips. Обемът на информацията на компактдиска е 72 минути, точно толкова трае една от популярните симфонии на Бах, която възлиза на 650 мегабайта. Скоро, през 1985 г., се появиха първите CD ROM устройства за компютри, тогава флопи дисковете бяха основното средство за пренос на информация между компютри и обемът от 650 мегабайта изглеждаше много голям.

CD устройства ( CDD ) - необходим атрибут на модерен компютър.

CD устройствата работят с оптични дисковеинформация, върху която се записва и чете с помощта на лазер.

 Компакт диск - е предназначен само за съхраняване на предварително записана върху него информация в цифров вид и четенето й с помощта на подходящо устройство - устройство (устройство).

Как работи CD устройството

Основните функционални елементи на CD-ROM устройството са: миниатюрен електрически мотор, лазер, оптична леща и сензорна система и електронна схема, който извършва предварителна обработка (четене и декодиране на информация) и управление на задвижването.

Компактдисковите устройства не работят като всички електромагнитни носители за съхранение, обсъдени по-рано. При запис компактдискът се обработва от лазерен лъч (без механичен контакт), който изгаря областта, която съхранява логическата 1, и оставя недокосната тази, която съхранява логическата 0. В резултат на това се образуват малки вдлъбнатини по повърхността на CD - така наречените ями (Ями).

Четенето на информация се извършва, както следва:

Електрическият мотор върти диска. Лазерът генерира светлинен лъч, който се фокусира от система от оптични лещи върху отразяващата (метална) повърхност на диска. Светлината се отразява по различен начин от преходите между основната повърхност и вдлъбнатините. Отразената светлина през лещата влиза в сензора за интензитет на светлината, който я анализира и преобразува в електрически двоичен сигнал и го изпраща към електрониката на задвижването за по-нататъшна обработка.

Информацията, съхранявана на оптични дискове, за разлика от информацията, съхранявана на магнитни дискове, практически не е подложена на разрушителното въздействие на електрическите и магнитните полета и е много по-малко подложена на унищожаване в резултат на естественото стареене на материала на носителя. В допълнение, разходите за запис и съхраняване на единица информация на CD-ROM са значително по-ниски, отколкото за магнитни дискове.

Структура на оптичния диск

В съответствие с приетите стандарти повърхността на диска е разделена на три области:

1. Входяща директория - зона под формата на пръстен, най-близо до центъра на диска (ширина 4 mm). Четенето на информация от диска започва именно с входната директория, която съдържа съдържанието, адресите на записите, броя на заглавията, размера на диска, името на диска;

2. Област за данни ;

3. изходна директория – има знак за край на диска.

Видове оптични дискове:

CD- ROM. Информацията се записва на CD-ROM диск по индустриален начин и е невъзможно да се презапише. Най-широко използваните 5-инчови CD-ROM дискове с капацитет 670 MB. По своите характеристики те са напълно идентични с конвенционалните музикални компактдискове. Данните на диска се записват под формата на спирала.

CD- Р. Съкращението CD-R означава CD-Recordable, технология за еднократен оптичен запис, която може да се използва за архивиране на данни, създаване на прототипи на дискове за масово производство и издания на компактдискове в малък обем, аудио и видеозапис. Целта на CD-R устройството е да записва данни CD-R дискове, които след това могат да се четат на CD-ROM и CD-RW устройства.

CD- RW. Старите данни могат да бъдат изтрити и на тяхно място да се запишат нови. Капацитетът на CD-RW носителя е 650 MB и е равен на капацитета на CD-ROM и CD-R дисковете.

DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW. Подобни на видовете оптични дискове, разгледани по-рано, но с по-голям капацитет.

Разработено HVD(Holografic Versatile Dosc) с капацитет 1 TB.

технологияDVDпризнава 4 Типдискове:

едностранен, еднослоен - 4.7 GB

едностранен, двуслоен - 8,5 GB

двустранен, еднослоен - 9,4 GB

двустранен, двуслоен - 17 GB

Двуслойните дискове използват подсилващ слой, върху който е записана информация. При четене на информация от първия слой, разположен в дълбочината на диска, лазерът преминава през прозрачния филм на втория слой. При четене на информация от втория слой, контролерът на задвижването изпраща сигнал за фокусиране на лазерния лъч върху втория слой и от него се извършва четене. При всичко това диаметърът на диска е 120 мм, а дебелината му е 1,2 мм.

Както вече споменахме, например, двустранен двуслоен DVD диск може да побере до 17 GB информация, това е около 8 часа висококачествено видео, 26 часа музика или, най-ясно, купчина хартия изписано от двете страни на височина 1,4 километра!

ФорматиDVD

DVD- Р. може да бъде само еднослоен, но е възможно да се създават двустранни дискове. Принципът, по който се записва DVD-R, е абсолютно същият като този на CD-R. Отражателният слой променя характеристиките си под въздействието на лазерен лъч с повишена мощност. DVD-R не носи нищо ново, технически е същият CD-R, само че предназначен за по-тънки записи. При създаването на DVD-R най-голямо внимание се обръща на съвместимостта със съществуващите DVD-ROM устройства. Дължината на записващия лазер е 635 Nm + защита на записаните дискове от копиране.

DVD+ Р. Принципите, на които е изграден DVD+R, са идентични с тези, използвани в DVD-R. Разликата между тях е във формата на запис, който се използва. Например, DVD+R дисковете поддържат запис на няколко стъпки. Дължина на записващия лазер 650 Nm + по-силно отразяваща повърхност.

Има два основни класа компактдискове:CDиDVD.