Hlavné funkčné jednotky jednotky DVD. Hlavné funkčné jednotky a princíp činnosti. Externé a interné disky

• 
  je určená všeobecná štruktúra zariadenia;
• 
  sú určené hlavné prepojenia prvkov;
• 
  objasňuje sa povaha vplyvu nedostatku potrebných spojení (alebo vzhľadu neoprávnených spojení) na celkové správanie zariadenia ako celku;
• 
  miesto poruchy sa nachádza v rámci jednotlivého čipu zodpovedného za tento vzťah;
• 
  signály na kolíkoch čipu sa kontrolujú, či sú v súlade so špecifikáciami výrobcu;
• 
  chybný prvok sa vymení.

Aby sme zvážili najtypickejšie poruchy jednotiek CD / DVD, obráťme sa na štruktúru tohto pomerne zložitého zariadenia znázorneného na obrázku:

V súlade s touto štruktúrou možno rozlíšiť tri hlavné skupiny jeho „chorob“:

• 
  mechanické poruchy;
• 
  poruchy optického systému;
• 
  poruchy elektronických komponentov.

Mechanické poruchy tvoria 80...85% celkový počet chyby. Môžu byť tiež rozdelené do niekoľkých hlavných skupín:

• 
  nedostatok mazania trecích častí;
• 
  hromadenie prachu a nečistôt na pohyblivých častiach mechanizmu transportu disku;
• 
  solenie trecích plôch;
• 
  porušovanie predpisov;
• 
  mechanické zlyhanie častí dopravného mechanizmu.

Nahromadenie prachu a nečistôt na pohyblivých častiach, najmä na okrajoch pohyblivého vozíka, takmer znemožňuje uzamknutie mechanizmu a v dôsledku toho pohon neustále vysúva disk.

Ryža. 2. Typické miesta, kde sa na vozíku optického disku hromadia nečistoty a prach

Zanesenie trecích plôch vedie buď k zastaveniu mechanizmu vozíka v medzipolohách, alebo k preklzávaniu kotúča pri otáčaní. Oboje znemožňuje používanie disku. K podobnému výsledku vedie aj porušenie regulácie transportného mechanizmu.

Vyššie uvedené mechanické poruchy sa týkajú najmä jednoduchých mechanizmov relatívne lacných pohonov. Drahé modely majú spravidla zložité mechanizmy a pre nich je hlavným typom mechanického zlyhania rozpad častí mechanizmu. Najčastejšie sa to stáva v dôsledku skutočnosti, že používateľ namiesto použitia ovládacích tlačidiel zatlačí vozík s diskom do mechaniky rukou. Dôsledky takéhoto konania môžu byť najnepríjemnejšie. Ak stačí vyčistiť, utrieť, namazať špinavý a zanedbaný mechanizmus a opäť bude správne vykonávať svoje funkcie, potom zhon a nadmerné úsilie vedú k pomerne drahej a zdĺhavej oprave disku.

Druhý typ bežných porúch zahŕňa poruchy optoelektronického systému čítania informácií. Napriek svojej malej veľkosti je tento systém veľmi zložitým a presným optickým zariadením. Aby ste s tým súhlasili, stačí si pozrieť blokovú schému (obr. 3). Podľa frekvencie výskytu počas prvého jeden a pol až dvoch rokov prevádzky predstavujú poruchy optického systému 10 ... 15% z celkového počtu porúch. Ak chcete zdôrazniť hlavné „choroby“ optiky a ich charakteristické prejavy, zvážte jej zloženie:

• 
  servo riadiaci systém na otáčanie disku;
• 
  servosystém na polohovanie laserovej čítačky;
• 
  servosystém automatického zaostrovania;
• 
  radiálny sledovací servosystém;
• 
  čítací systém;
• 
  riadiaci obvod laserovej diódy.

• 
  štart a zrýchlenie rotácie disku;
• 
  ustálený stav otáčania;
• 
  interval brzdenia až do úplného zastavenia;
• 
  Vyberiem disk za podnos vozíka a vyberiem ho z mechaniky.

Ryža. 3.Štruktúra väzieb opticko-elektronického systému na čítanie informácií

Servosystém pre polohovanie hlavy čítania informácií zabezpečuje plynulý nábeh hlavy na danú záznamovú stopu s chybou nepresahujúcou polovicu šírky stopy v režimoch vyhľadávania požadovanej informácie a bežného prehrávania. Pohyb čítacej hlavy a s ňou aj laserového lúča cez pole disku vykonáva motor hlavy. Činnosť motora je riadená signálmi pohybu dopredu a dozadu z riadiaceho procesora, ako aj signálmi generovanými procesorom radiálnych chýb. Charakteristickými znakmi poruchy sú nepravidelný pohyb hlavy pozdĺž vodidiel a jej nehybnosť.

Radiálny sledovací servosystém zaisťuje udržiavanie laserového lúča na dráhe a optimálne podmienky na čítanie informácií. Fungovanie systému je založené na metóde troch svetelných bodov. Podstatou metódy je rozdelenie hlavného laserového lúča pomocou difrakčnej mriežky na tri samostatné lúče s malým rozdielom. Centrálny svetelný bod sa používa na čítanie informácií a na ovládanie systému automatického zaostrovania. Dva bočné nosníky sú umiestnené pred a za hlavným nosníkom s miernym presadením doprava a doľava. Signál nesúososti týchto lúčov zo snímačov polohy ovplyvňuje pohon sledovania, čo v prípade potreby spôsobuje korekciu polohy centrálneho lúča.

Funkčnosť radiálneho sledovacieho systému možno monitorovať zmenou chybového signálu dodávaného do sledovacieho pohonu.

Kontrola a riadenie vertikálneho pohybu zaostrovacej šošovky sa vykonáva pod vplyvom servo zaostrovania. Tento systém zabezpečuje presné zaostrenie laserového lúča počas prevádzky na pracovnej ploche kotúča. Po načítaní a spustení CD začína nastavovanie zaostrenia podľa maximálnej úrovne výstupného signálu matice fotodetektora a minimálnej úrovne chybového signálu detektorov jemného zaostrenia a prechodu nuly zaostrenia. Na začiatku disku generuje riadiaci procesor CD-ROM korekčné signály, ktoré poskytujú viacnásobný (dva alebo tri) pohyb ohniskovej šošovky potrebný na presné zaostrenie lúča na dráhu disku. Keď sa nájde ohnisko, generuje sa signál, ktorý umožňuje čítanie informácií. Ak sa po dvoch alebo troch pokusoch tento signál neobjaví, riadiaci procesor vypne všetky systémy a disk sa zastaví. Funkčnosť zaostrovacieho systému je teda možné posudzovať podľa charakteristických pohybov ohniskovej šošovky v momente štartu disku, ako aj podľa signálu na spustenie režimu zrýchlenia disku pri zaostrení laserového lúča.

Systém na čítanie informácií obsahuje maticu fotodetektora a zosilňovače diferenciálneho signálu. Normálnu prevádzku tohto systému možno posúdiť podľa prítomnosti vysokofrekvenčných signálov na jeho výstupe, keď sa disk otáča.

Riadiaci systém laserovej diódy zabezpečuje nominálny budiaci prúd diódy v režimoch spúšťania disku a čítania informácií. Znakom normálnej prevádzky systému je prítomnosť RF signálu s amplitúdou asi 1 V na výstupe čítacieho systému.

Okrem funkčných porúch optického systému veľmi často zlyháva aj prachom nahromadeným na ohniskovej šošovke (obr. 4). Zároveň na uvedenie CD-ROM do funkčného stavu stačí utrieť šošovku mäkkým flanelom. Na čistenie nikdy nepoužívajte rozpúšťadlá! Ohniskové šošovky väčšiny CD-ROMov sú vyrobené z organického plastu a rozpúšťadlo trvalo poškodí ich povrch.

Ryža. štyri. Optika CD/DVD mechaniky: a) zaprášená šošovka, b) čistá šošovka

Do tretej skupiny porúch patria všetky poškodenia elektronickej náplne pohonu. Napriek pomerne malému (v pomere k celkovému počtu porúch pohonu) percentu prípadov porúch elektroniky - 5 ... 10 %, je odstraňovanie porúch elektronických obvodov časovo najnáročnejšou časťou opravy.

Systémy na záznam, čítanie a následné spracovanie informácií určujú všeobecnú funkčnú schému CD / DVD mechaniky, znázornenú na obr. 5. Okrem vyššie uvedených systémov obsahuje generátor hodín, ktorý poskytuje hodinové signály všetkým uzlom CD-ROM, a demodulátor EFM, ktorý konvertuje pakety 14-bitového kódu z disku na 8-bitový sériový kód. Ďalej informácie vstupujú do procesora digitálnych údajov, ktorý spolu s procesorom riadenie systému je srdcom celého zariadenia. Tu prebieha rozkladanie údajov a oprava chýb. Úlohou prekladania dát pri zaznamenávaní informácií je „natiahnuť“ každý bajt informácie do niekoľkých záznamových rámcov. V tomto prípade, ak sa v dôsledku mechanického poškodenia povrchu disku stratí čo i len niekoľko rámcov informácií, výsledkom rozkladania dát bude prítomnosť malých chýb v jednotlivých bajtoch. Takéto chyby sú opravené obvodom na opravu chýb.

Ryža. 5. Funkčná schéma CD-ROM

V závislosti od stratégie opravy chýb zvolenej pre konkrétny model CD-ROM a podľa toho od zložitosti procesora a zariadenia ako celku môže v praxi jeden alebo druhý disk CD-ROM opraviť jednu alebo dve menšie chyby v informáciách. rámu (čo zodpovedá lacným modelom), alebo v niekoľkých etapách obnoviť s pravdepodobnosťou 99,99% vážne a dlhodobé zničenie informácií. Drahé modely CD-ROM sú spravidla vybavené takýmito korektormi chýb. Toto je odpoveď na často kladenú otázku: „Prečo sa tento disk číta na počítači priateľa, ale môj počítač ho ani nevidí?

Z výstupu digitálneho dátového procesora sa opravená digitálna informácia cez komunikačné rozhranie dostáva na vstup PC, kde sa ďalej spracováva. Ak sa čítanie vykonáva zo zvukového disku, informácie prechádzajú do digitálneho filtra, z neho do digitálno-analógového prevodníka a potom cez analógové korekčné a zosilňovacie obvody do audio výstupov.

Teda aj po zbežnom preskúmaní funkčného diagramu CD-R zariadenia OM môže z toho vyvodiť záver toto zariadenie je veľmi zložitý elektronický systém, čo znamená, že bez vhodne zvolenej stratégie riešenia problémov je hľadanie konkrétneho „vinníka“ mimoriadne náročné.

Poruchu je ľahké nájsť, keď sa sama ohlási (ako napr. na obr. 6). Ale bohužiaľ, vo veľkej väčšine prípadov je to chybný mikroobvod vzhľad sa nelíši od toho správneho.

Ryža. 6. Chybný čip na doske CD-ROM

Na obr. Obrázok 7 zobrazuje algoritmus odstraňovania problémov, ktorý používajú špecialisti EPOS na odstraňovanie problémov so zariadeniami CD-ROM takmer akéhokoľvek typu. V praxi tento algoritmus vždy dáva pozitívny výsledok.

Hlavné funkčné jednotky a princíp činnosti.

TÉMA 3.3 Jednotky kompaktných diskov

K dispozícii sú nasledujúce (optické) médiá CD-ROM:

¾ CD-ROM - zariadenie len na čítanie

¾ CD-R - čítanie a zápis raz

¾ CD-RW - na čítanie a prepisovanie

¾ Magnetooptické pohony

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

Princíp činnosti všetkých optických zariadení na ukladanie informácií je založený na laserovej technológii: laserový lúč sa používa ako na čítanie, tak aj na zapisovanie informácií. CD-ROM mechaniky.

Pamäťové médium na disku CD-ROM je embosovaný substrát. Záznam informácií je proces vytvárania reliéfu na substráte vypálením miniatúrnych ťahov laserovým lúčom. Čítanie sa vykonáva registráciou odrazu laserového lúča. Signál zo zdvihu 1, z povrchu bez zdvihu 0.

CD-ROM mechaniky

Spúšťacie zariadenie

Opticko-mechanická jednotka

Riadenie pohonu a autonómne riadiace systémy

· Univerzálny dekodér

· Blok rozhrania

Elektromechanický pohon otáča disk umiestnený v zavádzacom zariadení. Polovodičový laser generuje nízkovýkonný infračervený lúč, ktorý dopadá na oddeľovací hranol, odráža sa od zrkadla a zameriava sa na povrch disku. Lúč sa posúva na požadovanú dráhu nasledujúcim spôsobom: najprv motor pomocou vstavaného mikroprocesora posunie pohyblivý vozík s odrazným zrkadlom na požadovanú dráhu. Odrazený lúč sa zaostrí šošovkou, odrazí sa od zrkadla, narazí na oddeľovací hranol a nasmeruje lúč na druhú zaostriteľnú šošovku, potom lúč dopadne na fotosenzor, premení svetelnú energiu na elektrické impulzy. Signály z fotosnímača sa posielajú do univerzálneho dekodéra, ktorý je potrebný na konverziu impulzov na digitálne informácie zrozumiteľné počítaču, ktorým je procesor.

Systém autonómneho sledovania povrchu disku a stopy záznamu údajov zabezpečiť vysokú presnosť čítania. Signál z fotosnímača vo forme impulzov vstupuje do autonómneho riadiaceho systému, kde sú izolované chybové signály sledovania. Tieto signály zo zosilňovača vstupujú do autonómneho riadiaceho systému: zaostrenie, autonómny riadiaci systém pre vyžarovaný výkon lasera, rýchlosť otáčania disku, radiálny posuv, výkon laserového žiarenia, lineárna rýchlosť otáčania disku.

DVD mechaniky

DVD disky sú konštrukčne vyrobené jednostranne a obojstranne.

Na rozdiel od CD DVD disky vzdialenosť medzi záznamovými stopami je menšia a veľkosť záznamových ťahov je zmenšená. V dôsledku toho sa kapacita zvyšuje. Počet obrázkov uložených vo formáte DVD je primeraný kvalite profesionálnych štúdiových videozáznamov a kvalita zvuku nie je nižšia ako v štúdiu.

Jednotky s jedným zápisom a jedným zápisom

Na jednovstupové použitie CD-R disky, predstavujúci kotúč, ktorého registračná vrstva je vyrobená z materiálu, ktorý pri zahriatí stmavne. Tmavé a svetlé oblasti disku CD-R sú podobné ťahom a hladkým povrchom disku CD-ROM.

CD-RW - prepisovateľné disky, ktorých záznamová vrstva je tvorená organickými zlúčeninami, ktoré môžu vplyvom laserového lúča meniť svoj fázový stav z amorfného na kryštalický.

Pri zahriatí laserovým lúčom nad určitú kritickú teplotu prechádza materiál záznamovej vrstvy do amorfného stavu a po ochladení v ňom zostáva. Pri zahriatí na teplotu oveľa nižšiu, ako je kritická, obnoví svoj pôvodný stav (kryštalický).

laserový lúč laserový lúč

Reflexná vrstva Záznamová vrstva

CD-ROM Ochranná vrstva laku

Časť 4 ZOBRAZOVACIE ZARIADENIA

• 
  magnetické disky;
• 
  čítacie/zapisovacie hlavy;
• 
  mechanizmus pohonu hlavy;
• 
  motor diskového pohonu;
• 
  doska plošných spojov s elektronickým riadiacim obvodom.

Hermetická jednotka je naplnená vzduchom pod tlakom jednej atmosféry. HDA kryty niektorých pevných diskov majú špeciálny otvor utesnený filtračnou fóliou, ktorý slúži na vyrovnávanie tlaku vo vnútri a mimo bloku, ako aj na pohlcovanie prachu.

^ Obrázok 5 - Hlavné prvky konštrukcie pevného disku
Celkové rozmery pevných diskov sú štandardizované podľa parametra nazývaného form factor (Form-Factor). Napríklad všetky HDD s 3,5" tvarovým faktorom majú štandardné rozmery puzdra 41,6x101x146 mm.

^ Substráty magnetických diskov Prvé pevné disky boli vyrobené z hliníkovej zliatiny s prídavkom horčíka. V moderných modeloch sa ako hlavný materiál pre kotúčové dosky používa kompozitný materiál zo skla a keramiky s nízkym teplotným koeficientom rozťažnosti, vďaka čomu sú menej náchylné na zmeny teploty a sú odolnejšie. Magnetické disky sú dostupné v nasledujúcich veľkostiach: 3,5"; 5,25"; 2,5"; 1,8".

^ Disky sú pokryté magnetickou látkou - pracovnou vrstvou. Môže to byť buď oxid alebo na báze tenkých vrstiev.

Čítacie/zapisovacie hlavy pre každú stranu disku. Keď je jednotka vypnutá, hlavy sa dotýkajú disku. Odvíjaním kotúčov sa zvyšuje aerodynamický tlak vzduchu na hlavy, čo vedie k ich oddeleniu od pracovných plôch kotúčov. Čím bližšie je hlava k povrchu disku, tým vyššia je amplitúda reprodukovaného signálu.

^ Mechanizmus pohonu zabezpečuje pohyb hláv od stredu diskov k okrajom a vlastne určuje spoľahlivosť mechaniky, jej teplotnú stabilitu a odolnosť voči vibráciám. Všetky existujúce hnacie mechanizmy sú rozdelené do dvoch hlavných typov: s krokovým motorom a pohyblivou cievkou.

^ Motor pohonu disku uvádza disk pack do rotácie, ktorej rýchlosť je v závislosti od modelu v rozsahu 3600 - 7200 ot./min (t.j. hlavy sa pohybujú relatívnou rýchlosťou 60 - 80 km/h). Rýchlosť otáčania diskov niektorých pevných diskov dosahuje 15 000 ot./min. HDD sa neustále otáča, aj keď k nemu nie je prístup, takže pevný disk by sa mal montovať iba vertikálne alebo horizontálne.

^ Doska plošných spojov s elektronickým obvodom ovládacie prvky a ostatné časti jednotky (predný panel, konfiguračné položky a montážne časti) sú odnímateľné. Na doske plošných spojov sú namontované elektronické obvody na ovládanie hláv motora a pohonu, ako aj obvod na výmenu dát s regulátorom. Niekedy je ovládač inštalovaný priamo na tejto doske.
Otázky na sebaovládanie:

1. 
   Disketové mechaniky. Dizajn, princíp činnosti, hlavné komponenty, technické údaje FDD;
2. 
   Logická štruktúra diskiet;
3. 
   pevné disky magnetické disky. Konštrukcia a princíp činnosti HDD, tvarové faktory, typy;
4. 
   Hlavné charakteristiky a režimy prevádzky pevných diskov. Pripojenie ovládačov a HDD;
5. 
   Moderné modely pohony;
6. 
   Logická štruktúra pevného disku;
7. 
   Formátovanie pevných diskov;
8. 
   Verejné služby údržba tvrdých magnetické disky.

Mechaniky CD-R (RW) Téma 4.2. DVD-R (RW)
Študent musí:
mať nápad:

• 
  o účele jednotiek CD-R (RW). DVD-R (RW)

vedieť:

• 
  princíp činnosti a hlavné komponenty jednotky CD-ROM;
• 
  prevádzkové charakteristiky jednotky CD-ROM;
• 
  princíp činnosti a hlavné komponenty jednotky DVD;

byť schopný:

• 
  pripojiť jednotky CD a DVD;

Mechaniky CD-R, (RW), DVD-R (RW): princíp činnosti, konštrukcia a hlavné komponenty, špecifikácie.

Smernice
CD-ROM mechaniky

CD-ROM - kompaktný disk (CD) určený na ukladanie digitálne vopred zaznamenaných informácií na ňom a ich čítanie pomocou špeciálneho zariadenia nazývaného CD-ROM-driver - CD-ROM mechanika.

Proces výroby CD zahŕňa niekoľko krokov.

V prvej fáze sa vytvorí informačný súbor pre následné nahrávanie na médium. V druhej fáze sa pomocou laserového lúča zaznamenáva informácia na nosič, ktorým je sklolaminátový disk potiahnutý fotoodporovým materiálom. Informácie sa zaznamenávajú vo forme sekvencie priehlbín (ťahov) usporiadaných do špirály, ako je znázornené na obrázku 6. Hĺbka každej jamky (jamky) je 0,12 mikrónu, šírka (v smere kolmom na rovinu obrázok) je 0,8 - 3,0 um. Sú umiestnené pozdĺž špirálovej dráhy, ktorej vzdialenosť medzi susednými závitmi je 1,6 mikrónu, čo zodpovedá hustote 16000 závitov/palec (625 závitov/mm). Dĺžka ťahov pozdĺž záznamovej stopy sa pohybuje od 0,83 do 3,1 µm.

^ Obrázok 6 - Geometrické charakteristiky CD (a) a jeho prierez (b)
V ďalšej fáze sa vyvolá fotorezistentná vrstva a disk sa pokovuje. Disk vyrobený pomocou tejto technológie sa nazýva hlavný disk. Na replikáciu CD sa elektroformovaním odoberie niekoľko pracovných kópií z hlavného disku. Pracovné kópie sú pokryté odolnejšou kovovou vrstvou (napríklad niklom) ako hlavný disk a možno ich použiť ako matrice na replikáciu CD až do 10 000 kusov. z každej matrice. Duplikácia sa vykonáva lisovaním za tepla, po ktorej sa informačná strana základne disku, vyrobená z polykarbonátu, podrobí vákuovej metalizácii hliníkovou vrstvou a disk sa prekryje vrstvou laku. Disky vyrobené lisovaním za tepla poskytujú až 10 000 cyklov bezchybného čítania údajov v súlade s údajmi z pasu. Hrúbka CD-disku je 1,2 mm, priemer je 120 mm.

Jednotka CD-ROM obsahuje nasledujúce hlavné funkčné jednotky:

• 
  zavádzacie zariadenie;
• 
  opticko-mechanická jednotka;
• 
  riadiace systémy pohonu a automatické riadiace systémy;
• 
  univerzálny dekodér a jednotka rozhrania.

^ Obrázok 9 - Konštrukcia opticko-mechanickej jednotky CD-ROM
Systémy automatického sledovania povrchu disku a dátových záznamových stôp poskytujú vysokú presnosť čítania informácií. Signál z fotosenzora vo forme sekvencie impulzov vstupuje do zosilňovača automatického riadiaceho systému, kde sú oddelené signály chyby sledovania. Tieto signály vstupujú do automatických riadiacich systémov: zaostrenie, radiálny posuv, výkon laserového žiarenia, lineárna rýchlosť otáčania disku.

Univerzálny dekodér je procesor na spracovanie signálov čítaných z CD. Pozostáva z dvoch dekodérov, pamäte s náhodným prístupom a riadiaceho ovládača dekodéra. Použitie dvojitého dekódovania umožňuje obnoviť stratené informácie až do 500 bajtov. Pamäť s náhodným prístupom funguje ako vyrovnávacia pamäť a ovládač riadi režimy korekcie chýb.

Blok rozhrania pozostáva z digitálno-analógového prevodníka, dolnopriepustného filtra a rozhrania na komunikáciu s počítačom. Pri prehrávaní zvukových informácií DAC konvertuje zakódované informácie na analógový signál, ktorý sa privádza do zosilňovača s aktívnym filtrom. nízke frekvencie a ďalej zvuková karta, ktorý je spojený so slúchadlami alebo reproduktormi.

^ Nasledujú výkonnostné charakteristiky, ktoré je potrebné zvážiť pri výbere disku CD-ROM pre konkrétne aplikácie.

Rýchlosť prenosu dát (DTK) - Maximálna rýchlosť, pomocou ktorého sa prenášajú dáta z pamäťového média na RAM počítač. Vysoká rýchlosť Prenos dát z jednotky CD-ROM je potrebný predovšetkým na synchronizáciu obrazu a zvuku. Ak je bitová rýchlosť nedostatočná, snímka videa klesá a môže sa vyskytnúť skreslenie zvuku.

Kvalita čítania je charakterizovaná chybovosťou (Error Rate) a predstavuje pravdepodobnosť získania skresleného informačného bitu pri jeho čítaní.

^ Priemerný čas prístupu (AT) je čas (v milisekundách), ktorý potrebuje jednotka na nájdenie požadovaných údajov na médiu.

Veľkosť vyrovnávacej pamäte je množstvo pamäte RAM v jednotke CD-ROM, ktorá sa používa na zvýšenie rýchlosti prístupu k údajom zaznamenaným na médiu. Vyrovnávacia pamäť (cache memory) je pamäťový čip nainštalovaný na doske mechaniky na ukladanie prečítaných údajov.

^ MTBF je priemerný čas v hodinách, ktorý charakterizuje bezporuchovú prevádzku jednotky CD-ROM.

V procese vývoja jednotiek optických diskov sa vyvinulo množstvo základných formátov pre záznam informácií na CD.

^ Formát CD-DA (Digital Audio) je digitálny zvukový disk CD s časom prehrávania 74 minút.

Formát ISO 9660 je najpoužívanejším štandardom pre logickú organizáciu údajov.

Formátovať Vysoká Sierra(HSG) navrhnutý v roku 1995 a poskytuje čitateľnosť dát zapísaných na disk vo formáte ISO 9660 pomocou mechaník všetkých typov, čo viedlo k širokej replikácii programov na CD a prispelo k vytvoreniu CD orientovaných na rôzne operačné systémy.

Formát Photo-CD bol vyvinutý v rokoch 1990-1992. a je určený na nahrávanie na CD, ukladanie a prehrávanie statických videoinformácií vo forme vysokokvalitných fotografických obrázkov. Na disk Photo-CD sa zmestí 100 až 800 fotografií s príslušným rozlíšením - 2048 x 3072 a 256 x 384 a tiež obsahuje zvukové informácie.

Akýkoľvek disk CD-ROM obsahujúci text a grafiku, audio alebo video informácie je kategorizovaný ako multimediálny. Multimediálne CD existujú v rôznych formátov pre rôzne operačné systémy: DOS, Windows, OS/2, UNIX, Macintosh.

Formát CD-I (Jntractive) bol vyvinutý pre široký okruh používateľov ako štandard pre multimediálny disk obsahujúci rôzne textové, grafické, zvukové a obrazové informácie. Disk Formát CD-I umožňuje uložiť video obraz so zvukom (stereo) a dobou prehrávania až 20 minút.

Formát CD-DV (Digital Video) poskytuje záznam a ukladanie vysokokvalitných videozáznamov so stereo zvukom po dobu 74 minút. Pri ukladaní sa kompresia poskytuje pomocou metódy MPEG-1 (Motion Picture Expert Group).

^ Čítanie disku je možné pomocou hardvérového alebo softvérového dekodéra MPEG.

Formát 3DO bol vyvinutý pre herné konzoly.

Jednotky CD-ROM môžu pracovať buď so štandardným rozhraním IDE (E-IDE) alebo s vysokorýchlostným rozhraním SCSI.

Najpopulárnejšie jednotky CD-ROM v Rusku sú Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.

DVD mechaniky

Riešenie problému zvyšovania kapacity optických nosičov informácií na základe zdokonalenia technológie výroby CD a mechaník, ako aj dostupných vedeckých a technických riešení v oblasti vysokokvalitného digitálneho videa viedlo k vytvoreniu tzv. veľkokapacitných CD diskov.

Kvalita obrazu uloženého vo formáte DVD je primeraná kvalite profesionálnych štúdiových videozáznamov a kvalita zvuku tiež nie je nižšia ako štúdiová. Čítanie zvukových informácií vo formáte DVD sa vykonáva rýchlosťou 384 Kb / s, čo vám umožňuje organizovať viackanálový zvuk.

Takéto vlastnosti DVD diskov sú dané vylepšenými parametrami pracovnej plochy diskov. Rovnako ako CD, aj DVD disk má priemer 120 mm. DVD mechanika využíva polovodičový laser s viditeľnou vlnovou dĺžkou 0,63 - 0,65 µm. Takéto zníženie vlnovej dĺžky (v porovnaní s 0,78 mikrónu pre bežnú CD mechaniku) umožnilo takmer dvojnásobne zmenšiť veľkosť záznamových ťahov (jamku) a vzdialenosť medzi záznamovými stopami z 1,6 na 0,74 mikrónu. Jamy sú usporiadané do špirály, ako na vinylových LP platniach.

Jednotky DVD-ROM sa dodávajú s hardvérovým dekodérom MPEG-2 a rozširujúcou kartou PCI zbernica a so softvérovým dekodérom. Napaľovačky DVD-R a prepisovateľné jednotky DVD-RW sú schopné spracovať jednovrstvové jednostranné disky s kapacitou až 4,7 - 5,2 GB pri rýchlosti zápisu približne 1 MB/s.
Otázky na sebaovládanie:

1. 
   Mechaniky CD-R, (RW), princíp činnosti, konštrukcia a hlavné komponenty, špecifikácie;
2. 
   DVD-R (RW): princíp činnosti, dizajn a hlavné komponenty, špecifikácie.

Téma 4.3 Magnetooptické pamäťové zariadenia. Mechaniky magnetických diskov. Externé úložné zariadenia
Študent musí:
mať nápad:

• 
  o vymenovaní jednotiek na kompaktných diskoch;
• 
  o vymenovaní magnetooptických pamäťových zariadení;
• 
  o vymenovaní magnetických diskových jednotiek;
• 
  o účele externých úložných zariadení

vedieť:

• 
  Formáty optických a magnetooptických diskov;
• 
  ako funguje streamer

byť schopný:

• 
  zapisovať informácie na optické a magnetooptické disky

Jednotky kompaktných diskov: formáty pre záznam informácií, proces výroby CD - diskov, mechaniky s jednorazovým a viacnásobným záznamom. Magnetooptické pohony: princíp činnosti, konštrukcia a hlavné komponenty, technické vlastnosti. Logická štruktúra a formát magneto-optických diskov. Mechaniky magnetickej pásky. Princíp umiestňovania informácií na magnetických páskach. Návrh mechanizmov páskovej mechaniky. Štruktúra údajov na magnetických páskach. Zariadenia na záznam a čítanie informácií z magnetických pások. Kazety s magnetickou páskou. Moderné modely streamerov. Externé úložné zariadenia: flash disky, ZIP disky. Princíp činnosti a hlavné technické vlastnosti.
Smernice

Informatika, kybernetika a programovanie

Toto je základný rozdiel medzi CD mechanikami a pevnými a disketovými mechanikami, v ktorých sa médium otáča konštantnou uhlovou rýchlosťou. Potreba udržiavať konštantnú lineárnu rýchlosť je daná výlučne tým, že pri prehrávaní audio CD musia dáta vstupovať do dekódovacieho zariadenia konštantným a presne definovaným tempom, bez ohľadu na to, z akého otočenia klaksónov sa čítajú. Mechanická časť CDROM mechanik Konštrukcia CDROM mechanik je znázornená na obr.

Návrhy pohonov CD-ROM

CD-ROM mechanika by mal vedieť pracovať s CD, aj keď štandardnej veľkosti, ale vydávanými rôznymi výrobcami, s rôznymi nepredvídateľnými povrchovými odchýlkami a defektmi. Zariadenie musí zabezpečiť rotáciu disku skonštantná lineárna rýchlosť, t.j.frekvencia jeho otáčania by mala byť nepriamo úmerná polomeru cievky špirálovej dráhy, ktorá je sledovaná optickou hlavou. Keď sa hlava pohybuje k okraju disku, frekvencia jej otáčania klesá a naopak. Toto je zásadný rozdiel medzi jednotkami kompaktných diskov a pevnými a disketovými jednotkami, v ktorých sa médium otáčakonštantná uhlová rýchlosť.Potreba udržiavať konštantnú lineárnu rýchlosť je spôsobená len tým, že pri prehrávaní audio CD musia dáta vstupovať do dekódovacieho zariadenia v konštantnom a presne definovanom tempeh, bez ohľadu na to, z ktorého otočenia rohov sa čítajú. Pri práci s CD-ROM lineárna rýchlosť môže byť ľubovoľná. Chyba sledovania špirálovej informačnej stopy na rotujúcom disku optickou hlavou jednotky je menšia ako jeden mikrón v radiálnom smere. Elektronická časť pohonu musí v reálnom čase odhaľovať a opravovať náhodné chyby pri čítaní údajov a dlhodobo spoľahlivo fungovať.

Mechanická časť pohonov CD-ROM

Konštrukcia CD-ROM mechanik je znázornená na obr.

Ryža. Dizajn pohonu CD-ROM

Základom zariadenia je tvrdý rám hliník alebo nehrdzavejúca oceľ. Rovnako ako u iných typov pohonov je rám časťou konštrukcie, ku ktorej sú pripojené všetky ostatné. uzly ( mechanické a elektronické). Tie obsahujú:predný panel, falošný panel, ovládanie hlasitosti 1 a tlačidlo vysunutia. Prijímače médií môžu byť rôznych typov a sú určené buď na inštaláciu CD do špeciálnych kontajnerov ( caddy ), alebo byť výsuvné zásobníky, teda predné panely a falošné panely. ako aj spôsoby ich pripevnenia môžu byť rôzne. Hoci jednotky CD-R a CD-RW používajú rôzne laserové žiariče a elektronické komponenty, ich konštrukcia je v zásade rovnaká ako pri konvenčných jednotkách CD-ROM.

Elektronické komponenty pohonu sú osadené na niekoľkých doskách plošných spojov. Najčastejšie sú dve: hlavna tabula, na ktorom sú namontované obvody riadenia pohonu a rozhrania, adoska zosilňovača slúchadiel;zvyčajne je na ňom namontovaná zásuvka na ich pripojenie. Takmer všetky mechanické komponenty pohonu sú kombinované vmechanizmus pohonu disku a hlavy.Vyrába ich len niekoľko firiem, medzi ktorými je v prvom rade potrebné firmy vymenovať Sony, Philips, Toshiba, IBM . Preto sú všetky komerčne dostupné početné modely jednotiek CD zostavené na základe iba niekoľkých druhov mechanizmov pohonu, ktoré vykonávajú asi 80% funkcií týchto zariadení. Takáto štandardizácia a v dôsledku toho aj zameniteľnosť je jednou z charakteristických vlastností tohto typu pohonu.

Konštrukcia typického hnacieho mechanizmu je znázornená na nasledujúcom obrázku. V jeho hornej časti sa nachádzajú zariadenia, ktoré zabezpečujú príjem, fixáciu a vyberanie CD. Základom hnacieho mechanizmu je blok VS-7S, čo je rám, ku ktorému sú pripevnené všetky ostatné časti. Je inštalovaný v kryte na štyrochgumené držiaky,ochrana hnacieho mechanizmu pred otrasmi a vibráciami, ktoré sa nevyhnutne vyskytujú počas prevádzky pohonu ako súčasti systému. Napriek prítomnosti odpruženia tlmiaceho nárazy je však CD mechanika jemným a veľmi krehkým mechanizmom.Mobilná jednotka, podvozok nakladacieho mechanizmu a tieniaci krytpredstavujú zariadenie, ktoré vykonáva mechanické operácie na prijatie a upevnenie CD na rotorvretenový motor,ako aj jeho vykladanie.

Plynulé a bezpečné vykonávanie týchto operácií zabezpečuje niekoľko pák_ . mi a hydraulické tlmiče. Pohybujte pohyblivými časťami Používam hnacie motory na vkladanie a vyberanie disku.

Ryža. 14.8

Konštrukcia mechanizmu pohonu disku a hlavy

Zariadenia, ktoré zabezpečujú rotáciu média s nevyhnutné rýchlosť a počet; hádanie, sú umiestnené pod nakladacím mechanizmom (obr. 14.9). Spinde.:; ny motor je namontovaný na ráme bloku BC-7C a pripojený kvytlačené tetovanie z diagramov... zvládanie. Odpruženie tlmiace vibrácieprispieva k jeho rovnomernejšiemu otáčaniu. Na kritickejšou časťou CD mechaniky jeoptická hlava?...ktorý obsahuje arzenid gálium-hlinitý ( GaAlAs ) laserový diódový žiarič.":

Ryža. 14.9 Pohľad zospodu na jednotku VS-7C

(vlnová dĺžka 780 nm, výkonžiarenia približne 0,6 mW), fotosenzor, optický systém s automatickým zaostrovaním lúča a mechanizmus sledovania stopy. Optická hlava môže byť zmiešaná v dvoch sprievodcovia: laserový lúč dopadá na povrch disku cez štrbinu v ráme bloku VS-7C. Zostava pozostávajúca z optickej hlavy a vodidiel sa niekedy označuje ako sane ( sane ).

V jednotkách CD-ROM, CD-R a CD-RW používajú sa laserové žiariče rozdielne vlastnosti. Navonok sa však od seba príliš nelíšia.

Sane musia sledovať polohu cievok špirálovej informačnej stopy na povrchu disku. Na rozdiel od disketových jednotiek, v ktorých môžu byť magnetické záznamové/prehrávacie hlavy „nasmerované“ na stopy s primeranou presnosťou pomocou bežného krokového motora, veľká väčšina CD mechaník používa motory s lineárnou pohyblivou cievkou, ako sú napr. sa používajú na pohyb hláv v jednotkách pevných diskov. Faktom je, že polohy sústredných stôp na disketách sú prísne fixné, čo je v dobrom súlade s princípom činnosti krokového motora: jeho rotor môže zaberať len niekoľko diskrétnych pozícií. Samotné dráhy sú navyše dostatočne široké, čím odpadá dolaďovanie polohy hláv. Polomer špirály úzkej informačnej stopy CD sa priebežne mení, preto treba polohu hlavy neustále korigovať. To sa vykonáva zmenou riadiaceho prúdu v pohyblivej cievke lineárneho motora. Niektoré CD-ROM mechaniky však stále používajú krokové motory s extrémne malými rozstupmi rotora. Elektronické komponenty, ktoré posúvajú sane správnym smerom, sú namontované na hlavnej doske s plošnými spojmi pohonu.

Elektronika pohonu CD-ROM

Na obr. 14.10 je bloková schéma typického disku CD-ROM . Môže sa podmienečne rozdeliť na dve časti - subsystém regulátora a subsystém riadenia pohonu. Subsystém regulátora interaguje s rozhraním periférií systémy, menovite s kontrolérom úložiska. S týmto podsystémom súvisí väčšina najzložitejšej elektroniky pohonu. Regulátor, ktorého schéma je znázornená na obr. 14.10, navrhnutý na prácu s rozhraním SCSI2 , aj keď väčšina moderných diskových jednotiek CD-ROM pripája sa k rovnakým rozhraniam ( Ultra - DMA alebo E 1 DE ) ako jednotky pevných diskov. V oboch prípadoch je zariadenie dostatočne „inteligentné“ na to, aby ste disk jednoducho pripojili k systémovému rozhraniu (adaptér SCSI alebo typ ovládača pohonu IDE, EUE alebo Ultra-DMA ), priraďte mu písmenové označenie a získajte funkčný systém.

Subsystém riadenia pohonu generuje príkazy pre svoju mechanickú časť (zabezpečuje prijatie a vysunutie CD, nastavenie jeho rýchlosti otáčania, pohyb saní a pod.), ako aj dekódovanie údajov (z EFM na normálny binárny formát) a opravu chýb. Analógové signály z výstupu

"Vzhľadom na pohyb saní sa vykonáva len hrubé nasmerovanie optickej hlavy na dráhu. Vykonáva sa jej presné sledovanie a korekcia rýchlych odchýlok v jednom alebo druhom smere (vzniknutých neideálnym médiom). optické zariadenie samotná hlava. Hmotnosť saní je príliš veľká pre vedieť na takéto odchýlky reagovať. — Poznámka. vyd. SCSI (Small Computer System Interface) — systémové rozhranie malých počítačov. — Poznámka ed.

Ryža. 14.10

Bloková schéma typickej diskovej jednotky CD-ROM (URCH - rádiofrekvenčný zosilňovač, určený na zosilnenie signálu z fotosnímača; DAC - digitálno-analógový prevodník; LPF - dolnopriepustný filter)

fotosenzor sa najskôr prevedie na EFM -signály a potom do prúdu binárnych údajov a kódov CIRC (Cross - InterleavedReed - Solomon Code - prekrývajúce sa Reed-Solomonove kódy).Všetky operácie na zaostrenie laserového lúča, sledovanie stopy, ovládanie pohonu saní (pomocou spätnej väzby), vretenového motora a mechanizmu na prijímanie a vysúvanie disku vykonáva riadiaci obvod pohonu a procesor servopohonu.

Ak potrebujete podrobnejšie porozumieť elektronickým komponentom jednotiek CD, vezmite prosím na vedomie, že na obr. 14.10 možno funkčnú schému považovať len za ilustráciu vysvetľujúcu všeobecné princípy činnosti uvažovaných zariadení. Existuje niekoľko druhov elektronických komponentov pohonu - ale existujú, a to je potrebné vziať do úvahy. V prvom rade to platí pre rozhrania. Ako je uvedené vyššie, väčšina zariadení používa rozhrania Ultra - DMA alebo EIDE . Niektoré spoločnosti vyrábajú diskové jednotky SCSI a iba niekoľko výrobcov vyvíja svoje vlastné rozhrania (vo väčšine prípadov sa len mierne líšia od štandardných rozhraní SCSI a IDE ). V každom prípade sa však pokúste, ak je to možné, nájsť úplnú dokumentáciu výrobcu k jednotke, o ktorú máte záujem.

1 V súčasnosti je inštalovaný zriedka

Strana 4

Začiatok vytvárania CD mechaník bol položený tým, že v roku 1982 sa objavili prvé zvukové CD, vyvinuté od spoločnosti Sony a Philips. Objem informácií na CD bol 72 minút, presne toľko trvá jedna z populárnych Bachových symfónií, ktorá mala objem 650 megabajtov. Čoskoro, v roku 1985, sa objavili prvé CD ROM mechaniky pre PC, potom hlavným prostriedkom na prenos informácií medzi počítačmi boli diskety a objem 650 megabajtov sa zdal veľmi veľký.

CD mechaniky ( CDD ) - nevyhnutný atribút moderného počítača.

CD mechaniky fungujú s optické disky informácie, ktoré sa zapisujú a čítajú pomocou lasera.

 Kompaktný disk - je určený len na ukladanie informácií predtým na ňom zaznamenaných v digitálnej forme a ich čítanie pomocou vhodného zariadenia - mechaniky (mechaniky).

Ako funguje CD mechanika

Hlavné funkčné prvky CD-ROM mechaniky sú: miniatúrny elektromotor, laser, optická šošovka a senzorový systém a elektronický obvod, ktorý vykonáva predbežné spracovanie (čítanie a dekódovanie informácií) a riadenie pohonu.

Jednotky kompaktných diskov nefungujú ako všetky predtým diskutované elektromagnetické pamäťové médiá. Pri nahrávaní je CD spracované laserovým lúčom (bez mechanického kontaktu), ktorý vypáli oblasť, v ktorej je uložená logická 1, a nedotknutú oblasť, v ktorej je uložená logická 0. Výsledkom je, že sa na povrchu disku vytvárajú malé priehlbiny CD - takzvané jamy (Pits).

Čítanie informácií sa vykonáva takto:

Elektrický motor otáča disk. Laser generuje svetelný lúč, ktorý je zaostrený sústavou optických šošoviek na reflexný (kovový) povrch disku. Svetlo sa odráža odlišne od prechodov medzi hlavnou plochou a priehlbinami. Svetlo odrazené cez šošovku dopadá na snímač intenzity svetla, ktorý ho analyzuje a premení na elektrický binárny signál a odošle ho elektronike pohonu na ďalšie spracovanie.

Informácie uložené na optických diskoch na rozdiel od informácií uložených na magnetických diskoch prakticky nepodliehajú ničivým účinkom elektrických a magnetických polí a oveľa menej podliehajú zničeniu v dôsledku prirodzeného starnutia nosného materiálu. Navyše náklady na záznam a uloženie jednotky informácií na CD-ROM sú podstatne nižšie ako v prípade magnetických diskov.

Štruktúra optického disku

V súlade s prijatými normami je povrch disku rozdelený do troch oblastí:

1. Vstupný adresár - oblasť vo forme krúžku najbližšie k stredu disku (šírka 4 mm). Čítanie informácií z disku začína práve od vstupného adresára, ktorý obsahuje obsah, adresy záznamov, počet titulov, veľkosť disku, názov disku;

2. Dátová oblasť ;

3. výstupný adresár – má značku konca disku.

Typy optických diskov:

CD- ROM. Informácie sú zaznamenané na CD-ROM disk priemyselným spôsobom a nie je možné ich znovu nahrať. Najpoužívanejšie 5-palcové CD-ROM disky s kapacitou 670 MB. Podľa ich vlastností sú úplne totožné s bežnými hudobnými CD. Údaje na disku sú zapísané vo forme špirály.

CD- R. Skratka CD-R znamená CD-Recordable, technológiu optického jednorazového záznamu, ktorú možno použiť na archiváciu dát, prototypovanie diskov pre sériovú výrobu a malosériovú výrobu CD titulov, záznam zvuku a videa. Účelom zariadenia CD-R je zapisovať údaje CD-R, ktoré je potom možné čítať na jednotkách CD-ROM a CD-RW.

CD- RW. Staré údaje možno vymazať a na ich miesto zapísať nové. Kapacita CD-RW média je 650 MB a rovná sa kapacite CD-ROM a CD-R diskov.

DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW. Podobné ako typy optických diskov, o ktorých sme hovorili vyššie, ale s vyššou kapacitou.

Vyvinuté HVD(Holografic Versatile Dosc) s kapacitou 1 TB.

TechnológiaDVDpriznáva 4 typudisky:

jednostranný, jednovrstvový - 4,7 GB

jednostranný, dvojvrstvový - 8,5 GB

obojstranný, jednovrstvový - 9,4 GB

obojstranný, dvojvrstvový - 17 GB

Dvojvrstvové disky používajú výstužnú vrstvu, na ktorú sú zapísané informácie. Pri čítaní informácií z prvej vrstvy umiestnenej v hĺbke disku prechádza laser cez priehľadný film druhej vrstvy. Pri čítaní informácií z druhej vrstvy vyšle ovládač pohonu signál na zaostrenie laserového lúča na druhú vrstvu a z nej sa vykoná čítanie. Pri tom všetkom je priemer disku 120 mm a jeho hrúbka je 1,2 mm.

Ako už bolo spomenuté, napríklad na obojstranný dvojvrstvový DVD disk sa zmestí až 17 GB informácií, to je približne 8 hodín kvalitného videa, 26 hodín hudby alebo najjasnejšie stoh papiera. napísané na oboch stranách 1,4 kilometra vysoko!

FormátyDVD

DVD- R. môžu byť iba jednovrstvové, ale je možné vytvárať obojstranné disky. Princíp, ktorým sa nahráva DVD-R je úplne rovnaký ako pri CD-R. Reflexná vrstva mení svoje vlastnosti pod vplyvom zvýšeného výkonu laserového lúča. DVD-R nenesie nič nové, technicky ide o rovnaké CD-R, len určené pre tenšie stopy. Pri vytváraní DVD-R sa najväčšia pozornosť venuje kompatibilite s existujúcimi DVD-ROM mechanikami. Dĺžka záznamového lasera je 635 Nm + ochrana nahratých diskov pred kopírovaním.

DVD+ R. Princípy, na ktorých je DVD+R postavený, sú rovnaké ako pri DVD-R. Rozdiel medzi nimi je v použitom formáte záznamu. Napríklad disky DVD+R podporujú nahrávanie vo viacerých krokoch. Dĺžka záznamového lasera 650 Nm + viac vysoko reflexný povrch.

Existujú dve hlavné triedy CD:CDaDVD.