De huvudsakliga funktionella enheterna för dvd-enheten. Huvudfunktionella enheter och funktionsprincip. Externa och interna enheter

• 
  anordningens generaliserade struktur bestäms;
• 
  huvudsammankopplingarna av element bestäms;
• 
  arten av påverkan av bristen på nödvändiga anslutningar (eller uppkomsten av obehöriga anslutningar) på det övergripande beteendet hos enheten som helhet klargörs;
• 
  platsen för felet ligger inom det individuella chipet som ansvarar för detta förhållande;
• 
  signalerna vid chipstiften kontrolleras för överensstämmelse med tillverkarens specifikationer;
• 
  det defekta elementet byts ut.

För att överväga de mest typiska felen hos CD / DVD-enheter, låt oss vända oss till strukturen för denna ganska komplexa enhet, som visas i figuren:

I enlighet med denna struktur kan tre huvudgrupper av hans "sjukdomar" särskiljas:

• 
  mekaniska fel;
• 
  funktionsfel i det optiska systemet;
• 
  fel på elektroniska komponenter.

Mekaniska fel står för 80...85 % Totala numret fel. De kan också delas in i flera huvudgrupper:

• 
  brist på smörjning av gnuggande delar;
• 
  ansamling av damm och smuts på de rörliga delarna av skivtransportmekanismen;
• 
  saltning av friktionsytor;
• 
  regelöverträdelser;
• 
  mekaniskt fel på delar av transportmekanismen.

Ansamlingen av damm och smuts på rörliga delar, särskilt på kanterna på den rörliga vagnsliden, gör det nästan omöjligt att låsa mekanismen, och som ett resultat skjuter enheten hela tiden ut skivan.

Ris. 2. Typiska platser där smuts och damm samlas på den optiska skivvagnen

Igensättning av friktionsytorna leder antingen till att vagnmekanismen stoppas i mellanlägen eller till att skivan glider under rotation. Båda gör enheten omöjlig att använda. Brott mot regleringen av transportmekanismen leder också till ett liknande resultat.

De mekaniska felen som anges ovan hänför sig huvudsakligen till enkla mekanismer hos relativt billiga drivenheter. Dyra modeller har som regel komplexa mekanismer, och för dem är huvudtypen av mekaniskt fel nedbrytningen av mekanismdelar. Oftast händer detta på grund av att användaren, istället för att använda kontrollknapparna, trycker in vagnen med skivan i enheten med sin hand. Konsekvenserna av sådana handlingar kan vara de mest obehagliga. Om det räcker med att rengöra, torka, smörja en smutsig och försummad mekanism, och den återigen utför sina funktioner korrekt, leder brådska och överdrivna ansträngningar till en ganska dyr och långvarig reparation av enheten.

Den andra typen av vanliga fel inkluderar funktionsfel i det optiskt-elektroniska informationsavläsningssystemet. Trots sin lilla storlek är detta system en mycket komplex och exakt optisk enhet. Det räcker med att titta på blockdiagrammet (fig. 3) för att hålla med om detta. Enligt frekvensen av förekomsten under de första ett och ett halvt till två åren av drift uppgår optiska systemfel till 10 ... 15% av det totala antalet fel. För att markera de viktigaste "sjukdomarna" i optik och deras karakteristiska manifestationer, överväg dess sammansättning:

• 
  servokontrollsystem för diskrotation;
• 
  servosystem för positionering av laserläsaren;
• 
  autofokus servosystem;
• 
  radiellt spårande servosystem;
• 
  avläsningssystem;
• 
  laserdiodstyrkrets.

• 
  start och acceleration av skivrotation;
• 
  stadigt rotationstillstånd;
• 
  bromsintervall till helt stopp;
• 
  Jag tar bort skivan vid vagnsfacket och tar ut den ur enheten.

Ris. 3. Strukturen av länkar i det optiskt-elektroniska systemet för att läsa information

Servosystemet för positionering av huvudet för informationsläsning säkerställer en jämn ledning av huvudet till ett givet inspelningsspår med ett fel som inte överstiger halva spårets bredd i lägena för sökning efter den nödvändiga informationen och normal uppspelning. Förflyttningen av läshuvudet, och med det laserstrålen, över skivfältet utförs av huvudmotorn. Motorns funktion styrs av framåt- och bakåtrörelsesignaler från styrprocessorn, såväl som signaler som genereras av den radiella felprocessorn. Karakteristiska tecken på en funktionsfel är både oberäkneliga rörelser av huvudet längs styrningarna och dess orörlighet.

Det radiella spårningsservosystemet säkerställer att laserstrålen hålls på banan och optimala förhållanden för att läsa information. Driften av systemet baseras på metoden med tre ljuspunkter. Kärnan i metoden är att dela upp huvudlaserstrålen med hjälp av ett diffraktionsgitter i tre separata strålar med en liten skillnad. Den centrala ljuspunkten används för att läsa information och för att styra autofokussystemet. Två sidobalkar är placerade framför och bakom helljuset med en liten förskjutning till höger och vänster. Felinriktningssignalen för dessa strålar från positioneringssensorerna påverkar spårningsdrivningen och orsakar, om nödvändigt, korrigering av den centrala strålens position.

Funktionen hos det radiella spårningssystemet kan övervakas genom att ändra felsignalen som tillförs spårningsenheten.

Kontroll och hantering av fokuseringslinsens vertikala rörelse utförs under inverkan av servofokus. Detta system säkerställer noggrann fokusering av laserstrålen under drift på skivans arbetsyta. Efter att CD:n har laddats och startat, börjar fokusjusteringen i enlighet med maximinivån för utsignalen från fotodetektormatrisen och miniminivån för felsignalen för finfokusdetektorerna och passagen av fokus noll. I början av skivan genererar CD-ROM-styrprocessorn korrigeringssignaler som tillhandahåller multipla (två eller tre) rörelser av fokallinsen som är nödvändiga för noggrann fokusering av strålen på skivspåret. När fokus hittas genereras en signal som möjliggör avläsning av information. Om efter två eller tre försök denna signal inte visas, stänger styrprocessorn av alla system och disken stannar. Sålunda kan fokuseringssystemets funktionsduglighet bedömas både av de karakteristiska rörelserna hos fokallinsen i det ögonblick som skivan startar, och av signalen för att starta skivaccelerationsläget när laserstrålen fokuseras.

Informationsavläsningssystemet innehåller en fotodetektormatris och differentialsignalförstärkare. Den normala driften av detta system kan bedömas av närvaron av högfrekventa signaler vid dess utgång när skivan roterar.

Laserdiodstyrsystemet tillhandahåller den nominella exciteringsströmmen för dioden i lägena för att starta skivan och läsa information. Ett tecken på normal drift av systemet är närvaron av en RF-signal med en amplitud på cirka 1 V vid utgången av avläsningssystemet.

Förutom funktionella fel i det optiska systemet, misslyckas det mycket ofta på grund av damm som samlats på fokallinsen (fig. 4). Samtidigt, för att få CD-ROM-skivan i fungerande skick, räcker det att torka av linsen med en mjuk flanell. Använd aldrig lösningsmedel för rengöring! Fokuslinserna på de flesta CD-ROM-skivor är gjorda av organisk plast och lösningsmedel kommer att skada ytan permanent.

Ris. fyra. CD/DVD-enhetsoptik: a) dammig lins, b) ren lins

Den tredje gruppen av fel inkluderar alla skador på den elektroniska fyllningen av drivenheten. Trots den ganska lilla (i förhållande till det totala antalet drivdefekter) andel av elektronikfel - 5 ... 10 %, är felsökning av elektroniska kretsar den mest tidskrävande delen av reparationen.

System för inspelning, läsning och efterföljande bearbetning av information bestämmer det allmänna funktionsdiagrammet för en CD/DVD-enhet, som visas i fig. 5. Förutom de ovan diskuterade systemen inkluderar den en klockgenerator som tillhandahåller klocksignaler till alla noder på CD-ROM-skivan och en EFM-demodulator som omvandlar 14-bitars kodpaket från skivan till en 8-bitars seriell kod. Vidare kommer informationen in i den digitala dataprocessorn, som tillsammans med processorn systemhanteringär hjärtat i hela enheten. Det är här dataavinterfoliering och felkorrigering sker. Uppgiften med datainterfoliering vid inspelning av information är att "sträcka ut" varje byte av information till flera inspelningsramar. I det här fallet, om till och med ett fåtal ramar av information går förlorade som ett resultat av mekanisk skada på diskytan, kommer resultatet av dataavinterleaving att vara närvaron av små fel i enskilda bytes. Sådana fel korrigeras av en felkorrigeringskrets.

Ris. 5. Funktionsdiagram för en CD-ROM

Beroende på den felkorrigeringsstrategi som valts för en specifik CD-ROM-modell och följaktligen komplexiteten hos processorn och enheten som helhet, i praktiken kan en eller annan CD-ROM antingen korrigera ett eller två mindre fel i informationen ram (vilket motsvarar billiga modeller), eller i flera steg för att återställa, med en sannolikhet på 99,99%, allvarlig och långvarig förstörelse av information. Som regel är dyra CD-ROM-modeller utrustade med sådana felkorrigerare. Detta är svaret på den vanligaste frågan: "Varför läses den här disken på en väns maskin, men min dator ser den inte ens?"

Från den digitala dataprocessorns utgång matas den korrigerade digitala informationen via kommunikationsgränssnittet till PC-ingången, där den bearbetas vidare. Om läsning utförs från en ljudskiva går informationen till ett digitalt filter, från det till en digital-till-analog-omvandlare och sedan, genom de analoga korrigerings- och förstärkningskretsarna, till ljudutgångarna.

Alltså även efter en översiktlig undersökning av funktionsdiagrammet CD-R-enheter Det kan OM dra slutsatsen denna apparatär mycket komplex elektroniskt system, vilket innebär att utan en korrekt vald felsökningsstrategi är det extremt svårt att hitta en specifik "skyldig".

Det är lätt att hitta ett fel när det meddelar sig självt (som t.ex. i Fig. 6). Men tyvärr, i de allra flesta fall, en felaktig mikrokrets utseende skiljer sig inte från den korrekta.

Ris. 6. Defekt chip på CD-ROM-kortet

På fig. Figur 7 visar en felsökningsalgoritm som används av EPOS-specialister för att felsöka CD-ROM-enheter av nästan vilken typ som helst. I praktiken ger denna algoritm alltid ett positivt resultat.

Huvudfunktionella enheter och funktionsprincip.

ÄMNE 3.3 CD-enheter

Följande CD-ROM (optiska) media är tillgängliga:

¾ CD-ROM - skrivskyddad enhet

¾ CD-R - läs och skriv en gång

¾ CD-RW - för läsning och omskrivning

¾ Magneto-optiska enheter

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

Funktionsprincipen för alla optiska informationslagringsenheter är baserad på laserteknik: en laserstråle används både för att läsa och skriva information. CD-ROM-enheter.

Lagringsmediet på en CD-ROM-skiva är ett präglat substrat. Informationsregistrering är processen att bilda en relief på ett substrat genom att bränna miniatyrdrag med en laserstråle. Avläsningen utförs genom att registrera laserstrålens reflektion. Signalen från slag 1, från ytan utan slag 0.

CD-ROM-enheter

Startenhet

Optisk-mekanisk enhet

Drivstyrning och autonoma styrsystem

· Universalavkodare

· Gränssnittsblock

Den elektromekaniska enheten roterar skivan som är placerad i startenheten. En halvledarlaser genererar en infraröd stråle med låg effekt som träffar ett separerande prisma, reflekteras från en spegel och fokuserar på skivytan. Strålen rör sig till önskat spår på följande sätt: först flyttar motorn den rörliga vagnen med en reflekterande spegel till det önskade spåret med hjälp av en inbyggd mikroprocessor. Den reflekterade strålen fokuseras av linsen, reflekteras från spegeln, träffar separeringsprismat och riktar strålen till den andra fokuserbara linsen, sedan träffar strålen fotosensorn, omvandlar ljusenergi till elektriska impulser. Signalerna från fotosensorn skickas till en universell dekoder, som är nödvändig för att omvandla pulser till digital information som är förståelig för en dator, som är en processor.

Autonomt spårningssystem för skivyta och datainspelningsspår säkerställa hög läsnoggrannhet. Signalen från fotosensorn i form av pulser kommer in i det autonoma styrsystemet, där spårningsfelsignaler är isolerade. Dessa signaler från förstärkaren går in i det autonoma styrsystemet: fokus, autonomt styrsystem för den emitterade lasereffekten, skivrotationshastighet, radiell matning, laserstrålningseffekt, linjär skivrotationshastighet.

DVD-enheter

DVD-skivor är strukturellt utförda enkelsidiga och dubbelsidiga.

Till skillnad från CD:n DVD-skivor avståndet mellan inspelningsspåren är mindre och storleken på inspelningstakten minskas. Som ett resultat ökar kapaciteten. Antalet bilder som lagras i DVD-formatet står i proportion till kvaliteten på professionella studiovideoinspelningar, och ljudkvaliteten är inte sämre än studion.

Skriv en gång och skriv en gång driver

För engångsbruk CD-R-skivor, som representerar en skiva, vars registreringsskikt är tillverkat av ett material som mörknar vid upphettning. De mörka och ljusa områdena på en CD-R liknar linjerna och släta ytorna på en CD-ROM.

CD-RW - omskrivbara skivor, vars inspelningsskikt är gjord av organiska föreningar som kan ändra deras fastillstånd från amorf till kristallin under påverkan av en laserstråle.

När det värms upp av en laserstråle över en viss kritisk temperatur, övergår materialet i registreringsskiktet till ett amorft tillstånd och förblir i det efter kylning. När den värms upp till en temperatur som är mycket lägre än den kritiska, återställer den sitt ursprungliga tillstånd (kristallint).

laserstråle laserstråle

Reflekterande lager Inspelningslager

CD-ROM Skyddande lackskikt

Avsnitt 4 DISPLAYENHETER

• 
  magnetiska skivor;
• 
  läs/skrivhuvuden;
• 
  huvuddrivmekanism;
• 
  diskenhet motor;
• 
  kretskort med elektronisk styrkrets.

Den hermetiska enheten är fylld med luft under tryck av en atmosfär. HDA-höljena på vissa hårddiskar har ett speciellt hål förseglat med en filterfilm, som tjänar till att utjämna trycket inuti och utanför blocket, samt att absorbera damm.

^ Figur 5 - Huvudelementen i designen av hårddisken
De övergripande dimensionerna på hårddiskar är standardiserade enligt en parameter som kallas formfaktor (Form-Factor). Till exempel har alla hårddiskar med en 3,5" formfaktor standardmått på höljet på 41,6x101x146 mm.

^ Magnetiska skivsubstrat De första hårddiskarna var gjorda av aluminiumlegering med tillsats av magnesium. I moderna modeller används ett kompositmaterial av glas och keramik med en låg som huvudmaterial för skivplattor, vilket gör dem mindre mottagliga för temperaturförändringar och mer hållbara. Magnetiska skivor finns i följande storlekar: 3,5"; 5,25"; 2,5"; 1,8".

^ Skivorna är täckta med en magnetisk substans - ett arbetsskikt. Det kan vara antingen oxid eller baserat på tunna filmer.

Läs/skriv huvuden tillhandahålls för varje sida av skivan. När enheten är avstängd vidrör huvudena disken. När skivorna lindas av ökar det aerodynamiska lufttrycket på huvudena, vilket leder till att de separeras från skivornas arbetsytor. Ju närmare huvudet är skivans yta, desto högre amplitud har den reproducerade signalen.

^ Manövermekanism säkerställer rörelsen av huvuden från mitten av skivorna till kanterna och bestämmer faktiskt enhetens tillförlitlighet, dess temperaturstabilitet och vibrationsmotstånd. Alla befintliga drivmekanismer är indelade i två huvudtyper: med en stegmotor och en rörlig spole.

^ Skivdrivningsmotor sätter skivpaketet i rotation, vars hastighet, beroende på modell, ligger i intervallet 3600 - 7200 rpm (dvs. huvudena rör sig med en relativ hastighet av 60 - 80 km/h). Rotationshastigheten för skivor på vissa hårddiskar når 15 000 rpm. HDD roterar kontinuerligt även när den inte är åtkomlig, så hårddisken bör endast monteras vertikalt eller horisontellt.

^ Tryckt kretskort med elektronisk krets kontroller och andra delar av frekvensomriktaren (frontpanel, konfigurationsartiklar och monteringsdelar) är borttagbara. På det tryckta kretskortet är elektroniska kretsar för styrning av motorn och drivhuvudena monterade, samt en krets för datautbyte med styrenheten. Ibland installeras styrenheten direkt på detta kort.
Frågor för självkontroll:

1. 
   Diskettenheter. Design, funktionsprincip, huvudkomponenter, specifikationer FDD;
2. 
   Den logiska strukturen för disketter;
3. 
   hårddiskar magnetiska skivor. Design och funktionsprincip för hårddisken, formfaktorer, typer;
4. 
   Huvudegenskaper och driftsätt för hårddiskar. Styrenheter och HDD-anslutning;
5. 
   Moderna modeller enheter;
6. 
   Hårddiskens logiska struktur;
7. 
   Formatera hårddiskar;
8. 
   Verktyg underhåll av hårt magnetiska skivor.

Ämne 4.2 CD-R (RW)-enheter. DVD-R (RW)
Studenten måste:
ha en idé:

• 
  om syftet med CD-R (RW)-enheter. DVD-R (RW)

känna till:

• 
  funktionsprincipen och huvudkomponenterna i CD-ROM-enheten;
• 
  funktionsegenskaper för CD-ROM-enheten;
• 
  funktionsprincipen och huvudkomponenterna i DVD-enheten;

kunna:

• 
  ansluta CD- och DVD-enheter;

Driver CD-R, (RW), DVD-R (RW): funktionsprincip, design och huvudkomponenter, specifikationer.

Riktlinjer
CD-ROM-enheter

CD-ROM - en cd-skiva (CD) utformad för att lagra digitalt förinspelad information på den och läsa den med en speciell enhet som kallas CD-ROM-drivrutin - en CD-ROM-enhet.

Processen att göra CD-skivor inkluderar flera steg.

I det första steget skapas en informationsfil för efterföljande inspelning till media. I det andra steget, med hjälp av en laserstråle, registreras information på en bärare, som är en glasfiberskiva belagd med ett fotoresistivt material. Information registreras i form av en sekvens av fördjupningar (slag) arrangerade i en spiral, som visas i figur 6. Djupet av varje slaggrop (grop) är 0,12 mikron, bredden (i riktning vinkelrät mot planet för figuren) är 0,8 - 3,0 µm. De är placerade längs en spiralbana, vars avstånd mellan intilliggande varv är 1,6 mikron, vilket motsvarar en densitet på 16000 varv/tum (625 varv/mm). Längden på slagen längs registreringsspåret sträcker sig från 0,83 till 3,1 µm.

^ Figur 6 - Geometriska egenskaper hos CD:n (a) och dess tvärsnitt (b)
I nästa steg framkallas det fotoresistiva skiktet och skivan metalliseras. En disk gjord med denna teknik kallas en masterdisk. För att replikera CD-skivor tas flera arbetskopior från masterskivan genom elektroformning. Arbetskopior är täckta med ett mer hållbart metallskikt (till exempel nickel) än masterskivan och kan användas som matriser för att replikera CD-skivor upp till 10 000 stycken. från varje matris. Duplicering utförs genom varmstansning, varefter informationssidan av skivans bas, gjord av polykarbonat, utsätts för vakuummetallisering med ett aluminiumskikt och skivan täcks med ett skikt av lack. Diskar tillverkade genom varmstämpling ger upp till 10 000 cykler av felfri dataläsning i enlighet med passdata. Tjockleken på CD-skivan är 1,2 mm, diametern är 120 mm.

CD-ROM-enheten innehåller följande huvudfunktionsenheter:

• 
  startenhet;
• 
  optisk-mekanisk enhet;
• 
  körstyrning och automatiska styrsystem;
• 
  universell dekoder och gränssnittsenhet.

^ Figur 9 - Utformningen av den optisk-mekaniska CD-ROM-enheten
System för automatisk spårning av skivans yta och dataregistreringsspår ger hög noggrannhet vid informationsläsning. Signalen från fotosensorn i form av en sekvens av pulser kommer in i det automatiska styrsystemets förstärkare, där spårningsfelssignalerna separeras. Dessa signaler kommer in i de automatiska styrsystemen: fokus, radiell matning, laserstrålningseffekt, linjär hastighet för skivrotation.

Den universella avkodaren är en processor för bearbetning av signaler som läses från en CD. Den består av två avkodare, random access-minne och en styrenhet för dekoder. Användningen av dubbel avkodning gör det möjligt att återställa förlorad information upp till 500 byte. Random access-minnet fungerar som ett buffertminne och styrenheten styr felkorrigeringslägena.

Gränssnittsblocket består av en digital-till-analog-omvandlare, ett lågpassfilter och ett gränssnitt för kommunikation med en dator. Vid uppspelning av ljudinformation omvandlar DAC:n den kodade informationen till en analog signal, som matas till en förstärkare med ett aktivt filter låga frekvenser och vidare Ljudkort, som är kopplat till hörlurar eller högtalare.

^ Följande är prestandaegenskaper att tänka på när du väljer en CD-ROM för specifika applikationer.

Dataöverföringshastighet (DTK) - högsta hastighet, med vilken data överförs från lagringsmediet till Bagge dator. Hög hastighet CD-ROM-enhetens dataöverföring är nödvändig i första hand för att synkronisera bild och ljud. Om bithastigheten är otillräcklig kan videobilden falla och ljudförvrängning kan uppstå.

Läskvaliteten kännetecknas av felfrekvensen (Error Rate) och representerar sannolikheten för att erhålla en förvrängd informationsbit när den läses.

^ Average Access Time (AT) är den tid (i millisekunder) det tar för enheten att hitta önskad data på media.

Mängden buffertminne är mängden RAM i CD-ROM-enheten som används för att öka hastigheten för åtkomst till data som spelats in på media. Buffertminne (cacheminne) är ett minneschip installerat på enhetskortet för lagring av läsdata.

^ MTBF är den genomsnittliga tid i timmar som kännetecknar den felfria driften av en CD-ROM-enhet.

I utvecklingen av optiska skivenheter har ett antal grundläggande format för inspelning av information på CD utvecklats.

^ CD-DA-formatet (Digital Audio) är en digital ljud-CD med en speltid på 74 minuter.

ISO 9660-formatet är den mest använda standarden för logisk organisation av data.

Formatera High Sierra(HSG) föreslog 1995 och ger läsbarhet för data som skrivits till disk i ISO 9660-format med hjälp av enheter av alla typer, vilket har lett till en bred replikering av program på CD och bidragit till skapandet av CD-skivor orienterade mot olika operativsystem.

Foto-CD-formatet utvecklades 1990-1992. och är avsedd för inspelning på CD, lagring och uppspelning av statisk videoinformation i form av högkvalitativa fotografiska bilder. En Photo-CD-skiva kan innehålla från 100 till 800 fotobilder med lämplig upplösning - 2048 x 3072 och 256 x 384, och lagrar även ljudinformation.

Alla CD-ROM-skivor som innehåller text- och grafikdata, ljud- eller videoinformation kategoriseras som multimedia. Multimedia CD-skivor finns i olika format för olika operativsystem: DOS, Windows, OS/2, UNIX, Macintosh.

CD-I-formatet (Jntractive) utvecklades för ett brett spektrum av användare som en standard för en multimediaskiva som innehåller olika text-, grafik-, ljud- och videoinformation. Disk CD-I-format låter dig lagra en videobild med ljud (stereo) och en uppspelningstid på upp till 20 minuter.

CD-DV-formatet (Digital Video) ger inspelning och lagring av högkvalitativa videobilder med stereoljud i 74 minuter. När den lagras tillhandahålls komprimering med metoden MPEG-1 (Motion Picture Expert Group).

^ Det är möjligt att läsa en skiva med en MPEG-avkodare för hårdvara eller mjukvara.

3DO-formatet utvecklades för spelkonsoler.

CD-ROM-enheter kan fungera med antingen ett standard IDE (E-IDE) gränssnitt eller ett höghastighets SCSI gränssnitt.

De mest populära CD-ROM-enheterna i Ryssland är Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.

DVD-enheter

Lösningen på problemet med att öka kapaciteten hos optiska informationsbärare baserat på förbättringen av produktionstekniken för CD-skivor och enheter, såväl som de tillgängliga vetenskapliga och tekniska lösningarna inom området för högkvalitativ digital video, har lett till skapandet av CD-skivor med hög kapacitet.

Kvaliteten på bilden som lagras i DVD-formatet står i proportion till kvaliteten på professionella studiovideoinspelningar, och ljudkvaliteten är inte heller sämre än studion. Läsning av ljudinformation i DVD-format utförs med en hastighet av 384 Kb/s, vilket gör att du kan organisera flerkanaligt ljud.

Sådana egenskaper hos DVD-skivor beror på de förbättrade parametrarna för skivornas arbetsyta. Precis som en CD har en DVD-skiva en diameter på 120 mm. DVD-enheten använder en halvledarlaser med en synlig våglängd på 0,63 - 0,65 µm. En sådan minskning av våglängden (jämfört med 0,78 mikron för en konventionell CD-enhet) gjorde det möjligt att minska storleken på inspelningsslag (pit) med nästan två gånger och avståndet mellan inspelningsspår från 1,6 till 0,74 mikron. Groparna är arrangerade i en spiral, som på vinyl-LP-skivor.

DVD-ROM-enheter levereras med både en hårdvara MPEG-2-avkodare och ett expansionskort för PCI buss, och med en mjukvaruavkodare. DVD-R-brännare och omskrivbara DVD-RW-enheter klarar av att hantera enkellagers, enkelsidiga skivor med en kapacitet på upp till 4,7 - 5,2 GB vid en skrivhastighet på cirka 1 MB/s.
Frågor för självkontroll:

1. 
   Drives CD-R, (RW), funktionsprincip, design och huvudkomponenter, specifikationer;
2. 
   DVD-R (RW): funktionsprincip, design och huvudkomponenter, specifikationer.

Ämne 4.3 Magneto-optiska lagringsenheter. Magnetiska diskenheter. Externa lagringsenheter
Studenten måste:
ha en idé:

• 
  om utnämning av enheter på cd-skivor;
• 
  om utnämning av magneto-optiska lagringsenheter;
• 
  om utnämning av magnetiska diskenheter;
• 
  om syftet med externa lagringsenheter

känna till:

• 
  format av optiska och magneto-optiska skivor;
• 
  hur streamern fungerar

kunna:

• 
  skriva information till optiska och magneto-optiska skivor

CD-enheter: format för inspelning av information, processen för tillverkning av CD - skivor, enheter med engångs- och multipelinspelning. Magneto-optiska enheter: funktionsprinciper, design och huvudkomponenter, tekniska egenskaper. Logisk struktur och format för magnetoptiska skivor. Magnetbandenheter. Principen att placera information på magnetband. Design av banddrivningsmekanismer. Datastruktur på magnetband. Enheter för att spela in och läsa information från magnetband. Magnetbandkassetter. Moderna modeller av streamers. Externa lagringsenheter: flash-enheter, ZIP-enheter. Funktionsprincip och huvudsakliga tekniska egenskaper.
Riktlinjer

Datavetenskap, cybernetik och programmering

Detta är den grundläggande skillnaden mellan CD-enheter och hård- och diskettenheter där media roterar med en konstant vinkelhastighet. Behovet av att upprätthålla en konstant linjär hastighet beror enbart på det faktum att vid uppspelning av ljud-CD-skivor måste data komma in i avkodningsenheten i en konstant och strikt definierad takt, oavsett från vilket hornvarv de läses. Den mekaniska delen av CDROM-enheter Utformningen av CDROM-enheter visas i fig.

Drive design cd-rom

CD-ROM-enhet ska kunna fungera med CD-skivor, om än av standardstorlek, men utgivna av olika tillverkare, med olika oförutsägbara ytavvikelser och defekter. Enheten måste ge rotation av skivan medkonstant linjär hastighet, dvs.frekvensen för dess rotation bör vara omvänt proportionell mot radien på spiralspolens spiral, som spåras av det optiska huvudet. När huvudet rör sig till kanten av skivan, minskar dess rotationsfrekvens och vice versa. Detta är den grundläggande skillnaden mellan CD-enheter och hårddiskar och disketter, där media roterar medkonstant vinkelhastighet.Behovet av att upprätthålla en konstant linjär hastighet beror uteslutande på det faktum att vid uppspelning av ljud-CD-skivor måste data komma in i avkodningsenheten på en konstant och strikt definierad tempeh, oavsett vilket hornvarv de läses från. När man arbetar med cd-rom linjär hastighet kan vara vilken som helst. Spårningsfelet för ett spiralinformationsspår på en roterande skiva av enhetens optiska huvud är mindre än en mikron i radiell riktning. Den elektroniska delen av enheten måste upptäcka och korrigera slumpmässiga dataavläsningsfel i realtid och fungera tillförlitligt under lång tid.

Den mekaniska delen av drivenheter cd-rom

Utformningen av CD-ROM-enheter visas i fig.

Ris. Drive design cd-rom

Grunden för enheten är en hård ram aluminium eller rostfritt stål. Som i andra typer av enheter är ramen den del av strukturen som alla andra är fästa vid. knutpunkter ( mekaniska och elektroniska). Dessa inkluderar:frontpanel, falsk panel, volymkontroll 1 och utmatningsknapp. Mediamottagare kan vara av olika typer och är utformade för att antingen installera CD-skivor i speciella behållare ( caddie ), eller vara infällbara brickor, så frontpanelerna och falska paneler. såväl som metoderna för deras fastsättning kan vara olika. Även om CD-R- och CD-RW-enheter använder olika lasersändare och elektroniska komponenter, är deras design i princip densamma som konventionella CD-ROM-enheter.

Omriktarens elektroniska komponenter är monterade på flera kretskort. Oftast finns det två: moderkort, på vilken drivenhetens styr- och gränssnittskretsar är monterade, ochhörlursförstärkarkort;ett uttag för deras anslutning är vanligtvis monterat på den. Nästan alla mekaniska komponenter i frekvensomriktaren är kombinerade idisk- och huvuddrivmekanism.De produceras av endast ett fåtal företag, bland vilka det först och främst är nödvändigt att namnge företagen Sony, Philips, Toshiba, IBM . Därför är alla kommersiellt tillgängliga många modeller av CD-enheter sammansatta på basis av endast ett fåtal varianter av drivmekanismer som utför cirka 80% av funktionerna hos dessa enheter. Sådan standardisering och, som ett resultat, utbytbarhet är en av de karakteristiska egenskaperna hos denna typ av drivning.

Konstruktionen av en typisk drivmekanism visas i följande figur. I dess övre del finns enheter som ger mottagning, fixering och borttagning av CD:n. Grunden för drivmekanismen är block VS-7S, som är en ram som alla andra delar är fästa på. Den är installerad i ett hus på fyragummifästen,skydda drivmekanismen från stötar och vibrationer som oundvikligen uppstår under driften av drivningen som en del av systemet. Men trots närvaron av en stötdämpande fjädring är CD-enheten en delikat och mycket ömtålig mekanism.Mobil enhet, lastmekanism chassi och skärmande lockutgöra en anordning som utför mekaniska operationer för att ta emot och fästa en CD på rotornspindelmotor,samt dess lossning.

Ett smidigt och säkert utförande av dessa operationer säkerställs av flera spakar_. mi och hydrauliska dämpare. Flytta rörliga delar jag använder skivladdning och urladdning av drivmotorer.

Ris. 14.8

Utformning av skiv- och huvuddrivmekanism

Enheter som ger rotation av media med nödvändig hastighet och räkna; gissning, finns under lastmekanismen (fig. 14.9). Spinde.:; ny motor monteras på BC-7C-blockets ram och ansluts tilltryckt tatuering från diagram... förvaltning. Vibrationsdämpande fjädringbidrar till dess mer enhetliga rotation. På. en mer kritisk del av CD-enheter äroptiskt huvud?som inkluderar galliumaluminiumarsenid ( GaAlAs ) laserdiodsändare.":

Ris. 14.9 Vy underifrån av VS-7C-enheten

(våglängd 780 nm, effekt strålning ca 0,6 mW), fotosensor, optiskt system för automatisk strålfokusering och spårspårningsmekanism. Det optiska huvudet kan blandas i två guider: laserstrålen träffar skivans yta genom en slits i ramen på VS-7C-enheten. Sammansättningen som består av det optiska huvudet och styrningarna kallas ibland släde ( släde ).

I CD-ROM-, CD-R- och CD-RW-enheter lasersändare används olika egenskaper. Men till det yttre är de inte mycket olika varandra.

Släden måste följa positionen för spiralinformationsspårets spolar på skivans yta. Till skillnad från diskettenheter, där de magnetiska inspelnings-/uppspelningshuvudena kan "pekas" mot spår med rimlig noggrannhet med en konventionell stegmotor, använder de allra flesta CD-enheter linjära rörliga spolmotorer som t.ex. används för att flytta huvuden i hårddiskar. Faktum är att positionerna för koncentriska spår på disketter är strikt fixerade, vilket är i god överensstämmelse med principen för driften av en stegmotor: dess rotor kan bara uppta några diskreta positioner. Dessutom är själva spåren tillräckligt breda, vilket eliminerar behovet av att finjustera huvudens position. Radien för spiralen av ett smalt informationsspår CD ändras kontinuerligt, så huvudets position måste ständigt korrigeras. Detta görs genom att ändra styrströmmen i linjärmotorns rörliga spole. Men vissa CD-ROM-enheter använder fortfarande stegmotorer med extremt små rotorstigningar. De elektroniska komponenterna som flyttar släden i rätt riktning är monterade på frekvensomriktarens huvudkretskort.

Körelektronik cd-rom

På fig. 14.10 är ett blockschema över en typisk drivenhet cd-rom . Det kan villkorligt delas upp i två delar - styrenhetsdelsystemet och drivsystemets styrsystem. Styrenhetens delsystem interagerar med gränssnittet kringutrustning system, nämligen med en drivenhet. Det mesta av den mest komplexa drivelektroniken är relaterad till detta delsystem. Styrenheten, vars diagram visas i fig. 14.10, designad för att fungera med gränssnittet SCSI2 , även om de flesta moderna hårddiskar cd-rom ansluter till samma gränssnitt ( Ultra - DMA eller E 1 DE ) som hårddiskar. I båda fallen är enheten tillräckligt "intelligent" för att du helt enkelt kan ansluta enheten till systemgränssnittet (adapter SCSI eller typ av drivenhet IDE, EUE eller Ultra-DMA ), tilldela den en bokstavsbeteckning och få ett fungerande system.

Drivstyrningsdelsystemet genererar kommandon för sin mekaniska del (ger acceptans och utmatning av CD-skivan, justerar dess rotationshastighet, flyttar släden, etc.), och avkodar även data (från EFM till normalt binärt format) och felkorrigering. Analoga signaler från utgången

"På grund av slädens rörelse utförs endast en grov pekning av det optiska huvudet på banan. Noggrann spårning av den och korrigering av snabba avvikelser i en eller annan riktning (som uppstår på grund av icke-ideal media) utförs optisk anordning själva huvudet. Slädens massa är för stor för för att kunna svara på sådana avvikelser. — Notera. ed. SCSI (Small Computer System Interface) — Systemgränssnitt för små datorer. — Notera utg.

Ris. 14.10

Blockschema över en typisk hårddisk cd-rom (URCH - radiofrekvensförstärkare, designad för att förstärka signalen från fotosensorn; DAC - digital-till-analog-omvandlare; LPF - lågpassfilter)

fotosensor omvandlas först till EFM -signaler och sedan in i en ström av binära data och koder CIRC (Cross - InterleavedReed - Solomon Code - överlappande Reed-Solomon-koder).Alla operationer för fokusering av laserstrålen, spårning av spåret, styrning av släden (med återkoppling), spindelmotorn och skivmottagnings- och utmatningsmekanismen utförs av drivningsstyrkretsen och servodrivningsprocessorn.

Om du behöver förstå de elektroniska komponenterna i CD-enheter mer i detalj, vänligen notera det som visas i Fig. 14.10 funktionsdiagrammet kan endast betraktas som en illustration som förklarar de allmänna principerna för driften av enheterna i fråga. Det finns få varianter av elektroniska drivkomponenter - men de finns, och detta måste man ta hänsyn till. Först och främst gäller detta gränssnitt. Som nämnts ovan använder de flesta enheter gränssnitt Ultra - DMA eller EIDE . Vissa företag tillverkar hårddiskar SCSI , och endast ett fåtal tillverkare utvecklar sina egna gränssnitt (i de flesta fall skiljer de sig endast något från standardgränssnitten SCSI och IDE ). Men försök i alla fall, om möjligt, att hitta den fullständiga tillverkarens dokumentation för den enhet du är intresserad av.

1 För närvarande sällan installerad

Sida 4

Början av skapandet av CD-enheter lades med utseendet 1982 av de första ljud-CD-skivorna, utvecklade av av Sony och Philips. Informationsvolymen på CD:n var 72 minuter, vilket är exakt hur länge en av Bachs populära symfonier varar, som uppgick till 650 megabyte. Snart, 1985, dök de första CD ROM-enheterna för PC upp, då var det huvudsakliga sättet att överföra information mellan datorer disketter och volymen på 650 megabyte verkade mycket stor.

CD-enheter ( CDD ) - en nödvändig egenskap hos en modern dator.

CD-enheter fungerar med optiska skivor information som skrivs och läses med hjälp av laser.

 Kompakt disk - är endast avsedd för att lagra information som tidigare registrerats på den i digital form och läsa den med hjälp av en lämplig enhet - en enhet (enhet).

Hur CD-enheten fungerar

De huvudsakliga funktionella elementen i en CD-ROM-enhet är: en elmotor i miniatyr, en laser, en optisk lins och sensorsystem, och elektrisk krets, som utför preliminär bearbetning (läsning och avkodning av information) och körstyrning.

CD-enheter fungerar inte som alla elektromagnetiska lagringsmedier som diskuterats tidigare. Vid inspelning bearbetas en CD av en laserstråle (utan mekanisk kontakt), som bränner ut området som lagrar den logiska 1:an och lämnar området som lagrar den logiska 0:an orörd. Som ett resultat bildas små fördjupningar på ytan av cd-skivan - de så kallade groparna (Pits ).

Läsinformationen utförs enligt följande:

Elmotorn roterar skivan. Lasern genererar en ljusstråle, som fokuseras av ett system av optiska linser på skivans reflekterande (metall)yta. Ljus reflekteras annorlunda än övergångarna mellan huvudytan och urtagen. Det reflekterade ljuset genom linsen träffar ljusintensitetssensorn som analyserar och omvandlar det till en elektrisk binär signal och skickar den till drivelektroniken för vidare bearbetning.

Information lagrad på optiska skivor är, till skillnad från information lagrad på magnetiska skivor, praktiskt taget inte föremål för de destruktiva effekterna av elektriska och magnetiska fält och är mycket mindre föremål för förstörelse som ett resultat av naturligt åldrande av bärarmaterialet. Dessutom är kostnaden för att spela in och lagra en enhet av information på en CD-ROM betydligt mindre än för magnetiska skivor.

Optisk skivstruktur

I enlighet med accepterade standarder är skivytan uppdelad i tre områden:

1. Inmatningskatalog - ett område i form av en ring närmast skivans mitt (bredd 4 mm). Att läsa information från en disk börjar exakt från inmatningskatalogen, som innehåller innehållsförteckningen, adresser till poster, antalet titlar, diskstorlek, disknamn;

2. Dataområde ;

3. utdatakatalog – har ett skivslutmärke.

Typer av optiska skivor:

CD- ROM. Informationen är inspelad på en CD-ROM-skiva på ett industriellt sätt och det är omöjligt att spela in den igen. De mest använda 5-tums CD-ROM-skivorna med en kapacitet på 670 MB. Enligt deras egenskaper är de helt identiska med konventionella musik-CD-skivor. Data på skivan skrivs i form av en spiral.

CD- R. Förkortningen CD-R står för CD-Recordable, vilket är en optisk inspelnings-en gång-teknik som kan användas för dataarkivering, skivprototypframställning för massproduktion och CD-släpp i låg volym, ljud- och videoinspelning. Syftet med en CD-R-enhet är att skriva data till CD-R, som sedan kan läsas på CD-ROM- och CD-RW-enheter.

CD- RW. Gamla data kan raderas och nya data kan skrivas i dess ställe. Kapaciteten för CD-RW-media är 650 MB och är lika med kapaciteten för CD-ROM- och CD-R-skivor.

DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW. Liknar de typer av optiska skivor som diskuterats tidigare, men med högre kapacitet.

Tagit fram HVD(Holografic Versatile Dosc) med en kapacitet på 1 TB.

Teknologidvderkänner 4 typdiskar:

enkelsidig, enkellager - 4,7 GB

enkelsidig, dual-layer - 8,5 GB

dubbelsidig, enkellager - 9,4 GB

dubbelsidigt, dubbelt lager - 17 GB

Dubbelskiktsskivor använder ett förstärkande lager på vilket information har skrivits. När man läser information från det första lagret som ligger i skivans djup, passerar lasern genom den transparenta filmen i det andra lagret. Vid läsning av information från det andra lagret sänder drivstyrenheten en signal för att fokusera laserstrålen på det andra lagret, och läsning utförs från det. Med allt detta är skivans diameter 120 mm och dess tjocklek är 1,2 mm.

Som redan nämnts, till exempel, kan en dubbelsidig DVD-skiva med dubbla lager innehålla upp till 17 GB information, detta är cirka 8 timmar högkvalitativ video, 26 timmar musik eller, tydligast, en bunt papper skrivet på båda sidor 1,4 kilometer högt!

Formatdvd

dvd- R. kan bara vara enkellager, men det är möjligt att skapa dubbelsidiga skivor. Principen för inspelning av DVD-R är exakt densamma som för CD-R. Det reflekterande lagret ändrar sina egenskaper under inverkan av en högeffektlaserstråle. DVD-R innehåller inget nytt, tekniskt sett är det samma CD-R, endast avsedd för tunnare spår. När du skapar DVD-R, ägnas den största uppmärksamheten åt kompatibilitet med befintliga DVD-ROM-enheter. Längden på inspelningslasern är 635 Nm + skydd för de inspelade skivorna från kopiering.

dvd+ R. Principerna som DVD+R bygger på är identiska med de som används i DVD-R. Skillnaden mellan dem ligger i det inspelningsformat som används. Till exempel stöder DVD+R-skivor inspelning i flera steg. Inspelningslaserlängd 650 Nm + mer högreflekterande yta.

Det finns två huvudklasser av CD-skivor:CDochdvd.