Potrzebny obszerny referat o "Napędach CD". - LaSiu - 14.12.2004 - Forum dyskusyjne gry filmy gra sprzęt fotografia PC online

14.12.2004

11:34

[4]

Mortan [ ]

wystarczy wpisac w google dobre hasło :)

NAPĘDY OPTYCZNE
Plan
1. Historia powstania płyt CD, CD-ROM
2. Budowa i zasada odczytywania danych z dysku CD
3. Struktura krążka CD-RW
4. Zasada zapisywania i odczytywania danych z płyty CD-RW
5. Nagrywarki
6. Napęd DVD

1. Historia powstania płyt CD, CD-ROM
Opracowana na początku lat 80. przez firmy Philips i Sony technologia CD (Compact Disc) zrewolucjonizowała techniki zapisu dźwięku. Dysk kompaktowy zdobył ogromne powodzenie wśród melomanów, między innymi dzięki niedostępnej dotychczas dla przeciętnych śmiertelników jakości zapisu cyfrowego. Zachęcone sukcesem swego wynalazku firmy Philips i Sony opracowały w roku i 1985 nowy standard CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), przeznaczony do zapisu na dysku CD danych komputerowych. Biorąc pod uwagę niewielki koszt produkcji dysku (ok. $2 za sztukę przy większych ilościach) i pojemność sięgającą ponad 600 MB, było to idealne rozwiązanie do przechowywania dużych ilości informacji.
2. Budowa i zasada odczytywania danych z dysku CD
Dysk CD to krążek z tworzywa zwanego poliwęglanem o średnicy 80 mm, na którego jednej stronie (tej \"kolorowej\") jest umieszczona spiralna pojedyncza ścieżka, biegnąca od środka dysku do jego zewnętrznej krawędzi. Takie rozwiązanie ścieżki zapewnia identyczne położenie początku ścieżki. Na ścieżkę napylona jest cieniutka warstwa aluminium lub złota, która ma za zadanie lepiej odbijać odczytujący dane promień lasera a z wierzchu pokryta jest dodatkowo warstwą bezbarwnego lakieru, na którym umieszczane są napisy lub obrazki. Z drugiej strony (tej, od której dysk jest odczytywany) znajduje się czyste tworzywo, co oddala powierzchnię narażoną na zarysowania i zabrudzenie od właściwej ścieżki, zwiększając odporność na błędy podczas odczytu. Proces produkcji dysków CD w dużym uproszczeniu sprowadza się do odbicia w nośniku specjalnej matrycy, a więc można mówić o tłoczeniu dysków CD. Ścieżka (o długości max. ok. 6 km) składa się z mikroskopijnych zagłębień i wypukłości, zwanych odpowiednio pitami i landami. Zmiana stanu z pitu na land lub odwrotnie oznacza stan logiczny \"1\", brak zmiany - \"0\".

Podczas odczytu na dysk znajdujący się w napędzie CD-ROM pada światło lasera. Jeżeli promień lasera padnie na pit (czyli pojedyncze zagłębienie na płycie kompaktowej) odpowiedni czujnik rejestruje brak jego odbicia (promień lasera jest wówczas rozpraszany). Natomiast gdy światło lasera urządzenia odczytującego pada na powierzchnie płaską płyty (tzw. land) czujnik rejestruje jego odbicie. Te informacje zmieniane są na ciąg zer oraz jedynek i w ten sposób komputer odczytuje dane z krążka.

3. Struktura krążka CD-RW
Zasadniczą i najpoważniejszą nowością jest wewnętrzna struktura płyty CD-RW. Aby przystosować płytę do zapisu zmiennofazowego, należało stworzyć nośnik o odmiennych właściwościach chemicznych. Warstwa nagrywana jest teraz zbudowana ze stopu czterech pierwiastków (srebro, ind, antymon, tellur). Posiada ona zdolność zmiany przezroczystości zależnie od mocy padającej na jej powierzchnię wiązki lasera. Absolutnym novum jest, oczywiście, fakt, że zmiany powierzchni płyty spowodowane nagrywaniem są odwracalne. Oznacza to, że wypalony i nieprzezroczysty punkt może pod wpływem działania światła o specjalnie dobranym natężeniu zmienić swoje własności i stać się nieprzezroczystym. Warstwa główna jest otoczona z obu stron powłokami materiału dielektrycznego, który ma za zadanie poprawienie odprowadzania ciepła z nośnika. Staje się to bardzo istotne, gdyż skumulowane ciepło mogłoby skasować wcześniej zapisane na płycie informacje. Najdalej od głowicy lasera leży warstwa srebra, która jest właściwym elementem odbijającym światło. Również nieco inny jest mechanizm nanoszenia zmian na płytę. Elementem umożliwiającym kasowanie i powtórny zapis danych na dysku CD-RW jest laser o zmiennej mocy.

4. Zasada zapisywania i odczytywania danych z płyty CD-RW
Standardowe nagrywarki CD-R mogły emitować wiązkę światła o dwóch różnych natężeniach: bardzo małym - tylko do odczytu i w żaden sposób nie zmieniającym struktury nośnika - oraz bardzo dużym - służącym do miejscowego i gwałtownego podniesienia temperatury warstwy głównej. Jeśli punkt na płycie został naświetlony podczas nagrywania laserem dużej mocy, w warstwie nośnika zachodziły odpowiednie reakcje i stawała się ona nieprzezroczysta. Przez obszar nie naświetlony laserem dużej mocy światło mogło nadal bez przeszkód docierać do warstwy refleksyjnej. W przeciwieństwie do swojego poprzednika nośnik CD-RW, dzięki specjalnemu składowi, reaguje całkowicie odmiennie na wiązkę światła o średniej mocy. Naświetlenie nią punktu powoduje odwrócenie ewentualnych wcześniejszych zmian i przywrócenie płycie stanu początkowego. Zabieg powtórnego zapisu może być wykonywany wielokrotnie, istnieje granica wytrzymałości nośnika. Zazwyczaj wynosi ona około tysiąca cykli nagraniowych.

5. Nagrywarki
Powszechnie dostępne są nagrywarki umożliwiające zapis na płytach CD-R i CD-RW. Oferują one także możliwość odczytu tych płyt tak jak zwykły CD-ROM. Ostatnio można również kupić tak zwane napędy Combo oferujące prócz przedstawionych wyżej możliwości także odczyt płyt DVD. Istnieją także, choć są bardzo drogie nagrywarki płyt DVD. Różnice w budowie pomiędzy napędami służącymi tylko do odczytu a nagrywarkami polega na zastosowaniu silnego lasera pracującego z różną mocą. Moc ta zależna jest od tego czy płyta jest odczytywana (najsłabsza), zapisywana (średnia), czyszczona (CD-RW, największa). Płyty CD zapisywane są w ten sposób, że najpierw zapisywany jest na początkowych ścieżkach (od środka) obraz płyty, a później dane. Wymusza to nieprzerwany zapis płyty. Zapis może zostać przerwany z powodu zaniku zasilania, lub z powodu przerwy w napływie danych. W tedy taka płyta nadaje się tylko do wyrzucenia. Na zasilanie nie mamy wpływu, ale na strumień danych – tak. Aby uchronić się przed tym nagrywarki wyposażane są w bufor 2-8MB, w którym dane oczekują na zapis i są na bieżąco uzupełniane, tak, że krótka przerwa w ich dopływie nie powoduje przerwania zapisu. Z naszej strony podczas, nagrywania powinniśmy zamknąć wszystkie niepotrzebne programy.

6. Napęd DVD
W 1994 r. po ukazaniu się pierwszych napędów CD-ROM, firmy zaczęły szukać nowej technologii pozwalającej na udoskonalenie płyty kompaktowej. W tym okresie powstały dwa odrębne projekty. Jednemu z nich przewodniczyła Toshiba, która zaproponowała zwiększenie gęstości zapisu i wykorzystanie obu stron istniejących krążków. W ten sposób powstały płyty SD (SuperDensity). Na czele drugiej grupy stanął Philips i Sony. Ich rozwiązanie nazwane MMCD (MultiMedia CD) zakładało stworzenie dwóch lub więcej warstw na jednej stronie płyty, zaś dane odczytywane miały być przez wiązkę laserową o zmiennej długości fali. Przedstawiony stan rzeczy nie trwał zbyt długo. Pod koniec 1994 roku, aby uniknąć kreowania odrębnych formatów firmy zgodziły się na połączenie swoich myśli technicznych. W ten sposób powstał projekt dysku DVD - dwustronnego, dwuwarstwowego zapisu o wysokiej gęstości. Napędy DVD-ROM odczytują kolejno z wewnętrznej i zewnętrznej warstwy płyty. Początkowo obszar zastosowań dla nowego nośnika widziano głównie w przemyśle filmowym, maksymalna pojemność 17 GB pozwalała bowiem na nagranie 481 minut w formacie MPEG-2 z trzema ścieżkami audio. Nowy standard kompresji wymaga dużych mocy obliczeniowych do odkodowania informacji, dlatego komputerowe napędy DVD-ROM sprzedawane są ze specjalnymi kartami. W standardowych odtwarzaczach wszystkie niezbędne komponenty montowane są w jednej obudowie. Szybko okazało się, że pojemności oferowane przez płyty DVD idealnie nadają się także do zastosowań rynku komputerowego. Dlatego też pierwotna nazwa Digital Video Disk kojarzona z dyskami zawierającymi jedynie filmy coraz częściej ze względu na uniwersalność nośnika zamieniana jest na Digital Versatile Disk. Niestety, na ustanowieniu jednego standardu problemy się nie zakończyły. Najwięcej zamieszania wprowadziły różne stosowane na świecie formaty zapisu obrazu (PAL, NTSC, SECAM) oraz dźwięku. Dlatego też mapa świata podzielona została na 6 regionów, dla których oba wspomniane parametry są jednakowe. Do poszczególnych z nich zaliczają się:
1. Kanada, Stany Zjednoczone wraz z całym swoim terytorium
2. Japonia, Europa, Południowa Afryka, Środkowy Wschód oraz Egipt
3. Południowowschodnia Azja, Wschodnia Azja oraz Hong Kong
4. Australia, Nowa Zelandia, Wyspy Spokojne, Ameryka Środkowa, Ameryka Południowa
5. Dawny Związek Radziecki, Półwysep Indyjski, Afryka (także Północna Korea i Mongolia)
6. Chiny