Дисковые оптические накопители информации и их приводы. Что такое оптический диск? Устройство компакт-дисков, лазерных и других оптических дисков

Оптические накопители

Оптические накопители предназначены для чтения и, как правило, записи/перезаписи с оптических дисков. Оптические диски представляют собой круглые и плоские по форме пластины из плотного материала (обычно, состоящие из поликарбоната) с нанесенными слоями, позволяющими хранить информацию в виде мельчайших ямок (пит, от pit - ямка , углубление ). Процесс считывания производится лучом лазера, который отражаясь от поверхности диска, попадает в фотоэлемент, где свет преобразуется в электрический сигнал, величина которого позволяет декодировать записанную информацию.

Наиболее распространенные форматы оптических дисков для использования в персональных компьютерах– это CD , DVD , Blu - ray .

CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory , компакт-диск только с возможностью чтения ) разновидность компакт-дисков, которые появились в 1982 году в результате исследования двух компаний – Sony и Philips. Первые диски использовали формат «Красной книги», при котором время звучания одной кассеты составляло 74 минуты 33 секунды, что соответствует времени звучания 9-й симфонии Бетховена, очень популярной в то время в Японии. Частота выборки звучания сигнала составляет 44 Кгц для стереозвука и разрядность 16 бит. Они имели емкость 650 мбайт и позволяли хранить 75 минут музыки (начиная с 200 годов появились диски с более тонкими дорожками для записи, что позволило учеличить емкость до 700 Мбайт с записью 80 минут музыки). CD-ROM диски вначале развивались как аналог виниловых дисков и предназначались для записи и проигрывания музыкальной информации. Они также имеют одну концентрическую дорожку, которая проходит от внешнего края к внутреннему, делая множество оборотов. Принцип считывания информации оптический, то есть луч лазера считывает данные, которые записаны на алюминевой (или другого вида) подложке. Кроме того, информация записана на диск, в отличие от винилового диска, в цифровом, а не аналоговом виде, а после считывания расшифровывается и переводится в звук. Для предохранения диска от порчи алюминиевая подложка покрыта прозрачным пластиком.

Технология создания CD-ROM дисков следующая. Вначале изготовляется диск, на котором выжигаются только те места, где находится единица информации, и остаются без изменения места с нулевыми значениями. После этого изготовляется матрица, с помощью которой происходит штампование заготовок, напыление на информационную поверхность слоя металла (аллюминий, серебро, золото и т.д.) для увеличения отражающей способности лазерного луча, покрытие их прозрачным пластиком (лаком) для защиты данных. Когда диск вставляется в накопитель, по концентрической окружности диска скользит луч лазера и по отраженному свету определяется, что записано: ноль или единица.

Первоначально CD-ROM диски были предназначены для хранения только музыкальной информации. Благодаря тому, что на дисках используется цифровая информация, а не аналоговая, они стали использоваться и в компьютерах.

Как правило, накопитель CD-ROM поддерживает режимы: Audio CD, Music Disc, Super Audio CD, CD-ROM (mode 1 & mode 2), CD-ROM/XA (mode 1, form 1 & form 2), Super Video CD, CD-Text, Video CD, CD-I/FMV, Photo-CD (Single & multisession), CD- i и другие. Первые накопители могли работать только с определенными форматами, но со временем со всеми форматами. Поэтому пользователю знать формат не обязательно. Как правило, достаточно знать, что существуют аудио, видео диски и диски с программами (или текстом).

Далее был разработан стандарт «Желтой книги», в котором имеется заголовок, при помощи которого определяется тип диска: музыкальный или программный. Музыкальный формат был уже хорошо разработан, а программный формат каждая фирма-производитель определяла сама. В силу быстрого развития этой технологии, разнобой в стандарте не мог долго продолжаться, поэтому возник рекомендательный стандарт High Sierra, на основе которого вскоре появился стандарт ISO 9660. По этому стандарту на диске имеется оглавление и область данных. Первая дорожка содержит параметры синхронизации привода и диска между собой, далее идет оглавление, в котором описание каждого файла содержит прямой адрес на диске.

Существует три вида таких дисков:

CD - ROM диск записывается обычно промышленным образом, и в дальнейшем его можно только читать. Имеет размеры 120х1.2 мм, имеет емкость 650-879 Мбайт. Срок службы 10-50 лет. Такие диски часто поставляются с устройствами для компьютера, на них находится программное обеспечение, бывают музыкальные диски и пр.

CD - R диск имеет такие же характеристики, как и CD -ROM , но позволяют записывать на них один раз информацию.

CD - RW диск имеет такие же характеристики, как и CD -ROM , но позволяет не только записывать на них информацию, но и дозаписывать ее, также стирать ранее записанные данные и записать новые.

Для работы с ними использовались CD -накопители, которые имеют несколько видов:

CD - ROM накопитель позволяет только считывать CD диски. Одной из важнейших характери­стик данного устройства является скорость считывания информации. Обычная (однократная) скорость соответствует скорости считывания аудиодисков, что составляет 150 кб/сек. Затем появились CD-ROM с 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 24, 32, 36, 40, 52 кратной скоростью. Скорость передачи данных соответственно является кратной величине 150 кб/сек. Например, для 40-кратного накопителя она будет равна 40х150=6 000 Кб/сек, причем здесь указывается максимальная скорость, которая равна или ниже у разных видов накопителей, что зависит от компании-производителя. Привод с шестикратной скоростью позволяет обеспечить вывод видео с частотой кадров 25 кадров в секунду и выше, что достаточно для просмотра на экране. Диски для работы с этим устройством иногда называют также компакт-дисками (это понятие включает в себя также и диски CD-R, CD-RW) или CD-ROM дисками (Compact Disk - компакт-диск; смотри рисунок ниже).

CD - R накопитель однократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать CD -ROM , CD -R , CD -RW диски, но также позволяет однократно записывать CD -R диски. Данный накопитель имеет характеристику не только чтения дисков, но и для записи. Например, скорость чтения – 40кратная, а скорость записи – 6кратная.

В таких устройствах лазерный луч выжигает на поверхности диска канавки, при этом отражающие свет участки называются «лэндами», а неотражаемые участки – «питами». Сочетание этих участков и позволяет закодировать информацию в двубитовом представлении.

В силу разных причин на практике при записи невозможно добиться идеального расположения выжженных канавок и при воспроизведении появляются дефекты звука, его дрожание, что носит название «джиттер» (jitter). В определенной степени избавится от таких нежелательных искажений позволяет применение специального режима Audio Master, когда выжигаемые канавки принудительно увеличивают в длине. Этот режим применяют в тех случаях, когда нужно добиться улучшения качества записываемого звука.

Обычно запись производится с постоянной угловой скоростью (CAV). Однако при изменении скорости вращения в разы (х2, х4, х8 и т.д.) запись приостанавливается и образуются так называемые «точки связи», что ухудшает качество записи. В таких случаях используется защита от опустошения буфера, называемого SafeBurn. Как правило, она включается только в момент изменения скорости вращения диска, а в основном используется режим записи с постоянной угловой скоростью (CAV). Такой способ повышения качества воспроизводимого звука называется зонной записью с постоянной линейной скоростью (Z-CLV).

Весьма интересна имеющаяся на некоторых устройствах для записи на диски цифровой информации возможность выжигания на поверхности лазерного диска текста, будь то список музыкальных файлов или свои данные. Для этого используется режим DiscT2, в котором набирается любой текст, достойный воспроизведения на поверхности созданного своими руками музыкального или иного вида диска.

CD - RW (Compact Disc-ReWritable) накопитель многократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать CD -ROM , CD -R , CD -RW диски, однократно записывать CD -R диски, но и записывать и дозаписывать, а также перезаписывать записанные ранее CD -RW -диски. Данный накопитель имеет характеристику не только чтения дисков, но и для записи. Например, скорость чтения – 40кратная, а скорость записи – 6кратная. Могла быть также скорость дозаписи.

CD-RW устройство работает по-другому принципу, то есть при записи на них луч не выжигает, а переводит подложку в аморфное состояние, что позволяет установить другой отражающий эффект. Поэтому они могут записывать данные многократно. Однако диски рассеивают информацию хуже, чем стандартные CD-ROM диски, поэтому их не всегда удается прочитать на стандартных носителях.

Чем больше устройство имеет возможностей, тем больше оно имеет ограничений. Чем проще диски, тем больший отражающий эффект они имеют. Самый лучший отражающий эффект имеют CD-ROM диски, которые могут читаться в CD-ROM, CD-R и CD-RW накопителях.

Диски формата CD-RW имеет еще меньшую отражательную способность и могут читаться не на всех старых CD-ROM и CD-R накопителях (на старых накопителях). Определенно сказать, на каких накопителях будет читаться, а на каких не будет, довольно трудно, так как это зависит от модели устройства. В настоящее время продаются компакт-диски CD -R , на которых можно записать информацию. Если после записи на диске осталось свободное пространство, то на диск можно дозаписать информацию и так далее. Диски CD -RW позволяют не только записать информацию, но и удалить ненужные данные, то есть многократно записывать данные и стоит несколько дороже, чем диски CD -R .

В 1996 году появились DVD -диски (Digital Versatile Disc - цифровой универсальный диск, первоначально расшифровывалось как Digital video Disc - цифровой видеодиск. Сейчас никак не расшифровывается), которые имели емкость 4.7 Гигабайт за счет уплотнения дорожек с записью, то есть в 7 раз больше емкости CD-ROM дисков. Это наиболее распространенный вид дисков, которые являются однослойными и односторонними. Однако, существуют диски, у которых на одной стороне находится два слоя и они имеют емкость 8.5-8.7 Гигабайт (они могут иметь название DVD 9, цифра означает округленную емкость), существуют диски с одним слоем, но с записью на двух сторонах емкостью 9.4 Гигабайт(они могут иметь название DVD 10), двухслойные и двухсторонними емкостью 17.08 Гигабайт(они могут иметь название DVD 18). Двухслойные диски имеют два полупрозрачных слоя с мощной фокусировкой луча, позволяют считывать информацию либо с первого, либо со второго слоя. Более высокая плотность данных достигается за счет уменьшения области на диске для одного бита и применения методов сжатия. Но на практике наиболее распространены односторонние, однослойные.

После создания единого стандарта DVD для записи на них видеофильмов, весь мир был поделен на шесть зон, чтобы кинофильмы, записанные для одной зоны, не могли читаться в других. Поэтому на старом DVD приводе может быть нанесена пиктограмма, где показано изображение земного шара с цифрами, обозначающими, с какими зонами работает данный привод или ALL (все) – для работы с дисками во всех зонах. В современных DVD -накопителях такого разбиения не имеется.

Информация на дисках находится в секторах, которые содержат данные и 882 байт для кода коррекции ошибок, что позволяет увеличить надежность считывания информации, так как при сбоях вычисляются значения по коду коррекции. При наличии испорченных секторов скорость считывания замедляется и происходит повторное считывание и так до определенного числа попыток. В результате или код будет считан, или на экране появится сообщение о невозможности считывания информации с данного диска, после чего снова происходит переключение на максимальную скорость.

В отличие от CD дисков, DVD диски имеют свою собственную файловую систему UDF или для данных ISO -9660. Данные хранятся в секторах размером в 2048 байт. Могут быть диски DVD -видео, DVD -аудио, DVD -Data и смешанного типа.

Диски DVD - ROM также как и CD -ROM используются только для чтения. Они где-то уже были записаны и продаются с записанной информацией.

Стандарт для записи на диск разрабатывался двумя путями, один стандарт под названием MMCD разрабатывали компании Philips и Sony , второй под названием Super Disc – Toshiba и несколько других. Поэтому возникло два формата для записи данных – DVD -R и DVD +R . Эти форматы близки друг к другу, однако, плюсовой формат лучше использовать, так как при перезаписи он требует меньше времени, а записанные данные имеют меньшее количество ошибок. Соответственно имеется и два формата перезаписываемых дисков DVD -RW и DVD +RW .

Диски с однократной записью, имеющие двойной слой на одной поверхности обозначают символами DL , например, DVD -R DL и DVD +R DL . Они имеют емкость до 8.5 гигабайт.

Для работы с DVD используются DVD -накопители, которые имеют несколько видов:

DVD - ROM накопитель позволяет только считывать как DVD так и CD -диски. Одной из важнейших характери­стик данного устройства является скорость считывания информации. Кратность за единицу принята как 1.32 Мбайт/сек, что в 9 раз быстрее скорости CD . Они имеют разные скорости считывания CD и DVD дисков, которая указывается в руководстве к устройству.

DVD - R накопитель однократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать CD -ROM , CD -R , CD -RW диски, все виды DVD дисков, а также позволяет однократно записывать CD -R диски и DVD +R и DVD -R диски. Данный накопитель имеет характеристику не только чтения дисков, но и для записи. Например, скорость чтения – 40кратная, а скорость записи – 6кратная, причем скорость указывается отдельно для дисков CD , так и для дисков DVD и соответственно отдельно для дисков DVD -R и DVD +R .

DVD - RW накопитель многократно записывающий оптический накопитель. Он позволяет читать все виды CD и DVD диски и их записывать. Указываются скорости чтения и записи отдельно для CD дисков, DVD -R , DVD +R , DVD +R DL , DVD -R DL , DVD +RW , DVD -RW , DVD +RW DL , DVD -RW DL , то есть те операции, которые может проводить накопитель. Зжесь также лучше использовать плюсовой формат, так как минусовой формат требует сначала стереть информацию, а потом записать, а плюсовой формат позволяет перезаписывать данные в реальном режиме времени.

Стандарт Blu - ray Disc (BD ) (blue ray - синий луч и disc - диск; написание blu вместо blue - намеренное) был разработан консорциумом BDA , выпущен в 2006 году. У данного стандарта был конкурент – HD DVD компании Toshiba , однако, эта компания отказалась от дальнейшей поддержки HD дисков в 2008 году после "войны форматов". Скорость считывания информации (однократная скорость) составляет 4.5 Мб/с. Повышение объема записываемой информации выполняется за счет использования лазерного луча в сине-фиолетовом диапазоне с более короткой длиной 405 нм, в то же время как CD и DVD приводы используют красный и инфракрасныйлазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм.

Однослойный диск может хранить 25 Гигабайт, двухслойный – 50 гигабайт, трехслойный – 100 гигабайт, четырехслойный -128. Диск может иметь и более слоев. Так в 2008 году были продемонстрированы 20тислойные диски емкостью 500 гигабайт.

В настоящий момент выпускаются диски BD -ROM для чтения, BD -R однократной записи и BD -RE для многократной записи. Также имеются двухслойные диски имеющие в названии символы DL емкостью до 50 гигабайт.

Накопители для этих дисков бывают Blu - Ray только для чтения дисков, которые позволяют проводить чтение и запись всех видов дисков CD и DVD , а также только читать BD -диски. Соответственно Blu - Ray RE позволяют не только читать, но и записывать все виды дисков CD , DVD и BD -диски (однослойные, для многослойных нужно ознакомиться с инструкцией).

Чтобы вставить CD или DVD диск в привод, нажмите вначале на кнопку на передней панели привода (рисунок ниже). При этом из привода выдвигается лоток, в который нужно положить диск в специальное углубление для него рабочей поверхностью, на которой находятся данные, вниз, или рисунком вверх. После чего снова нажмите на кнопку, при этом лоток задвигается в корпус привода. Теперь можно работать с диском. В лотке имеется второе углубление для дисков, примерно в два раза меньше по диаметру и в настоящее время очень редко используемое (часто их показывают в детективных и фантастических фильмах).

Для нормальной работы привод должен находиться в горизонтальном положении. Существует накопитель, который может работать в вертикальном положении. При этом диск вставляется в щель руками, после чего специальный механизм удерживает его и вводит внутрь накопителя.

В оптическом накопителе имеется отверстие для аварийного выдвижения лотка, если он не выдвигается. Для этого нужно вставить тонкий стержень, например, спрямленную скрепку, и надавить на него. Кроме этого, может присутствовать кнопка для перехода на следующую песню для аудиодисков. Сзади может быть установлен переключатель конфигурации, желательно установить Slave, а также расположен разъем для тестирования накопителя производителем. Некоторые накопители могут поставляться с микрофонами, наушниками, звуковыми платами.

Для загрузки диска нужно:

Включить компьютер;

Нажать кнопку открытия лотка, при этом он выдвигается;

Положить диск надписью вверх на лоток;

Повторно нажать кнопку открытия лотка. Лоток задвигается, после чего можно начинать работу.

Не следует выдвигать и задвигать лоток вручную. Нежелательно держать лоток долго открытым при отсутствии работы, не нужно класть на лоток посторонние предметы, например, ставить чашку с кофе, не следует давить на лоток, когда укладывается диск.

При отсутствии работы накопитель переходит в режим сохранения энергии, при этом шум накопителя прекращается. При поступлении команды на считывание накопитель начинает работу автоматически.

Изготовление диска происходит следующим образом: вначале изготавливается диск, который называется «мать», далее штампуется рабочая копия – «отец», потом на его основе прессуются другие.

Основные характеристики привода :

Тип: внутренний или внешний . Внутренний привод вставляется в системный блок. Внешний имеет корпус прямоугольной формы, подключается к параллельному порту (в старых компьютерах), USB (в современных) и имеет провод, соединяемый с электросетью. Существует также внешний вариант для переносных компьютеров, подключаемый при помощи разъема PCMCIA;

- скорость передачи данных (Data Transfer Rate, DTR), соответственно указывается как двухскоростной, четырех-, тридцати двух- и т.д.;

- объем буферной памяти (Buffer Memory). Кэш-память представляет собой микросхемы оперативной памяти, которая располагается на плате накопителя. Они дают преимущества, поэтому чем больше объем, тем лучше;

- среднее время между поломками (Mean Time Between Failure, MTBF). Данная характеристика имеется у многих устройств, однако не везде описывается;

- тип интерфейса или шины, к которому подключается;

- среднее время доступа (Access Time, AT). Оно у CD-ROM накопителей больше, чем у жестких дисков, что определено принципиальными различиями в конструкции накопителя, и различается в десятки раз, причем чем больше кратность, тем меньше время доступа. Так, у 4-кратного накопителя оно примерно равно 150, а у 32 – 80 мс. Это значение можно узнать из паспорта устройства;

- коэффициент ошибок (Error Time);

- перечень поддерживаемых форматов .

Могут быть также другие параметры, такие, как уровень шумов, вибрации. Кроме того, при покупке нужно посмотреть, мягко ли движется лоток и прочно ли он удерживается в открытом виде.

BIOS последних версий позволяет производить загрузку компьютера с CD и DVD дисков. CD-ROM диск в начале дорожки имеет служебную область, в которой находится информация для синхронизации привода и диска, затем таблицы содержимого тома (Volume Table of Contents или VTOC), в которых находятся данные об организации директорий и файлов на диске, затем данные и метка конца тома. Таким образом, зная путь и имя файла, можно по таблице найти местоположение файла на диске и осуществить прямое позиционирование головки для чтения данных, что сокращает время поиска и операции чтения.

Подключается устройство при помощи двух кабелей: питания и информационного. Существует три вида накопителей: подключаемых к шине SCSI, к шине IDE или разъему SATA . Лучше иметь накопитель, подключаемый к разъему IDE , если это поддерживает материнская плата. Так как обычно разъемов SATA мало и, если нужно установить несколько оптических или накопителей для жестких дисков, то может возникнуть проблема с наличием свободного разъема.

Ниже описано подключение именно к такой шине. Оптические накопители могут подключаться вместе с жестким диском. Информационный кабель состоит из 40 жил (показан на рисунке выше) и имеет три штекера. Один подключается к контроллеру жестких дисков (на старых платах) или непо­средственно к материнской плате (см. также описание плат и жесткого диска). Второй к оптическому накопителю и третий - к дисководу жестких дисков. Не забудьте, что край кабеля, мар­кированный красным цветом, при подключении штекера должен находиться около маркировки 1, 2, которые обозначают первые жилы провода, противоположный конец - около цифр 33 и 34. Второй кабель пи­тания должен подключаться к маркировке, указанной сверху от штекера, то есть красный (5v), чер­ный, черный и желтый.

При наличии звуковой платы для прослушивания звука с музыкальных дисков необходимо подключить третий шнур, состоящий из четырех прово­дов. Один конец подключается к звуковой плате, другой - к накопителю. На них имеется маркировка с сим­волами R и L. Провод, идущий от звуковой платы с символом R, должен соответствовать R на накопителе. На рисунке ниже изображена задняя сторона накопителя, на которой имеются разъемы для подключения проводов.

Последовательность установки нового оптического дисковода аналогична установке накопителя для гибких дисков. Если установлена система Windows 9х, то на экране появится соответствующее сообщение о нахождении нового устройства. В системе Windows операционная система сама распознает новые устройства, в том числе и оптический накопитель.

При работе с дисками необходимо выполнять следующие правила :

Не трогайте рабочую поверхность, иначе на ней могут остаться жировые следы пальцев;

Берите диск за внешние края, можно брать за края центрального отверстия;

Очистка диска производится от центра диска к внешнему краю мягкой сухой тряпкой. Нельзя использовать сильные растворители такие как, ацетон, моющие средства, антистатические аэрозоли;

Храните диски в специальной коробочке или конверте для дисков;

Не сгибайте диск;

Не пишите на рабочей поверхности диска;

При хранении диска избегайте попадания на него солнечных лучей, а также сильного нагрева, что может привести к короблению диска.

Диски могут иметь дефекты, которые не позволяют считывать данные. Если имеется смещение концентрических дорожек относительно центра диска, то такой диск будет плохо считывать, а на глаз такой дефект не определяется. Может помочь уменьшение скорости вращения диска, например, попробовать выполнить это на менее скоростном дисководе. Если диск деформированный, то это иногда заметно для глаз, то для чтения таких дисков также может помочь снижение скорости вращения.

Если на диске имеются крапинки, то, в зависимости от их местоположения и размера, использовать такой диск иногда возможно. Царапины, которые идут от края к центру, часто не опасны, в то же время царапины, проходящие вдоль края, могут не позволить считывать данные. Поэтому протирать диск нужно от центра к краю. Для проверки диска используются специальные тестовые программы. При установке используют прерывание (IRQ) - 7 и выше, базовые адреса 300h до 340h, DMA1. Компакт-диски довольно надежные, однако, если на компакт-диске имеются трещины, то рекомендуется сделать копию диска, так как в дальнейшем могут появиться новые трещины и информация на диске будет не читаема.

Установка накопителя . Чтобы установить данное устройство, нужно:

Выключить компьютер;

Снять защитную крышку системного блока;

Вставить дисковод в направляющие системного блока. После установки обязательно завинтите винты по бокам устройства. Иногда для того, чтобы добраться отверткой и закрутить винты, может потребоваться снять другие устройства. После этого подключите провода, как это описано выше, и установите защитную крышку, включите компьютер и проверьте работу накопителя.

Техническая установка оптического накопителя сходна с установкой жесткого диска.

Если лоток не выдвигается, то причиной может быть жесткое закрепление накопителя винтами внутри системного блока, при котором произошел перекос накопителя. Звук во время разгона компакт-диска не является признаком неисправности. После установки оптического накопителя для теста можно попробовать скопировать часть файлов с оптического диска на жесткий диск. Не следует разбирать накопитель самому. Накопитель не должен попадать под дождь или находиться во влажном помещении.

Восстановление оптических дисков

1. Исследовательская часть

1.1 Некоторые моменты истории

Все вещи, которыми мы пользуемся в повседневной жизни, имеют свою увлекательную историю. Привычный для нас оптический диск появился в 1958 году. На долгое время, определив развитие оптических накопителей информации, таких как CD, DVD и с недавнего времени и дисков Blu-Ray формата. Сначала оптический диск использовали для видеозаписей. Со временем был придуман диск, который стали использовать в качестве носителя для музыкальных файлов.

Несмотря на то, что первые диски CD формата поступили в продажу в далеком 1982 году, они по сей день используются для записи музыкальных файлов. Для записи фильмов активно используется формат DVD.

1.2 Виды оптических дисков

На диски CD-R (их иногда еще называют «болванками») можно записать свою информацию, но стереть или изменить ее будет невозможно. Если на диске осталось свободное место, и при записи вы разрешили опцию добавления информации, можно будет дописать на диск файлы.

Диски CD-RW поддерживают удаление и перезапись информации, но такие диски будут читаться не всеми приводами. Запись и чтение информации дисков осуществляются при помощи лазера. Толщина компакт-диска - 1,2 мм, диаметр - 120 мм, емкость - 650 или 700 MB (соответствует 74 или 80 минутам звучания).

DVD диски позволяют хранить больший объем информации, чем компакт-диски, благодаря использованию лазера с меньшей длиной волны. Емкость DVD диска стандартного размера (120 мм) может колебаться от 4,7 GB до 17 GB, а емкость мини DVD (80 мм) - 1,6 GB.

В зависимости от емкости DVD выделяют такие виды дисков:

· DVD-5 - однослойный односторонний диск, емкость - 4,7 GB

· DVD-9 - двухслойный односторонний диск, емкость - 8,5 GB

· DVD-10 - однослойный двухсторонний диск, емкость - 9,4 GB

· DVD-14 - двухсторонний диск, двухслойный с одной стороны и однослойный - с другой, емкость - 13,24 GB

· DVD-18 - двухслойный двухсторонний диск, емкость - 17,1 GB

По возможности записи, перезаписи и удаления информации DVD диски, как и CD, делятся на ROM, R и RW. Но дополнительно различают такие виды дисков:

· DVD-R for general, DVD-R(G) - единожды записываемый диск, предназначенный для домашнего использования.

· DVD-R for authoring, DVD-R(A) - единожды записываемый диск для профессиональных целей.

· DVD-RW - перезаписываемый диск. Перезаписывать или стирать информацию можно до 1000 раз. Но нельзя стирать часть информации, можно только стереть диск полностью и полностью перезаписать.

· DVD-RAM используют технологию смены фазы. Их можно перезаписывать до 100000 раз, теоретический срок службы - до 30 лет. Но они дороги, выпускаются в основном в специальных картриджах и не поддерживаются большинством приводов и проигрывателей.

· DVD+RW основаны на технологии CD-RW и поддерживают перезапись информации до 1000 раз. Этот формат появился позже, чем DVD-RW.

DVD+R - единожды записываемый диск, подобный DVD-R.

Диски HD DVD (DVD высокой плотности) могут иметь емкость до 15 GB, а двухслойные - до 30 GB. Основной их конкурент - BD, Blu-ray Disc вмещает от 23 до 66 GB в зависимости от количества слоев. Анонсирован прототип четырехслойного диска объемом 100 GB, планируется также выпуск десятислойных дисков объемом до 320 GB.

.3 Устройство оптического диска

По своему строению CD-R диск напоминает слоеный пирог, «начинка» которого состоит из активного, отражающего и защитного слоев, которые последовательно наносятся на основу из поликарбоната - пластиковый кружок с отверстием для фиксации на шпинделе читающего привода. При этом основа CD-R диска ничем не отличается от той, что применяется в технологии изготовления компакт-дисков литьем: характеристики пластмассы должны быть таковы, чтобы луч лазера, проходящий сквозь нее, должным образом фокусировался и не вызывал разрушения диска.

Активный (или регистрирующий) слой - слой, на котором, собственно, и происходит запись информации, т.е. именно он подвергается воздействию лазерным лучом, который «прожигает» (burn) питы (pits), кодирующие информацию (логические нули и единицы). Иными словами, во время записи активный слой под воздействием лазерного луча меняет свою структуру, а последующая необратимость изменения активного слоя - суть есть надежность хранения информации. Одним из типов активных слоев, широко использующимся на сегодняшний день, является цианин (cyanine). Цианин является изначальным типом на который ссылается стандарт Orange Book и широко используется.

1.4 Многократно-записываемые диски (CD - RW )

Отличие таких дисков от CD-R заключается в устройстве регистрирующего слоя. Промежуточный слой специального органического материала может пребывать либо в аморфном, либо в кристаллическом виде. Аморфные вещества имеют особенность кристаллизоваться со временем. Как бы мы ни хранили CD-RW, через несколько лет запись будет безвозвратно утеряна. К тому же такие диски легко могут быть стерты простым нагреванием.

Структура DVD дисков

Принцип записи DVD-диска не сильно отличается от принципа записи CD-диска. Основой записи и хранения данных на дисках DVD-RAM и DVD-RW является технология изменения фазового состояния вещества. Послойная структура одной половины диска показана на рисунке.

Принцип записи на DVD-диск

Запись аморфных областей показана на этом графике. Короткий лазерный импульс высокой мощности расплавляет записывающий материал. Затем следует охлаждение ниже температуры кристаллизации. Результат охлаждения - предотвращение образования центров кристаллизации. Таким образом, роста кристаллической фазы не происходит, и вещество остается в аморфном состоянии.

.5 Стирание с DVD -диска

Для стирания надо вернуть вещество в кристаллическое состояние. Опять же с помощью лазера аморфное вещество нагревают до температуры Т. Нагрев (а точнее, отжиг) продолжается в течение времени, достаточного для восстановления кристаллического состояния вещества. Это время должно быть больше, чем так называемое время кристаллизации.

.6 Достоинства оптических дисков

Преимущества оптических дисков, можно отнести: относительно большой объём, простота использования, распространённость, небольшая стоимость, стойкость к магнитным воздействиям.

1.7 Недостатки оптических дисков

К недостаткам пожалуй можно отнести - не стойкость к механическим повреждениям (царапины, ультрафиолет, температура…).

1.8 Трудности при проектировании устройства

Основными проблемами устройства, которые нужно решить, являются:

Подобрать подходящие мощности электромоторы

При трении пластик забивает поры губки, чтоб этого избежать нужно губку смачивать водой.

1.9 Альтернатива

Компания Sanwa Supply предложит весьма своеобразную по функциональности новацию под названием CD-RE1AT.

Это чудо техники восстанавливает испорченные оптические диски, так как способно нанести на их поверхность особый защитный слой, который заполняет царапины. Внешне изделие весом похоже на обычный портативный CD/DVD-плеер с откидывающейся верхней крышкой, под которой расположены два посадочных места для размещения входящих в комплект поставки двух восстанавливающих и двух чистящих головок. Стоимость этого восстановителя дисков в Японии составляет порядка 50 евро. Насчет продажи таких устройств в Казахстане ничего не известно.

2. Экспериментальная часть

.1 Расчеты для демонстрационной модели

Принцип действия устройства, это заглаживание царапин и чистка оптического диска. Я использовал два электромотора, один крутящий диск, второй притирающий, губка, детали от ДВД нижний шкив, резиновый кембрик, паста гои, пустую банку от дисков, клей резиновый, растворитель, блок питания от телефона.

Губку вырезал в виде цилиндра,

Паста гои растворил в растворителе

Полученный высохший цилиндр из губки пропитанный раствором пасты гоя я наклеил на нижний шкив для крепления диска.

Крышку от дисков вырезал в виде диска, вырезав верхнюю часть.

Прикрутил электродвигатель от края на 3 сантиметра и надел шкив с губкой на ротор электромотора.

К нижней части коробки прикрутил второй мотор на ротор, которого надел толстый резиновый кембрик для того, чтобы надетый диск на палец, вращался.

Поскольку это всего лишь демонстрационная модель, я использовал два 12 вольтовых мотора от ДВД один крутящий диск, второй притирающий, обороты мотора (250 об/мин) и мощность (0.1а).

Два электромотора подключил параллельно к блоку питания от телефона.

3. Схема-рисунок действующего устройства для восстановления дисков

.1 Изготовление и сборка устройства для чистки дисков

На каркас устройства я взял уголок на 15х15

Для вращения диска

1. Электродвигатель я взял от ветерка обогревателя 220 (v) 0.7 (w)

2. Два шкива от магнитофона

Втулка с подшипниками от магнитолы

Пассик от магнитофона.

Детали от ДВД для крепления диска.

Для зачистки диска

6. Второй электромотор я взял от шуруповёрта 12 (v) 2 (a).

7. Шкив от магнитофона маленький.

Паста гои

Клей резиновый,

Растворитель

Блок питания от магнитофона.

.2 Практические работы по изготовлению модели

1) Сначала обрезали уголки на 15х15х300

2) На уголки сваркой приварили электромотор для вращения диска, на ротор электромотора одели шкив от магнитофона.

На втулку с подшипниками от магнитолы наклеили шкив от магнитофона, на шкив наклеили детали от ДВД для крепления диска.

В металлической платине просверлили отверстия для крепления втулки.

Пластину приварили сваркой к каркасу, так чтобы пассик был натянут.

Проверка в деле, крепление диска и какие обороты набирает диск.

В пластине просверлили отверстия для крепления второго электромотора на 12 (v) 2 (a), на ротор электромотора надели шкив от магнитофона маленький и наклеили губку в виде цилиндра пропитанной смесью паста гоя.

К каркасу приварили сваркой вертикально уголки 15х15х150 2 штуки.

К уголкам приварили сваркой горизонтально пластину, просверлили два отверстия крепления мотора.

В пластине на которой прикручен электромотор вырезали овальные отверстия чтобы регулировать на поверхности дика, и снятия электромотора для замены губки пропитанной смесью паста гоя.

Для придания вида вокруг каркаса обшили фанерой и покрасили.

9. Блок питания сделали из фанеры, в коробке внутри прикручен трансформатор на 12 вольт с диодным мостом. С наружи прикручены две розетки на одну выходит 12 воль на вторую 220 вольт и общий рубильник для выключения - включения питания.

Заключение

Восстановление данных с оптического диска - реальность благодаря специальным программам. Дело в том, что операционная система, если она не может правильно прочитать информацию с какого-то участка диска, моментально прерывает копирование и полностью удаляет уже скопированную часть данных. Обойти эту функцию помогают специальные программы, которые используют механизмы для чтения дисков и дают возможность скопировать необходимые файлы (100-процентного восстановления всей информации с поврежденного диска они не гарантируют).

Эти программы считывают информацию с поврежденных дисков путем прямого доступа к ним. При этом обходя стандартные средства ОС Windows. Утилиты многократно пытаются прочитать поврежденный сектор диска, и при этом, при возникновении ошибок чтения они могут продолжать копирование (или чтение) информации, что дает возможность «вытянуть» с дисков утерянные файлы в своем исходном виде. Если же некоторые секторы не читаются, некоторые программы просто заменяют их нулями, что в свою очередь приводит к появлению дефекта в файле.

Восстановление данных с оптического диска это не простой и трудоемкий процесс, зачастую занимающий немало времени. На практике не все файлы, восстановленные таким образом, будут пригодны для применения. Например, если в текстовом документе пропадет пару абзацев, то это намного лучше, нежели пропадет весь текст, который вы писали в течение целого месяца.

С музыкой и видео все тоже может быть вполне пристойно - неприятно, естественно, если в какой-то момент во время прослушивания любимой песни или просматривании видео сюжета увидите непонятные квадратики на экране, или вы услышите какой-то непонятный звук, но опять же, это намного лучше, чем вовсе лишиться любимых материалов.

Для восстановления физической части плоскости диска поможет наше устройство для чистки оптических дисков.

Список литературы

оптический диск лазерный восстановление

1. http://strana-sovetov.com/computers - виды дисков.

2. http://ergosolo.ru/reviews/gadgets/ - умные гаджеты.

Http://www.datars.ru/recovery/optics-disc/ - восстановления дисков

CD (Compact Disc)-оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи/считывания информации на/c который осуществляется при помощи лазера.CD становятся все более быстродействующими и дешёвыми. На диске CD промышленным способом записывается информация. Наибольшее распространение получили 5-дюймовые диски CD емкостью 670 Мбайт. По своим характеристикам они полностью идентичны обычным музыкальным компакт-дискам. Данные на диске записываются в виде спирали (в отличие от винчестера, данные на котором располагаются в виде концентрических окружностей). С точки зрения физики лазерный луч определяет цифровую последовательность единиц и нулей, записанных на CD, no форме микроскопических ямок (пит, pit) на его спирали.Сегодня, имея компьютер с записывающим дисководом CD, можно сделать диск менее чем за час.

DVD (Digital Versatile Disk, ранее Digital Video Disk), т. е. многоцелевой цифровой диск – тип компакт-дисков, хранящий от 4,7 до 17 Гбайт информации, что вполне достаточно для полнометражного фильма. Такой объем способен удовлетворить любого производителя компьютерных игр и энциклопедий, для выпуска которых обычно требовалось несколько CD-ROM, вызывая неудобства у пользователя.Спецификаций DVD-ROM рассматривает диски и технологию DVD в качестве средства хранения компьютерных данных, обладающего громадной емкостью. Спецификация DVD-Video, вокруг которой ломалось столько копий, предусматривает лишь запись полнометражных кинопрограмм с высоким качеством изображения, многоканальным звуком и интернациональными настройками. Спецификация DVD-Audio рассматривает стандарт записи лишь звука, предполагая, правда, значительно более высокое качество, многоканальность и возможность поместить на том же диске не только 74 мин. музыки, но и разнообразную сопутствующую информацию.Становится ясным, что стремительное понижение цен на DVD-устройства может привести к вытеснению CD-приводов уже в ближайшее время даже при условии использования старых носителей. DVD по структуре данных бывают четырёх типов:

• DVD-видео - содержат фильмы (видео и звук);
• DVD-Audio - содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио-компакт-дисках);
• DVD-Data - содержат любые данные;
• смешанное содержимое.

BD (Blu-ray - англ. blue ray - синий луч и disc - диск) - формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом BDA.В новой технологии появились кардинальные изменения в логической структуре диска, стоимости и других параметрах. Длина волны синего лазера укоротилась до 405 нм, что позволило позиционировать луч намного точнее, а следовательно, и размещать данные на диске с большей плотностью. Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12 см дисках того же размера, что и у CD/DVD.BD является продуктом нового поколения, наиболее прогрессивным,отвечающим "требованиям нашего времени", чем CD и DVD.

16. Персональные ЭВМ. Устройство. Основные характеристики.

Компьютер – это электронное устройство, предназначенное для работы с информацией, а именно введение, обработку, хранение, вывод и передачу информации. Кроме того, ПК представляет собой единое двух сущностей – аппаратной и программной частей (что и отражено на следующей схеме).

Согласно определению компьютера компоненты компьютера можно разделить на устройства, которые выполняют определенные функции, связанные с информацией.

Носители информации – материал, который предназначен для записи, хранения и последующего воспроизведения информации.

Носитель информации - строго определённая часть конкретной информационной системы, служащая для промежуточного хранения или передачи информации.

Носитель информации – это физическая среда, в которой она фиксируется.

В роли носителя могут выступать бумага, фотопленка, клетки мозга, перфокарты, перфоленты, магнитные ленты и диски или ячейки памяти компьютера. Современная техника предлагает все новые и новые разновидности носителей информации. Для кодирования информации в них используются электрические, магнитные и оптические свойства материалов. Разрабатываются носители, в которых информация фиксируется даже на уровне отдельных молекул.

Все машинные носители делятся на:

1. Перфорационные – имеют бумажную основу, информация заносится в виде пробивок в соответствующей строке и столбце. Объем информации – 800 бит или 100 Кб.

2. Магнитные носители – в качестве них используются гибкие магнитные диски и кассетные магнитные ленты.

3. (компакт-диски) – это металлизированный пластиковый компакт-диск, диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм. На одной из его сторон нанесен светоотражающий алюминиевый слой, который покрыт защитным лаком для предотвращения повреждений. Запись и считывание информации производится лазерным лучом на дорожке, идущей по спирали от центра.

Оптические носители информации – (компакт диски) это металлизированный пластмассовый диск, диаметром 120 мм. И толщиной 1,2мм. На одной из его сторон нанесен светоотражающий алюминиевый слой, который покрыт защитным лаком для предотвращения повреждений. Запись и считывание информации производится лазерным лучом на дорожке, идущей по спирали от центра.

Виды оптических дисков:

1. CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) – компакт-диск, без возможности записи информации.

2. CD-R (Compact Disk Recordable) – компакт-диск с возможностью однократной записи информации.

3. CD-RW (Compact Disk Rewritable) – компакт-диск с возможностью многократной записи информации.

4. DVD (Digital Versatile Disk) – цифровой многослойный диск для записи больших объемов информации (до 18 Гб).

ДОСТОИНСТВА: Надежность. Возможность записи больших объемов информации. Неизнашиваемость.

Компакт-диск (Compact Disk, CD) – это диск диаметром 120 мм (4,75 дюйма) или 80 мм (3,1 дюйма) и толщиной 1,2 мм. Глубина штриха равна 0,12 мкм, ширина – 0,6 мкм. Штрихи расположены по спирали, от центра к периферии. Длина штриха – 0,9–3,3 мкм, расстояние между дорожками – 1,6 мкм. Компакт-диски состоят из трех-шести слоев. Стандартный пятидюймовый диск может содержать 650–700 Мбайт информации, 74–80 минут высококачественного стереозвука с частотой дискретизации 44,1 кГц и глубиной оцифровки 16 бит или огромное количество звука в формате MP3. На трехдюймовые диски помещается около 180 Мбайт информации. Иногда встречаются диски, называемые «визитной карточкой» (business card). По внешнему виду и размеру они напоминают визитную карточку, а фактически являются трехдюймовыми дисками, обрезанными с двух сторон. На такой компакт-диск записывается от 10 до 80 Мбайт.

В конце 1970х компании Sony и Philips начали совместную разработку единого стандарта оптических носителей информации. Philips создала лазерный проигрыватель, а Sony разработала технологию записи на оптических носителях информации. По предложению корпорации Sony размер диска был равен 12см, т.к. данный объем позволял записать целиком Девятую симфонию Бетховена. В 1982 в документе, названном Red Book (Красная книга), был опубликован стандарт обработки, записи и хранения информации на лазерных дисках, а также физические параметры диска, т.е.: 1. Физический размер диска. 2. Структура диска и организация данных. 2. Запись данных единым потоком от центра к периферии. 3. Чтение данных с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity, CLV).

Все данные на диске разделены на фреймы (frames). Каждый фрейм состоит из 192 бит для музыки, 388 бит для данных модуляции и коррекции ошибок и одного контрольного бита. 98 фреймов составляют один сектор (sector). Секторы объединяются в дорожку (track). На диске может быть записано максимум 99 дорожек.

Во время записи и считывания информации при перемещении луча лазера от центра к периферии скорость вращения диска ↓. Это необходимо для обеспечения возможности считывать и записывать один и тот же объем информации за одно и то же время. Поэтому без применения технологии CLV при воспроизведении, например, музыкальных произведений, происходило бы изменение скорости исполнения.

Из-за относительно небольшого размера лазерных дисков по сравнению с виниловыми пластинками их стали называть компакт-дисками, или сокращенно CD (Compact Disk). Первые компакт-диски предназначались для записи и воспроизведения музыки и позволяли хранить до 74 минут высококачественного стереозвука. Стандарт таких дисков был назван CD-DA (Compact Disk Digital Audio – компакт-диск цифрового аудио).

С развитием компьютерной индустрии появилась потребность в технологии, позволяющей хранить на компакт-дисках не только цифровой звук, но и различные данные. Компьютерные программы не могли поместиться на дискетах, а объемы пользовательских файлов становились все больше и больше.

В 1984 был опубликован стандарт, названный Yellow Book (Желтая книга). Компании Sony и Philips реорганизовали структуру компакт-дисков и стали применять новые коды коррекции ошибок – EDC (Error Detection and Correction) и ECC (Error Correction Code). Основной единицей размещения данных стал сектор. Один сектор содержит: 12 байт для синхронизации, 4 байта для заголовков, 2048 байт для данных пользователя и 288 байт для коррекции ошибок. Для считывания компьютерных данных была разработана технология CAV (Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость). Технология CAV позволяет считывать информацию с диска быстрее, чем технология CLV, так как при перемещении луча лазера от центра к периферии поток данных увеличивается. Современные приводы компакт-дисков поддерживают обе технологии. Компьютерные лазерные диски были названы CD-ROM – Compact Disk ReadOnly Memory (дословно – «память только для чтения на компакт-дисках»). В конце 1990-х привод компакт-дисков стал стандартным компонентом любого компьютера и подавляющее большинство программ стали распространяться на компакт-дисках.

Потребительский рынок стремительно расширялся, объемы производства возрастали, и крупнейшие производители занялись разработкой технологии, позволяющей пользователю самостоятельно записывать любую информацию на компакт-диск. В 1988 году компанией Tajyo Yuden был выпущен первый в мире CD-R (Compact Disk Recordable – записываемый компакт-диск). Самой большой трудностью, с которой столкнулись разработчики записывающих приводов компакт-дисков, – это поиск материалов, имеющих высокую отражающую способность. Компания Tajyo Yuden с успехом справилась с поставленной задачей. Сплав золота и цианина, который они использовали для производства таких приводов, обладал отражающей способностью свыше 70 %. Этой же компанией был разработан метод нанесения активного органического слоя на поверхность диска, а также технология разделения диска на дорожки.

Диски DVD, DVD-R, DVD-RW, CD, CD-R, и CD-RW производятся различными фирмами: AMD, Amedia, Digitex, HP, Imation, MBI, Memorex, Philips, Smartbuy, Sony, TDK, Verbatim.

Строение DVD.

В декабре 1995 года 10 компаний, объединившихся в союз DVD Consortium, официально объявили о создании единого унифицированного стандарта – DVD. Аббревиатура DVD сначала расшифровывалась как Digital Video Disc (Цифровой видеодиск), но впоследствии ее значение было изменено на Digital Versatile Disc (Цифровой двухсторонний диск). Диск был полностью совместим со стандартами Red Book (Красная книга) и Yellow Book (Желтая книга). DVD внешне идентичен CD, но позволяет записывать информацию, большую по объему в 24 раза, то есть до 17 Гбайт. Это стало возможным благодаря изменению физических характеристик диска и применению новых технологий. Расстояние между дорожками уменьшилось до 0,74 мкм, а геометрические размеры пит – до 0,4 мкм для однослойного диска и 0,44 мкм для двухслойного диска. Увеличилась область данных, уменьшились физические размеры секторов. Нашел применение более эффективный код исправления ошибок – RSPC (Reed Solomon Product Code), стала возможной более эффективная битовая модуляция. Технология DVD предоставляет огромное количество форматов и четыре типа конструктивного исполнения двух размеров. Диск такого стандарта может быть как односторонним, так и двухсторонним. На каждой стороне может быть один или два рабочих слоя.

Запись однослойных DVD аналогична записи CD, а вот запись двухслойных дисков существенно отличается от описанного ранее процесса.

Двухслойные диски типов DVD-2 и DVD-9 имеют два рабочих слоя для записи информации. Эти слои разделяются с помощью специального полупрозрачного материала. Для выполнения своей функции такой материал должен обладать взаимоисключающими свойствами: хорошо отражать лазерный луч в процессе считывания наружного слоя и одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. По заказу корпораций Philips и Sony компания 3M создала материал, удовлетворяющий таким требованиям: обладающий коэффициентом отражения 40 % и необходимой прозрачностью. DVD имеют толщину 0,6 мм. Для физической совместимости с CD на DVD дополнительно приклеивалась поликарбонатная подложка толщиной 0,6 мм.

Спецификация компакт-дисков не предусматривает никакого механизма защиты от копирования - диски можно свободно размножать и воспроизводить. Однако начиная с 2002 года, различные западные звукозаписывающие компании начали предпринимать попытки создать компакт-диски, защищённые от копирования. Суть почти всех методов сводится к намеренному внесению ошибок в данные, записываемые на диск, так, чтобы на бытовом CD-плеере или музыкальном центре диск воспроизводился, а на компьютере - нет. В итоге получается игра в кошки-мышки: такие диски читаются далеко не на всех бытовых плеерах, а на некоторых компьютерах - читаются, выходит программное обеспечение, позволяющее копировать даже защищённые диски и т. д. Звукозаписывающая индустрия, однако, не оставляет надежд и продолжает испытывать всё новые и новые методы.

Так же существуют магнитооптические диски : FLOPTICAL = FLOPPY (дискета) + OPTICAL.

Поверхность магнитооптического диска покрыта специальным материалом, свойства которого меняются под воздействием температуры и магнитных полей. Все эти диски отличаются друг от друга диаметром и количеством работающих поверхностей. Объем информации – до 10 Гб.