Накопители на компакт-дисках.

Накопители CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory) используются в РС, в основном, для распространения и хранения дистрибутивных SOFT-продуктов, так как их емкость (до 650 МБ) и надежность хранения данных намного превышают те же показатели магнитных дискет. Параметры, приводимые в документации на CD-ROM-дисководы, характеризуют, в основном, их производительность, которая зависит от времени доступа, скорости передачи данных, наличия и емкости внутренних буферов и типа используемого интерфейса.

Дисководы CD-ROMпо устройству напоминают НГМД, но имеют более сложную головку считывания. Головка состоит из лазерного излучателя, фотоприемника и зеркала, закрепленных на подвижной каретке. На той же каретке, на качающейся подвеске находится фокусирующая линза, управляемая подвижной катушкой. Привод подвески линзы, под управлением контроллера, встроенного в накопитель, обеспечивает точную фокусировку лучей оптической системы. При юстировке оптической системы, линза устанавливается параллельно плоскости диска с помощью регулировочных винтов на каретке. Механика привода достаточно проста, но неаккуратная чистка этой пластмассовой линзы может оставить на ее поверхности микроскопические царапины и тогда считывание данных с диска станет неустойчивым. Существуют дисководы с самоочищающимися линзами (Self-cleaning lenses) и для защиты от пыли могут иметь двойные пылезащитные шторки (Drive Sealing).

Наиболее простые дисководы имеют механизм лоточной подачи дисков, но при этом диск приходится брать руками; при этом диск можно уронить, испачкать, или поцарапать. В более совершенных накопителях (Caddy Type) компакт-диск укладывается в специальную защитную кассету типа 3,5”-дискеты и эта кассета просто вставляется в накопитель. Это предохраняет диски от случайного повреждения и позволяет загружать их в дисковод в любом положении. При частой смене дисков желательно иметь несколько таких кадди-кассет и даже прямо в них хранить архивные диски.

Накопители CD-ROM имеют форм-фактор соответствующий 5,25" дисководу половинной высоты.

Для компактных вариантов компьютеров существуют и малогабаритные накопители, размещающиеся прямо в корпусах Lap-Top или Note-Book.

Минимальной адресуемой единицей информации на диске является сектор, могущий содержать 2048 байт данных, защищенных от ошибок ECC-кодом, или 2324 (2336) незащищенных байт аудио/видео информации. Последовательность секторов одного назначения (формата) объединяется в трек. Минимальный размер трека – 300 секторов, максимальный – весь диск, на диске может быть до 99 треков. Начальный трек хранит информацию об организации диска (VTOC – Volume Table Of Contents).

Время доступа к данным на CD-ROM определяется так же, как и для жестких дисков. Оно равняется времени задержки между получением команды на поиск данных и моментом считывания первого бита данных. Это время для восьмискоростного (8х) CD-ROM составляет 100 мсек. и, в общем случае, уменьшается с увеличением скорости вращения диска. Напомним, что запись на CD-ROM происходит всего на одну спиральную дорожку длиной более 5 км (221188 витков с поперечной плотностью записи около 600 витков/мм). Продольная плотность записи не зависит от радиуса витка, потому что угловая скорость вращения диска изменяется от витка к витку так, чтобы линейная плотность записи оставалась постоянной на протяжении всей спирали.

Первые накопители имели собственные интерфейсы Sony, Panasonic, Mitsumi – по именам их производителей. Все эти интерфейсы напоминают 8-битовый вариант шины АТА, но несовместимы ни с ней, ни друг с другом, и требуют специальных драйверов, соответствующих типу дисковода. Современные CD-дисководы выпускаются с интерфейсами SCSI и АТА (ATAPI), и поддержку CD-ROM часто встраивают в BIOS. При этом, для устройства АТА, тип диска указывать не нужно, он будет опознан автоматически. В дисковый сервис Int13h введены новые функции, позволяющие для накопителя CD-ROM эмулировать дискету или жесткий диск LBA, а также загружать ОС с CD-ROM. Спецификация загружаемого диска позволяет создавать на CD образ системной дискеты 1,2 Мбайт, или 1,44 Мбайт, или образ жесткого диска, с которых может быть загружена ОС.

Для подключения накопителей CD-ROM к системе, используются, в основном, три разновидности интерфейсов:

- SCSI/ASPI (Small Computer System Interface/ Advanced SCSI Programming Interface);

- IDE/ATAPI (Integrated Drive Electronics/ AT Attachment Packet Interface);

- специализированные, "фирменные" интерфейсы.

Взаимодействие между CD-ROM и HOST-адаптером SCSI, а также другими совместимыми устройствами, осуществляется с помощью стандартного программного интерфейса ASPI. Он состоит из двух частей:

1) программы-драйвера ASPI-Manager, обеспечивающей взаимодействие HOST-адаптера SCSI с операционной системой и общее взаимодействие устройств с шиной SCSI;

2) входящих в систему ASPI драйверов для отдельных подключаемых к интерфейсу устройств. С помощью каждого из индивидуальных драйверов организуется взаимодействие периферийного устройства с основным (HOST) SCSI-адаптером и программой ASPI-Manager.

SCSI/ASPI наиболее подходящий интерфейс для CD-ROM. Он позволяет добиться высокой производительности системы и подключать к HOST-адаптеру 7 и более дисководов, но SCSI-интерфейс достаточно дорог, и если не планируется подключать к шине SCSI никаких других периферийных устройств, кроме накопителя CD-ROM, более рационально – установить интерфейс IDE/ATAPI.

IDE/ATAPI является дополнением к интерфейсу АТА (АТ Attachment), к которому обычно подключаются НЖМД. Строго говоря, ATAPI – это стандартный программный расширенный интерфейс для накопителей CD-ROM, который преобразует команды SCSI/ASPI к стандарту IDE/ATA. Он позволяет быстро приспособить новые модели дисководов к работе с интерфейсом IDE и сохранить совместимость IDE-накопителей CD-ROM с программой MSCDEX, обеспечивающей их взаимодействие с DOS. В Windows имеется драйвер для CD-ROM – CDFS VxD (CD File System Virtual Device). Дисководы ATAPI иногда называют расширенными IDE-накопителями (Enhanced IDE), поскольку в них используется одноименный интерфейс (электрически – АТА).

В большинстве случаев IDE/ATA-накопители CD-ROM подключаются ко второму разъему (каналу) интерфейса, а первый – используется для НЖМД. Во многих современных звуковых платах также устанавливаются драйверы ATAPI и специальные разъемы для подключения CD-ROM, но к одному вторичному IDE-разъему можно подключить не более двух дисководов CD-ROM, иначе – лучше использовать SCSI.

Существуют и другие немаловажные для эксплуатации CD-ROM факторы, такие как:

- пылезащищенность;

- автоматическая очистка линз;

- тип накопителя – внешний, или встраиваемый в РС.

Пылезащищенность важна для CD-ROM, как ни для одного из других устройств РС, так как пыль и грязь, попадающие в оптическую систему или механизм накопителя, приводят, в лучшем случае, – к снижению быстродействия системы (при ошибках чтения потребуются повторные поиск и чтение секторов), а то и к потере читаемости дисков. В некоторых накопителях узлы оптической системы размещаются в специальных герметизированных отсеках, а в других – используются своеобразные "шлюзы" из заслонок (внутренней и внешней). Для чистки линз оптической системы CD-ROM можно воспользоваться специальным чистящим диском, но некоторые современные модели накопителей CD-ROM имеют собственное, встроенное устройство для автоматической чистки линз от пыли.

Дисководы CD-ROM выпускаются в двух исполнениях: внешний дисковод, и дисковод, встраиваемый в системный блок. Внешний тип накопителя более прочен, чем встраиваемый, но он больше по габаритам и занимает отдельное место на столе. Такой тип следует выбирать, если в системном блоке РС нет свободного отсека для установки CD-ROM-накопителя, или недостаточен запас мощности источника питания (внешний накопитель имеет собственный источник питания), или один и тот же накопитель планируется подключать по очереди к нескольким компьютерам. Если в каждом из них уже установлен свой HOST SCSI-адаптер, то достаточно отсоединить разъем накопителя от одного РС и подключить к другому. Если подобных требований нет, то лучше использовать встроенный накопитель. Дополнительное удобство встроенного накопителя состоит в том, что его можно подключить к внутреннему разъему звуковой карты, а внешние разъемы шины использовать для других целей.

Записываемые оптические диски (CD-R), уже при изготовлении, имеют нанесенную ровную спиральную дорожку, по которой позиционируется записывающая головка. В отличие от магнитных и магнитооптических дисков, обеспечивающих произвольный доступ к искомой дорожке, как по чтению, так и по записи, на CD-R непрерывным потоком может быть записан только целый трекоптического диска. Так что по записи, CD-R является устройством с последовательным доступом. По утверждению изготовителей, время жизни записанных дисков CD-R составляет 75 лет – для "зеленых" и 100 – лет для "золотых" дисков. Однако срок хранения диска до записисоставляет всего 5-10 лет. В обозначении модели дисковода указываются его параметры: скорость записи, скорость считывания и объем буфера. Так, например, модель CDR-102 (2x4/512K) имеет скорость записи 2х (2х150=300 Кбайт/сек), скорость считывания 4х и объем буфера 512 Кбайт. Время наработки на отказ у CD-R значительно меньше, чем у CD-ROM. Время доступа к данным у CD-R больше, а скорость считывания ниже, чем у CD ROM из-за более сложной и тяжелой головки. Поэтому использовать CD-R – как CD-ROM, для регулярной работы, нецелесообразно.

Устройства с возможностью многократной записи на оптический диск называются CD-RW (ReWritable –перезаписываемые). В них используются многослойные диски с отражательной поверхностью, перед которой находится слой вещества, с изменяемой фазой состоянии (аморфное – кристаллическое). Это состояние при записи изменяется под воздействием лазерного луча. При считывании, лазерный луч оказывается промодулированным, вследствие разницы отражательной способности точек слоя, находящегося в аморфном или кристаллическом состоянии. Записанный таким способом диск может быть считан и обычным CD-ROM накопителем, если в него установлен достаточно чувствительный считывающий элемент.

Практически все CD-накопители могут воспроизводить и аудио-диски, для чего имеют встроенные ЦАП и аналоговый интерфейс с линейным выходом стереосигнала. Для проигрывания аудиодисков, накопители часто имеют кнопку, по которой можно включить воспроизведение без помощи программных средств. Если при запуске аудио диска индикатор на лицевой панели накопителя светится, а звука нет, то причиной может быть несовпадение аналогового интерфейсного кабеля с разъемом звуковой карты. В принципе, возможно считывание аудиоинформации с дисков в цифровой форме, по интерфейсу передачи данных, для дальнейшей цифровой обработки, или сохранения ее на другом носителе, но эту функцию поддерживают не все CD-накопители, хотя есть и накопители, считывающие аудиодиски с выходом на интерфейс, применяемый в цифровой аудио аппаратуре.

PD/CD – комбинированный накопитель, записывающий информацию на специальный носитель по методу изменения фазы вещества (Phase Сhange Disk), как в CD-RW. Носитель – многослойный диск в защитном картридже. В отличие от CD с одним спиральным треком, PD имеет концентрические треки, как у магнитных дисков. Шпиндельный двигатель накопителя поддерживает постоянную угловую скорость вращения, следовательно, дисковод имеет произвольный доступ к дорожкам. Время на разгон и торможение диска при переходе на другой трек не тратится, поэтому время доступа к данным, по сравнению с CD ROM, заметно снижается. Емкость PD-диска, как и у CD, составляет 650 Мбайт, но PD-диск не может быть считан накопителем CD-ROM. Однако, комбинированные устройства PD/CD (например, модель PD650) считывают и обычные CD, а тип установленного носителя, дисководом определяется автоматически. Большое преимущество PD перед CD – возможность многократных циклов стирания-записи, а недостаток – их несовместимость с CD.