Дисковод CD-ROM

Различают считывающие дисководы, осуществляюшие чтение с оптических дисков и дисководы для чтения и записи, как одно-и многократной (+R, -R, +RW, -RW.

Последние обеспечивают также возможность оптической (лазерной) записи данных на чистые компакт-диски. Пишущие приводы компакт-дисков могут быть двух типов: CD-R (Compact Disc Recordable), позволяющий производить однократную запись на диски формата CD-R, и CD-RW (Compact Disc ReWritable), позволяющий производить многократную запись (со стиранием предшествующей). В зависимости от конструкции корпуса и принципа подсоединения к системному блоку эти устройства могут быть встроенными (преимущественно работающие с интерфейсом ATA) или внешними, т.е. выполненными в виде отдельного устройства, подсоединяемого к системному блоку при помощи различных внешних интерфейсов (SCSI, USB, реже — любые другие).

Привод CD-ROM (CD-R/RW) содержит выдвижной лоток, в который помещается компакт диск. Встроенные двигатели обеспечивают вращение диска и движение лазерной головки перпендикулярно оси вращения. Считывание информации с компакт-диска происходит при помощи лазерного луча, который, попадая на отражающий свет участок, отклоняется на фотодетектор, интерпретирующий сигнал как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, не отражается, и фотодетектор фиксирует двоичный ноль. Запись данных на фабричные диски CD-ROM производится путем штамповки с матрицы. В процессе штамповки на алюминиевой подложке диска образуются выступы и впадины, соответствующие двоичным нулям и единицам. В пишущих приводах компакт-дисков запись данных производится лазерным лучом, который «прожигает» микроскопические углубления («питы», pits) вдоль дорожки и/или меняет отражающие свойства соответствующих участков поверхности диска. Технология записи дисков различных форматов имеет свои особенности. Возможность записи/перезаписи диска того или иного формата зависит от модели дисковода. Как правило, современные модели CD-RW-дисководов могут записывать диски как формата CD-RW, так и формата CD-R. Большинство пишущих дисководов DVD может записывать и диски форматов CD-R/RW. Для записи диска того или иного формата требуется иметь соответствующую «болванку» и программное обеспечение.

Данные могут записываться на диски CD-R/RW в нескольких режимах (не все дисководы поддерживают их полный набор):

К основным характеристикам дисководов относятся скорость передачи данных (скорость чтения/записи), качество считывания/записи, среднее время доступа, объем буферной памяти.

Скорость передачи данных определяется скоростью вращения диска и плотностью записанных на нем данных. Обычно она указывается в сравнении со стандартной скоростью Audio CD (CD-DA), составляющей порядка 150 Кб/с: 2х (300 Кб/с), 4х (600 Кб/с), 8х (1200 Кб/с), 50х (7500 Кб/с) и т.д. Старые приводы использовали постоянную линейную скорость чтения (CLV, Constant Linear Velocity), что требовало изменения скорости вращения диска при перемещении головки и увеличивало время доступа из-за инерционности диска. Частота вращения для односкоростных устройств (т.е. 150 Кбайт/с) лежала в диапазоне 200-500 об/мин, а для 12-скоростных составляла уже 2400-6400 об/мин, что стало создавать серьезные проблемы с балансировкой, так как диски бывают плохо центрированы. В результате производители перешли к технологиям CAV и P-CAV. CAV (Constant Angular Velocity) означает постоянную угловую скорость диска (как в винчестерах), а P-CAV (Partial CAV) использует постоянную угловую скорость только на внешних дорожках диска. При этом обозначение числа скоростей стало означать максимальную скорость считывания на внешних дорожках диска. Запись данных на CD начинается с внутренних дорожек, поэтому на не заполненных до конца дисках максимальная скорость не достигается. Так, у 34-скоростного привода скорость считывания может меняться от 2, 8 Мбайт/с на внутренних до 5, 3 Мбайт/с на внешних дорожках. В настоящее время скорость приводов увеличена до 70х и выше (соответствует скорости вращения привода более 12000 об./мин.). В результате появления моделей с интерфейсом Ultra ATA/33 скорость считывания и передачи данных по шине ATA доведена до 33, 3 Мбайт/с. Погоня за излишне высокой скоростью привода CD-ROM часто оборачивается плохой читаемостью дисков невысокого качества из-за проблем с их балансировкой. Скорость записи дисков формата CD-RW обычно меньше скорости чтения и записи CD-R. Маркировка перезаписывающих накопителей предусматривает вид записи 8Х/4Х/32Х, где первая группа цифр указывает максимальную скорость записи дисков CD-R (в нашем примере — 8Х), вторая — максимальную скорость записи дисков CD-RW (4Х), третья — скорость чтения CD-ROM (32Х). Максимально возможный вариант — 52Х/32Х/52Х.

Качество считывания/записи определяется коэффициентом ошибок (Error Rate) и представляет собой оценку вероятности искажения 1 бита данных при считывании. Устройства CD-ROM имеют возможность корректировать ошибки чтения/записи за счет избыточности записанных на диск данных.

Среднее время доступа определяется количеством времени, необходимым приводу для обнаружения на диске требуемых данных. В связи с особенностями конструкции приводы компакт-дисков по этому показателю значительно уступают накопителям на жестких дисках. В современных дисководах среднее время доступа составляет порядка 80-300 мс, причем пишущие приводы обычно уступают по этому показателю «обычным» приводам CD-ROM .

Для повышения скорости доступа к данным в приводы CD-ROM встраивают микросхемы оперативной памяти — буферную память (или кэш). Оптимальный объем буферной памяти определяется многими факторами и согласуется со скоростью передачи данных. В современных приводах емкость буферной памяти обычно составляет несколько Мбайт.

Средняя наработка на отказ определяет среднее время (в часах) безотказной работы привода. Современные приводы рассчитаны на порядка 100000 ч. безотказной работы.

Дисководы могут также отличаться по поддерживаемым форматам и методам записи, хотя распространенные модели начала 2000-х, как правило, поддерживают все популярные форматы и методы. В силу различий в технологии записи диски CD-R/RW, записанные в современных дисководах, могут не читаться в некоторых старых моделях дисководов.

Плотность записи или количество данных, записываемых на один диск, определяется используемым стандартом. Основной действующий международный стандарт, определяющий формат записи — ISO 9660. Имеется также его расширенный вариант — CD ROM XA (eXtended Architecture). В середине 1990-х фирмами Philips и Sony разработан стандарт, названный Multimedia CD (MMCD), рассчитанный на запись на одном одностороннем диске CD-ROM до 7, 4 Гбайт данных, что примерно в 10 раз больше, чем в других действующих стандартах.

В 2000 фирма Sony начала работу над форматом двойной плотности — DDCD (Double Density CD), имеющим уменьшенные параметры ширины дорожки и длины пита (углубления на дорожке, соответствующие единице записи). Приводы DDCD позволяют записывать как специальные диски двойной плотности (DD-R и DD-RW), так и традиционные диски (CD-R и CD-RW). Существенным недостатком DDCD является отсутствие обратной совместимости, т.е. возможности чтения дисков DDCD в обычных приводах CD-ROM.

Формат многоуровневой записи (MLCD, MultiLevel CD) — технология записи на компакт-диски, названная ML (MultiLevel Recording), и соответствующий вид оптических носителей — MultiLevel Optical Storage. Эта технология направлена на повышение емкости памяти за счет кодирования записываемых данных путем формирования микровпадин (питов) на дорожке диска переменной глубины. Основу ML-технологии составляет использование нового типа кодирования, названного «Модуляцией глубиной микроуглублений» (Pit Depth Modulation, PDM). При этом используется восемь различных градаций коэффициента отражения, каждая из которых соответствует определенной глубине микровпадины. Это позволяет хранить в одной ячейке три бита информации вместо одного. В результате плотность записи на единицу длины дорожки увеличивается в три раза без изменения ширины дорожки и минимальной длины пита. Соответственно объем хранимых данных и скорость считывания также увеличиваются в 3 раза при одной и той же скорости вращения шпинделя привода. В конце 2000 для доведения ML-технологии до коммерческого использования создан ML-альянс, в который вошли фирмы Calimetrics (основной разработчик этой технологии), TDK, Mitsubishi, Plextor и Sanyo Semiconductor.

Формат многослойной записи или диск многослойной записи (Digital Multilayer Disk, DMD) — технология, разработанная фирмой D Data, в соответствии с которой на один компакт-диск наносится до шести слоев данных. DMD-устройства используют недорогие лазеры с «красным» лучом. При этом приемное устройство избирательно обрабатывает излучение флуоресцирующего материала, включенного в соответствующий слой. По сравнению с форматами на основе «синего» лазера эта технология менее дорогая, что относится как к оборудованию, так и носителям данных. В начале 2000-х емкость DMD-диска составляла 15 Гбайт, в ближайшие годы ее планировалось увеличить до 60 Гбайт.