4. Структурна схема накопичувача cd-rom
Накопичувачі CD-ROM відрізняються від програвачів музичних дисків в основному мікропроцесором, що виконує декодування електричних сигналів. У звукових програвачах записані на компакт-дисках цифрові дані перетворяться в аналогові електричні сигнали, що надходять потім на стереопідсилювач. При цьому допускаються невеликі похибки— головне, щоб вони лежали за межами чутливості людського слуху. При зчитуванні ж з накопичувача CD-ROM похибки неприпустимі. Кожен біт повинен бути зчитаний дуже точно, тому досить значну частину всього обсягу диска CD-ROM займають коди корекції помилок (Error Correcting Code — ЕСС). З їхньою допомогою можна в більшості випадків знайти і виправити неправильно зчитані дані, що дозволяє знизити ймовірність збоїв до прийнятної величини.
Нижче приведений алгоритм роботи накопичувача CD-ROM.
Напівпровідниковий лазер генерує малопотужний інфрачервоний промінь, що попадає на відбиваюче дзеркало.
Серводвигун по командах, які надходить від вбудованого мікропроцесора, зміщає рухливу каретку з відбиваючим дзеркалом до потрібної доріжки на компакт-диску.
Відбитий від диска промінь фокусується лінзою, розташованою під диском, відбиває від дзеркала і попадає на розділюючу призму.
Розділююча призма направляє відбитий промінь на іншу фокусирующую лінзу.
Ця лінза направляє відбитий промінь на фотодатчик, що перетворює світлову енергію в електричні імпульси.
Сигнали з фотодатчика декодуються вбудованим мікропроцесором і передаються в комп'ютер у виді даних.
Структура накопичувача CD-ROM
Штрихи, нанесені на поверхню диска, мають різну довжину. Інтенсивність відбитого променю змінюється, відповідним чином змінюючи електричний сигнал, що надходить на фотодатчик. Біти даних зчитуються як переходи між високими і низькими рівнями сигналів, що фізично записуються як початок і кінець кожного штриха.
Оскільки для програмних файлів і файлів з даними важливий кожен біт, у накопичувачах CD-ROM використовуються досить складні алгоритми виявлення і корекції помилок. Завдяки таким алгоритмам імовірність неправильного зчитування даних складає менш I1025. Іншими словами, безпомилково зчитується два квадрильйони дисків, що відповідає стопці компакт-дисків висотою біля двох мільярдів кілометрів!
Для реалізації цих методів корекції помилок до кожних 2048 корисних байт додається 288 контрольних. Це дозволяє відновлювати навіть сильно ушкоджені послідовності даних (довжиною до 1 000 помилкових бітів). Використання настільки складних методів виявлення і корекції помилок зв'язані з тим, що, по-перше, компакт-диски піддаються зовнішнім впливам, а по-друге, подібні носії споконвічно розроблялися лише для запису звукових сигналів, вимоги до точності яких не настільки високі.
Якщо дані в програвачі звукових компакт-дисків зчитані неправильно, то вони інтерполюються. Наприклад, якщо три послідовних значення сигналу виражаються числами 10, 13 і 20 і середнє значення через ушкодження або забруднення поверхні диска втрачено, то його можна з високим ступенем ймовірності відновити як середнє значення між 10 і 20 (15). Незважаючи на те, що відновлене значення неточне, слухач не помітить цієї похибки. Якщо ж така ситуація виникне при зчитуванні з CD-ROM, наприклад, програмного файлу, то пропущений біт може з рівною імовірністю бути нульовим або одиничним, і інтерполювати його значення, природно, буде неможливо.
Саме через настільки високі вимоги до точності відтворення накопичувачі CD-ROM з'явилися пізніше своїх музичних побратимів, а їхні перші зразки були занадто дорогими для масового покупця. Крім того, фірми-виробники трохи запізнилися з прийняттям відповідних стандартів, що стримувало виробництво CD-ROM. До того ж, була відсутня база програмного забезпечення, що могла б стимулювати збільшення темпів виробництва CD-ROM.
Після зниження вартості виробництва накопичувачів і дисків вони все рівно не одержали належного поширення у світі PC. Це можна пояснити невеликими розмірами програм того часу. Зараз практично все програмне забезпечення поставляється на компакт-дисках, навіть якщо воно займає десяту частину диска. Виробники програм дотримують наступного правила: якщо програмний продукт займає більше двох дискет, раціональніше використовувати компакт-диск.
Переваги запису на компакт-диск великих програм очевидні. Для поширення операційної системи Windows 98 треба було б близько 70 дискет, формат запису яких, розроблений фірмою Microsoft, дозволяє помістити на дискеті 1,71 Мбайт даних. Вартість виробництва, упакування і поширення такої кількості дискет непорівнянна з виробництвом одного компакт-диску.