Чіпсет і материнська плата

Чіпсет – набір мікросхем, призначений для звільнення мікропроцесора від операцій передачі даних, керування периферійними пристроями, формування сигналів інтерфейсів.

Призначений для збільшення продуктивності мікропроцесорної системи в цілому. Використовується тільки з універсальними МП-и.

Найпоширеніші одно- та двокристальні чіпсети (складаються з 1 або 2-ох мікросхем). Працює завжди в зв’язці з процесором. Один МП може працювати з кількома типами чіпсету, і один чіпсет може працювати з кількома типами процесорів.

Відрізняються типи чіпсетів від можливостей і набору.

Основні види чіпсетів:

1.

процесор

контролер пам’яті

північний міст

В даних процесорах контролер пам’яті встроєний в процесор, в інших- знах в пн. –му мості.

2 . Бюджетні рішення

відео

пам’ять

периферія

В деяких системах графічний процесор зібраний в одному місці з процесором, тому для контролера пам’ять там вже місця нема.

процесор

в ідеопроцесор

к онтролер пам’яті

п івденний міст

3.

відео

пам’ять

периферія

Покращується обмеження споживання потужності, зменшення розмірів.

Чіпсети для універсальних процесорів випускають 3 фірми:

AMD – для процесорів AMD

Intel – для процесорів Intel nVidia – для процесорів Intel Atom

Чіпсет впаюється в плату.

Материнська плата – основна плата комп’ютера. На ній розміщена вся електроніка. Сучасна материнська плата виготовляється з текстоліту і 4-ох шаровою (4 шари провідників). 2 і 3-ий – шар живлення і земля, 1 і 4-ий – інформаційні провідники.

Розмір материнської плати стандартизований. Місця кріплення теж визначаються стандартом (для стаціонарних комп’ютерів – десктопів)

На материнській платі розміщені:

1. гніздо для кріплення процесора;

2. кріплення системи охолодження;

3. мікросхеми чіпсету;

4. гнізда (слоти) для розміщення оперативної пам’яті;

5. слоти для розміщення карточок розширення пам’яті;

6. роз’єми для підключення живлення та інформаційних шлейфів;

7. додаткові мікросхеми, що забезпечують роботу комп’ютера і не входять в чіпсет (контролер мережі);

8. гнізда для підключення периферійних пристроїв. Є моноблоком і впаяні в зводню частину плати;

9. джапмер, що визначають режим роботи комп’ютера;

10. мікросхема BIOS з батарейкою живлення годинника;

11. система живлення процесора.

Роз’єм призначений для підключення кабелів – для підключення карточки розширення. Має більшу механічну міцність і розрахований на роз’єми, виготовлені на самій поверхні карточки розширення.

зовнішній роз’єм

до слоту розширення

нормується відстань

Слоти для карток розширення розташовані так, що роз’єм карточки розширення виходить на задню стінку комп’ютера.

Джампери – перемикачі або штирки, які треба замикати - визначають режим роботи комп’ютера (напруга на операційній пам’яті і т.д.)

Материнська (системна) плата.

Бюджетні чіпсети фірми Intel мають першу літеру Q або G, чіпсети середнього рівня – літера P, високго плану – Х.

В AMD чіпсети позначаються трьома цифрами останні дві 90 – для високого класу чіпсетів, 80 – перехід з високого класу в середній, 70 – бюджетний варіант.

Структурна схема універсальної мікро ЕОМ

Процесор

контролер пам’яті

монітор

відеокарта

південний міст

північний міст

інтегроване ядро

ОЗП

мережі контролер

аудіокодек

LAN

Звук

SATA

PATA (IDE)

вінчестери, DVD - диисководи

PCI

картки розширення PCI Express

GMOS

RTC

батарейка

PS/2 мишка, клавіатура

PCIeX16

По подібній схемі зібрані комп'ютери на базі фірми AMD і частина Intel.

Контролер пам’яті керує процесом запису – зчитування інформації регенерацією оперативної пам’яті (спрощує структуру процесора)

Північний міст служить для обміну інформацією між процесором, відеокартою і південним мостом. Якщо в склад північного моста входить графічна підсистема (відеокарта), то говорять про систему з інтегрованим ядром.

Дискретна відеокарта більш продуктивна, ніж інтегроване відеоядро. У відеокартах і відеоядро служать для формування зображення на екрані монітора.

Зв’язок північного моста з відеокартою відбувається по інтерфейсу PCI Express16.

Південний міст забезпечує обмін даними між периферійними пристроями і північним мостом. Дані мажуть передаватись з периферійних пристроїв на периферійний пристрій без участі процесора чи північного моста.

Контролер мереж перетворює дані у формат, зручний для їх передачі по локальній мережі і здійснює зворотне перетворення.

LAN - позначення локальної мережі.

Аудіокоди – мікросхема призначена для роботи із звуком здійснює аналого-цифрове перетворення вхідного сигналу і цифро-аналогове перетворення вихідного.

Звук зберігається у вигляді чисел.

PCI, PCI Express - паралельний та послідовний інтерфейси для підключення карточок розширення. Карточки роди служать для розширення можливостей комп’ютера конкретного користувача. TV та FM –тюнери, звукові карточки, карточки Wi-Fi і т.д.

В паралельному інтерфейсі дані передаються одночасно по кількох лініях. В послідовному дані передаються по одній лінії послідовно за бітом.

SATA, PATA – послідовний та паралельний інтерфейси для підключення жорстких дисків (вінчестерів) та оптичних дисководів.

USB, FireWire - послідовні інтерфейси для підключення периферійних пристроїв. USB – дешевий широко розповсюджений, повільний. FireWire – швидкий дорожчий, менш розповсюджений. Стоїть у 3-х пристроях зовнішні вінчестери, сканер, відеокамери.

Клавіатура і мишка підключаються по інтерфейсу PS/2. В сучасних комп’ютерах це той же USB, спеціально розміщений в комп’ютерному корпусі. Гнізда відрізняються розміром і кольором. (зелений для мишки, фіолетовий – для клавіатури).

BIOS базова система вводу/виводу. Мікросхема постійної пам’яті, в якій знаходиться система тестування комп’ютера після включення. Програма початкового завантаження операційної системи; набір драйверів для зв’язку між операційною системою і елементами комп’ютера.

Драйвер – керуючи програма конкретного пристрою.

CMOS – мікросхема статичної операційної пам’яті, в якій зберігається інформація про налаштування комп’ютера: паролі, швидкість роботи обладнання, порядок завантаження і т.д. В ній зберігається інформація про конфігурацію комп’ютера. При вимкненні живлення інформація пропадає.

RTC – годинник реального часу, веде відлік реального часу.

Батарейка - живлення годинника і CMOS.

Особливості універсальної мікро EOM:

1. Будується на універсальному МП.

2. Використовується чіпсет

3. Може мати кілька різних шин(інтерфейсів)

4. Розрахована на підключення різних периферійних пристроїв.

5. Декілька напруг живлення.

6. Працює під керівництвом операційної системи.

7. Може виконувати кілька задач одночасно – мультизадачний режим.

8. Використовує широке коло програмного забезпечення.

9. Орієнтована на введення /виведення інформації людиною.

Структурна схема Спеціалізованої мікро EOM:

МП

ОЗП

ПЗП

годинник (таймер)

АУП

контролер дисплею

контролер клавіатури

послідовний порт

паралельний порт

Цвх

дисплей

клавіатура

лінія зв’язку

об’єкт

СШ – системна шина. По ній передаються дані, адреси комірок, пам’яті і портів, сигнали керування.

МП - мікропроцесор.

ОЗП, ПЗП - оперативний та постійний запам’ятовуючі пристрої, служать для тимчасового і постійного збереження інформації.

Годинник (таймер) – для відліку часу, часових інтервалів, кількості подій.

АЦП – аналого-цифровий перетворювач переводить напругу у відповідний цифровий код.

Контролер дисплею, клавіатури – спеціальні мікросхеми, які служать для звільнення процесора від операцій керування дисплеєм та керування клавіатурою. Можуть бути відсутні, коли процесор сам керує дисплеєм і обробляє сигнали клавіатури.

Дисплей – інформує користувача про результати роботи.

Клавіатура – для введення команд і даних в мікро ЕОМ.

Послідовний порт – перетворює паралельний код у послідовний і навпаки, служить для організації обміну даними з іншими пристроями по лініях зв’язку. Як правило, це інтерфейс RS-485.

Паралельний порт – служить для введення/виведення інформації у паралельному коді. Використовується, як правило, для спряження мікро ЕОМ з контактним, вихідними реле, світло діодами, ключами.

Особливості спеціалізованої мікро ЕОМ

1. Кількість і зв’язки між вузлами визначаються областю застосування мікро ЕОМ.

2. Наявна одна системна шина.

3. Вся мікро ЕОМ може бути виконана у вигляді однієї мікросхеми так звана система «все на кристалі» (All-on-Chip).

4. Як правило, однополярне живлення однією напругою.

5. Багато систем працюють від автономного джерела живлення (батарейок, акумуляторів) додаткові обмеження на споживну потужність.

6. Працюють, як правило, в однозадачному режимі весь час виконується лише одна програма.

7. Не мають операційної системи.

8. Клавіатура і дисплей визначаються конкретними умовами використання пристрою.

Пам’ять

Пам’ять служить для постійного або тимчасового збереження програм і даних. поділяється на 3 великі групи:

1. оперативна

2. постійна

3. зовнішні запам’ятовуючі пристрої.

Оперативна пам’ять

Оперативна пам’ять служить для тимчасового збереження програм та даних. Після вимкнення живлення інформація стирається. Два типи: статична і динамічна.

Статична виконується на базі статичних тригерів (пристрої, що перебувають в двох станах: 0 або 1).

Для збереження 1 біту інформації треба 6 транзисторів.

використовуються в спеціалізованих системах як CMOS універсальної мікро ЕОМ.

Переваги статичної пам’яті:

• простота організації

• не вимагають регенерації пам’яті.

Недоліки:

• мала щільність упаковки і відповідно малі об’єми пам’яті.

Динамічна пам’ять - використовується для збереження інформації заряд конденсатора; логічна 1 – конденсатор заряджений, логічний 0 – розряджений.

Головний недолік:

• конденсатор має дуже малу ємність і заряд швидко стіає через ізоляцію. Тому з часом всі інформація стреться. Для недопущення цього використовується регенерація – процес відновлення вмісту комірок пам’яті, відбувається 60 раз в секунду.

В універсальних мікро ЕОМ для керування (в тому числі і регенерацією) пам’яті використовується спеціалізований контролер пам’яті.

Для збереження 1 біту інформації необхідно 1 конденсатор.

Динамічна пам’ять – основна пам’ять комп’ютера. Її переваги:

• висока щільність упаковки і відповідно великий об’єм.

Недолік:

• вимагає складної системи керування і регенерації пам’яті.

Таймінг – це час в умовних одиницях, який визначає затримки між зчитуванням послідовно 4-ох слів.

Конструктивно оперативна пам’ять виготовляється або у вигляді мікросхем, або як частина кристалу «все на одному кристалі».

Оперативна пам’ять персонального комп’ютера – це мікросхема, встановлена на спеціальних планках.

Статична оперативна пам’ять може перебувати в режимах: запису, зчитування даних та збереження даних.

Динамічна пам’ять додатково може перебувати в додатковому режимі регенерації.

Кожна комірка пам’яті має свою адресу. За однією адресою розміщено 1 слово даних (8, 16, 32 чи 64бітове слово).

Характеристики оперативної пам’яті

1. Тип оперативної пам’яті (статична, SDRAM DDR2 чи DDR3)

2. Об’єм скільки можна інформації записати кількість організації слів помножена на кількість розрядів.

3. Тактова частота і швидкість передачі даних (мегабайти за секунду).

Постійна пам’ять

Призначена для постійного зберігання програм та даних. При вимкненні живлення інформація зберігається. Фізично являє собою мікросхему або частину однокристальної мікро ЕОМ.

По виду перезапису постійна пам’ять поділяється на:

1. масочна (інформація заноситься під час виготовлення мікросхем за допомогою технологічних масок) – це інформація не стирається і не змінюється.

2. однократного запису (в структурі мікросхеми є напівпровідникові діоди на легкоплавких перемичках. При програмуванні частина діодів сплавлюється (відповідно до інформації, яку заносять). Програмується тільки один раз.

3. багатократного запису з ультрафіолетовим стиранням (мікросхема виконана по технології КМДП з плаваючим затвором. При програмуванні затвор розміщується в тому чи іншому енергетичному положенні. Стирають опромінюючим ультрафіолетом світлом. Зараз практично не використовуються.

4. з електричним записом та електричним стиранням інформації (Стирають вміст такої мікросхеми, записуючи нулі. Зараз другий за поширеністю тип мікросхем постійної пам’яті. Наприклад: флешка, плеєри, SD – карти фотоапаратів і т.д. Але менш надійна по збереженню інформація).

Характеристики постійної пам’яті

1. Вид постійної пам’яті.

2. Об’єм постійної пам’яті.

3. Швидкість запису, зчитування.

Інформацію з постійної пам’яті можна зчитувати нескінченну кількість раз. Вона при цьому не знищується. Кількість циклів запису обмежена.

Надоперативна пам’ять

Призначена для збільшення загальної продуктивності мікропроцесорної системи. Сюди відносять: регістри, кеш-пам’ять, конвеєр.

Регістр – аналог комірок пам’яті, що є частиною мікропроцесора, мають власне ім’я чи номер і на пряму використовуються деякими командами МП. Призначені лише для збереження даних. Працюють на частоті процесора. Використання регістрів дозволяє різко скоротити час доступу до даних.

Кеш-пам’ять – в ній зберігається частина даних і програмного коду, які найчастіше використовуються. Технічно кеш-пам’ять – це статичний оперативний запам’ятовуючий пристрій, інформація в якому організована по асоціативному принципу, а не по адресах. Керується спеціальним контролером кеш-пам’яті.

Асоціативний принцип організації пам’яті – це пошук інформації за вмістом а не за адресою.

При асоціативному принципі збереження інформації до інформації (даних) дописується спеціальна частинка – тег, яка характеризує цю інформацію.

Мікропроцесор записує число в оперативну пам’ять і одночасно в кеш-пам’ять (автоматично) при виконанні програми контролер кеш-пам’яті визначає запит і аналізує його. Якщо це число є в кеш-пам’яті, то в мікро процесор воно надходить з кеш –пам’яті. Якщо немає, то з оперативної пам’яті і одночасно контролер пам’яті записує його в кеш.

МП

контролер

контролер

кеш

ОЗП

Дані

ТЕГ

Дані

Тег – характеризує окремий об’єкт (Наприклад: телефон рожевий або <500грн, або Nokia і т.д.).

Оскільки кеш-пам’ять працює на частоті процесора або на половини і частоти дані з кеш-пам’яті поступають в МП набагато швидше, ніж з оперативної пам’яті. Кеш-пам’ять буває трьох рівнів L₁, L₂, L₃.

L₁ має найменший об’єм пам’яті, L₃ - найбільший. L₁ і L₂ виготовлені на одному кристалі з МП-ом.

L₃ – окрема мікросхема коло процесора. За площею кеш-пам’ять займає 1/2 кристалу процесора.

Кеш L3 використовується лише в серверах.

В багатоядерних системах кеш є спільним, будь-яке ядро може зчитувати дані з кешу іншого процесора, що різко збільшує швидкість передачі даних.

В багатоядерних системах розмір кеш-пам’яті виділений одному ядру може динамічно змінюватись в залежності від важкості задач ядра.

Кеш-пам’ять є програмно недоступною пам’яттю і ні програміст, ні мікропроцесор не можуть змінювати вміст кеш-пам’яті. Для цього використовується лише контролер кеш-пам’яті.

Чим більший об’єм кеш-пам’яті, тим більша продуктивність мікропроцесорної системи.

Конвеєр

Це набір послідовно з’єднаних регістрів, призначений для використання шини в більш повному обсязі. Регістри організовані в послідовність «перший зайшов – перший вийшов».

Підвищення пропускної здатності шини досягається за рахунок випереджаючої вибірки слів з оперативної пам’яті. Конвеєр програмно недоступний.

Безконвеєрна система

Ш (шина) МП	вибірка 1		вибірка 2		запис в пам’ять	вибірка 3
		виконання 1		викон. 2			викон. 3

З конвеєром

Ш МП	вибірка 1	вибірка 2	вибірка 3	запис в пам’ять
		виконання 1	виконання 2	виконання 3

Шина працює в більш повному режимі з конвеєром. Перше слово надходить з пам’яті МП. Поки МП виконує його, друге слово записується з пам’яті в конвеєр. Коли МП виконує друге слово, третє слово записується з пам’яті в конвеєр і т.д. Тобто, виконання команд і операцій запису зчитування в пам’ять відбувається паралельно. МП не чекає даних з пам’яті, а пропускна здатність шини використовується більш повно.

Види організації пам’яті

1. Звичайна –дані і команди в оперативній пам’яті розміщені за адресами. Ніякої впорядкованості нема.

2. Асоціативна – дані розміщені не за адресами, а за вмістом. Вміст описується в спеціальному додатку – тегу.

3. Буферна організація – послідовне з’єднання регістрів – призначений для організації збереження результатів для того, щоб МП зміг зчитати їх усіх і не було попадань. Організовані по принципу «перший зайшов – перший вийшов».

4. Стекова організація – частина оперативної пам’яті, виділена для збереження тільки даних. Дані тут організовані по принципу «перший зайшов – останній вийшов». Дані визначаються тільки у порядку запису зчитування. На останній запис в стеку вказує вміст регістра SP – «покажчик стеку». Доступ до даних в стек-пам’яті відбувається по командах «записати в стек», «зчитати з стеку». Після зчитування з стек дані в стек0пам’яті пропадають. Стек зростає донизу – в сторону зменшення адресів.

Зовнішні запам’ятовуючі пристрої

Призначені для постійного збереження великих об’ємів інформації. Основні групи зовнішніх запам’ятовуючих пристроїв:

1. вінчестери – накопичувачі на жорстких магнітних дисках;

2. оптичні накопичувачі – використовують оптичні диски DVD, CD, BlueRaid.

3. накопичувачі на магнітній стрічці - стрімери.

В

вісь

шпіндель

інчестери

МПГ

головки

Ел. двигун

диск

місце парковки головок

В основі вінчестера є декілька алюмінієвих дисків, покритих зверху фотомагнітним матеріалом. Диски закріплені на шпинделі, який разом з дисками обертається за допомогою електродвигуна. Запис зчитування здійснюють головки, що розміщені над поверхнею диску і не торкаються її – плавають. Головки закріплені на спеціальних штангах, які зібрані в пакет. Пакет може обертатись на спеціальній вертикальній осі. Пакет приводиться в рух спеціальним електромагнітним механізмом приводу головок, який складається з рухомих і нерухомих котушок. Збоку від штанг розміщено пластиковий кутник, на якому при вимкнені живлення фіксують штанги з головками. Це зроблено з метою недопущення ударів головок по поверхні диску.

Запис інформації відбувається за допомогою електромагнітних головок. При запису 1 елементарна частинка поверхні диску намагнічується в одну сторону, при записі «0» - в протилежну. Дані записуються послідовно біт за бітом.

п

поверхня

аралельний запис

п

поверхня

ерпендикулярний запис

При паралельному записі елементарні домени знаходяться в площин, паралельній поверхні диску. При перпендикулярному запису елементарні домени знаходяться по перпендикуляру до поверхні диску. Це дозволяє підвищити цільність запису інформації, а отже збільшити об’єм вінчестера. Намагнічення поверхні відбувається за допомогою електромагнітних головок (як в магнітофоні).

Д

доріжки сектори

ля зчитування інформації використовується магніторезистивні головки. Вони змінюють свій опір в залежності від магнітного поля.

Поверхня диску поділена на доріжки (концентричні кільця). Кожна дорожка ділиться на сектори. Довжина сектора постійна і можу змінюватись від 512 байт до 4Кбайт залежно від операційної системи. Якщо файл не поміщається на один сектор, він займає декілька але обов’язково ціле число секторів. вільне місце тоді не використовується. Для переміщення і знаходження необхідного сектору використовується електродвигун для переміщення в межах 1 доріжки і механізмом приводу головок для переміщення по доріжках.

Послідовність секторів, в яких зберігається файл, може бути різноманітною.

При дефрагментації вінчестера записи файлів впорядковуються таким чином, щоб отримати максимальну швидкість зчитування з врахуванням інверційності механіки вінчестера.

Набір однакових доріжок на різних робочих поверхнях дисків утворює циліндр.

Кожна робоча поверхня диску має свій набір головок запису зчитування.

Форматування – це «розбивка» поверхонь вінчестера на сектори і доріжки. Кожен сектор має свій заголовок.

Характеристики вінчестера

1. Ємність вінчестера ( Гігабайтах або Терабайтах, скільки інформації може бути поміщено на вінчестер)

2. Швидкість запису (зчитування Мбайт/секунду)

3. Час позиціонування ( за який час головки пройдуть 1/3 доріжок диску) (наскільки, швидка робота механізму приладу головок в мілісекундах)

4. Формфактор - показує діаметр дисків вінчестера в дюймах. Всі інші розміри жорстко прив’язані до нього. Стандартний ряд: 1,8 дюйми, 2,5 дюйми; 3,5 дюйми)

5. І

   старіші розміри

   нтерфейс – спосіб під’єднання вінчестера

PATA 3,5 дюйми

PATA 2,5 дюйми

найбільш поширені

S ATA II

SATA II 6Гб/с

Для зовнішніх вінчестерів використовуються інтерфейси USB, FireWire, Xternal SATA.

6. Виконання: внутрішнє і зовнішнє.

7. Швидкість обертання дисків (об/хв). Стандартний ряд 5600, 7200, 10000об/хв. Чим більше число, тим краще працює вінчестер.

8. Розмір кеш-пам'яті (в Мбайтах).

Зовнішній вінчестер

Це вінчестер в спецзахисному корпусі, не призначений ля встановлення всередину комп’ютера, може мати власний блок живлення або отримувати живлення по ін-нету. використовується для перенесення великих об’ємів інформації (і резервного копіювання).

SSP – це так звані твердотілі вінчестери. Побудовані на мікросхемах постійної пам’яті, в ньому немає механічних деталей.

Переваги порівняно у звичайним вінчестером:

• дуже висока швидкість запису зчитування;

• не боїться ударів, вібрацій.

Недоліки:

• мала ємність;

• дуже дорогі;

• обмежене число циклів запису (10000)

RAID – масиви

Призначені для збільшення швидкості зчитування інформації. Ідея полягає в тому, що вся інформація частинами одночасно записується на декілька вінчестерів. працює RAID – масив під керівництвом спеціального контролера.

Найбільшого поширення набули такі:

RAID – масив

RAID 1

RAID 0+1

RAID 5

R

А

AID 0

1

В

С

D

A

B

C

D

1

2

Вся інформація ділиться на дві частини. Одна записується на вінчестер 1, інша 2. При використанні будь-якого вінчестера з ладу вся інформація втрачається.

RAID 1

Інформація записується на вінчестер 1 і одночасно дзеркальне зображенн цієї інформації запис на вінчестер 2. Пи виході будь-якого вінчестера з ладу інформація зберігається. швидкість запису зчитування не зростає.

А

В

С

D

A

B

А

В

1

2

RAID 0+1 – комбінація RAID 0 і RAID 1.

Частина вінчестерів 1 і 2 виділяється в роботу RAID 0, а інший в RAID 1

На RAID 0 ставлять оперативну систему, а на RAID 1 зберігають дані користувача.

RAID 5 використовує як мінімум 5 вінчестерів

А

В

С

D

A

контрольні 1

А

контрольні 2

1

2

А

контрольні 3

3

Інформація ділиться порівно між всіма вінчестерами. на кожен в записується інформація і спеціальні контрольні числа. При виході будь-якого вінчестера з ладу інформація відновлюється. Це відбувається на основі тої інформації, що залишилась і контрольних чисел.

Накопичувачі на оптичних дисках

О

відбиваючий шар

фокусуючий шар

птичні накопичувачі – це CD, DVD, BlueRaid накопичувачі. Вони використовуються для кодування інформації зміну оптичних властивостей матеріалу.

фотодіод

л азер світло призма

Лазер генерує потік світла, яке потрапляє на призму, відбивається і через фокусуючу лінзу потрапляє на відбиваючий шар CD-диску. Якщо поверхня рівна, то промінь відбивається і через фокусуючу лінзу і призму потрапляє на фотодіод, де перетворюється в електричний сигнал – «логічна одиниця»

Якщо промінь світла потрапляє на ямку, то він розсіюється і не відбивається назад. На виході фотодіод - логічний 0.

Електромагнітна підвіска (на малюнку не показано) керує положення призми і фокусуючої лінзи так, щоб промінь світла фокусувався на відбиваючому шарі.

20.03.2012

Це дозволяє нейтралізувати вплив геометрії диску. На рівній поверхні відбувається не менше 70% світла лазера на ямці не більше 30%.

Після фотодіоду статть електронна схема, яка підсилює електричні імпульси та формує потік 0 та 1.

лінза з підвіскою

КД

Труба наведення променя світла на дорожку відбувається за допомогою крокового двигуна та черв’ячної ходової передачі. Точне наведення відбувається за допомогою електромагнітної підвіски.

Всі оптичні накопичувачі по довжині хвилі світла і записуваних форматах дисків діляться на 3 категорії:

1. CD - диски, інфрачервоний лазер.

2. DVD – диски, лазер червоного світла.

3. BlueRaid – диски, лазер синього світла.

Будова CD диску

поліграфія

захисний шар

відбиваючий шар

зв’язуючий шар

полікарбонатна основа

захистиний шар

Захисний шар захищає поверхню диску від пошкоджень і вологи. Полікарбонатна основа служить для забезпечення геометричних розмірв диску та механічної міцності. Зв’язуючий шар зв’язує полікарбонатну основу із відбиваючим шаром і компенсує механічні деформації відбиваючого шару. Відбиваючий шар служить для відбивання світла і саме на ньому формуються ямки. Виготовляється він Al, хімічних сполук, срібла чи Ni. Поліграфія – зображення, нанесене зверху компакт –диску.

За способом запису інформації всі диски діляться на 3 групи:

1. CD-ROM, DVD-ROM – виготовляється на заводі штамповкою. Вміст диску можна тільки читати. Найбільш надійні і дешеві.

2. CD-R, DVD-R, DVD+R – це диски однократного запису. Користувач сам формує вміст такого диску за допомогою приводу. В таких дисках відбиваючий шар виготовлений із спеціальних хімічних сполук. При записі лазер спрямовує потужний потік світла в точку, де має бути 0. Під дією світла відбувається хімічна реакція, матеріал в цьому місці темніє і починає поглинати світло - утворюється аналогічні ямки. Якщо в цьому місці має бути логічна 1, то лазер не генерує світловий імпульс запису. Перед записом вся поверхня диску являє собою набір логічних 1. Вміст на такий диск можна записувати, зчитувати, дозаписувати (якщо диск не фіналізований після запису).

3. CD-RW, DVD-RW, DVD+RW – диски з багатократним записом інформації. Такі диски можна багато раз перезаписувати. Відбиваючий шар в них виконаний із спеціального легкоплавкого сплаву. При записі лазер нагріває місце розплавляється і утворюється ямка. При стиранні лазер нагріває велику ділянку, метал розплавляється силами поверхневого поверхня вирівнюється і так застигає. Такі диски можна читати, записувати та стирати.

За надійністю збереження інформації найнадійніші CD-ROM, найменш надійні - CD-RW.

Ємність дисків фіксована: CD-R – 750Мбайт, DVD-RW – 4,5 Гбайт, BlueRaid – 19Гбайт.

Випускаються спеціально двошарові DVD-R-диски. В них є 2 відбиваючі шари – нижній напівпрозорий, верхній непрозорий. При роботі магнітна підвіска спрямовує промінь лазера спочатку на один шар, а потім на інший. Ємність таких дисків майже в 2 рази більша за ємність одношарових.

Характеристики оптичних накопичувачів:

1. Підтримувані формати (з якими дисками, які операції може робити даний привід).

2. Швидкісні характеристики запису (зчитування (1х для CD – 100 кбайт/с, 1х для DVD – 1 Мбайт/с).

3. Інтерфейси та виконання (зовнішні чи внутрішні).

Оптичні диски бояться підвищення температури вище 36ºС, зниження до -10ºС, вологості води і подряпин.