5.3. Накопители на оптических дисках

Накопители на оптических дисках ещё называют оптическими приводами.

Оптические приводы - это устройства хранения данных, в которых используются сменные носители.

В зависимости от имеющихся функций оптические приводы можно разделить на несколько основных видов:

- CD-ROM - приводы, позволяющие считывать информацию с носителей, относящихся к группе компакт-дисков;

- DVD-ROM - приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD- и DVD-носителей;

- CD-RW - приводы, позволяющие выполнять чтение информации с оптических дисков, относящихся к группе компакт-дисков, а также осуществлять запись на CD-R и CD-RW;

- DVD-ROM/CD-RW - так называемые комбинированные приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD- и DVD-носителей, а также осуществлять запись на CD-R и CD-RW;

- DVD-RW, DVD+RW, DVD±RW - универсальные записывающие приводы, позволяющие считывать информацию с разных типов CD- и DVD- носителей, а также осуществлять запись на CD-R, CD-RW, записываемые и перезаписываемые DVD (набор поддерживаемых DVD-носителей зависит от конкретной модели).

Для измерения скоростных характеристик оптических приводов используются условные единицы, причём, различающиеся для CD- и DVD-форматов. В качестве точки отсчёта (1х) для носителей группы компакт-дисков была выбрана скорость считывания данных, равная 150 Кбайт/с. Соответственно, 8х для CD-привода соответствует скорости передачи данных 1200 Кбайт/с, 12х - 1800 Кбайт/с и т. д.

В случае DVD-устройств однократная скорость равна уже 1350 Кбит/с. Таким образом, 4х для DVD-носителей соответствует скорости 5400 Кбит/с, что эквивалентно Збх «по шкале» CD.

В характеристиках приводов, поддерживающих чтение и/или запись разных типов оптических дисков, обычно указывается максимальная скорость для каждого из них. Краткое обозначение скоростных характеристик носителя называют скоростной формулой.

Например, в случае привода DVD-ROM скоростная формула 8/52 означает максимальную скорость чтения, эквивалентную 52х для CD и 8х для DVD. Для привода CD-RW скоростная формула 32/24/48 означает максимальную скорость записи на CD-R и CD-RW соответственно 32х и 24х, и максимальную скорость чтения 48х.

Постепенный переход от CD-носителей к более ёмким и быстродействующим DVD происходил довольно медленно. Основным препятствием стала борьба между тремя группами производителей, продвигающими различные форматы записываемых и перезаписываемых DVD-носителей (DVD-R/RW, DVD+R/RW и DVD-R AM).

Параллельное существование нескольких конкурирующих и при этом несовместимых между собой форматов записываемых и перезаписываемых DVD приводило к тому, что многие пользователи, потенциально готовые приобрести записывающие DVD-приводы, занимали выжидательную позицию.

Дело сдвинулось с мертвой точки во второй половине 2002 года, когда компания Sony начала выпуск приводов, позволяющих полноценно работать с DVD-носителями как «плюсового», так и «минусового» стандартов. Такие устройства, получившие общее название DVD Dual, позволяют записывать и считывать носители DVD-R, DVD-RW, DVD+R и DVD+RW (в большинстве случаев поддерживается также запись на диски CD-R/RW).

Примеру Sony последовали и другие производители. К началу 2004 года приводы DVD dual уже составляли подавляющее большинство производимых в мире записывающих DVD-накопителей.

Что касается DVD-RAM, то данный формат получил распространение главным образом в странах Азиатско-Тихоокеанского региона (особенно в Японии). В то же время в Европе и США доминируют форматы DVD-R/RW и DVD+R/RW. По этой причине во многих приводах DVD Dual, поставляемых в европейские страны и в Россию, поддержка носителей DVD-RAM не предусмотрена.

В общем-то, для подавляющего большинства отечественных пользователей совместимость с DVD-RAM действительно не нужна. Исключением из этого правила являются немногочисленные обладатели видеокамер и бытовых видеорекордеров, производящих запись непосредственно на диски DVD-RAM.

Если говорить о скоростных характеристиках записывающих DVD-приводов, то к настоящему времени у большинства новых моделей максимальная скорость записи DVD-R и DVD+R составляет 16х, DVD+RW и DVD+R DL - 8х, DVD-RW и DVD-R DL - 6х.

С одной стороны, вполне очевидно, что привод, обладающий более высокой максимальной скоростью записи, позволяет сохранить тот же объём данных за более короткий промежуток времени. Однако с практической точки зрения, привод с максимальной скоростной формулой не всегда целесообразен.

Во-первых, необходимо учитывать, что запись на DVD-носители с относительно высокими скоростями (8х и 16х) производится в режиме Z-CLV. В этом случае диск делится на несколько зон, в пределах каждой из которых привод работает на определенной скорости. Запись начинается на минимальной скорости во внутренней зоне, расположенной в центре диска, и скачкообразно повышается при переходе из одной зоны в другую. На максимальной скорости запись производится лишь в самой последней (внешней) зоне.

По этой причине DVD-привод с максимальной заявленной скоростью 8х даже теоретически не позволит записать диск вдвое быстрее, чем 4-скоростной привод. Иными словами, удвоение значения максимальной скорости записи отнюдь не означает двукратного сокращения времени, необходимого для записи того же объема данных. И чем выше максимальная скорость, тем менее заметной становится эта разница.

Во-вторых, стоимость носителей DVD-R и DVD+R зависит от максимальной скорости записи, для которой они сертифицированы. Так, диски DVD+R, сертифицированные для записи со скоростью 16х, стоят заметно дороже, чем аналогичные носители, сертифицированные для записи на скорости 4х.

Существует также проблема обеспечения надёжности при записи с высокой скоростью. Во многих приводах имеется функция автоматической подстройки скорости записи в зависимости от характеристик используемого носителя. Как покалывает практика, довольно часто фактическая скорость записи на носители 8х I! 16х оказывается ниже номинального значения.

Исходя из сложившегося положения вещей, логично будет предположить, что рубеж 16х, скорее всего, станет для записывающих DVD-приводов практическим «потолком» возможностей.

С одной стороны, дальнейшему росту скорости препятствуют чисто технические проблемы: при линейной скорости DVD-диска, необходимой для достижения уровня 1бх, шпиндель привода вращается со скоростью порядка 10 тысяч об/мин. Дальнейшее увеличение скорости вращения возможно только при условии использования эффективных средств для борьбы с вибрацией. Нельзя сказать, что проблема неразрешима в принципе, однако существующие на сегодня решения нельзя внедрить без значительного удорожания изделий.

Рассмотрим устройство CD-ROM- привода.

В устройство обычного оптического привода входят следующие элементы:

- плата электроники;

- шпиндельный двигатель;

- система оптической считывающей головки;

- система загрузки диска.

На плате электроники размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала. Большинство приводов использует одну плату электроники, однако в некоторых моделях отдельные схемы выносятся на вспомогательные небольшие платы.

Шпиндельный двигатель служит для приведения диска во вращение с постоянной или переменной линейной скоростью. Обычно диск вращается с постоянной линейной скоростью, что означает, что скорость прохождения диска под головкой должна быть постоянной. Для этого шпиндель меняет частоту вращения в зависимости от радиуса дорожки, с которой в данный момент считывает информацию оптическая головка. При перемещении головки от внешнего радиуса диска к внутреннему диск должен быстро увеличить скорость вращения примерно вдвое, поэтому от шпиндельного двигателя требуется хорошая динамическая характеристика. Двигатель используется как для разгона, так и для торможения диска.

На оси шпиндельного двигателя закреплена подставка, к которой после загрузки прижимается диск. Поверхность подставки обычно покрыта резиной или мягким пластиком для устранения проскальзывания диска. Прижим диска к подставке осуществляется при помощи шайбы, расположенной с другой стороны диска; подставка и шайба содержат постоянные магниты, сила притяжения которых прижимает шайбу через диск к подставке. В некоторых конструкциях для этого используются спиральные или плоские пружины.

Система оптической головки состоит из самой головки и системы ее перемещения. В головке размещены лазерный излучатель на основе инфракрасного лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель.

Система фокусировки представляет собой подвижную линзу, приводимую в движение электромагнитной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой громкоговорителя. Изменение напряженности магнитного поля вызывает перемещение линзы и перефокусировку лазерного луча. Благодаря малой инерционности такая система эффективно отслеживает вертикальные биения диска даже при значительных скоростях вращения.

В настоящее время используются приводы с щелевой загрузкой. Такие системы содержат двигатель для втягивания и выброса дисков через узкую зарядную щель в передней панели.

На передней панели привода обычно расположены кнопка «Eject» для загрузки/выгрузки диска, индикатор обращения к приводу и гнездо для подключения наушников с электронным или механическим регулятором громкости.

В ряде моделей добавлена кнопка «Play/Next» для запуска проигрывания звуковых дисков и перехода между звуковыми дорожками; кнопка «Eject» при этом обычно используется для остановки проигрывания без выбрасывания диска. На некоторых моделях с механическим регулятором громкости, выполненным в виде ручки, проигрывание и переход осуществляются при нажатии на торец регулятора.

Большинство приводов также имеет на передней панели небольшое отверстие, предназначенное для аварийного извлечения диска в тех случаях, когда обычным способом это сделать невозможно (например, при выходе из строя привода лотка или всего CD-ROM, при выключенном питании и т. п.).

В настоящее время скорости приводов достигают 52х-54х. Однако качество чтения дисков в таких приводах значительно хуже, чем, например, в 40х-моделях.

Кроме того, центробежные, силы, возникающие при разгоне до таких скоростей, могут вызвать повреждение или даже разрыв диска в приводе. Поэтому дальнейшее наращивание скоростей практически все производители приводов компакт-дисков признали нецелесообразным и переключились либо на повышение качества чтения, либо на удешевление стоимости привода, либо обратили внимание на другие технологии, например записываемых и перезаписываемых дисков.

Есть все основания предполагать, что со временем DVD-приводы полностью вытеснят приводы CD-ROM.