Napęd dysków optycznych - Optical disc drive

Komputerowy napęd CD-RW/DVD-ROM
Zewnętrzny dysk Apple USB SuperDrive
Wymienny wewnętrzny napęd dysków Lenovo UltraBay typu slim
Soczewka napędu CD/DVD w laptopie Acer
Obiektywy z nagrywarki Blu-ray w laptopie Sony Vaio z serii E

W obliczeniowej An napędu dysku optycznego ( ODD ) jest napęd , który używa laserowy światła lub promieniowania elektromagnetycznego w zakresie widzialnym albo w pobliżu widma światła w ramach procesu odczytu lub zapisu danych na lub z płyt optycznych . Niektóre napędy mogą odczytywać tylko niektóre płyty, ale najnowsze napędy mogą zarówno odczytywać, jak i nagrywać, zwane także nagrywarkami lub nagrywarkami (ponieważ fizycznie spalają barwnik organiczny na jednorazowych płytach CD-R, DVD-R i BD-R LTH). Dyski kompaktowe , DVD i Blu-ray to popularne typy nośników optycznych, które mogą być odczytywane i nagrywane przez takie napędy.

Typy napędów

Od 2021 r. większość napędów dysków optycznych dostępnych na rynku to napędy DVD-ROM i BD-ROM , które odczytują i nagrywają z tych formatów, a także mają wsteczną kompatybilność z dyskami CD, CD-R i CD-ROM ; napędy dysków kompaktowych nie są już produkowane poza urządzeniami audio. Produkowane są również napędy DVD i Blu-ray tylko do odczytu, ale są one rzadziej spotykane na rynku konsumenckim i ograniczają się głównie do urządzeń multimedialnych, takich jak konsole do gier i odtwarzacze płytowe. W ciągu ostatnich dziesięciu lat laptopy nie były już wyposażone w napędy dysków optycznych w celu obniżenia kosztów i zmniejszenia masy urządzeń, co wymagało od konsumentów zakupu zewnętrznych napędów optycznych.

Urządzenia i funkcjonalność

Napędy dysków optycznych są integralną częścią samodzielnych urządzeń, takich jak odtwarzacze CD , odtwarzacze DVD , odtwarzacze Blu-ray Disc, nagrywarki DVD , niektóre stacjonarne konsole do gier wideo, takie jak Sony PlayStation 4 , Microsoft Xbox One , Nintendo Wii U , Sony PlayStation 5 i Xbox Series X, a także w starszych konsolach, takich jak Sony PlayStation 3 i Xbox 360 , a także w niektórych przenośnych konsolach do gier wideo, takich jak Sony PlayStation Portable (przy użyciu zastrzeżonych, obecnie wycofanych z produkcji UMD ). Są one również bardzo powszechnie stosowane w komputerach do odczytu oprogramowania i nośników dystrybuowanych na dyskach oraz do nagrywania dysków w celach archiwizacji i wymiany danych. Napędy dyskietek o pojemności 1,44 MB stały się przestarzałe: nośniki optyczne są tanie i mają znacznie większą pojemność do obsługi dużych plików używanych od czasów dyskietek, a zdecydowana większość komputerów i sprzęt rozrywkowy dla konsumentów pisarze. Dyski flash USB o dużej pojemności, małe i niedrogie są odpowiednie tam, gdzie wymagana jest możliwość odczytu/zapisu.

Nagranie płyty jest ograniczona do przechowywania plików grywalne na urządzeniach konsumenckich ( filmów , muzyki, itp), stosunkowo niewielkiej ilości danych (np standardem DVD posiada 4,7  GB , jednak formaty wyższej wydajności, takie jak wielowarstwowych płyt Blu-ray istnieć ) do użytku lokalnego oraz dane do dystrybucji, ale tylko na małą skalę; masowa produkcja dużej ilości identycznych płyt poprzez tłoczenie (replikacja) jest tańsza i szybsza niż pojedyncze nagranie (powielanie).

Dyski optyczne służą do tworzenia kopii zapasowych stosunkowo niewielkich ilości danych, ale tworzenie kopii zapasowych całych dysków twardych, które od 2015 r. zwykle zawierają setki gigabajtów, a nawet wiele terabajtów, jest mniej praktyczne. Duże kopie zapasowe są często tworzone na zewnętrznych dyskach twardych, ponieważ ich cena spadła do poziomu, który sprawia, że ​​jest to opłacalne; w środowiskach profesjonalnych stosuje się również napędy taśm magnetycznych .

Niektóre napędy optyczne umożliwiają również predyktywne skanowanie powierzchni dysków w poszukiwaniu błędów i wykrywanie słabej jakości nagrywania.

Dzięki opcji w oprogramowaniu do tworzenia dysków optycznych , nagrywarki dysków optycznych są w stanie symulować proces zapisu na płytach CD-R , CD-RW , DVD-R i DVD-RW , co pozwala na testowanie, takie jak obserwowanie prędkości i wzorców zapisu ( np. stała prędkość kątowa , stała prędkość liniowa oraz warianty P-CAV i Z-CLV ) z różnymi ustawieniami prędkości zapisu i testowanie największej pojemności pojedynczego dysku, jaką można osiągnąć przy użyciu overburningu , bez zapisywania danych na dysku.

Niewiele napędów optycznych umożliwia symulację napędu flash FAT32 z dysków optycznych zawierających systemy plików ISO9660 / Joliet i UDF lub ścieżek audio (symulowanych jako pliki ), w celu zapewnienia zgodności z większością urządzeń multimedialnych USB . .wav

Kluczowe komponenty

Formy czynników

Napędy optyczne do komputerów występują w dwóch głównych formach: połówkowej wysokości (znanej również jako napęd stacjonarny ) i typu slim (stosowany w laptopach i kompaktowych komputerach stacjonarnych ). Występują zarówno jako warianty wewnętrzne, jak i zewnętrzne.

Napędy optyczne o połowie wysokości mają około 4 centymetrów wysokości, a napędy optyczne typu slim mają około 1 cm wysokości.

Napędy optyczne o połówkowej wysokości działają ponad dwukrotnie szybciej niż napędy optyczne typu slim , ponieważ prędkości napędów optycznych typu slim są ograniczone fizycznymi ograniczeniami prędkości obrotowej silnika napędu (około 5000 obr./min ), a nie wydajnością systemu przetwornika optycznego .

Ponieważ napędy optyczne o połowie wysokości wymagają znacznie więcej energii elektrycznej i napięcia 12 V DC, podczas gdy płaskie napędy optyczne są zasilane napięciem 5 V, zewnętrzne napędy optyczne o połówkowej wysokości wymagają oddzielnego zewnętrznego źródła zasilania, podczas gdy zewnętrzne napędy typu slim są zwykle w stanie działać całkowicie przy zasilaniu przez port USB komputera . Dzięki temu dyski o połowie wysokości są również szybsze niż dyski Slim, ponieważ do obracania dysku z większą prędkością wymagana jest większa moc.

Napędy optyczne o połówkowej wysokości utrzymują dyski na miejscu z obu stron, podczas gdy napędy optyczne typu slim mocują dysk od dołu.

Napędy o połowie wysokości mocują dysk za pomocą 2 wrzecion zawierających magnes, jeden pod i jeden nad tacą dysku. Wrzeciona mogą być wyłożone flokowanym lub teksturowanym materiałem silikonowym, aby wywierać tarcie na tarczę i zapobiegać jej ślizganiu się. Górne wrzeciono pozostaje lekko luźne i jest przyciągane do dolnego wrzeciona ze względu na magnesy, które mają. Gdy taca jest otwarta, mechanizm napędzany ruchem tacki odciąga dolny trzpień od górnego trzpienia i odwrotnie, gdy tacka jest zamknięta. Gdy tacka jest zamknięta, dolny trzpień dotyka wewnętrznego obwodu krążka i lekko unosi krążek z tacki do górnego trzpienia, który przyciąga magnes na dolnym krążku, zaciskając krążek na miejscu. Tylko dolne wrzeciono jest napędzane silnikiem. Tace w napędach o połowie wysokości często otwierają się i zamykają całkowicie za pomocą zmotoryzowanego mechanizmu, który można popchnąć, aby zamknąć, kontrolowany przez komputer lub za pomocą przycisku na napędzie. Tace na dyskach o połowie wysokości i slim mogą być również blokowane przez dowolny program, który z nich korzysta, ale nadal można je wysunąć, wkładając koniec spinacza do papieru do otworu awaryjnego wysuwania z przodu dysku. Wczesne odtwarzacze CD, takie jak Sony CDP-101, wykorzystywały oddzielny zmotoryzowany mechanizm do mocowania płyty do zmotoryzowanego trzpienia.

Napędy Slim wykorzystują specjalne wrzeciono ze specjalnie ukształtowanymi kołkami sprężynowymi, które rozchodzą się promieniście na zewnątrz, dociskając do wewnętrznej krawędzi tarczy. Użytkownik musi wywierać równomierny nacisk na wewnętrzny obwód tarczy, aby zacisnąć ją na wrzecionie i odciągnąć od zewnętrznego obwodu, jednocześnie umieszczając kciuk na wrzecionie, aby wyjąć tarczę, lekko ją wyginając i wracając do normalnego kształtu po usunięciu. Zewnętrzne obrzeże trzpienia może mieć teksturowaną powierzchnię silikonową, która wywiera tarcie zapobiegające poślizgowi tarczy. W napędach slim większość, jeśli nie wszystkie elementy, znajdują się na tacy, która wysuwa się za pomocą mechanizmu sprężynowego, którym można sterować za pomocą komputera. Te tace nie mogą się samoczynnie zamknąć; należy je popchnąć, aż taca się zatrzyma.

Laser i optyka

Optyczny system odbioru

Głowica odbioru
Optyczny przetwornik z dwoma widocznymi potencjometrami
Głowica zbierająca, widok z boku
Ścieżka optyczna

Najważniejszą częścią napędu dysków optycznych jest ścieżka optyczna , która znajduje się wewnątrz głowicy pobierającej ( PUH ). PUH jest również znany jako przetwornik laserowy, przetwornik optyczny, przetwornik, zespół przetwornika, zespół lasera, laserowy zespół optyczny, optyczna głowica/jednostka przetwornika lub zespół optyczny. Zwykle składa się z półprzewodnikowej diody laserowej , soczewki do ogniskowania wiązki laserowej oraz fotodiod do wykrywania światła odbitego od powierzchni dysku.

Początkowo stosowano lasery typu CD o długości fali 780 nm (w podczerwieni). W przypadku płyt DVD długość fali została zmniejszona do 650 nm (kolor czerwony), a w przypadku płyt Blu-ray została zmniejszona jeszcze bardziej do 405 nm (kolor fioletowy).

Stosowane są dwa główne serwomechanizmy , pierwszy do utrzymania odpowiedniej odległości między soczewką a dyskiem, aby zapewnić skupienie wiązki laserowej jako małej plamki laserowej na dysku. Drugi serwo porusza głowicę wzdłuż promienia dysku, utrzymując wiązkę na torze , ciągłą spiralną ścieżkę danych. Nośniki dysków optycznych są „odczytywane” począwszy od wewnętrznego promienia do zewnętrznej krawędzi.

W pobliżu soczewki lasera napędy optyczne są zwykle wyposażone w jeden do trzech maleńkich potencjometrów (zwykle oddzielny dla płyt CD , DVD i zwykle trzeci dla płyt Blu-ray, jeśli są obsługiwane przez napęd), które można obracać za pomocą drobnego śrubokręta. Potencjometr jest połączony szeregowo z soczewką lasera i może być używany do ręcznego zwiększania i zmniejszania mocy lasera w celach naprawczych .

Dioda laserowa stosowana w nagrywarkach DVD może mieć moce dochodzące do 100 miliwatów , tak duże moce są wykorzystywane podczas zapisu. Niektóre odtwarzacze CD mają automatyczną kontrolę wzmocnienia (AGC), która zmienia moc lasera w celu zapewnienia niezawodnego odtwarzania płyt CD-RW.

Czytelność (możliwość odczytu fizycznie uszkodzonych lub zabrudzonych dysków) może się różnić w zależności od napędów optycznych ze względu na różnice w optycznych systemach przetworników, oprogramowaniu układowym i wzorcach uszkodzeń.

Nośniki tylko do odczytu

Czujnik optyczny z napędu CD/DVD
Czujnik optyczny z napędu CD/DVD. Dwa większe prostokąty to fotodiody dla wgłębień, wewnętrzny dla lądu. Ten obejmuje również wzmocnienie i drobne przetwarzanie.

Na fabrycznie tłoczonych nośnikach tylko do odczytu (ROM), podczas procesu produkcyjnego ścieżki są formowane przez wciśnięcie żywicy termoplastycznej do niklowej matrycy, która została wykonana przez powlekanie szklanego „wzorca” z wypukłymi „wybrzuszeniami” na płaskiej powierzchni, tworząc w ten sposób doły i ziemie w plastikowym dysku. Ponieważ głębokość wgłębień wynosi około jednej czwartej do jednej szóstej długości fali lasera, faza odbitej wiązki jest przesunięta w stosunku do wiązki przychodzącej, powodując wzajemne destrukcyjne interferencje i zmniejszając intensywność odbitej wiązki. Jest to wykrywane przez fotodiody, które wytwarzają odpowiednie sygnały elektryczne.

Nośniki do nagrywania

Nagrywarka dysków optycznych koduje (znane również jako wypalanie, ponieważ warstwa barwnika jest trwale wypalana) dane na zapisywalnych płytach CD-R , DVD-R , DVD+R lub BD-R (zwanych pustymi ) poprzez selektywne podgrzewanie (wypalanie). ) części warstwy organicznego barwnika za pomocą lasera.

Zmienia to współczynnik odbicia barwnika, tworząc w ten sposób znaki, które można odczytać jak wgłębienia i lądy na prasowanych płytach. W przypadku płyt do nagrywania proces jest trwały, a nośnik można zapisać tylko raz. Podczas gdy laser do czytania zwykle nie jest mocniejszy niż 5 mW , laser do pisania jest znacznie mocniejszy. Lasery DVD działają pod napięciem około 2,5 wolta.

Im wyższa prędkość pisania, tym mniej czasu laser musi nagrzać punkt na nośniku, a więc jego moc musi proporcjonalnie wzrosnąć. Lasery nagrywarek DVD często osiągają szczytową moc około 200 mW, zarówno w postaci fali ciągłej, jak i impulsów, chociaż niektóre zostały wysterowane do 400 mW przed awarią diody.

Nośniki wielokrotnego zapisu

W przypadku nośników wielokrotnego zapisu CD-RW , DVD-RW , DVD+RW , DVD-RAM lub BD-RE laser jest używany do topienia krystalicznego stopu metalu w warstwie zapisu płyty. W zależności od zastosowanej mocy, można pozwolić, aby substancja ponownie stopiła się (zmieniła fazę powrotną) do postaci krystalicznej lub pozostawiona w postaci amorficznej , umożliwiając tworzenie śladów o różnym stopniu odbicia.

Nośniki dwustronne

Można używać nośników dwustronnych , ale nie jest łatwo uzyskać do nich dostęp za pomocą standardowego dysku, ponieważ należy je fizycznie odwrócić, aby uzyskać dostęp do danych po drugiej stronie.

Media dwuwarstwowe

Nośniki dwuwarstwowe lub dwuwarstwowe (DL) mają dwie niezależne warstwy danych oddzielone warstwą półodblaskową. Obie warstwy są dostępne z tej samej strony, ale wymagają optyki do zmiany ogniska lasera. Tradycyjne jednowarstwowe (SL) nośniki do zapisu są produkowane ze spiralnym rowkiem uformowanym w ochronnej warstwie poliwęglanowej (nie w warstwie zapisu danych), aby prowadzić i synchronizować prędkość głowicy zapisującej. Dwuwarstwowe nośniki do zapisu mają: pierwszą warstwę poliwęglanową z (płytkim) rowkiem, pierwszą warstwę danych, warstwę półodblaskową, drugą (przekładkową) warstwę poliwęglanową z innym (głębokim) rowkiem i drugą warstwę danych. Spirala pierwszego rowka zwykle zaczyna się na krawędzi wewnętrznej i rozciąga się na zewnątrz, podczas gdy drugi rowek zaczyna się na krawędzi zewnętrznej i rozciąga się do wewnątrz.

Druk fototermiczny

Niektóre napędy obsługują Hewlett-Packard jest LightScribe lub alternatywną LabelFlash drukowania fototermiczna technologii etykietowania płyt specjalnie powlekane.

Napędy wielowiązkowe

Zen Technology i Sony opracowały napędy, które wykorzystują kilka wiązek laserowych jednocześnie do odczytu dysków i zapisu na nich z większą prędkością niż byłoby to możliwe przy użyciu pojedynczej wiązki laserowej. Ograniczenie przy pojedynczej wiązce laserowej wynika z chybotania tarczy, które może wystąpić przy dużych prędkościach obrotowych; przy 25 000 obr./min płyty CD stają się nieczytelne, podczas gdy Blu-ray nie może być zapisywany z prędkością powyżej 5000 obr./min. Z pojedynczą wiązką laserową, jedyny sposób na zwiększenie prędkości odczytu i zapisu bez zmniejszania długości wgłębienia dysku (co pozwoliłoby na większą liczbę wgłębień, a tym samym bitów danych na obrót, ale może wymagać mniejszej długości fali światła, jeśli nie są używane supersoczewki ) polega na zwiększeniu prędkości obrotowej dysku, który odczytuje więcej wgłębień w krótszym czasie, zwiększając szybkość transmisji danych; dlatego szybsze dyski obracają płytę z większą prędkością. Ponadto płyty CD przy 27500 obr./min (takie jak odczytywanie wnętrza płyty CD przy 52x) mogą eksplodować, powodując rozległe uszkodzenia otoczenia płyty, a płyty złej jakości lub uszkodzone mogą eksplodować przy niższych prędkościach.

W systemie Zen (opracowanym we współpracy z Sanyo i licencjonowanym przez Kenwooda) siatka dyfrakcyjna służy do dzielenia wiązki laserowej na 7 wiązek, które są następnie skupiane na dysku; centralna wiązka służy do ogniskowania i śledzenia rowka dysku, pozostawiając 6 pozostałych wiązek (3 z każdej strony), które są rozmieszczone w równych odstępach, aby odczytać równolegle 6 oddzielnych części rowka dysku, skutecznie zwiększając prędkość odczytu przy niższych obrotach, zmniejszenie hałasu napędu i stresu na płycie. Wiązki następnie odbijają się z powrotem od dysku i są skolimowane i rzutowane na specjalny układ fotodiod w celu odczytania. Pierwsze dyski korzystające z tej technologii mogły czytać z prędkością 40x, później wzrosło do 52x, a ostatecznie 72x. Wykorzystuje pojedynczy przetwornik optyczny.

W systemie Sony (używanym w ich zastrzeżonym systemie Optical Disc Archive, który jest oparty na płycie Archival Disc , sam oparty na Blu-ray) napęd ma 4 optyczne przetworniki, po dwa po każdej stronie dysku, przy czym każdy przetwornik ma dwie soczewki, co daje łącznie 8 soczewek i wiązek laserowych. Umożliwia to jednoczesne odczytywanie i zapisywanie obu stron płyty oraz weryfikację zawartości płyty podczas zapisu.

Mechanizm obrotowy

Mechanizm obrotowy w napędzie optycznym różni się znacznie od napędu dysku twardego tym, że ten ostatni utrzymuje stałą prędkość kątową (CAV), innymi słowy stałą liczbę obrotów na minutę (RPM). W przypadku CAV wyższa przepustowość jest ogólnie osiągalna na dysku zewnętrznym w porównaniu z dyskiem wewnętrznym.

Z kolei napędy optyczne zostały opracowane z założeniem uzyskania stałej przepustowości, w napędach CD początkowo równej 150 KiB /s. Była to funkcja ważna dla strumieniowego przesyłania danych audio, które zawsze wymagają stałej szybkości transmisji bitów . Aby jednak nie marnować pojemności dysku, głowica musiała przez cały czas przesyłać dane z maksymalną szybkością liniową, bez spowalniania zewnętrznej krawędzi dysku. Doprowadziło to do tego, że napędy optyczne – do niedawna – działały ze stałą prędkością liniową (CLV). Spiralny rowek dysku przechodził pod jego głową ze stałą prędkością. Implikacją CLV, w przeciwieństwie do CAV, jest to, że prędkość kątowa dysku nie jest już stała, a silnik wrzeciona musiał być zaprojektowany tak, aby zmieniać jego prędkość od 200 obr./min na zewnętrznej obręczy do 500 obr./min na wewnętrznej, zachowując dane stała szybkości.

Późniejsze napędy CD zachowały paradygmat CLV, ale ewoluowały, aby osiągnąć wyższe prędkości obrotowe, popularnie opisywane jako wielokrotności prędkości podstawowej. W rezultacie, na przykład, napęd 4× CLV obracałby się z prędkością 800-2000 obr./min, a dane były przesyłane równomiernie z prędkością 600 KiB/s, co odpowiada 4 × 150 KiB/s.

W przypadku płyt DVD prędkość podstawowa lub 1× wynosi 1,385 MB/s, co odpowiada 1,32 MiB/s, czyli około dziewięć razy szybciej niż prędkość podstawowa CD. W przypadku dysków Blu-ray prędkość podstawowa wynosi 6,74 MB/s, co odpowiada 6,43 MB/s.

Wzór nagrywania Z-CLV jest łatwo widoczny po nagraniu płyty DVD-R.

Ponieważ utrzymywanie stałej szybkości transferu dla całej płyty nie jest tak ważne w większości współczesnych zastosowań CD, należało zrezygnować z czystego podejścia CLV, aby utrzymać prędkość obrotową dysku na bezpiecznym niskim poziomie przy jednoczesnej maksymalizacji szybkości transmisji danych. Niektóre napędy pracują w schemacie częściowym CLV (PCLV), przełączając się z CLV na CAV tylko po osiągnięciu limitu obrotów. Jednak przejście na CAV wymaga znacznych zmian w konstrukcji sprzętu, więc zamiast tego większość dysków korzysta ze schematu strefowej stałej prędkości liniowej (Z-CLV). To dzieli dysk na kilka stref, z których każda ma swoją stałą prędkość liniową. Na przykład rejestrator Z-CLV z oceną „52×” zapisuje z prędkością 20× w najbardziej wewnętrznej strefie, a następnie stopniowo zwiększa prędkość w kilku dyskretnych krokach do 52× na zewnętrznej krawędzi. Bez wyższych prędkości obrotowych można uzyskać zwiększoną wydajność odczytu poprzez jednoczesne odczytywanie więcej niż jednego punktu rowka danych, znanego również jako wielowiązkowy , ale napędy z takimi mechanizmami są droższe, mniej kompatybilne i bardzo rzadkie.

Rozbity dysk

Limit

Wiadomo, że zarówno płyty DVD, jak i CD eksplodują w przypadku uszkodzenia lub kręcenia z nadmierną prędkością . Nakłada to ograniczenie na maksymalne bezpieczne prędkości (56× CAV dla płyt CD lub około 18×CAV w przypadku DVD), przy których napędy mogą działać.

Prędkości odczytu większości dysków optycznych o połówkowej wysokości wydanych od około 2007 roku są ograniczone do x48 dla płyt CD, x16 dla DVD i x12 ( prędkości kątowe ) dla płyt Blu-ray. Prędkości zapisu na wybranych nośnikach jednokrotnego zapisu są wyższe.

Niektóre napędy optyczne dodatkowo ograniczają prędkość odczytu na podstawie zawartości dysków optycznych, np. max. 40× CAV (stała prędkość kątowa) dla cyfrowej ekstrakcji audio ( „DAE” ) ścieżek Audio CD , 16× CAV dla zawartości Video CD i jeszcze mniejsze ograniczenia wcześniejszych modeli, takich jak 4× CLV ( stała prędkość liniowa ) dla płyt Video CD .

Mechanizmy ładujące

Ładowanie tac i szczelin

Obecne dyski optyczne użyć do tacki ładowania mechanizm, w którym płyta jest nakładane na ruchome (w znaczeniu stosowanym w połowie wysokości , „stacjonarne” napędy) tacy, uruchamianym ręcznie taca (w znaczeniu stosowanym w laptopie komputerów, zwany również smukły typu ) , lub mechanizm ładowania szczeliny , w którym dysk jest wsuwany do szczeliny i wciągany przez zmotoryzowane rolki. Szczelinowe napędy optyczne występują zarówno w obudowie o połowie wysokości (komputer stacjonarny), jak i smukłej (laptop).

W przypadku obu typów mechanizmów, jeśli dysk CD lub DVD pozostanie w napędzie po wyłączeniu komputera, dysku nie można wysunąć przy użyciu normalnego mechanizmu wysuwania napędu. Jednak napędy z tacką uwzględniają tę sytuację, zapewniając mały otwór, w który można włożyć spinacz do papieru, aby ręcznie otworzyć tacę napędu w celu pobrania dysku.

Szczelinowe napędy dysków optycznych są powszechnie stosowane w konsolach do gier i samochodowych urządzeniach audio . Chociaż umożliwiają wygodniejsze wkładanie, mają one wady polegające na tym, że zwykle nie mogą zaakceptować mniejszych dysków o średnicy 80 mm (chyba że jest używany adapter dysku optycznego 80 mm) lub jakichkolwiek niestandardowych rozmiarów, zwykle nie mają otworu awaryjnego wysuwania ani przycisku wysuwania, a zatem należy rozmontować, jeśli nie można normalnie wysunąć dysku optycznego. Jednak niektóre szczelinowe napędy optyczne zostały zaprojektowane do obsługi dysków miniaturowych. Na Nintendo Wii , ze względu na wsteczną kompatybilność z Nintendo GameCube gry i PlayStation 3 konsole do gier wideo są w stanie załadować zarówno standardowe płyty DVD i dyski o rozmiarze 80 mm w tym samym dysku gniazdo ładowania. Jednak jego następca, Wii U , nie jest kompatybilny z płytami miniaturowymi.

Istniały również wczesne napędy CD-ROM dla komputerów stacjonarnych, w których mechanizm ładowania tacki nieznacznie się wysuwa, a użytkownik musi ręcznie wyciągnąć tacę, aby załadować płytę CD, podobnie jak metoda wysuwania tacy stosowana w nowoczesnych wewnętrznych napędach dysków optycznych. laptopy i nowoczesne zewnętrzne cienkie przenośne napędy dysków optycznych. Podobnie jak mechanizm ładowany od góry, mają sprężynowe łożyska kulkowe na wrzecionie.

Ładowanie od góry

Niewielka liczba modeli napędów, w większości kompaktowych jednostek przenośnych, ma mechanizm ładowania od góry , w którym pokrywa napędu jest ręcznie otwierana do góry, a płyta jest umieszczana bezpośrednio na trzpieniu (na przykład wszystkie konsole PlayStation One, PlayStation 2 Slim, PlayStation 3 Super Slim, Nintentendo Game Cubes, większość przenośnych odtwarzaczy CD i niektóre samodzielne nagrywarki CD są wyposażone w napędy ładowane od góry). Czasami mają tę zaletę, że wykorzystują sprężynowe łożyska kulkowe, które utrzymują dysk na miejscu, minimalizując uszkodzenie dysku, jeśli dysk jest poruszany podczas kręcenia.

W przeciwieństwie do domyślnych mechanizmów ładowania tac i szczelin, napędy optyczne ładowane od góry można otwierać bez podłączania do zasilania.

Ładowanie wkładu

Niektóre wczesne napędy CD-ROM wykorzystywały mechanizm, w którym płyty CD musiały być wkładane do specjalnych kartridżów lub caddies , nieco podobnego z wyglądu do 3,5-calowej dyskietki . Miało to na celu ochronę dysku przed przypadkowym uszkodzeniem poprzez zamknięcie go w twardszej plastikowej obudowie, ale nie zyskało szerokiej akceptacji ze względu na dodatkowe koszty i problemy z kompatybilnością — takie napędy również niewygodnie wymagałyby ręcznego wkładania „nagich” dysków do otwierany pojemnik przed użyciem. Napędy Ultra Density Optical ( UDO ), magneto-optyczne , Universal Media Disc ( UMD ), DataPlay , Professional Disc , MiniDisc , Optical Disc Archive oraz wczesne dyski DVD-RAM i Blu-ray wykorzystują kasety z dyskami optycznymi.

Interfejsy komputerowe

Cyfrowe wyjście audio , analogowe wyjście audio i równoległy interfejs ATA

Wszystkie napędy dysków optycznych używają protokołu SCSI na poziomie magistrali poleceń, a początkowe systemy wykorzystywały albo w pełni funkcjonalną magistralę SCSI, albo, jako że były to niektóre z tych, których sprzedaż do zastosowań konsumenckich była niedopuszczalna pod względem kosztów, zastrzeżona wersja magistrali o obniżonych kosztach . Dzieje się tak, ponieważ konwencjonalne standardy ATA w tamtym czasie nie obsługiwały lub nie zawierały żadnych przepisów dotyczących jakichkolwiek nośników wymiennych lub podłączania dysków w czasie pracy. Większość nowoczesnych dysków wewnętrznych do komputerów osobistych , serwerów i stacji roboczych jest zaprojektowana tak, aby zmieścić się w standardowym 5+14- calowa (również zapisywana jako 5,25 cala) wnęka na napęd i łączy się z hostem przez interfejs magistrali ATA lub SATA , ale komunikuje się za pomocą poleceń protokołu SCSI na poziomie oprogramowania zgodnie zestandardem ATA Package Interface opracowanym do tworzenia Parallel ATA/ Interfejsy IDE kompatybilne z nośnikami wymiennymi. Niektóre urządzenia mogą obsługiwać polecenia specyficzne dla producenta, takie jak gęstość zapisu („ GigaRec ”), ustawienie mocy lasera („ VariRec ”), możliwość ręcznego sztywnego ograniczenia prędkości obrotowej w sposób, który zastępuje uniwersalne ustawienie prędkości (oddzielnie dla odczytu i zapisu ), a także dostosowanie prędkości ruchu obiektywu i tacy, gdzie niższe ustawienie zmniejsza hałas , jak w przypadku niektórychnapędów Plextor , a także możliwość wymuszenia nagrywania z nadmierną prędkością, co oznacza prędkość przekraczającą zalecaną dla danego typu nośnika, do celów testowych, jak zaimplementowano w niektóredyski Lite-ON . Dodatkowo mogą być wyjścia cyfrowe i analogowe dla audio. Wyjścia można podłączyć za pomocą kabla nagłówkowego do karty dźwiękowej lub płyty głównej lub do słuchawek lub zewnętrznego głośnika z kablem z wtykiem AUX 3,5 mm, w który jest wyposażonych wiele wczesnych napędów optycznych. Kiedyś oprogramowanie komputerowe przypominające odtwarzacze CD sterowało odtwarzaniem płyty. Obecnie informacje są pobierane z dysku jako dane cyfrowe, które mają być odtwarzane lub konwertowane na inne formaty plików.

Niektóre wczesne napędy optyczne mają na przednim panelu dedykowane przyciski do sterowania odtwarzaniem płyt CD, dzięki czemu mogą działać jako samodzielny odtwarzacz płyt kompaktowych .

Dyski zewnętrzne były popularne na początku, ponieważ napędy często wymagały złożonej elektroniki, rywalizując pod względem złożoności z samym systemem komputerowym hosta. Istnieją zewnętrzne dyski korzystające z interfejsów SCSI , portu równoległego , USB i FireWire , przy czym większość nowoczesnych dysków to USB . Niektóre przenośne wersje do laptopów zasilają się same z baterii lub bezpośrednio z ich magistrali interfejsu.

Dyski z interfejsem SCSI były pierwotnie jedynym dostępnym interfejsem systemowym, ale nigdy nie stały się popularne na wrażliwym cenowo rynku konsumenckim, który stanowił większość popytu. Były one mniej popularne i zwykle były droższe ze względu na koszt ich chipsetów interfejsowych, bardziej złożone złącza SCSI i mały wolumen sprzedaży w porównaniu z zastrzeżonymi aplikacjami o obniżonych kosztach, ale co najważniejsze, ponieważ większość systemów komputerowych na rynku konsumenckim nie mieć w sobie jakikolwiek interfejs SCSI, rynek dla nich był niewielki. Jednak obsługa wielu różnych, obniżających koszty, własnych standardów magistrali napędów optycznych była zwykle osadzana w kartach dźwiękowych, które we wczesnych latach były często dołączane do samych napędów optycznych. Niektóre pakiety kart dźwiękowych i napędów optycznych zawierały nawet pełną magistralę SCSI. Nowoczesne chipsety sterujące napędami Parallel ATA i Serial ATA zgodne z IDE/ATAPI, a ich technologia interfejsu jest bardziej złożona w produkcji niż tradycyjny 8-bitowy interfejs SCSI 50 MHz, ponieważ posiadają właściwości zarówno magistrali SCSI, jak i ATA, ale są tańsze w produkcji ze względu na korzyści skali.

Kiedy po raz pierwszy opracowano napęd optyczny, nie było łatwo dodać go do systemów komputerowych. Niektóre komputery, takie jak IBM PS/2, standaryzowały 3+1 / 2 -cal dyskietki i 3+1 / 2 -cal dysk twardy i nie obejmują miejsce dla dużego urządzenia wewnętrznego. Również komputery IBM PC i klony na początku zawierały tylko jeden (równoległy) interfejs napędu ATA , który w momencie wprowadzenia CD-ROM-u był już używany do obsługi dwóch dysków twardych i nie był całkowicie w stanie obsługiwać nośników wymiennych. wyłączenie lub usunięcie z autobusu, gdy system był aktywny, spowodowałoby nieodwracalny błąd i awarię całego systemu. Wczesne laptopy klasy konsumenckiej po prostu nie miały wbudowanego szybkiego interfejsu do obsługi zewnętrznego urządzenia pamięci masowej. Wysokiej klasy stacje robocze i laptopy posiadały interfejs SCSI, który był standardem dla urządzeń podłączonych zewnętrznie.

HP C4381A CD-Writer Plus z serii 7200 , przedstawiający porty równoległe do połączenia drukarki z komputerem

Zostało to rozwiązane za pomocą kilku technik:

  • Wczesne karty dźwiękowe mogły zawierać interfejs napędu CD-ROM. Początkowo takie interfejsy były zastrzeżone dla każdego producenta CD-ROM. Karta dźwiękowa może często mieć dwa lub trzy różne interfejsy, które są w stanie komunikować się z napędem CD-ROM.
  • W pewnym momencie opracowano metodę korzystania z portu równoległego do użytku z dyskami zewnętrznymi. Ten interfejs był tradycyjnie używany do podłączania drukarki, ale pomimo popularnego mitu nie jest to jedyne jego zastosowanie i istnieją różne zewnętrzne urządzenia pomocnicze dla magistrali IEEE-1278, w tym między innymi napędy taśmowe do tworzenia kopii zapasowych itp. To było powolne, ale opcjonalne do laptopów od niskich do średnich częstotliwości bez zintegrowanej lub podłączonej magistrali rozszerzeń PCMCIA SCSI.
  • Opracowano również interfejs napędu optycznego PCMCIA dla laptopów.
  • Kartę SCSI można zainstalować w komputerach stacjonarnych, aby zapewnić zewnętrzną obudowę dysku SCSI lub uruchomić wewnętrznie montowane dyski twarde SCSI i napędy optyczne, chociaż SCSI było zwykle nieco droższe niż inne opcje, a niektórzy producenci OEM pobierali za to premię.

Ze względu na brak asynchrony w istniejących implementacjach, napęd optyczny napotkania uszkodzonych sektorów może spowodować programy komputerowe próbuje uzyskać dostęp do napędów, takich jak Windows Explorer , aby zamknąć .

Wewnętrzny mechanizm napędu

Wewnętrzny mechanizm napędu DVD-ROM. Szczegóły znajdziesz w tekście.

Napędy optyczne na zdjęciach są pokazane prawą stroną do góry; dysk siedziałby na nich. System laserowy i optyczny skanuje spód płyty.

W odniesieniu do górnego zdjęcia, tuż na prawo od środka obrazu znajduje się silnik dysku, metalowy walec, z szarą piastą centrującą i czarnym gumowym pierścieniem napędowym na górze. Wewnątrz pokrywy znajduje się okrągły zacisk w kształcie tarczy, który może się swobodnie obracać; nie ma go na zdjęciu. Gdy taca dysku przestanie się poruszać do wewnątrz, gdy silnik i jego dołączone części unoszą się, magnes w pobliżu górnej części obracającego się zespołu styka się i silnie przyciąga zacisk, aby utrzymać i wyśrodkować dysk. Ten silnik to bezszczotkowy silnik prądu stałego w stylu „outrunnera”, który ma zewnętrzny wirnik – każda jego widoczna część się obraca.

Dwa równoległe pręty prowadzące, które biegną na zdjęciu między lewym górnym i prawym dolnym rogu, niosą „ sanie ”, ruchomą optyczną głowicę odczytująco-zapisującą. Jak pokazano, ten „sanek” znajduje się blisko lub w miejscu, w którym odczytuje lub zapisuje na krawędzi płyty. Aby przesunąć „sanie” podczas ciągłych operacji odczytu lub zapisu, silnik krokowy obraca śrubę prowadzącą, aby przesuwać „sanie” w całym zakresie ruchu. Sam silnik to krótki szary cylinder na lewo od najdalszego mocowania amortyzatora; jego wał jest równoległy do ​​prętów nośnych. Śruba pociągowa to pręt z równomiernie rozmieszczonymi ciemniejszymi detalami; są to spiralne rowki, które zaczepiają o kołek na „sanie”.

Natomiast mechanizm pokazany na drugim zdjęciu, który pochodzi z tanio wykonanego odtwarzacza DVD, wykorzystuje mniej dokładne i mniej wydajne szczotkowane silniki prądu stałego zarówno do poruszania sań, jak i obracania płyty. Niektóre starsze napędy używają silnika prądu stałego do poruszania sanek, ale mają również magnetyczny enkoder obrotowy do śledzenia pozycji. Większość napędów w komputerach wykorzystuje silniki krokowe.

Szara metalowa obudowa jest amortyzowana w czterech rogach, aby zmniejszyć czułość na zewnętrzne wstrząsy i zredukować hałas napędu spowodowany nierównowagą szczątkową podczas szybkiej pracy. Miękkie przelotki do montażu amortyzatorów znajdują się tuż pod śrubami w kolorze mosiądzu w czterech rogach (lewy jest zasłonięty).

Na trzecim zdjęciu widoczne są elementy pod osłoną mechanizmu obiektywu. Widać dwa magnesy trwałe po obu stronach uchwytu obiektywu, a także cewki, które poruszają obiektywem. Umożliwia to przesuwanie soczewki w górę, w dół, do przodu i do tyłu, aby ustabilizować skupienie wiązki.

Na czwartym zdjęciu widać wnętrze pakietu optyki. Zauważ, że ponieważ jest to napęd CD-ROM, jest tylko jeden laser, który jest czarnym elementem zamontowanym w lewym dolnym rogu zespołu. Tuż nad laserem znajduje się pierwsza soczewka skupiająca i pryzmat, które kierują wiązkę na dysk. Wysoki, cienki obiekt w środku to półsrebrne lustro, które dzieli wiązkę laserową w wielu kierunkach. W prawym dolnym rogu lustra znajduje się główna fotodioda, która wykrywa wiązkę odbitą od dysku. Nad główną fotodiodą znajduje się druga fotodioda, która służy do wykrywania i regulacji mocy lasera.

Nieregularny pomarańczowy materiał to elastyczna, trawiona folia miedziana podtrzymywana przez cienki arkusz plastiku; są to „ elastyczne obwody ”, które łączą wszystko z elektroniką (czego nie pokazano).

Historia

Pierwszym dyskiem laserowym, zademonstrowanym w 1972 roku, był 12-calowy dysk wideo Laservision . Sygnał wideo był przechowywany w formacie analogowym, podobnie jak kaseta wideo. Pierwszy nagrany cyfrowo dysk optyczny był 5-calowym dyskiem kompaktowym audio (CD) w formacie tylko do odczytu stworzonym przez firmy Sony i Philips w 1975 roku.

Pierwsze kasowalne napędy dysków optycznych zostały ogłoszone w 1983 roku przez Matsushita (Panasonic), Sony i Kokusai Denshin Denwa (KDDI). Sony w końcu wypuściło pierwszy komercyjny kasowalny i wielokrotnego zapisu 5+1 / 4 -cal napęd dysków optycznych 1987 z dwustronne płyt mogących pomieścić 325  MB na bok.

Format CD-ROM został opracowany przez Sony i Denon , wprowadzony w 1984 roku jako rozszerzenie Compact Disc Digital Audio i przystosowany do przechowywania dowolnych form danych cyfrowych. Format CD-ROM ma pojemność 650 MB. Również w 1984 roku firma Sony wprowadziła format przechowywania danych LaserDisc o większej pojemności 3,28  GB .

We wrześniu 1992 roku Sony ogłosiło format MiniDisc , który miał łączyć czystość dźwięku płyt CD z wygodą rozmiaru kasety. Standardowa pojemność mieści 80 minut dźwięku. W styczniu 2004 roku Sony ujawniło ulepszony format Hi-MD , który zwiększył pojemność do 1 GB (48 godzin dźwięku).

DVD Format, opracowany przez firmę Panasonic , Sony i Toshiba , wydany w 1995 roku, był w stanie utrzymać 4,7 GB na warstwę; Pierwsze odtwarzacze DVD zostały dostarczone 1 listopada 1996 roku przez firmy Panasonic i Toshiba w Japonii, a pierwsze komputery kompatybilne z DVD-ROM zostały wysłane 6 listopada tego roku przez firmę Fujitsu . Sprzedaż napędów DVD-ROM do komputerów w Stanach Zjednoczonych rozpoczęła się 24 marca 1997 r., kiedy firma Creative Labs wypuściła na rynek zestaw PC-DVD.

W 1999 roku firma Kenwood wypuściła na rynek wielowiązkowy napęd optyczny, który osiągał prędkości spalania dochodzące do 72x, co wymagałoby niebezpiecznych prędkości wirowania przy spalaniu jednowiązkowym. Jednak cierpiał z powodu problemów z niezawodnością.

Pierwszy prototyp Blu-ray został zaprezentowany przez Sony w październiku 2000 r., a pierwsze komercyjne urządzenie nagrywające zostało wprowadzone na rynek 10 kwietnia 2003 r. W styczniu 2005 r. TDK ogłosiło, że opracowało ultratwardą, ale bardzo cienką powłokę polimerową ( „ Durabis ”) dla płyt Blu-ray; był to znaczący postęp techniczny, ponieważ potrzebna była lepsza ochrona rynku konsumenckiego w celu ochrony czystych płyt przed zarysowaniem i uszkodzeniem w porównaniu z DVD. Technicznie Blu-ray Disc wymagał również cieńszej warstwy dla węższej wiązki i „niebieskiego” lasera o krótszej długości fali. Pierwsze odtwarzacze BD-ROM ( Samsung BD-P1000) zostały wysłane w połowie czerwca 2006 r. Pierwsze tytuły Blu-ray Disc zostały wydane przez Sony i MGM 20 czerwca 2006 r. na PC był BWU-100A, wydany przez Sony 18 lipca 2006 roku.

Począwszy od połowy 2010 roku, producenci komputerów zaczęli przestać włączać wbudowane napędy optyczne do swoich produktów, wraz z pojawieniem się tanich, wytrzymałych (zarysowania nie mogą spowodować uszkodzenia danych, niedostępnych plików lub pomijania audio/wideo), szybkich i dużej pojemności Dyski USB i wideo na żądanie przez Internet. Wykluczenie napędu optycznego sprawia, że ​​płytki drukowane w laptopach są większe i mniej gęste, wymagają mniejszej liczby warstw, co zmniejsza koszty produkcji, a także zmniejsza wagę i grubość, a także pozwala na większe baterie. Producenci obudów komputerowych również zaczęli przestawać, w tym 5+1 / 4 -cal wnęki dla instalacji napędów optycznych. Jednak nowe napędy dysków optycznych są nadal (od 2020 r.) dostępne w sprzedaży. Znani producenci OEM napędów optycznych obejmują Hitachi , LG Electronics (włączono do Hitachi-LG Data Storage ), Toshiba , Samsung Electronics (włączono do Toshiba Samsung Storage Technology ), Sony , NEC (włączono do Optiarc ), Lite-On, Philips (włączono do Philips i Lite-On Digital Solutions ), Pioneer Corporation , Plextor , Panasonic , Yamaha Corporation i Kenwood .

Zgodność

Większość napędów optycznych jest wstecznie kompatybilna ze swoimi przodkami aż do CD, chociaż nie jest to wymagane przez standardy.

W porównaniu z warstwą poliwęglanu o grubości 1,2 mm na płycie CD, wiązka laserowa płyty DVD musi przebić się tylko na 0,6 mm, aby dotrzeć do powierzchni nagrywania. Dzięki temu napęd DVD może skupić wiązkę na mniejszym rozmiarze plamki i czytać mniejsze wgłębienia. Soczewka DVD obsługuje różne ogniskowanie dla nośników CD lub DVD z tym samym laserem. W nowszych napędach Blu-ray Disc laser musi przebić tylko 0,1 mm materiału. W ten sposób zespół optyczny normalnie musiałby mieć jeszcze większy zakres ogniskowania. W praktyce system optyczny Blu-ray jest oddzielony od systemu DVD/CD.

Napęd dysków optycznych Dysk optyczny lub nośnik optyczny
Naciśnięty CD CD-R CD-RW Naciśnięty DVD DVD-R DVD+R DVD-RW DVD+RW DVD+R DL Wciśnięty CAT BD BD-R BD-RE BD-R DL BD-RE DL BD-R XL BD-RE XL
Odtwarzacz audio CD Czytać Czytać Czytać   Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic
Napęd CD-ROM Czytać Czytać Czytać Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic
CD R rejestrator Czytać Pisać Czytać Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic
CD-RW nagrywarka Czytać Pisać Pisać Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic
Napęd DVD-ROM Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic
DVD-R rejestrator Czytać Pisać Pisać Czytać Pisać Czytać Czytać Czytać Czytać Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic
DVD-RW nagrywarka Czytać Pisać Pisać Czytać Pisać Czytać Pisać Czytać Czytać Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic
DVD + RW nagrywarka Czytać Pisać Pisać Czytać Czytać Czytać Czytać Pisać Czytać Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic
DVD + R, rejestrator Czytać Pisać Pisać Czytać Czytać Pisać Czytać Pisać Czytać Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic
nagrywarka DVD±RW Czytać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Pisać Czytać Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic
nagrywarka DVD±RW/DVD+R DL Czytać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Pisać Pisać Nic Nic Nic Nic Nic Nic Nic
BD-ROM Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Nic Nic
nagrywarka BD-R Czytać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Pisać Pisać Czytać Pisać Czytać Czytać Czytać Nic Nic
nagrywarka BD-RE Czytać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Czytać Czytać Nic Nic
Rejestrator BD-R DL Czytać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Czytać Nic Nic
Rejestrator BD-RE DL Czytać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Pisać Nic Nic
BD-ROM XL Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać Czytać
Rejestrator BD-R XL Czytać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Pisać Pisać Czytać
Rejestrator BD-RE XL Czytać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Pisać Pisać Czytać Pisać Pisać Pisać Pisać Pisać Pisać
  • ^1 Niektóre rodzaje nośników CD-R z mniej odblaskowymi barwnikami mogą powodować problemy.
  • ^2 Może nie działać na dyskach niezgodnych z MultiRead.
  • ^3 Może nie działać w niektórych wczesnych modelach napędów DVD-ROM. CD-R nie zadziałałby w żadnym napędzie, który nie miałby lasera 780 nm. Kompatybilność CD-RW była różna.
  • Dyski ^4 DVD+RW nie działały we wczesnych odtwarzaczach wideo, które odtwarzały dyski DVD-RW. Nie było to spowodowane niezgodnością z formatem, ale celowo wbudowaną w oprogramowanie układowe przez jednego producenta dysków.
  • ^5 Zgodność odczytu z istniejącymi napędami DVD może się znacznie różnić w zależności od marki używanego nośnika DVD+R DL. Również napędy, które były starsze niż nośniki, nie miały kodu książki dla nośników DVD+R DL w oprogramowaniu sprzętowym (nie stanowiło to problemu w przypadku DVD-R DL, chociaż niektóre napędy mogły odczytywać tylko pierwszą warstwę).
  • ^6 Wczesne nagrywarki DVD+RW i DVD+R nie mogły zapisywać na nośnikach DVD-R(W) (i odwrotnie).
  • ^7 Będzie działać we wszystkich napędach, które odczytują DVD-R, ponieważ bajt identyfikatora zgodności jest taki sam.
  • ^8 Oprogramowanie układowe nagrywarki może umieszczać na czarnej liście lub w inny sposób odmawiać nagrywania na niektórych markach nośników DVD-RW.
  • ^9 Format DVD+RW został wydany przed DVD+R. Wszystkie napędy DVD+RW mogą być uaktualnione do zapisu dysków DVD+R przez aktualizację oprogramowania układowego.
  • ^10 Od kwietnia 2005 r. wszystkie nagrywarki DVD+R DL dostępne na rynkuobsługują technologięSuper Multi.
  • ^11 Od października 2006 r. niedawno wydane napędy BD mogą odczytywać i zapisywać nośniki CD.
  • ^12 Starsze modele odtwarzaczy CD mogą mieć problemy z niskim współczynnikiem odbicia nośników CD-RW.
  • ^13 Znany również jako„Multi Recorder DVD”

Nagrywanie wydajności

W czasach napędów nagrywarek CD są one często oznaczane trzema różnymi wskaźnikami prędkości. W takich przypadkach pierwsza prędkość jest dla operacji jednokrotnego zapisu (R), druga prędkość dla operacji ponownego zapisu (RW), a ostatnia dla operacji tylko do odczytu (ROM). Na przykład, napęd nagrywarki CD 40×/16×/48× może zapisywać na nośnikach CD-R z prędkością 40× (6000 kbit/s), zapisywać na nośnikach CD-RW z prędkością 16× (2400 kbit/s). /s) i odczyt z nośnika CD-ROM z prędkością 48× (7200 kbit/s).

W czasach napędów combo (CD-RW/DVD-ROM) dla operacji odczytu nośników DVD-ROM przeznaczony jest dodatkowy wskaźnik prędkości (np. 16× w 52×/32×/52×/16×).

W przypadku napędów nagrywarek DVD, napędów combo Blu-ray Disc i napędów nagrywarek Blu-ray Disc prędkość zapisu i odczytu odpowiednich nośników optycznych jest określona w opakowaniu detalicznym, podręczniku użytkownika lub dołączonych broszurach lub broszurach.

Pod koniec lat 90. niedopełnienie bufora stało się bardzo powszechnym problemem, ponieważ szybkie nagrywarki CD zaczęły pojawiać się w komputerach domowych i biurowych, które – z różnych powodów – często nie były w stanie zapewnić wydajności we/wy, aby utrzymać strumień danych rejestrator stale zasilany. Rejestrator, gdyby się skrócił, byłby zmuszony zatrzymać proces nagrywania, pozostawiając przyciętą ścieżkę, która zwykle czyni płytę bezużyteczną.

W odpowiedzi producenci nagrywarek CD zaczął wysyłać dyski z „bufor opróżnieniem ochronę” (pod różnymi nazwami handlowymi, takimi jak Sanyo „s «Burn-Proof» , Ricoh ” s «JustLink» i Yamaha „s«Lossless Link»). Mogą one zawiesić i wznowić proces nagrywania w taki sposób, że luka spowodowana zatrzymaniem może zostać rozwiązana przez logikę korekcji błędów wbudowaną w odtwarzacze CD i napędy CD-ROM. Pierwsze z tych dysków zostały ocenione na 12× i 16×.

Pierwszym napędem optycznym obsługującym nagrywanie płyt DVD z prędkością 16x był Pioneer DVR-108, wprowadzony na rynek w drugiej połowie 2004 roku. W tamtym czasie jednak żaden zapisywalny nośnik DVD nie obsługiwał jeszcze tak dużej prędkości nagrywania.

Podczas gdy napędy nagrywają płyty DVD+R, DVD+RW i wszystkie formaty Blu-ray, nie wymagają one takiego odzyskiwania z korekcją błędów, ponieważ nagrywarka jest w stanie umieścić nowe dane dokładnie na końcu wstrzymanego zapisu, skutecznie tworząc ciągłą ścieżkę (to właśnie osiągnęła technologia DVD+). Chociaż późniejsze interfejsy były w stanie przesyłać dane z wymaganą prędkością, wiele dysków teraz zapisuje ze stałą prędkością liniową strefową ( "Z-CLV" ). Oznacza to, że napęd musi tymczasowo zawiesić operację zapisu, gdy zmienia prędkość, a następnie wznowić ją po osiągnięciu nowej prędkości. Jest to obsługiwane w taki sam sposób, jak niedopełnienie bufora.

Wewnętrzny bufor napędów nagrywarek dysków optycznych to: 8 MiB lub 4 MiB podczas nagrywania nośników BD-R, BD-R DL, BD-RE lub BD-RE DL; 2 MiB podczas nagrywania nośników DVD-R, DVD-RW, DVD-R DL, DVD+R, DVD+RW, DVD+RW DL, DVD-RAM, CD-R lub CD-RW.

Schematy nagrywania

Nagrywanie płyt CD na komputerach osobistych było pierwotnie zadaniem zorientowanym wsadowo, ponieważ wymagało specjalistycznego oprogramowania do tworzenia „ obrazu ” danych do nagrania i nagrania ich na dysk w jednej sesji. Było to akceptowalne do celów archiwalnych, ale ograniczało ogólną wygodę dysków CD-R i CD-RW jako wymiennych nośników pamięci .

Zapis pakietowy to schemat, w którym nagrywarka zapisuje na dysku przyrostowo w krótkich seriach lub pakietach. Sekwencyjne zapisywanie pakietów wypełnia dysk pakietami od dołu do góry. Aby był czytelny w napędach CD-ROM i DVD-ROM, dysk można zamknąć w dowolnym momencie, zapisując ostateczny spis treści na początku dysku; następnie dysk nie może być dalej zapisywany w pakietach. Zapis pakietowy, wraz z obsługą systemu operacyjnego i systemu plików, takiego jak UDF , może być używany do naśladowania losowego dostępu do zapisu, jak na nośnikach, takich jak pamięć flash i dyski magnetyczne.

Zapis pakietów o stałej długości (na nośnikach CD-RW i DVD-RW) dzieli dysk na wyściełane pakiety o stałym rozmiarze. Wypełnienie zmniejsza pojemność dysku, ale pozwala nagrywarce rozpocząć i zatrzymać nagrywanie na pojedynczym pakiecie bez wpływu na sąsiednich. Przypominają one dostęp z możliwością zapisu blokowego oferowany przez nośniki magnetyczne na tyle, że wiele konwencjonalnych systemów plików będzie działać bez zmian. Takie dyski nie są jednak czytelne w większości napędów CD-ROM i DVD-ROM lub w większości systemów operacyjnych bez dodatkowych sterowników innych firm. Podział na pakiety nie jest tak niezawodny, jak mogłoby się wydawać, ponieważ napędy CD-R(W) i DVD-R(W) mogą lokalizować dane tylko w obrębie bloku danych. Chociaż między blokami pozostają duże odstępy (opisane powyżej wypełnienie), napęd może jednak czasami przeoczyć i albo zniszczyć niektóre istniejące dane, albo nawet sprawić, że dysk będzie nieczytelny.

Format dysku DVD+RW eliminuje tę zawodność, osadzając dokładniejsze wskazówki dotyczące taktowania w rowku danych na dysku i umożliwiając wymianę poszczególnych bloków danych (lub nawet bajtów) bez wpływu na zgodność wsteczną (funkcja nazwana „łączeniem bezstratnym”). Sam format został zaprojektowany tak, aby radzić sobie z nieciągłym nagrywaniem, ponieważ oczekiwano, że będzie szeroko stosowany w cyfrowych rejestratorach wideo . Wiele takich rejestratorów DVR wykorzystuje schematy kompresji wideo o zmiennej szybkości, które wymagają nagrywania w krótkich seriach; niektóre umożliwiają jednoczesne odtwarzanie i nagrywanie poprzez szybkie naprzemienne nagrywanie do końca płyty podczas czytania z innego miejsca. System Blu-ray Disc również obejmuje tę technologię.

Celem Mount Rainier jest uczynienie zapisywanych pakietowo dysków CD-RW i DVD+RW tak wygodnymi w użyciu, jak wymiennych nośników magnetycznych, dzięki formatowaniu nowych dysków w tle w oprogramowaniu układowym i zarządzaniu defektami nośników (poprzez automatyczne mapowanie części dysku, które mają zużyte przez cykle kasowania w celu zarezerwowania miejsca w innym miejscu na płycie). Od lutego 2007 r. obsługa Mount Rainier jest natywnie obsługiwana w systemie Windows Vista . Wszystkie poprzednie wersje systemu Windows wymagają rozwiązania innej firmy, podobnie jak Mac OS X .

Unikalny identyfikator rejestratora

Pod naciskiem przemysłu muzycznego, reprezentowanego przez IFPI i RIAA , firma Philips opracowała kod identyfikacyjny rejestratora (RID), aby umożliwić unikatowe powiązanie nośnika z rejestratorem, który go napisał. Ten standard jest zawarty w Rainbow Books . Kod RID składa się z kodu dostawcy (np. „PHI” dla firmy Philips), numeru modelu i unikalnego identyfikatora rejestratora. Cytując Philipsa, RID „umożliwia śledzenie każdego dysku z powrotem do dokładnej maszyny, na której został on wykonany, przy użyciu zakodowanych informacji w samym nagraniu. Użycie kodu RID jest obowiązkowe”.

Chociaż identyfikator RID został wprowadzony do celów przemysłu muzycznego i wideo, jest on zawarty na każdym dysku zapisanym przez każdy napęd, w tym na dyskach z danymi i kopiami zapasowymi. Wartość RID jest wątpliwa, ponieważ (obecnie) nie można zlokalizować żadnego pojedynczego rejestratora ze względu na brak bazy danych.

Kod identyfikacyjny źródła

Kod identyfikacyjny źródła (SID) to ośmioznakowy kod dostawcy umieszczany przez producenta na dyskach optycznych. Identyfikator SID identyfikuje nie tylko producenta, ale także indywidualną fabrykę i maszynę, która wyprodukowała płytę.

Według Phillipsa, administratora kodów SID, kod SID zapewnia zakładowi produkującemu dyski optyczne środki do identyfikowania wszystkich dysków przetwarzanych lub replikowanych w jego zakładzie, w tym określonego procesora sygnałowego lub formy, która wyprodukowała konkretny stempel lub dysk.

Używanie RID i SID razem w kryminalistyce

Standardowe użycie RID i SID oznacza, że ​​każdy zapisany dysk zawiera zapis maszyny, która wyprodukowała dysk (SID) i który napęd go zapisał (RID). Ta połączona wiedza może być bardzo przydatna dla organów ścigania, agencji śledczych oraz prywatnych lub korporacyjnych śledczych.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki