Коллекция рефератов

Информатика

Как устроен привод CD-ROM

Обычный привод состоит из платы электроники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей головки и системы 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 н перефокусировку лазерного луча. Благодаря малой инерционности такая система эффективно отслеживает вертикальные биения диска даже при значительных скоростях вращения.

Система перемещения головки имеет собственный двигатель, приводящий в движение каретку с оптической головкой при помощи зубчатой либо червячной передачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным па-пряжением: при червячной передаче — подпружиненные шарики, при зубчатой — подпружиненные в разные стороны пары шестерней.

Система загрузки диска обычно выполняется в двух вариантах: с использованием специального футляра для диска (caddy), вставляемого в приемное отверстие привода, и с использованием выдвижного лотка (tray), на который кладется сам диск. В обоих случаях система содержит двигатель, приводящий в движение лоток или футляр, а также механизм перемещения рамы, на которой закреплена вся механическая система вместе со шпиндельным двигателем и приводом оптической головки, в рабочее положение, когда диск ложится на подставку шпиндельного двигателя.

При использовании обычного лотка привод невозможно установить в иное положение, кроме горизонтального. В при-, водах, допускающих монтаж в вертикальном положении (например, в ноутбуках), конструкция лотка предусматривает фиксаторы, удерживающие диск при выдвинутом лотке.

В настоящее время все большее распространение получают 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 отверстие нужно вставить шпильку или распрямленную скрепку и аккуратно нажать — при этом снимается блокировка лотка или дискового футляра, и его можно выдвинуть вручную.

В качестве стандартной скорости вращения для CD-ROM принята скорость вращения аудиодисков в обычных плеерах. При такой скорости вращения диска поток данных с CD-ROM-диска (для формата ISO9660 с сектором 2048 байт) составляет 150 КБ/с. Приводы, обеспечивающие больший поток, соответственно называются Х-скороетными, Например, привод, обеспечивающий Чтение CD-ROM с потоком данных в G00 КБ/с, называется 4-скоростным (так как 600 к/150 к - 4). Достигается ли это за счет увеличения скорости вращения диска или каким-то другим путем (например, использованием двухлучевой оптоголовки) — как для маркировки, так и для пользователя, абсолютно неважно.

Так как физические параметры диска (неравномерность толщины, геометрический эксцентриситет и т. д.) были стандартизированы исходя из допустимых вибраций на стандартной (1х) скорости вращения, с ростом скоростей возникают значительные вибрации диска, ухудшающие надежность считывания. Некоторые приводы при многократных ошибках чтения могут автоматически снижать скорость вращения диска, однако многие из них после этого не могут вернуться к своей максимальной скорости вплоть до смены диска. На скоростях вращения свыше 4000—5000 об/мин из-за вибраций надежное считывание без кардинального изменения конструкции шпинделя и оптоголовки становится практически невозможным, поэтому многие модели скоростных CD-ROM либо ограничивают верхний предел скорости вращения, либо уменьшают скорость вращения при возникновении вибраций. При этом на внешних дорожках скорость передачи обычно достигает номинальной, а по мере приближения к внутренним значительно падает.

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 внимане на другие технологии, например записываемых и перезаписываемых дисков.