CD un DVD

CD-ROM darbības principi Ekspluatācijas parametri CD standarti: Photo-CD, CD-ROM-XA, ISO 9660, High Sierra, CD-I, CD-E/CD-R, CD-R/CD-RW, DVD standarts CD iekārtu tipi: CD-ROM, CD-R, CD-RW DVD-ROM, DVD-R/DVD-ROM, DVD+RW Iekārtu priekšējais panelis CD diska izņemšana no izslēgta datora CD iekārtas pieslēgšana

CD disku un iekārtu kopšana

1982. gadā firmu Philips (Nīderlande) un Sony (Japāna) tehniskajā sadarbībā tika izveidota optiskā skaņas ierakstīšanas sistēma ar kompaktdiskiem (CD), kurā skaņu ieraksts veidots ciparu kodā, izmantojot lāzera staru un impulskoda modulāciju. Kompaktdiskā skaņa ir ierakstīta tā vienā pusē ļoti blīvi spirālveida celiņā, kurā izveidotie mikropadziļinājumi un līdzenie apgabali atbilst binārā koda cipariem 0 un 1.

Kompaktdiska diametrs ir 12 cm, maksimālais atskaņošanas ilgums ir ~75 minūtes vai informācijas ietilpība 650 MB.

CD galvenās priekšrocības ir:

• optiskais ieraksts (signālu nolasa lāzera stars, tāpēc kompaktdisks nedilst un atskaņot var bezgalīgi daudz reižu);
• ieraksts ciparu formātā (tas nodrošina augstu un stabilu skaņas kvalitāti);
• ērta lietošana.

Labākās CD-ROM iekārtu ražotājfirmas ir Panasonic, ASUSTek, NEC un Pioneer. Citu firmu disku iekārtām ir lielākas vai mazākas problēmas ar nekvalitatīvu disku lasīšanu.

CD-R iekārtas ražo Yamaxa, Panasonic, Philips, Pinnacle, Micro, Ricoh, Sony un Plextor. CD-RW ražo Yamaha, Panasonic, HewlettPackard, Philips, Ricoh.

CD-ROM darbības principi

CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) iekārta paredzēta tikai datu lasīšanai.

Ieraksts kompaktdiskā notiek ar lāzera stara palīdzību bez mehāniska kontakta. Tie apgabali, kuros ir jāieraksta loģiskie vieninieki, tiek izdedzināti. Apgabals, kurā jāglabā nulle, paliek bez izmaiņām. Ierakstīšanas rezultātā diska veidojas mazas iedobes, kuras sauc par pitiem (Pits).

Pirmās CD iekārtas bija ārējās. Tagad pārsvarā izmanto iekšējās CD-ROM iekārtas, kurām ir 5,25" diskešu iekārtu izmēri. CD-ROM iekārtas parasti savieno ar IDE vai SCSI interfeisu vai skaņas karti. CMOS Setup-ā šīs iekārtas nav jānorāda.

Lai nodrošinātu savietojamību, CD-ROM vadošie izgatavotājfirmas Philips un Sony izstrādāja standartu ISO9660, kurš noteica informācijas glabāšanas un piekļuves metodes. Pēc šī standarta, kompaktisku pamatformāts ir līdzīgs diskešu formātam. CD-ROM datu celiņš sākas ar dienesta informāciju par disku, lai varētu sinhronizēt iekārtas un paša diska darbu. Tālāk seko sistēmas apgabals ar informāciju par diska organizāciju, kā arī satura direktorijas (Volume Table of Contents, VTOC) adrese.

Galvenā CD-ROM kataloga atšķirība no DOS kataloga struktūras ir tā, ka kompaktdiska sistēmas apgabalā ir ierastītās failu adreses, kas ļauj veikt tiešu pozicionēšanu. No tā seko, ka, lai piekļūtu CD esošajai informācijai, ir nepieciešama formātu pārveidošana. To veic firmas Microsoft izstrādātais draiveris MSCDEX.EXE. Otrs, specializētais draiveris, nāk kopā ar kompaktdisku iekārtu.

Ekspluatācijas parametri

CD-ROM iekārtas izvēli nosaka veicamo uzdevumu prasības, kuras var iedalīt vairākās galvenajās grupās:

• Programnodrošinājuma uzstādīšana un atjaunošana;
• Informācijas meklēšana datu bāzēs, arhīvos, enciklopēdijās, rokasgrāmatās utt.;
• Programproduktu palaišana un darbs tajos;
• Spēļu, izklaides un mācību programmu palaišana un darbs tajās;
• Videofilmu, videoklipu un fotoattēlu apskate;
• Koplietošana tīklā;
• Mūzikas CD.

Galvenie CD raksturlielumi ir šādi:

• Datu pārraides ātrums (Data Transfer Rate, DTR);
• Vidējais piekļuves laiks (Access Time, AT);
• Buferatmiņas apjoms (Buffer Memory);
• Kļūdu koeficients (Error Rate);
• Vidējais laiks starp visām kļūdām (Mean Time Between Failure, MTBF);
• Interfeisa tips;
• Uzturamo formātu saraksts;
• Komplektā esošais programmu nodrošinājums.

CD standarti

Visa kompaktdiskā esošā informācija tiek ierakstīta viena tehnoloģiskā cikla jeb seansa (single session) laikā. Informācija par to, kur kas glabājas atrodas VTOC. Tikai vēlāk parādījās tehnoģijas, kurās ļāva informāciju pierakstīt klāt (multi session CD). Klāt pierakstītā apgabalā sākumā tāpat glabājas VTOC. Parastais CD-ROM var nolasīt tikai pirmo ierakstu, jo multi session formātus tas neuztur.

Photo-CD

Photo-CD parādījās 1992. gadā. Šo virzienu attīstīja firma Kodak, lai varētu kompaktdiskos glabāt augstas kvalitātes attēlus. Attēli tika sagatavota tos skanējot ar lielu izšķirstspēju. Pēc tam ar speciālu algoritmu palīdzību attēli tika saspiesti un saglabāti kompaktdiskā. Ar speciālas nolasošās iekārtas palīdzību šos attēlus varēja apskatīt datora monitorā un izmantot tālākai apstrādei.

Lai parastais CD-ROM varētu nolasīt informāciju no Photo-CD diska, ir nepieciešams speciāls draiveris.

CD-ROM-XA

XA (Extended Architecture) standartu izstrādāja firmas Philips un Sony, lai iegūtu tādu papildus iespēju, kā Interleading. XA standarts paredz arī speciāla idenfikātora, kas nosaka glabājamo datu tipu (grafika, teksts, skaņa), izveidošanu. Grafiskie dati var būt standartveida grafiskie attēli, animācija, reālā laika videoattēli. Pie kam bloki var mainīties, piemēram, pēc videofragmenta var sekot muzikālais pavadījums (skaņa) un tad nākamais videofragments utt. Iekārta nolasa šos blokus vienu pēc otra un saglabā buferī, tad nosūta uz datoru sinhronizācijai. Tādējādi dati no diska tiek nolasīti pa fragmentiem, pēc tam sinhronizēti un pēc tam vienlaicīgi attēloti.

CD-ROM-XA arī uztur multi seccion diskus.

ISO 9660

Pasaulē visizplatītākais CD-ROM datu organizācijas standarts. Pēc ISO 9660 standarta viss disks ir sadalīts trīs daļās:

• Sākuma apgabals (Lead In), kurā atrodas saturs (Volume Table of Contents, VTOC), visu ierakstu adreses, celiņu skaits un kopējais ieraksts laiks;
• Programmu apgabals, kurā atrodas ierakstītā informācija. Fiziski aizņem 33 mm platu gredzenveidalaukumu;
• Noslēguma apgabals (Lead Out), kurā atrodas speciāla atzīme, kura nozīmē diska beigas.

ISO 9660 standarts neatrisināja visas savietojamības problēmas.

High Sierra

Standarts nosaukts viesnīcas vārdā, kura atrodas pie Taho ezera Kalifornijā. Šajā viesnīcā 1985. gadā vadošo izgatavotājfirmu pārstāvji bija pulcējušies konferencē, lai vienotos par ISO 9660 standarta vienotu interpretāciju un praktisko tā realizāciju. Rezultātā tika pieņemta rekomendējoša rakstura specifikācija HSG (High Sierra Group). Šī specifikācija noteica CD failu struktūru. Vēlāk tā kļuva par pamatu starptautiskajam ciparu CD standartam ISO 9660. Pateicotais tai, kļuva iespējams lasīt ISO 9660 standartā ierakstītos diskus visās iekārtās. Tas savukārt veicināja masveida programmu CD tiražēšanu. Bez tam radās iespēja veidot CD dažādām operacionālajām sistēmām: DOS, UNIX, utt.

CD-I

CD-I (Compact Disk-Interactive) tipa kompaktdiski radās plaša patēriņa tirgum ar mērķi ierakstīt tajos mūziku, video, spēles, dažāda veida enciklopēdijas. Šis tips ir multimēdiju informācijas standarts. Iekārta, kura programmē šādus diskus, var tikt pieslēgta parastam televizoram, bet pats disks var saglabāt 90 minūtes video ar tekstu, datiem, stereo skaņu, grafiku un animāciju. CD-I kompaktdiski ir savietojami ar vienpusējiem CD-DA (audiodiskiem). Šī video skatīšanai datorā ir nepieciešama speciāla aparatūra vai programmisks MPEG dekoders.

CD-E/CD-R

CD-E (Compact Disk-Eraseable), kuru sauc arī par CD-R (Compact Disk-Rewratiable) ir vairākkārtējas diska pārrakstīšanas standarts. CD-E disks ļauj datus glabāt vairāk kā 10 gadus, iztur ~10 000 datu lasīšanas ciklus un 1000 pārrakstīšanas reizes. Diskam ir mazāka optiskā atstarošana kā parastajiem CD. CR-E standarts ir savietojams ar CD-ROM un CD-R.

CD-E tehnoloģijas pamatā ir atstarotā lāzera stara fāzes izmaiņas lasīšanas laikā. Šos diskus nevar pārrakstīt ar tagadējiem CD-R. Pie tam, var gadīties, ka zemā atstarošanas koeficienta dēļ CD-ROM un CD-R tos nevarēs nolasīt.

CD-E diski izmanto failu sistēmu CD-UDF ar vienreizēju ierakstīšanu, kuru dažas operacionālās sistēmas var neatpazīt.

CD-R/CD-RW

CD-R un CD-RW, salīdzinot ar standarta CD, ir atšķirības disku struktūrā. Tiem ir papildu datu apgabali, kas izvietoti ieraksta sākumā. Šie datu apgabali ir paredzēti specifiskai informācijai un dalās divās daļās:

• Program Memory Area (PMA) — programmas atmiņas apgabals, kas satur ierakstīto celiņu daudzumu un to sākuma un beigu punktus;
• Program Calibration Area (PCA) — programmas kalibrācijas apgabals, kas paredzēts, lai katram diskam kalibrētu rakstošā lāzera stara jaudu, tā rodot iespēju kvalitatīvi ierakstīt dažādu ražotāju un atšķirīgu parametru CD matricas.

CD-R un CD-RW diskiem ir vienāda pamata struktūra, taču atšķirīgs ir to izpildījums. CD-R diskiem ir uz krāsas izmaiņu bāzēts ieraksta slānis ar atstarošanās koeficientu 40–70 %, bet CD-RW diskiem fāzes izmaiņas ieraksta slāņa atstarošanās koeficients ir 15–25 %. Turklāt šiem diskiem ir papildu atstarojošais zelta vai sudraba (alumīnija) slānis.
Abu tipu diskiem ir rūpnīcā formēts spirālveida celiņš, kurā tiek ierakstīts audiosignāls. Šis celiņš nodrošina, lai lāzera stara iededzinātie punkti būtu 1,6 µm gari un 0,6 µm plati — tādi paši kā rūpnieciskajiem CD. Turklāt iepriekšminētajam spirālveida celiņam ir sinusoīdas forma ar amplitūdu 0,3 µm un frekvenci 22,05 kHz. Tas paredzēts, lai nodrošinātu vienmērīgu CD griešanās ātrumu.

DVD standarts

Sasniegumi optiskās ierakstīšanas un signālu apstrādes jomā veicināja dažas firmas sākt strādāt pie optisko informācijas nesēju nākamās paaudzes. DVD formāta izveide kļuva iespējama 1995. gadā bezprecedenta vienošanās rezultātā starp konkurējošām internacionālo kompāniju grupām. Tā izstrādē tika apvienotas daudzas atsevišķu kompāniju tehnoloģijas un individuāli risinājumi. Jaunie disku nolasītāji uztur abus formātus - gan DVD, gan arī CD.

Tāpat kā parastajam CD, DVD diska diametrs ir 122 mm un biezums 1,2 mm. Saīsinot lāzera gaismas viļņa plūsmu no no 0,76 mkm (CD) līdz 0,65-0,625 mkm (DVD), samazinājās diska padziļinājumi (piti) un vienlaikus arī celiņu atstarpes - no 1,6 līdz 0,74 mkm. Ierakstāmās informācijas maksimālais apjoms uz diska palielinājās vairāk nekā 7 reizes - no 650 MB līdz 4.7 GB. CD diskos lāzera stars iziet caur 1,2 mm aizsargslāni. Taču lai DVD atskaņotāja salīdzinoši šaurākais lāzera stars varētu iekļūt diska padziļinājumos, aizsargslāņa biezums bija jāsamazina uz pusi.

Plānāks disks ir trauslāks, tāpēc zem aizsargslāņa ievietoja otru nostiprinošo slāni un arī uz tā tika ierakstīta informācija. Tā vienlaikus ar viena aktīvā slāņa kompakdisku (ieraksta ilgums 134 min.) radās divslāņu, kurā informācijas apjoms bija palielinājies līdz 8.5 GB. bet atskaņošanas ilgums 236 min. Attālums starp abiem slāņiem ir pielīdzināms cilvēka matu biezumam. Šos diskus atskaņojot, lāzera stars vispirms nolasa informāciju no apakšējā, dziļākā slāņa, pēc tam automātiski fokusējas uz augšējo. Atskaņotāja atmiņa izlīdzina pārejas, lai tās nevarētu manīt.

Četru veidu DVD formāta kompsktdiski: vienpusējs vienlsāņa (1), vienpusējs divslāņu (2), divpusējs vienslāņa (3), divpusējs divslāņu (4).

Pēc tam, pamatojoties uz iepriekšējo pieredzi, radās divpusēji viena un divu slāņu kompaktdiski, kuru informācijas apjoms ir no 9,4 līdz 17 GB, ieraksta atskaņošanas ilgums - no 4,5 līdz 8 stundām. Šiem diskiem nepieciešami atskaņotāji ar divām neatkarīgām nolasošajām sistēmām. DVD aparāti var atskaņot arī CD un Video-CD formāta ierakstus.

Jaunā tehnoloģija uzlaboja arī informācijas kodēšanas efektivitāti, aizsargājot diskā esošo informāciju no iespējamajām kļūdām, kuras rodas informācijas nolasīšanas laikā putekļu, skrāpējumu vai korozijas rezultātā. Tās var novērst ECC (Error Correction and Control - kļūdu labošana un kontrole). EEC ir īpašs algoritms, kas oriģinālajai informācijai aprēķina un pievieno papildus informācijas bitus, kurus vēlāk var izmantot kļūdu koriģēšanai. Taču šāda papildu informācija samazina diska ietilpību.

CD iekārtu tipi

CD-ROM CD-ROM ir atmiņas iekārta, ar ko var nolasīt informāciju no lāzerdiskiem (~650 MB). Tagad lielākā daļa programmu instalācijas atrdodas uz CD-ROM. Iekārta principā ir mūzikas lāzerdisku atskaņotājs. 2x, 4x, ..., 24x,..., 48x CD-ROM iekārtām nozīmē, cik reižu šī iekārta strādā ātrāk par standarta mūzikas nolasītāju.

Lāzerdisku atskaņotājs ir elektronisks aparāts, kurā bez optiskā skaņu noņēmēja un sistēmām lāzera automātiskai fokusēšanai un sekošanai ieraksta celiņam ietilpst arī atmiņa, vajadzīgā ieraksta fragmenta meklēšanas, nolasīšanas kļūdu labošanas u.c. signāla apstrādes shēmas. Atskaņošanas procesā fokusēts lāzera stars ciparu formā pārveidoto skaņas signālu nolasa no ātri rotējoša kompaktdiska spirālveida ieraksta celiņa. Izklīstošais pusvadītāju lāzera (lāzerdiodes) stars ar lēcu (kolimatoru) tiek pārvērsts paralēlā starā, ko difrakcijas režģis sadala 3 staros, no kuriem ar 1 staru nolasa informāciju, bet ar 2 pārējo palīdzību tiek nodrošināta sekošana ieraksta celiņam. No celiņa padziļinājumiem stari izkliedējas, bet no gludajiem apgabaliem atstarojas un tiek novadīti uz gaismas uztvērēju (fotodiodi). Tā kā lāzera stars  tiek fokusēts uz kompaktdiska signālvirsmas, atskaņojuma kvalitāti praktiski neietekmē putekļi uz kompaktdiska virsmas.

CD-R CD-Recordable (ierakstāmais disks). Rakstošais CD ir atmiņas iekārta, kura var lasīt un rakstīt kompaktdiskus. Ierakstāmo kompakdisku var ierakstīt vienreiz (var arī atkārtoti pierakstīt klāt). CD-R diski maksā dažus dolārus.

CD-RW

CD-Rewritable (pārrakstāmo kompaktdisku iekārta). Kamēr DVD standarts vēl tikai tiek ieviests, kompaktdisku veidošanai labākā iekārta ir CD-RW. Šī daudzkārtējās ierakstīšanas tehnoloģija ir lielā mērā aizvietojusi CD-R, pateicoties spējai papildināt un izdzēst datus no kompaktdiska, ko nespēj vienreiz ierakstāmie CD-R. CD-Writer ir pieejams kā ārējā vai iekšējā iekārta. CD-RW diski maksā no 15-20 USD.

CD-RW tehnoloģija tika pasludināta 1996. gada beigās. Šīs tehnoloģijas izstrādāšanā piedalījās firmas   HewlettPackard, Mitsubishi Chemical Corporation, Verbatim Corporation, Philips Electronics, Ricoh Company Ltd un Sony Corporation. Šīs kompānijas pielāgoja visus sistēmas elementus - fizisko formātu specifikācijas, loģisko failu struktūru un nesēju specizikācijas -, lai nodrošinātu to, ka šie diski ir savietojami ar CD-ROM un DVD-ROM iekārtām.

Ierakstīta CD-RW diska pārrakstīšana notiek, kombinējot ierakstīšanas un dzēšanas procesus — lāzera stars regulāri pārslēdzas, vispirms ar zemāku jaudu (un temperatūru) veidojot kristālisku pamatu, tad ar lielāku jaudu un kodētu pulsāciju ierakstot punktus ar amorfu struktūru.

DVD-ROM

DVD disku lasīšanai ir izveidotas speciāla iekārtas DVD-ROM. Pašlaik izmanto DVD-ROM ar ātrumiem 2x - 5x. Attiecībā pret CD ātrumu tas ir 20 - 50 reizes lielāks. Lai video DVD varētu atskaņot kvalitatīvi, ir nepieciešama arī speciāla karte - DVD dekoders. Lai šo procesu varētu veikt programmiski, ir vajadzīgs jaudīgs dators (vismaz Pentium III).

Pēc vienotā DVD standarta pieņemšanas, parādījās ar dažādu kinostudiju interesēm saistītas jaunas problēmas. Viņi pieprasīja papildus garantijas, ka kinofirmas, kuras ir paredzētas vienam tirgum, nenokļūtu citā. Rezultātā visu pasauli sadalīja 6 zonās, kurās izmanto dažādus reģionālos kodus un diskus. Iekārtas ir paredzētas izmantošanai tikai konkrētā reģionā, bet kompaktdiskus iespējams izmantot vairākos, dažreiz pat visos. To, kādai zonai(-ām) disks ir paredzēts, var noteikt pēc speciālām piktogrammām. Iekārtu izgatavotāji ātri atrada veidu, kā apiet sadalījumu zonās - sāka izgatavot "multizonālās" iekārtas, kas lasa jebkuru DVD disku. Tāpēc, iegādājoties iekārtu, pārliecinieties, kāda tipa tā ir.

Labas DVD iekārtas ražo firmas Panasonic un Creative.

DVD-R/DVD-RAM

Ierakstīšanai DVD diskos, izmanto iekārtu DVD-R vienreizējai ierakstīšanai un DVD-RAM vairākkārtīgai ierakstīšanai. To funkcijas ir līdzīgas kā CD-R un CD-RW iekārtām.

DVD+RW

Šī iekārta ir paredzēta pieslēgšanai, izmantojot SCSI-2 interfeisu, un ļauj veidot savus DVD un DVD+RW diskus.

Iekārtu priekšējais panelis

Iekārtas priekšējā panelī ir vieta (Phones Jack) austiņu pievienošanai (1). Ja tiek izmantotas austiņas, tad skaļuma regulēšanai izmanto pogu Volume Control (2). Indikators Busy (5) deg diska lasīšanas laikā. Vāciņš Tray Panel (4) aizsargā iekārtu no putekļiem. Tas atveras pēc Load/Eject pogas (6) nospiešanas tikai tad, ja dators ir ieslēgts. Lai disku varētu izņemt no izslēgta datora, var izmantot atveri Emergency Eject Hole (3).

CD diska izņemšana no izslēgta datora

Lai izņemtu kompakdisku no CD-ROM iekārtas, kad Load/Eject pogas darbība ir aizliegta kādas programmas darbības rezultātā vai, ja dators ir atslēgts no strāvas: Izslēdziet datoru; Izmantojot aptuveni 1.3 mm diametrā un vismaz 65 mm garu metāla stienīti, ievietojiet šīm nolūkam paredzētajā atverē. Disks panāks uz āru apmēram par 10 mm. Izvelciet to visu ar roku.

Metāla stienīša vietā var izmantot parastu kancelejas saspraudi.

CD iekārtas pieslēgšana

Lai procesors varētu griezties pie CD un DVD iekārtas, tāpat kā citām iekārtām tām ir  jāpiešķir attiecīgās bāzes adreses un pātraukumi, Pārtraukumu sistēmai ir svarīgi, lai tiktu izmantoti neaizņemti IRQ (parasti tas ir lielāks par 7). Bāzes adreses parasti ir no 3000h līdz 340h. Ja iekārtai jāstrādā ar DMA, parasti izmanto DMA 1.

Pirmos CD-ROM (1-4X) slēdza pie skaņas kartēm. Visus modernās CD un DVD iekārtas pieslēdz tāpat kā cietos diskus - ar EIDE vai SCSI interfeisu. Lai nebūtu problēmu, kā cietā diska, tā kompaktdisku iekārtas jāiegādājas ar vienu un to pašu interfeisu. Nerekomendē pieslēgt abus diskus pie viena EIDE kabeļa, jo tad samazinās HDD darba ātrums.

CD-ROM iekārtu un disku kopšana

Kompaktdisks ir metalizēts plastmasas disks ar diametru 110 mm un biezumu 1,2 mm. Virsējā pusē ir klāta ar gaismas atstarojošu alumīnija kārtiņu, kurai pa virsu ir uzklāta laka. Kaut arī disks ir pietiekami drošs un izturīgs tā lietošanā jāievero vairāki noteikumi:

Nekad neturiet diskus atklātā veidā, bet ievietojiet papīra vai plastmasas vāciņos; Kompaktdisku pēc izņemšanas turiet aiz malām kā parādīts zīmējumā.

CD-ROM iekārtas tīrīšana būtībā nozīmē nelielas lēcas tīrīšanu tās iekšpusē. Tīrīšanas komplektos iekļauti speciāli diski, kas tīra šo lēcu, nedaudz tai pieskaroties.

Vienkāršāk to iztīrīt, izpūšot ar saspiestu gaisu. Turklāt liela daļa jauno iekārtu pašattīrās, tādēļ tīrīšana ar speciālo disku iekāru var sabojāt. To, vai tīrīšanas disku var lietot, var noskaidrot lietotāja rokasgrāmatā. Uz CD un CD-ROM nedrīkst būt putekļi un pirkstu nospiedumi. Disku tīrīšanai var lietot mīkstu kokvilnas lupatiņu. Uzmanīgi notīriet diska spīdīgo virsmu, sākot no diska vidus uz tā malu.