Анатомия накопителя: оптические приводы
Он магнитный. Он электрический. Он фотонный. Нет, речь не о новом супергеройском трио из Вселенной Marvel. Это всё про наши с вами драгоценные цифровые данные. Нам нужно хранить их в надежном и постоянном месте, чтобы была возможность заполучить, либо изменить наши файлы в мгновение ока. Забудьте о Железном Человеке и Торе — сегодняшний рассказ о накопителях!
Это одна из частей цикла статьей по компьютерному железу (подраздел накопителей). Я начал с конца, далее будут HDD и SSD.
Для хранения данных не требуется магнетизм или электрический заряд. Можно воспользоваться светом, если быть точней то его отражением. Хорошо, давайте скажем еще детальнее — это делается с использованием интерференции инфракрасных и видимых электромагнитных волн. Но, давайте не будем сильно переживать об этом!
В отличие от жестких дисков (HDD) и твердотельных накопителей (SSD) данные на оптическом приводе отделены от него (привод не хранит данные, а лишь считывает их с дисков).
Впервые, идея об использовании света и его отражении для хранения цифровых данных была запатентована американским физиком Джеймсом Расселом в 1970 году. Хоть его система уже не похожа на то, чем мы пользуемся сегодня, общая концепция сохранена.
Крупные компании, Sony и Phillips приняли работу Рассела к сведению и спустя долгую череду пререканий они лицензировали данную концепцию. Таким образом появились LaserDisc (1978) и Compact Disc (1982).
Последний, более известный как CD был одноразовым в плане хранения данных. Нельзя было удалить содержимое с диска и записать на него что-то новое. Только в 1987 году на рынке появился первый полностью перезаписываемый компакт-диск.
Через 8 лет мы получили улучшенную версию данного диска — Digital Versatile Disc (DVD), 4 года спустя они также стали перезаписываемые. В 2003 году появилась современная, оптическая система хранения данных — Blu-ray Disc (BD), а в 2008 году вышел Blu-ray Recordable Erasable (BD-RE).
Всё это конечно прекрасно, но как это работает? Давайте взглянем на перезаписываемый DVD, ниже:
Основным материалом для изготовления двух дисков толщиной 0,024 дюйма (0,6 мм) служит полимер (ПММА). На нижний слой наносится сверхтонкий слой металла (серебро, золото и др.), а на другой материал с фазовым переходом.
Отражательная способность данного вещества зависит от фазы в которой он находится. А она переключается между двумя состояниями за счет маленького лазера. Он нагревает материал, заставляя его тем самым изменить фазу. Рисунок из питов и лендов расположен вдоль спиральной дорожки, прям как на виниловой пластинке.
Пит (англ. pit) — углубление в поликарбонатной основе.
Ленд (англ. land) — промежутки между питами.
Когда диск вращается, этот же лазер работая на другой мощности используется для сканирования дорожки. Там, где луч попадает на пятно из питов и лендов, количество отраженного света определяет в каком состоянии находятся сохраненные данные 0 или 1.
Чем длиннее спиральная дорожка и чем ближе питы расположены друг к другу, тем больше данных вы можете поместить на диск; однако, чем меньше дорожки и питы, тем «меньше» должен быть лазерный луч.
На рисунке показано сравнение CD, DVD, Blu-ray (игнорируем HD-DVD…).
Мы видим тип электромагнитных волн, используемых лазером, ленды в спиральной дорожке и общий рисунок. Если цифры кажутся бессмысленны, то учтите факт, что CD используют инфракрасный лазер, DVD — красный, а для Blu-ray цвет фиолетовый. Не голубой. Очевидно же.
Чтобы максимально увеличить емкость накопителя используются различные ухищрения в сочетании с использованием разных лазеров, так как у всех 3 типов дисков одинаковый размер (с точки зрения диаметра). Например, производители добавляют дорожки с двух сторон и располагают их близко друг к другу (двухслойные диски). Ах и вот еще, куда же без сжатия данных.
В настоящее время максимальный предел данных для каждого типа (при условии, что используется только одна сторона):
- CD — 0,84 Гб
- DVD — 4,7 Гб
- BR — 100 Гб
Потому как, мы сравниваем разные системы по хранению данных, эти значения справедливы лишь для перезаписываемых дисков. И да, они конечно же отличаются от того что можно хранить на HDD и SSD. Зенит славы оптических накопителей уже прошел. USB флешки стали очень дешевыми (128 Гб за менее чем 20 долларов), а цифровые потоковые сервисы в бешенном темпе заменяют нам физические носители для фильмов, музыки и прочему.
Но мы тут, чтобы покопаться во внутренностях данных устройств, так что давайте закончим. Откроем DVD привод со старого ноутбука. Не стоит беспокоиться о подключении, так как используются аналогичные SATA кабели, что и для жестких дисков и твердотельных накопителей.
Кстати, общая компоновка оптического накопителя похожа на то, что мы видели в HDD от Seagate. По центру шпиндельный моторчик вращающий диск, также рычаг привода с головкой для чтения/записи для доступа к данным. Перевернув дисковод, картина станет более ясной.
Если HDD используют электромагнетизм для перемещения рычагов, то оптические приводы применяют шаговый двигатель, прикрепленный к свинцовому винту. На рисунке они расположены в правом нижнем углу, большая часть данной системы скрыта под соединительной полосой медного цвета.
Это рабочий конец устройства.
Здесь мы можем обнаружить пластиковый корпус, в котором находится лазерная система. Рядом с ним находятся два комплекта катушек из медной проволоки, которые используются для создания магнитного поля, чтобы лазерный блок был над поверхностью диска. И поскольку он не такой плоский, как диск в HDD, оптические приводы нуждаются в «подвеске». Это позволяет лазеру оставаться на нужной высоте.
Лазерный диод и датчики для чтения, записи и удаления данных с диска скрыты под линзой. У нас нет микроскопа, чтобы рассмотреть поближе, поэтому вот видео в помощь:
Оптические диски лучше всего использовать по типу «записал один раз, воспроизводишь много раз», но перезаписываемые диски это аналог USB накопителей. Очень медленный аналог. Вот данные с CrystalDiskMark. В нем тестировался перезаписываемый DVD диск с 4-кратной скоростью (максимальная скорость, поддерживаемая диском).
Задержка в чтении действительно ужасна, но запись не так уж и плоха. Не то чтобы мы стали рекомендовать оптические диски в качестве простых и быстрых накопителей — лучше использовать действительно реальные «вещи».
Немного грустно наблюдать за тем, как эта технология перестает эксплуатироваться. В смысле, там же лазеры, ради всего святого! Однако у них все же есть несколько преимуществ перед жесткими дисками и твердотельными накопителями.
Если вы используете оптические диски для однократной записи, то эти данные навсегда заблокированы. Их нельзя отредактировать, будь то случайно или со злым умыслом. И если они хранятся в прохладном, темном месте, то такие диски прослужат вам столько же, сколько и SSD. Сами носители довольно дешевые: упаковка из пятидесяти 25-гигабайтных дисков Blu-ray обойдется вам всего в 30 долларов. Общая емкость хранилища — 1,25 Тб!
Конечно, если у вас несколько терабайт данных, которые нужно сохранить, то поиск места для сотен дисков Blu-ray того не стоит. Вспоминается Windows 95 и дискеты…
Мы еще не изучили 3 типа накопителей для хранения данных: жесткий диск, твердотельный накопитель и оптический. И не разобрали их, посмотрели как они работают и оставили после себя беспорядок, все как обычно. Как и о скромных блоках питания, так и о них забываются сразу, как только они попадают внутрь компьютера, но они гораздо более увлекательны!
Каждый из них ощетинился нанометровыми технологиями, прецизионной инженерией и крутыми фразами вроде «фазового металлического сплава» или «квантово-механического магнетосопротивления». Да, забудьте о Звездном Лорде и Ракете. Накопители — реальные стражи нашей галактики. Оставайтесь с нами для получения дополнительных уроков анатомии.
Оптический привод (дисковод): определение, виды и предназначение
Автор: Дмитрий Манутин
Время чтения: 1,5 минуты
Содержание
![]() |
Типы оптических приводов |
![]() |
Значение для современных ПК |
![]() |
Устройство |
Привод оптических дисков (также называют DVD-привод или Blu-Ray-привод в зависимости от типа диска) – специальное устройство, предназначенное для чтения, а также чтения и записи информации, содержащейся на компакт-дисках. Был представлен в конце 70-х годов. Обмен данными между магнитной поверхностью диска и считывающим устройством выполняется без механического контакта – лазерным лучом.
Современные ноутбуки (например , лэптопы компании Apple) не содержат DVD-ROM. Отказ от использования технологии обусловлен желанием создавать максимально компактные устройства.
Типы оптических приводов
С развитием технологий хранения информации на пластиковых дисках появлялись новые типы компакт-дисков и соответствующие приводы :
CD-ROM, CD-RW – первые приводы, предназначавшиеся для чтения и записи информации на диски типа CD с небольшим объемом пространства для хранения данных (около 700 Мб).
DVD-ROM, DVD/CD-RW – усовершенствованные приводы, выпущенные после появления DVD-дисков с увеличенным объемом пространства для хранения информации (около 4,5 Гб). Эти устройства способны считывать и записывать данные на DVD-диски. При этом они поддерживают устаревшую технологию CD (способны читать/записывать CD-диски). Позже были представлены двухслойные DVD-диски, для обмена данными с которыми были выпущены усовершенствованные приводы – DVD-RW DL.
BD-ROM, BD-RE – устройства для чтения и записи информации на диски нового поколения – Blu-Ray. Новая технология основана на использовании лазера, испускающего луч определенной длины волны (фиолетовый /синий цвет, на основании чего и было выбрано название Blu-Ray – «синий луч»). Такой лазерный луч способен считывать данные с более узких дорожек. Это позволило значительно увеличить плотность хранения информации на дисках без изменения их физических размеров. Необходимость новой технологии обусловлена появлению новых форматов хранения видеоданных (например , HDTV).
Кроме перечисленных выше существуют другие типы (HD DVD, GD-ROM и прочие), которые не получили широкого распространения. В большинстве современных ПК установлены DVD-ROM или BD-ROM.
Значение для современных ПК
Оптические приводы являлись неотъемлемой частью ПК в 90-х и 2000-х годах. Они удобны для хранения мультимедийных файлов (фотографии , видео, музыкальные треки).
С их помощью распространялись компьютерные игры и различное программное обеспечение вплоть до ОС. Ранее наличие диска с Windows являлось необходимостью для любого пользователя (ранние версии популярной операционной системы «отличались » нестабильностью работы). Сегодня любой пользователь может выполнить установку ОС с использованием флэш-накопителя или переносного жесткого диска.
Сегодня оптические приводы не являются обязательным элементом ПК или ноутбука. Тем не менее они достаточно распространены, поскольку многие пользователи хранят старые данные на дисках, например, имеют собственную коллекцию фильмов на DVD или диски с фотографиями со знаменательных событий. Поэтому нельзя сказать, что DVD/Blu-Ray приводы полностью утратили свою актуальность.
Устройство
Несмотря на развитие технологии, практически все приводы компакт-дисков имеют схожие конструктивные особенности.
Состав оптического привода:
Шасси – устройство для загрузки компакт-дисков (щель , выдвижной лоток).
Электродвигатель, предназначенный для вращения диска, после его загрузки внутрь привода.
Оптические головки с лазерными излучателями, системой перемещения излучателя для смещения луча относительно дорожек с данными, а также системой фокусировки.
Печатная плата с микроконтроллером, который управляет работой указанных выше систем, выполняет преобразование данных, полученных лазерным лучом.
Относительно несложная конструкция приводов компакт дисков делает их ремонтопригодными.
Возможные неисправности и ремонт
Владельцы ПК или ноутбуков с оптическим приводом могут столкнуться со следующими проблемами в работе устройства:
Устройство не определяется компьютером при подключении (причины : от повреждения шлейфа или присоединительного разъема до выхода из строя управляющей платы);
Установленный диск не определяется (причины : от проблем с лазерным излучателем до износа оптической поверхности самого диска, для диагностики следует установить новый компакт-диск);
Мгновенное закрытие лотка, принимающего компакт диски, сразу после его открытия;
Низкая скорость считывания данных, зависание ПК при установке диска в привод.
Распространенной причиной поломки привода является установка физически поврежденного диска (с трещинами), в результате чего при вращении на высокой скорости компакт-диск разрушается и разлетается на осколки, которые повреждают внутренние компоненты.
В любом из перечисленных случаев рекомендуют обращаться к опытным специалистам сервисного центра по ремонту ПК и его компонентов. Установить действительную причину неисправности и произвести качественный ремонт можно только при наличии знаний и соответствующего оборудования.
Дисководы
Дисководы (Floppy Disk Drive, FDD) являются старейшими периферийными устройствами PC. В качестве носителя информации в них применяются дискеты <Floppy) диаметрами 3,5″ и размерами 5,25″. Дисководы для дискет 3,5″ функционируют по тем же принципам, что и их старшие и большие по размерам «братья» — 5,25″ FDD.
Информация на дискете запоминается путем изменения ее намагниченности. Изменение поля ориентирует магнитные частицы дискеты в направлении север—юг или юг—север. Так представляются логические состояния «1» или «0».
Принцип действия
Конструктивно FDD состоит из большого числа механических элементов и малого числа электронных, поэтому для надежной работы дисковода в значительной степени необходима устойчивая работа механики привода. В дисководе имеются четыре основных элемента:
Двигатель включается только тогда, когда в дисковод вставлена дискета и задвижка дисковода защелкнута (для 5,25″ FDD). Двигатель обеспечивает постоянную скорость вращения дискеты: для 3,5″ FDD — 300 об/мин, для 5,25″ FDD — 360 об/мин. Для запуска двигателю необходимо в среднем 400 мс.
Для записи и чтения, данных дисковод оснащается двумя комбинированными головками (для чтения и записи каждая), которые располагаются над рабочей поверхностью дискеты. Так как обычно дискеты являются двусторонними, то есть имеют две рабочие поверхности, то одна головка предназначена для верхней, а другая для нижней поверхности дискеты.
Движение и позиционирование головок выполняется при помощи двух двигателей. Они издают характерный звук («крякают») уже при включении PC. Это шаговые двигатели перемещают головки для проверки работоспособности привода при их позиционировании.
Электронные схемы дисковода чаще всего размещаются с его нижней стороны. Они выполняют функции передачи сигналов к контроллеру, то есть отвечают за преобразование информации, которую считывают или записывают головки. Чтобы не нарушалась постоянная скорость вращения привода, он всегда должен работать только в горизонтальном или вертикальном положении. В табл. 1.1 кратко указаны наиболее важные сведения о дисководах (данные приведены для FDD Fujitsu 25xx).
Неформатированная емкость, Мб
Форматированная емкость, Кб
Скорость вращения, об/мин
Плотность дорожек , шт/дюйм
Количество до рожек на рабочей
Скорость обмена 250 данными, Кб/с
Время позиционирования головки, мс
Время позицио- 6
нирования головки между соседними дорожками , мс
Время доступа, мс
Время безотказной наработки, час
Таблица 1.1. Технические характеристики дисководов
HD u DD обозначают соответственно High Density u Double Density (высокая плотность u двойная плотность.
Самым настоящим врагом для дисководов является пыль. В отличие от винчестеров, у которых рабочая поверхность диска герметично закрыта, у FDD имеется, по крайней мере, одно отверстие, через которое внутрь могут проникать пыль и другие предметы — это щель, куда вставляются дискеты. Для рабочих головок (которые не защищены) толстый слой пыли мешает точному позиционированию, что может привести к классическому сообщению об ошибке:
Not ready reading drive A:
Abort, Retry, Fail?
Подключение кабелей на всех дисководах есть два разъема для подключения к PC. Первый из них (информационный) предназначен для подключения 34-жильным плоским кабелем к контроллеру. Другой разъем (питающий) предназначен для подключения кабеля питания дисковода. Современным дисководам необходимо напряжение питания +5 В, однако по кабелю, подключаемому к блоку питания, дополнительно подается еще и напряжение +12 В (оно необходимо для питания привода винчестера). Вы не сможете неправильно подключить питание ни к 3,5″, ни к 5,25″ FDD. Оба штекера имеют соответствующие направляющие, которые предотвращают ошибочное подключение. В табл. 1.2 приведено назначение контактов кабеля питания.
Таблица 1.2. Назначение контактов кабеля питания Дисковода

Рис. 1.1. Питающий и информационный разъемы 5,25″ FDD

Рис. 1.2. Питающий и информационный разъемы 3,5″ FDD
При подключении информационного кабеля возможны ошибки. Различны не только разъемы, как видно на рис. 1.1 и 1.2, но и сам кабель может быть подключен различными способами, но только один из них является правильным.
Корректное подключение дисководов важно не только для обеспечения их функционирования, но также для определения приоритета! На рис. 1.3 изображен кабель подключения двух дисководов при конфигурации, когда дисководом А: является 3,5″ FDD, а дисководом В: — 5,25″ FDD.

Рис. 1.3. Подключение двух FDD
Дисковод А: связывается с тем разъемом, который находится в конце кабеля (FDD1). Если ключ на разъеме отсутствует, найдите контакт 1 на разъеме дисковода и подсоедините кабель таким образом, чтобы к этому контакту подключался провод, маркированный цветной окраской (это провод номер 1).
На плате FDD, как правило, находятся несколько джамперов, переключением которых задается приоритет дисководов. Приоритет обозначается символами DSO, DS1, DS2, DS3 (Driver Select). Наличие четырех возможных вариантов приоритетов объясняется тем, что контроллер может управлять максимум четырьмя дисководами, хотя обычно в большинстве PC используется только два (чего вполне достаточно).
При первоначальном подключении дисководов не изменяйте состояние этих джамперов. Приоритет задается коммутацией 34-жильного информационного кабеля. И только в случае отсутствия такого кабеля или при подключении дисковода экзотического типа следует поэкспериментировать с джамперами Driver Select.
Другое положение джамперов задает, например, что 3,5″ HD FDD установлен как 3,5″ DD FDD, что достаточно необычно. Установка 3,5″ FDD. в PC может быть затруднена, если в корпусе не оборудовано соответствующее место. В этом случае, используя специальную переходную раму (Mounting Frame Kit), можно установить дисковод 3,5″ на место, предназначенное дляустановки дисковода 5,25″ (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Установка дисковода 3,5″ с помощью переходной рамы, размером 5.25″
Что такое оптический привод: из чего состоит и как работает?

Привет, друзья! Оптический привод — это сложное высокотехнологичное устройство, без которого еще несколько лет назад невозможно было представить компьютер.
Сегодня, с повсеместным распространением высокоскоростного интернета и более совершенных технологий хранения данных, актуальность оптических дисков утрачивается и наличие дисковода вовсе необязательно.
Однако они все еще продолжают использоваться. Сегодня расскажу об устройстве дисковода и о том, как он работает.
Принцип работы
Идея использовать вращающийся диск для того, чтобы хранить какую-нибудь информацию, отнюдь не нова. Первопроходцами в этой сфере были даже не виниловые пластинки для граммофона, на которых была записана музыка.
Впервые, зачатки технологии использовали еще в средние века – специальные валики использовались для старинных шарманок и механических клавесинов. Крючки, расположенные на поверхности, активировали одну или несколько нот. При правильном расположении крючков получалась незатейливая мелодия.
У лазерных дисков, хотя данные уже записаны в цифровом формате, принцип работы похож: лазер считывает поверхность диска, обнаруживая на нем канавки (питы), в которых закодирован ноль, и бугорки (ленды), подразумевающие единицу. Ленды продолжают отражать свет лазера, а питы его поглощают.
Так как, любая ЭВМ работает с двоичным кодом, который уже потом интерпретируется в понятную человеку форму, таким способом можно закодировать любые данные – музыку, фильм, программу, изображение, текстовый документ, исполняемый файл и так далее.
Различают одноразовые диски и многоразовые (например, DVD RW), информацию на которых можно перезаписывать.
Диск состоит из нескольких слоев, главный из которых – тончайшее покрытие из металла, защищенное поликарбонатной подложкой с одной стороны и непрозрачной наклейкой (или просто окрашенной поверхностью) с другой.
Именно на этом слое металла, при записи, лазер выжигает питы и оставляет ленды.При небрежном использовании диска, поликарбонатная подложка может поцарапаться, что затрудняет чтение информации. Это неприятно, но не критично: если отполировать поцарапанный слой, данные можно скопировать.
Гораздо неприятнее, когда выгорает на солнце и теряет свойства слой металла, на котором записана информация – в этом случае, восстановить ее уже невозможно.
Принцип чтения данных кроется в регистрации изменения интенсивности отраженного света.
Такая спецификация не предусматривает никакого механизма защиты от копирования – любой диск можно неограниченное количество раз размножить без потери качества данных (в отличие, например, от аналоговой звукозаписи, где каждая следующая копия, по качеству уступает предыдущей).
Вся борьба с пиратством сводится к методам изменения позиции данных или внедрению в записанный программный код специальных «заглушек», позволяющих прочитать диск, но не дающих его скопировать.
Эти попытки стабильно безуспешны: торрент-трекеры, с нелегальным контентом процветают, а любая, даже самая совершенная защита, все равно отступает под напором хакеров.
Конструкционные особенности
В компьютере дисковод обычно монтируется на фронтальной панели, в ноутбуке – на боковой. Для удобства использования, большинство приводов имеет аналогичную конструкцию: диск вставляют в специальный выезжающий лоток.
Обычно предусмотрена кнопка аварийного открытия, которую можно привести в действие, просунув скрепку в специальное отверстие.
Диск в приводе вращается с помощью шпиндельного электродвигателя. Система перемещения лазерной головки, имеет собственный привод с червячной передачей. Лазерная головка состоит из излучателя, системы фокусировки, фотоприемника и предусилителя.
Кроме того, есть специальная плата, которая регулирует работу всей системы и обеспечивает связь дисковода с центральным процессором.
Такие базовые узлы присутствуют в любом приводе, независимо от формата: будь то Smulti или обычный CD. Однако, компоновка узлов уже опциональна: например, можно найти внешний привод в форм-факторе slim, у которого лоток не выезжает, а просто открывается – как например, в CD-плеере.
Тип подключения зависит от форм-фактора привода. Чаще всего, встроенные дисководы сегодня подключаются с помощью SATA, тогда как внешние используют порт USB.
Любой необходимый привод вы можете купить по доступной цене в этом популярном интернет-магазине . Также советую почитать ч ем отличается Blu ray от DVD и что такое DVD Smulti . Информацию о правильном выборе дисковода вы найдете здесь .
Спасибо за внимание и до следующих встреч! Не забудьте подписаться на рассылку, чтобы не пропустить очередную полезную статью!

