Урок информатики "Запись информации на оптический диск"

Цель урока: введение нового материала. Актуализация знаний по предыдущей теме.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний по предыдущей теме.

Опрос. Защита рефератов по теме «Обработка и хранение информации», «Передача информации».

III. Введение нового материала

Запись информации на оптический диск.

Конструкция диска CD - DA (Compact Disk - Digital Audio, компакт - диск - цифровой звук) и способ записи звука на нем описывается стандартом предложивших его фирм Sony и Philips, изданным в 1980 году под названием Red Book (Красная Книга).

Стандартный компакт - диск (CD) состоит из трех слоев: основы, отражающего и защитного. Основа выполнена из прозрачного поликарбоната, на котором методом прессования сформирован информационный рельеф. Поверх рельефа напыляется металлический отражающий слой (алюминий, золото, серебро, другие металлы и сплавы). Отражающий слой покрывается сверху защитным слоем поликарбоната или нейтрального лака - так, чтобы вся металлическая поверхность была защищена от контакта со внешней средой. Общая толщина диска - 1. 2 мм.

Информационный рельеф диска представляет собой непрерывную спиральную дорожку, начинающуюся от центра и состоящую из последовательности углублений - питов (pits). Промежутки между питами носят название lands. Чередованием питов и промежутков различной длины на диске записывается закодированный цифровой сигнал: переход от промежутка к питу и наоборот обозначает единицу, а длина пита или промежутка - длину серии нулей. Расстояние между витками дорожки выбирается от 1. 4 до 2 мкм, стандарт определяет расстояние в 1. 6 мкм.

Стандаpт на компакт - диски опpеделяет их физические и оптические паpаметpы: толщину и отpажающую способность алюминиевого слоя, глубину и фоpму питов (элементов записи), pасстояние между доpожками, пpозpачность защитного слоя, эксцентpиситет и т. п. Ведущие фиpмы, пpоизводящие компакт - диски, имеют отpаботанные технологии и надежное обоpудование, позволяющие соблюсти эти паpаметpы; аппаpатуpа и технологии нелегальных пpоизводителей неpедко этого не обеспечивают.

Пpи стандаpтной скоpости вpащения скоpость пеpедачи данных составляет около 150 кб/с. В двух - и более скоpостных CD - ROM диск вpащается с пpопоpционально большей скоpостью, и пpопоpционально повышается скоpость пеpедачи (напpимеp, 1200 кб/с для 8 - скоpостного).

Современные приводы CD - ROM достигли высоких скоростей считывания с лазерного компакт - диска благодаря технологии CAV (Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость). В этом режиме частота оборотов диска остается постоянной, соответственно на периферийных участках данные считываются с большей скоростью (4 - 7. 8 Мбайт/сек), чем на внутренних участках (2 - 3. 5 Мбайт/сек). Средняя скорость считывания при этом гораздо ближе к минимальным значениям, поскольку запись на диске начинается с внутренних областей.

Для 50 - скоростных приводов частота вращения достигает 10400 об/мин. На таких скоростях начинают сильно сказываться дефекты производства и хранения лазерных дисков – неравномерность массы, искажение геометрии. Производители приводов прибегают к различным ухищрениям, призванным уменьшить паразитные биения. В частности приводы ASUSTeK оборудованы специальными демпфирующими устройствами, повышающие надежность считывания даже с «кривых» дисков.

На реальных задачах разница в производительности приводов в диапазоне 20 - 50 для пользователя практически не ощутима, и может быть замерена только специальными тестами. Более скоростные приводы обладают преимуществом в случае считывания большого объема непрерывно расположенных данных (например, при установке программного обеспечения или загрузки цветных изображений высокого разрешения). Поэтому платить деньги за прирост скорости в 10 - 12 единиц вовсе необязательно – более дешевый может работать более надежно.

Дальнейшее превышение производительности CD - ROM за счет увеличения частоты вращения практически невозможно из - за механических ограничений. Сейчас ведутся исследования в других направлениях. Например, фирма Zen Research разработала технологию TrueX, суть которой заключается в параллельном считывании данных с нескольких соседних витков дорожки. Для этого используется более широкий луч лазера, захватывающий одновременно 7 дорожек, и матричный датчик, ячейки которого считывают данные со своей дорожки.

В секторе CD - R и CD - RW прогресс не так заметен. Объясняется это повышенными требованиями к точности позиционирования всех элементов привода во время записи информации. Увеличение частоты вращения приводит к заметному росту затрат на позиционную механику. Сейчас на рынке представлены в основном 2х, 4x и 8x.

 Какие обозначения делаются на записываемых дисках? Обозначениями CD - R и CD - RW маркируются однократные и перезаписываемые диски. Диски CD - R можно использовать для записи в приводах CD - RW, но не наоборот.

В последнее время в связи с наступлением технологии DVD производители вынуждены постепенно снижать стоимость приводов с однократной записью (CD - R). Сегодняшний уровень цен позволяет говорить о начале широкого применения этих устройств в домашних компьютерах.

На всех дисках указывается максимальное гарантированное время записи (обычно 74 минуты, 333000 блоков). В случае, когда предварительная разметка сделана на большее время, на диск возможна запись более продолжительной программы, однако в случае недостаточной длины размеченной дорожки диск будет испорчен. Точное количество доступных для записи блоков зависит от модели диска; его можно получить, запросив свойства диска в записывающей программе. Некоторые диски имеют менее 333000 доступных блоков.

На большинстве дисков указана их максимальная вместимость в мегабайтах данных (обычно 650 при размере блока 2048 байт). На дисках некоторых производителей (например, Maxell) вместимость в рекламных целях указывается в миллионах байтов (680), что означает те же 650 Мб. Отдельные диски маркируются цифрой 780, что обозначает емкость диска в звуковых секторах (74 минуты по 176 кб). При записи в формате mode 2 за счет большей величины блока данных возможна запись более 650 Мб ценой снижения корректирующей способности кода.

На диске или коробке сообщается также максимально допустимая скорость записи (1x. . 6x). Для записи на повышенных скоростях нужен рассчитанный на эти скорости регистрирующий слой, и превышение допустимой скорости записи может привести к смазыванию информационных меток и последующей плохой читаемости диска, либо к полной его негодности. Отсутствие маркировки скорости или упоминания о ней в сопроводительном тексте говорит о том, что запись на повышенных скоростях не гарантируется.

 IV. Домашнее задание. Общее: анализ конспекта, выборочное: реферат на тему «CD - диски», «DVD - диски».

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА

Урок 8. Запись информации на оптический диск.

Цель урока: введение нового материала. Актуализация знаний по предыдущей теме.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний по предыдущей теме.

Опрос. Защита рефератов по теме «Обработка и хранение информации», «Передача информации».

III. Введение нового материала

Запись информации на оптический диск.

Конструкция диска CD-DA (Compact Disk - Digital Audio, компакт-диск - цифровой звук) и способ записи звука на нем описывается стандартом предложивших его фирм Sony и Philips, изданным в 1980 году под названием Red Book (Красная Книга). 

Стандартный компакт-диск (CD) состоит из трех слоев: основы, отражающего и защитного. Основа выполнена из прозрачного поликарбоната, на котором методом прессования сформирован информационный рельеф. Поверх рельефа напыляется металлический отражающий слой (алюминий, золото, серебро, другие металлы и сплавы). Отражающий слой покрывается сверху защитным слоем поликарбоната или нейтрального лака - так, чтобы вся металлическая поверхность была защищена от контакта со внешней средой. Общая толщина диска - 1.2 мм. 

Информационный рельеф диска представляет собой непрерывную спиральную дорожку, начинающуюся от центра и состоящую из последовательности углублений - питов (pits). Промежутки между питами носят название lands. Чередованием питов и промежутков различной длины на диске записывается закодированный цифровой сигнал: переход от промежутка к питу и наоборот обозначает единицу, а длина пита или промежутка - длину серии нулей. Расстояние между витками дорожки выбирается от 1.4 до 2 мкм, стандарт определяет расстояние в 1.6 мкм. 

Стандаpт на компакт-диски опpеделяет их физические и оптические паpаметpы: толщину и отpажающую способность алюминиевого слоя, глубину и фоpму питов (элементов записи), pасстояние между доpожками, пpозpачность защитного слоя, эксцентpиситет и т.п. Ведущие фиpмы, пpоизводящие компакт-диски, имеют отpаботанные технологии и надежное обоpудование, позволяющие соблюсти эти паpаметpы; аппаpатуpа и технологии нелегальных пpоизводителей неpедко этого не обеспечивают. 

Пpи стандаpтной скоpости вpащения скоpость пеpедачи данных составляет около 150 кб/с. В двух- и более скоpостных CD-ROM диск вpащается с пpопоpционально большей скоpостью, и пpопоpционально повышается скоpость пеpедачи (напpимеp, 1200 кб/с для 8-скоpостного). 

Современные приводы CD-ROM достигли высоких скоростей считывания с лазерного компакт-диска благодаря технологии CAV (Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость). В этом режиме частота оборотов диска остается постоянной, соответственно на периферийных участках данные считываются с большей скоростью (4-7.8 Мбайт/сек), чем на внутренних участках (2-3.5 Мбайт/сек). Средняя скорость считывания при этом гораздо ближе к минимальным значениям, поскольку запись на диске начинается с внутренних областей.

Для 50-скоростных приводов частота вращения достигает 10400 об/мин. На таких скоростях начинают сильно сказываться дефекты производства и хранения лазерных дисков – неравномерность массы, искажение геометрии. Производители приводов прибегают к различным ухищрениям, призванным уменьшить паразитные биения. В частности приводы ASUSTeK оборудованы специальными демпфирующими устройствами, повышающие надежность считывания даже с «кривых» дисков.

На реальных задачах разница в производительности приводов в диапазоне 20-50 для пользователя практически не ощутима, и может быть замерена только специальными тестами. Более скоростные приводы обладают преимуществом в случае считывания большого объема непрерывно расположенных данных (например, при установке программного обеспечения или загрузки цветных изображений высокого разрешения). Поэтому платить деньги за прирост скорости в 10-12 единиц вовсе необязательно – более дешевый может работать более надежно.

Дальнейшее превышение производительности CD-ROM за счет увеличения частоты вращения практически невозможно из-за механических ограничений. Сейчас ведутся исследования в других направлениях. Например, фирма Zen Research разработала технологию TrueX, суть которой заключается в параллельном считывании данных с нескольких соседних витков дорожки. Для этого используется более широкий луч лазера, захватывающий одновременно 7 дорожек, и матричный датчик, ячейки которого считывают данные со своей дорожки. 

В секторе CD-R и CD-RW прогресс не так заметен. Объясняется это повышенными требованиями к точности позиционирования всех элементов привода во время записи информации. Увеличение частоты вращения приводит к заметному росту затрат на позиционную механику. Сейчас на рынке представлены в основном 2х, 4x и 8x. 

 Какие обозначения делаются на записываемых дисках? Обозначениями CD-R и CD-RW маркируются однократные и перезаписываемые диски. Диски CD-R можно использовать для записи в приводах CD-RW, но не наоборот. 

В последнее время в связи с наступлением технологии DVD производители вынуждены постепенно снижать стоимость приводов с однократной записью (CD-R). Сегодняшний уровень цен позволяет говорить о начале широкого применения этих устройств в домашних компьютерах.

На всех дисках указывается максимальное гарантированное время записи (обычно 74 минуты, 333000 блоков). В случае, когда предварительная разметка сделана на большее время, на диск возможна запись более продолжительной программы, однако в случае недостаточной длины размеченной дорожки диск будет испорчен. Точное количество доступных для записи блоков зависит от модели диска; его можно получить, запросив свойства диска в записывающей программе. Некоторые диски имеют менее 333000 доступных блоков. 

На большинстве дисков указана их максимальная вместимость в мегабайтах данных (обычно 650 при размере блока 2048 байт). На дисках некоторых производителей (например, Maxell) вместимость в рекламных целях указывается в миллионах байтов (680), что означает те же 650 Мб. Отдельные диски маркируются цифрой 780, что обозначает емкость диска в звуковых секторах (74 минуты по 176 кб). При записи в формате mode 2 за счет большей величины блока данных возможна запись более 650 Мб ценой снижения корректирующей способности кода. 

На диске или коробке сообщается также максимально допустимая скорость записи (1x..6x). Для записи на повышенных скоростях нужен рассчитанный на эти скорости регистрирующий слой, и превышение допустимой скорости записи может привести к смазыванию информационных меток и последующей плохой читаемости диска, либо к полной его негодности. Отсутствие маркировки скорости или упоминания о ней в сопроводительном тексте говорит о том, что запись на повышенных скоростях не гарантируется. 
 IV. Домашнее задание. Общее: анализ конспекта, выборочное: реферат на тему «CD-диски», «DVD-диски».