Optilise ketta ajam

Allikas: Vikipeedia

Optilise andmekandja lugeja (ODD) kasutab laserit või elektromagnetlaineid, et lugeda või kirjutada andmeid optilistelt plaatidelt. Mõned lugejad suudavad ainult lugeda, kuid tänapäeval on siiski enamus seadmeid nii lugemis- kui ka kirjutamisvõimelised. CD-d (Compact Disc), DVD-d (Digital Versatile Disc) ja Blu-ray-plaadid on kõige laiemalt levinud optilised andmekandjad. Arvutis olevad optilised andmekandjad on vaid väike osa olemasolevatest optiliste andmekandja lugejatest. Sama tehnoloogiat kasutatakse ka CD-mängijates, autoraadiotes, DVD-mängijates ja -salvestites. Vaikselt on siiski hakanud optilisi andmekandjaid asendama välkmälu kasutavad mälupulgad, mis on väga väikesed, suure mahutavusega ning odavad ja kiired.

Tavaliselt näevad CD lugejad/kirjutajad arvutile välja nii.
Standardse mõõduga CD-plaat on 120 mm diameetriga.

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

1979. aastal hakkasid Philips ja Sony koos arendama CD-DA (Compact Disc-Digital Audio) standardit. Philips oli juba välja arendanud kaubanduslikud CD-mängijad ja Sony oli juba kümme aastat teinud uuringuid digitaalse andmesalvestuse alal. 1980. aastal need kaks korporatsiooni kuulutasidki välja CD-DA-standardi, mida on siiani kutsutud Red Booki (inglise keeles "punane raamat") vorminguks (nime saanud sellest, et välja lastud dokumendi kaas oli punane). See standard suutis salvestada, diskreetida (muuta analoogandmeid digitaalseks) ja oli 120 mm diameetriga. Legend räägib, et selline suurus valiti, kuna see suudab ära mahutada kogu Beetohveni 70-minutilise üheksanda sümfoonia. Pärast spetsifikatsiooni määramist hakkasod mõlemad tootjad üksteise võidu tutvustama kaubanduslikult kättesaadavat heli-CD-plaati. Kuna Sonyl oli digitaalse elektroonikaga rohkem kogemusi, võitis selle võiduajamise Sony, kui tutvustas 1. oktoobril 1982 CDP-101 pleierit ja maailma esimest CD-d – Billy Joelialbumit 52nd Street. Seda mängijat esitleti kõigepealt Jaapanis ja seejärel Euroopas. Ameerikasse jõudis see alles 1983. aastal. 1984. aastal tuli Sony avalikkuse ette oma esimese kaasaskantava CD-mängijaga. Sony ja Philips jätkasid koostööd sel alal terve dekaadi ning 1983. aastal tutvustasid nad Yellow Book (inglise keeles "kollane raamat") standardit (CD-ROM). Selle standardi plaatidele sai kirjutada ka andmeid, mida suutis lugeda arvuti (read-only). Esimesed CD-lugejad ja CD-d olid vaid audio lugemiseks ja edastamiseks, kuigi väga kiiresti muutusid nad lahutamatuks osaks arvutimaailmas. Alguses olid arvuti kasutatavad CD-ROM-ilugejad liiga kallid, et neid laiatarbekaubaks nimetada.[1]

Masstootmises kirjutatud CD-d[muuda | redigeeri lähteteksti]

Masstootmises kirjutatud CD-d ei ole kirjutatud laseri abil, nagu seda tehakse koduste vahenditega, vaid pressitud. Kuigi laserit siiski kasutatakse andmete söövitamiseks klaasist kettale, mis on kaetud fototundliku materialiga. Laseri kasutamine oleks ebapraktiline, ajakulukas ja annaks kehvema kvaliteedi.[1]

CD lugemise põhimõte[muuda | redigeeri lähteteksti]

Lugemine toimub väikese võimsusega laserkiire tagasi peegeldumise põhimõttel. Kui laser saab pihta kohale rajal, mis peegeldub (inglise keeles flat spot), siis valgus peegeldatakse tagasi, kuid kui valgus läheb pihta kõrgemale kohale (inglise keeles pit), siis valgust tagasi ei peegeldata. Kui nüüd plaat keerleb laseri kohal, saab niimoodi vastuvõtja ’mustri’ tänu vilkuvale valgusele, kui laser möödub kas peegelduvast või mittepeegelduvast kohast. Iga muutus, mis on tingitud möödumisest mittepeegelduvast kohast, tõlgitakse üheks digitaalseks bitiks. Mikroprotsessorid lugeja sees tõlgivad valguse muutused (kas siis valgest tumedaks või vastupidi muutust) üheks bitiks ja need alad, kus muutust ei toimunud, 0 bitiks, ning seejärel muundavad saadud mustri kindlateks arusaadavateks andmeteks. Iga kõrgem osa CD-l on 0,125 mikromeetrit kõrge ja 0,6 mikromeetrit lai. Pikkus varieerub vahemikus 0,9–3,3 mikromeetrit.[1]

Selline näeb välja cd-rom mikroskoobi all.

CD kirjutamise põhimõte[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kirjutada saab ainult CD-sid, mis on selleks mõeldud. Kirjutamisel ei tekitada plaadile kühme, vaid põletatakse kohti, mis peegeldavad vähem valgust. See annab sama tulemuse, mis pressitud CD. Tavaline CD-lugeja loeb ka CD-R-tüüpi kettaid. Osa CD kirjutamisest algab juba enne CD sisestamist kirjutisse. CD-R valmistatakse standardse CD-ga üsna sarnaselt, kuid selle asemel, et pressida sisse kühmud ja tasandid, pressitakse sisse spiraalselt süvend, mida kutsutakse eel-süvendiks. Lugeja/kirjuti laser näeb seda süvendit kui tõstetud riba, mitte kui süvendit. Eel-süvend pole täiesti sirge, vaid tal on sees õrn ’väbelus’. Kuid selle väbeluse amplituud on väga väike- 0,03 mikromeetrit. Väbelus on moduleeritud kandma täiendavat informatsiooni. Signaali, mis tuleb väbelusest, kutsutakse absoluut-aeg eel-süvendis (absolute time in pre-groove), kuna ta on moduleeritud aja koodi ja muude andmetega. Need andmed aitavad lugejal lokaliseerida positsioone plaadil, enne kui mingi andmeosa on plaadile kirjutatud.[1]

Siin on näha DVD kirjutamist, kui seadmel on kate eemaldatud.

Liidesed arvutiga ühendamiseks[muuda | redigeeri lähteteksti]

Enamik sisemisi CD-seadmeid on ühendatud arvutiga ATA- või SATA-liidesega. Lisana võivad olla seal küljes ka digitaalsed või analoogväljundid Red Book audio jaoks. Nende väljunditega saab seadet ühendada kas helikaardi või emaplaadiga. Tänapäeval aga võetakse teave plaadilt andmetena, mis teisendatakse seejärel mõnda muusse failivormingusse. Välised seadmed kasutavad tavaliselt USB-või FireWire-liidest. Seadmeid on tehtud ka SCSI-liidesega, kuid need on vähelevinud ja kallimad, kuna SCSI-ühendused ja kiibid olid palju kallimad ja keerulisemad. Esialgu ei olnud kerge optilist seadet arvutiga ühendada. Teatud arvutitel oli vaid 3,5" floppy ketta ja 3,5" kõvaketta ruum, kuhu ei mahtunud ära nii suur seade nagu oli optiline lugeja. Samuti esialgu oli arvutitel vaid üks ATA-liidesepesa, mis oli mõeldud kõvakettale. Need probleemid lahendati järgmistel viisidel:

  • Varased helikaardid sisaldasid teist ATA-liidest, kuid tihti oli see limiteeritud vaid toetama ühte optilist seadet ja mitte ühtegi kõvaketast. See arenes modernsemaks, teiseks ATA-liideseks, mis lisati kaasa standardsena.
  • Paralleelpordiga sai samuti optiline seade suhelda, kuid see oli väga aeglane. Kasutati sülearvutite puhul.
  • PCMCIA optilisi seadmeid oli samuti, neid kasutati sülearvutites.
  • SCSI-kaarte sai paigaldada lauaarvutitesse, väliste seadmete lugemiseks. Kuid see variant oli muudest palju kallim.[2]

PATA[muuda | redigeeri lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Paralleel-ATA

See on sama liides, millega ühenduvad paljudes vanades arvutites olevad kõvakettad. See oli varem väga levinud liides, kuid nüüd on SATA selle koha üle võtnud.[2]

PATA kaabel ja pistik.

SATA[muuda | redigeeri lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis SATA

SATA-liides on selline liides, millega ühendatakse enamus kõvakettaid arvutiga. Paljud praegused süsteemid toetavad kuni 8 SATA seadet. Enamus optiliste seadmete tootjaid toodavad just SATA seadmeid. Kui SATAt võrrelda Parallel ATA seadmega, siis SATA seadmetel on küll sarnane jõudlus, kuid neid on palju kergem paigaldada.[1]

Sata pistik ning pesa.

USB[muuda | redigeeri lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Universaalne järjestiksiin

Inglise keeles Universal Serial Bus ja eesti keeles universaalne järjestiksiin on üks populaarsemaid arvuti välissiini standardeid perifeeriaseadmete ühendamiseks arvutiga. See toetab väga palju väliseid seadmeid. Kuna USB on plug and play standard, siis ei ole vaja seadme tööle saamiseks arvutit taaskäivitada. USB 1.1 versiooniga on võimalik kirjutada CD-sid 4x kiirusega ja lugeda 6x kiirusega. USB 2.0 võimaldab aga palju kordi suuremaid kirjutuskiirusi.[2]

Erinevad usb pistikud.

IEEE 1394[muuda | redigeeri lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis FireWire

Tuntud kanimedega FireWire ja i.LINK. See liides on väga kiire ning ka plug and play funktsiooniga nagu ka USB. Kasutatakse väliste kirjutus- ja lugemisseadmete ühendamiseks arvutiga.[2]

FireWire pesad.
FireWire pistikud.

SCSI[muuda | redigeeri lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Väikearvutisüsteemi liides

Teatud vanematel seadmetel on ka veel SCSI-liides, aga tänapäeval neid enam ei toodeta.

Selline nägi välja SCSI optiline seade.
SCSI ühendused.

Optiliste seadmete näitajad[muuda | redigeeri lähteteksti]

Paljud faktorid mõjutavad optilise seadme jõudlust. Tüüpilised näitajad, mida tootjad esile tõstavad, on andmesidekiirus, viivitusaeg, vahemälu ja seadme kasutatav liides.[3]

Andmesidekiirus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Andmesidekiirus näitab, kui kiiresti seade suudab kettalt lugeda ja siis need andmed arvutisse saata. Tavaliselt need kiirused näitavad, kas seade on suuteline lugema suuri ja kiiresti tulevaid andmevoogusid. Andmesidekiirust mõõdetakse kahte moodi. Kõige tüüpilisem on ’x’ kiirus, see tuleneb esialgsest CD lugemise kiiruse standardist, mis oli 153,6 kBps. Seadmed, mis loevad kaks korda sellel kiirusel, on 2x lugemiskiirusega, ja need, mis loevad 40 korda sellel kiirusel, on 40x lugejad. DVD-seadmetel on see standard 1,385 kbits. ’x’ kiirus on tavaliselt maksimaalne kiirus, mida lugeja suudab saavutada. Tegelikkuses ei loe seade plaati igalt poolt sama kiirusega: välimise plaadi serva poolt toimub lugemine kiiremini, seestpoolt seevastu aeglasemalt. Kuna tänapäeva seadmed toetavad paljusid optilise ketta formaate, esitatakse spetsifikatsioonides ka mitu kirjutamis- ja lugemiskiirust.[3]

Lugemismeetod[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kuna CD-d olid algselt mõeldud vaid heli salvestamiseks, siis kiirus, millega seade andmeid plaadilt loeb, pidi olema konstante. Selle konstandi säilitamiseks, kasutatakse andmete kirjutamiseks plaadile constant linear velocity (CLV) tehnikat. See tähendab, et andmed liiguvad alati andmete lugejast mööda samal kiirusel, mis algselt määratud: 1,3 meetrit sekundis. Kuna rada, kust andmeid lugeda, on plaadil spiraalne, siis peab ketas keerlema erinevatel kiirustel, olenevalt sellest, kust parasjagu loetakse. Teiste sõnadega, et säilitada sama lugemiskiirust, peab ketas keerlema kiiremini, kui loetakse andmeid seestpoolt, ning aeglasemalt, kui väljastpoolt. Pöörlemise kiirus 1x seadmel varieerub 540 rpm – 212 rpm. Et saavutada suuremaid lugemiskiiruseid, hakkasid tootjad suurendama seadmete pöörlemiskiirusi. Seade, mis pöörleb kaks korda sellel kiirusel, kutsutakse 2x seadmeks jne. See kiirus tõusis kuni 12x-ni, aga siis hakkasid tekkima probleemid. Nii suurte kiiruste jaoks hakkas muutuma keeruliseks ehitada sellist mootorit, mis suudaks muuta oma kiirust nii kiiresti kui vaja. Sellepärast seadmed, mille kiirus on kiirem kui 12x, keerutavad plaati kogu aeg sama kiirusega, kuid andmelugemiskiirus muutub vastavalt sellele, kust parasjagu plaati loetakse. Selliseid seadmeid nimetatakse CAV-seadmeteks (CAV – constant angular velocity). CAV-seadmed on ka vaiksemad kui CLV-seadmed, kuna need seadmed ei ürita koguaeg kiirusi üles võtta, mis teeb palju lärmi. Kuid siiski kaasneb probleem CAV-seadmetega. Nende lugemiskiirus varieerub, mis tähendab, et näiteks 16x CAV-seade loeb plaati vaid servapoolt kiirusega 2,46 MBps, kuid seespool on kiirus vaid 1,06 MBps, mis on tegelikult 6,9x. Keskmiselt teeb see kokku 11,5x. Kuid tegelikkuses on see keskmine võetud väga optimistlikult, kuna kettaid loetakse seestpoolt väljapoole ja keskmine kiirus oleks see siis, kui loetakse üle terve ketas.[3]

Viivitusaeg[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viivitusaega optilistel seadmetel arvestatakse samamoodi nagu kõvaketastel. Teiste sõnadega, viivitusaeg on viivitus sellest ajast, kui seade saab käsu midagi lugeda kuni ajani, mil tegelikult esimene bit andmeid saab edastatud. Aega mõõdetakse millisekundites, tüüpiline viivitusaeg on 95 ms. See on keskmine viivitusaeg, tegelikult sõltub see sellest, et kus on vajaminevad andmed kettal lokaliseeritud. Kui lugemise mehhanism asub andmetele lähedal, on see aeg tegelikult väiksem, kui kaugemal, siis suurem. Selle aja on tootjad mõõtnud testimise käigus.[3]

Vahemälu[muuda | redigeeri lähteteksti]

Enamus optilised seadmed sisaldavad ka vahemälu. Need ongi tegelikult mälukiibid, mis on paigaldatud seadmesse, mis võimaldavad säilitada andmeid enne arvutisse saatmist. Tavaliselt on selle mälu maht 128 kB kuni 8 MB. Tavaliselt, mida kiirem on seade, seda rohkem on seal mälu.[3]

Plaadi sisestamise mehhanism[muuda | redigeeri lähteteksti]

Optilisi seadmeid saab eristada ka selle poolest, kuidas nendesse plaati sisestada. On kolme tüüpi sisestamise mehhanisme: tray, caddy ja slot. Kõige sagedasem tüüp on tray mehhanism. See on sarnane seadmetega, mis on stereo süsteemidel. Eeliseks on see, et alusele võib panna mitu ketast korraga, kui alus seda võimaldab. Seda tüüpi seadmed on üldiselt odavamad. Nende seadmete puhul on miinuseks see, et küljele keerates ei pruugi seade enam töötada. Peamine pluss tray mehhanismil on nende hind. Caddy süsteemi on kasutatud mitut tüüpi optiliste seadmete puhul. Selle mehhanismi puhul pannakse ketas eraldi alusesse, mis on metallist kaanega, ja siis sisestatakse see alus uuesti seadmesse. Seade avab metallist luugi alusel, et ketast lugeda. Miinused selle seadme puhul on kõrge hind ja ebapraktilisus. Selline mehhanism oli populaarne varasetes seadmetes, tänapäeval enam neid ei esine. On ka selliseid mehhanisme, kus on vaja lihtsalt plaat vahest sisse lükata ja mehhanism teeb ülejäänud töö ise. Mõned seadmed isegi suudavad mitu plaati niimoodi endasse võtta ning neid eraldi lugeda. Peamine miinus sellise mehhanismi puhul on see, et kui esineb mingi rike, siis võib olla väga keeruline seda parandada ja plaati kätte saada. Teine miinus on, et sellised seadmed ei suuda lugeda väiksemaid, 80 mm mõõduga, plaate.[3]

Selline näeb välja tray mehhanism cd–mängijatel.
Slot tüüpi cd-seade.
Caddy mehhanism näeb välja midagi sarnast.

Muud näitajad[muuda | redigeeri lähteteksti]

kõige suurem vaenlane optilise seadme puhul on tolm ja mustus. Kui mustus koguneb läätsele siis see võib põhjustada lugemisel vigasid või suurt lugemiskiiruse langust. Paljud tootjad varjestavad läätse ja sisemised komponendid õhukindlasse kohta. Mõnedel seadmetel, mis ei ole varjestatud, on nn tolmuuksed, üks sisemine ja teine välimine. Need tegurid aitavad pikendada seadme eluiga. Kui laseri lääts saab mustaks, siis läheb seadmel kauem aega andmete lugemiseks, kui tavaliselt, halvemal juhul nad ei leiagi õigeid andmeid üles. On olemas spetsiaalseid plaate läätsede puhastamiseks. Kuid on olemas ka seadmeid, mis puhastavad ise läätse, neid esineb peaaegu igas kvaliteetses seadmes, mis kättesaadaval on. Läätse on võimalik ka puhastada manuaalselt, kuid see on väga delikaatne töö, kus võib kergelt mehhanismi vigastada.[3]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Scott Mueller, UPGRADING AND REPAIRING PCS, 20th edition.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 http://www.osta.org/technology/cdqa.htm, Understanding CD-R and CD-RW.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 Scott Mueller, Upgrading and Repairing PCs, 19th Edition