CD-ROM ve CD

Bilgisayarlarda temel olarak  iki disk depolama türü vardır:

  • Manyetik depolama
  • Optik depolama

Manyetik depolamada veri, dönen diskler üzerine  manyetik olarak kaydedilir. Optik depolamada  manyetik depolamaya benzer. Fakat okuma  ve kaydetme işleri ışın kullanılarak yapılır. Manyetik depolamaya örnek olarak sabit diskler ve disketler  verilebilir. Optik depolamaya örnek olarak CD-ROM’lar DVD-ROM’lar verilebilir. Manyetik depolama işleminde defalarca okuma ve yazma yapılabilirken Optik depolama salt okunabilir yada bir kez yazılabilir  durumdadır.

Manyetik ortamlarda verileri okumak için okuma ve yazma kafaları kullanılırken, optik ortamlarda disk yüzeyini tarayan lazer okuyucu kullanılmıştır.

 

2.CD YAPISI

 

CD (Compact disk) polikarbonat  bir levhadan 120mm çapında ve 1.2mm kalınlığında, üç katmanlı olarak üretilirler ve merkezlerinde 15mm çapında bir delik bulunur. Bu levha alüminyum alaşımı  olan  metalik bir filmle kaplanmıştır. Alüminyum film, CD-ROM sürücüsünün  bilgileri okuduğu kısımdır. Daha sonra levha, verileri korumak için polikarbonat bir kaplama ile kaplanmıştır. CD’ler tek taraflıdır.

Şekil 2.1: CD’lerin yapımı ve yapımında kullanılan polikarbonat malzeme
Şekil 2.2: CD’nin katmanları

Veriler CD üzerinde damgalanmış çukurlarda saklanmaktadır. CD üzerindeki bu çukurluklar ve düzlükler 1 ve 0 rakamlarına karşılık gelmektedir. CD’deki her bir  çukur  0.12 mikron derinliğinde  ve yaklaşık 0.5 mikron genişliğindedir. Çukurlar turlar arasında  1.6 mikron olan spiral bir iz üzerine  içten dışa doğru damgalanmıştır. Bu da inç başına yaklaşık olarak 16.000 iz yoğunluğuna denk gelir. Çukurlar ve düzlükler 0.9’dan 3.3 mikron uzunluğuna kadar değişir. İz diskin iç tarafından başlar ve kenara 5mm yaklaşana kadar devam eder. CD üzerindeki bilgi spiralinin uzunluğu 5 km’ye kadar çıkmaktadır.

Şekil 2.3: CD yüzeyindeki çukur ve düzlükler
Şekil 2.4: Bilgilerin saklandığı spira
Şekil 2.5: Bilgilerin CD üzerindeki yapılanması

3.CD-ROM’UN YAPISI

 

CD sürücülerinin görevi CD üzerindeki bilgileri bulmak ve okumaktır. Her ne kadar bilgilerin boyutu çok ufak olmasına karşın CD sürücüler bunları hatasız okumayı başarır.

Şekil 3.1: CD-ROM’un iç yapısı

CD-ROM  temel olarak dört parçadan oluşur. Kurşun bir kutu içine yerleştirilmiş olan bu dört parçadan üç tanesi motordur. Bunlar;
1. Lazer okuma/yazma kafası
2. Kafa taşıyıcısı

3.Şaft  motorları

4.Elektronik kontrol kartı

5.Kablo ve bağlantı noktaları

6.Mekanik yükleme sistemi

3.1. Lazer Okuma/Yazma Kafası

Şekil 3.2: Lazer okuma yazma kafası

İki çelik Ray üzerinde hareket eden lazer kafası CD üzerinde istenilen yere hareket eder. Okuma mekanizması da yansıma prensibi üzerine kurulur. Lazer kafası CD’ye çok yakın bir şekilde hareket ediyor ve lazer ışığı demetini dik bir açı ile veri spirali üzerine gönderiyor.

3.2. Kafa Taşıyıcısı

Şekil 3.3: Kafa taşıyıcısı

3.3. Şaft  Motorları

3.3.1. Göbek şaft motoru

Şekil 3.4: Şaft motoru

CD üzerindeki bilginin konumuna göre CD-ROM’un değişik hızlarda dönmesini sağlar.

3.3.2. Kapak  motoru

CD-ROM sürücüsüne CD  takip çıkarmak için içeri girip çıkan mekanizmayı hareket ettiren motordur.

3.3.3. Kafa taşıyıcı motor

Lazer kafayı ileri geri hareket ettiren bir motordur. Lazer kafa taşıyıcısını hareket ettiren bu motor, uzun bir vida benzeri mile bağlı olan dişlileri döndürerek bu işlemi gerçekleştirir.

3.4. Elektronik Kontrol Kartı

Elektronik kısma dahil olan parçalar, motor kontrolleri, hata düzeltme bağlantı noktası ve diğer olması gereken hassas kontrolleri sağlar. Tüm motorların hareketini ve kontrollerini sağlar. Aynı zamanda CD üzerindeki bilgileri digital sinyallere çevirerek bilgisayara gönderir.

3.5. Kablo ve Bağlantı Noktaları

CD-ROM’ların arkasında güç girişi, ses kartı bağlantısı için ses çıkışı ve data kablosu girişi bulunur. CD sürücüler, IDE (Integrated Drive Electronic) ve SCSI (Small Computer System Interface) başta olmak üzere  çeşitli arayüzlerle üretilirler. Genellikle IDE arabirimi kullanılır. Aynı zamanda IDE kablosuyla  başka bir  CD-ROM  veya harddisk bağlanacaksa  bu ayarların yapıldığı jumper ayarları bulunur.

Şekil 3.5: CDROM sürücüsünün bağlantı noktaları

3.6. Mekanik Yükleme Sistemleri

CD-ROM sürücüsüne CD yüklemek için kullanılan farklı üç mekanizma bulunmaktadır. Bunlar;

  1. Tepsi (tray)
  2. Kılıf (caddy)
  3. Yuvadır (slot)

3.6.1.Tepsi

Günümüzde en çok kullanılan mekanizmadır. Stereo müzik sistemlerinde kullanılan mekanizmaya benzer. Diski her kullanışta elle tutulması gerekir. Bu ise CD’nin yıpranmasına neden olur. Tepsi mekanizması açıkken kolaylıkla zarar görebilir.

Şekil 3.6: Tepsi Mekanizması

3.6.2.Kılıf

Kılıf sistemi, CD’nin  metal kapaklı bir kılıf içine koymasını gerektirir. Kılıfın, CD’yi koymak için açılan menteşeli bir kapağı vardır. CD ‘nin bulunduğu kılıf diske yerleştirildiğinde sürücü kılıfın alt tarafındaki metal kapağı açar ve buradan lazer ile CD’ye ulaşır. Kılıf kapalı olduğundan diskler kullanımdan kaynaklı zararlardan korunur.

3.6.3.Yuva mekanizması

Bu sistemde disk yuvaya kaydırılır ve mekanizma bunu tutarak içeri çeker. Bir seferde bu şekilde birçok CD yüklenebilir.

 

4.CD-ROM’UN ÇALIŞMA PRENSİBİ

 

Şekil 4.1: CD-ROM sürücüsüne MSCDEX ile erişilmesi

CD-ROM sürücü olan her bilgisayar MSCDEX programını kullanır. MSCDEX AUTOEXEC.BAT dosyası ile başlatılır. MSCDEX bir TSR programı olmasının yanında, DOS’un network cihazlarına bağlanmasından sorumlu director’e ulaşmasını sağlar. CD-ROM cihazları DOS altında bir harf ile temsil edilir. Genellikle D harfi ile temsil edilir.

 

AH AL

Görevi

15H 00H Sistemde kurulu CD-ROM sayısı
15H 08H CD-ROM’dan bilgi okumak için
15H 09H CD-ROM’a bilgi yazmak için
15H 0BH CD-ROM sürücüsünü kontrol etmek için

Tablo 4.1: MCSDEX’in fonksiyonları

CD-ROM sürücüsünün asıl görevi verileri okuyup yazmaktır. MSCDEX  INT 2FH kesmesiyle birlikte  08 değerini DOS’a gönderir.

Bu değer göre DOS da INT 25H kesmesi ile CD-ROM’dan okuma işlemini gerçekleştirir. CD-ROM üzerindeki her sektör 3.234 bayttır. Fakat bunları 2.352 (yaklaşık 2KB) baytı kullanılabilir verilerdir. Geriye kalan 882 baytı hata bulma ve düzeltme, 92’si de kontrol baytıdır. Bu yüzden veri aktarımında kullanılacak tampon’da 2KB olmak zorundadır.

CD sürücüsü kesmeyi aldıktan sonra CD üzerindeki verileri okuyabilmek için 850 nm dalga boyunda düşük güçlü bir lazer ışın demetini CD yüzeyine dik bir açıyla gönderir. Bu lazer ışını demeti polikarbonattan yapılmış kaplama malzemesini aşarak içteki alüminyum tabakaya çarpar. Bu tabaka üzerindeki spiral üzerinde çukur (pitler) ve düzlükler vardır. Çukur ve düzlükler minimum uzunluğu 3 bit maximum uzunluğu ise 11 bittir. Bu sebepten dolayı 0 ve 1’lerin bütün kombinasyonlarını temsil edilemez. Düzlüklerden çukurlara yada çukurlardan düzlüklere geçiş 1 ile temsil edilir. Çukur ve düzlükler ise 0 olarak temsil edilir.

Şekil 4.2: 1 ve 0 bilgisinin çukur ve düzlükleri kullanarak sıralanması
Şekil 4.3: Ses CD üzerindeki 0 bilgisinin okunması
Resim 4.4: Ses CD üzerindeki 1 bilgisinin okunması

Mikroişlemciden komut alan servo motor da yansıtıcı aynayı  CD-ROM üzerindeki doğru ize yönlendirir. Işın çukurlardan güçlü, düzlüklerden ise zayıf şekilde yansır. Yansıyan ışın mercek yardımıyla toplanır ve odaklanarak mercek’ten yansıtılır ve ışın ayırıcıya gönderilir. Işın ayırıcı mercek son olarak ışını elektrik sinyallerine çevrilmesi için sensörlere gönderir.

Şekil 4.5: CD-ROM sürücüsünün çalışması

Algılayıcı (sensör) çukur  ve düzlükleri direk  olarak dijital bilgilere çeviremez. Bunun  için EFM tabloları kullanılır. Bu tablolarla 8 bitlik veriler 14  bitlik verilere çevrilir. EFM tablolarında 2 tane 1 biti 11 tane 0 biti yan yana gelmez.

 

Değer 8 bitlik 14 bitlik
0 00000000 01001000100000
1 00000001 10000100000000
2 00000010 10010000100000
3 00000011 10001000100000
4 00000100 01000100000000

Tablo 4.2: EFM tabloları

EFM (Eight to fourteen modulation) dönüşüm tabloları  her  CD-ROM sürücüsünün kontrol kartında yer almaktadır. CD-ROM sürücü bu dijital verileri veri kanalına yerleştirir.

5.CD-ROM OKUMA/YAZMA TEKNOLOJİLERİ

 

5.1. Sabit Doğrusal Hız (Constant Linear Velocity-CLV)

CD sürücüler, verileri CD’nin her noktasında aynı doğrusal hızla okumasıdır. Buna göre CD, iç iz bölgesi okunurken daha yavaş, dış iz bölgesi okunurken daha hızlı dönmelidir. Mesela CD’nin en iç kısmında 800 devirle dönerken okuduğu veri miktarı, CD’nin en dış yüzeyinde 800 devirle okuduğuyla aynı olmayacaktır. CLV tekniğinde, iç kesimde 800 devirle dönerken, CD’nin dışına doğru ilerlerken veri aktarım hızı azalacağından bu devir sayısı yükselerek 5000-6000 devire kadar çıkabilir

5.2. Sabit Açısal  Hız (Constant  Angular  Velocity-CAV)

CD sürücüler verileri, CD üzerindeki fiziksel konumuna (iç iz ya da dış iz) bağlı olarak farklı hızlarda okumasıdır. Yani diskin kenarlarına yakın olan izleri, merkezine yakın olan izlerden daha hızlı okumasıdır. CD sabit bir hızda döner.

5.3. Truex (Multibeam)

Sabit aktarım hızı sağlamak için birden fazla lazer kullanılan bir yöntemdir. Düşük dönme hızını korurken, aktarım hızını geliştirmek için aynı anda  okuma yapan  yedi adet lazer  kullanır.

Şekil 5.1: Truex (Multibeam)

6.CD-ROM SÜRÜCÜSÜNÜN PERFORMANSINI ETKİLEYEN ETMENLER

 

  1. Veri aktarım hızı
  2. Erişim süresi
  3. Önbellek
  4. DMA (Doğrudan Bellek Erişimi)
  5. Arabirim

6.1. Veri Aktarım Hızı

Veri aktarım hızı, belli bir zamanda  sürücünün ne kadar veriyi  CD’den okuyup bilgisayara aktarabildiğini gösterir. CD-ROM sürücülerinin hızları X ile gösteriliyor. Temel olarak müzik setlerinde kullanılan CD’yi 210 ile 539 devir arası döndürebilen CD playerların hızı 1X olarak kabul edilir. Teoride 1X  saniyede 150 KB veriyi transfer eder.

CD’ler sabit doğrusal hız (CLV) formatında kaydedilir. 2X hızlı bir CD sürücü 300KB/sn aktarım hızına ulaşır.

 

CD sürücü Hızı        Veri Hızı (KB/s)
1x 150
2x 300
3x 450
16x 2400
2x 4800
48x 7200
52x 7500
100x 15000

Tablo 6.1: CD-ROM sürücü ve veri aktarım hızları

32X’lik bir sürücünün veri aktarım hızı 4800KB/sn’dir (Tablo 6.1.). Bu hız CD plakasının en dış spiralindeki veri aktarım hızıdır. CD plakasının iç kısımlarında ise bu hız 12x-16x’e kadar düşmektedir.

6.2. Erişim Süresi

Erişim süresi, sürücünün okuma komutu almasıyla ilk veri bitini okuması arasındaki gecikmedir. Bu süre milisaniye cinsinden ölçülür. Gerçek erişim süresi ise tamamen verinin disk üzerinde bulunduğu yere bağlıdır. Okuma mekanizması diske yakın bir yerde ise erişim süresi daha kısa olur.

 

CD sürücü Hızı Erişim sürücüsü
1x 400
2x 300
8x-12x 100
16x-24x 90
32x-52x 85’tendaha düşük

Tablo 6.2: CD-ROM sürücülerin erişim süreleri

6.3. Önbellek

CD sürücüler üzerinde bir tampon bölge bulunur. Sıkça okunan ve en son okunan  veriler bu kısımda  geçici olarak tutulur.

Önbellekler, sürücü kontrol kartı üzerine yerleştirilmiş hafıza çipleridir. Verileri bilgisayara göndermeden önce sıraya koyar. Önbelleğin en önemli avantajı bilgisayarın veriyi sabit hızda almasını sağar.

6.4. DMA (Doğrudan Bellek Kullanımı)

IDE arabirimi işlemciye yük binmesini ve hız artışını sağlamak amacıyla DMA adı verilen hafıza kanalları kullanır. DMA  modları  kullanılarak   işlemci tamamen boşta kalır. Böylece işlemcin diğer işlemleri yapması için  daha fazla imkan olur.

6.5. Arabirimler

Bir CD-ROM sürücünün bilgisayara olan fiziksel bağlantısıdır. Arabirim sürücüden bilgisayara giden veri  hattıdır. Sisteminize CD- ROM’u bilgisayara bağlamak için kullanılan dört farklı arabirim vardır.

  • SCSI\ASPI (Small computer system interface\advenced SCSI programming interface)
  • İDE\ATAPİ (İntegrated drive electronics\Atattachment packet interface)
  • Parelel port
  • USB Portu

Bunlardan en en çok kullanılanları IDE\ATAPI ve SCSI\ASPI’dir.

6.5.1. IDE\ATAPI

En çok kullanılan arabirimdir. Genellikle kişisel bilgisayarlarda kullanılır. ATAPI, SCSI\ASPI komutlarını IDE\ATA birimine uyarlayan   bir yazılım arabirimidir.

SCSI\ASPI’ye göre hızları daha yavaştır. Fakat DMA modlarını kullanarak CD-ROM  sürücüsü için gerekli olan hıza ulaşırlar.

6.5.2. SCSI\ASPI

SCSI\ASPI ise birçok farklı çevre birimlerinin iletişim kurmalarını sağlayan özel bir arabirimdir. Birçok çevre biriminin tek adaptör kartı ile  desteklenebilirliği ve işlemciyi meşgul etmemesi nedeniyle, sunucu bilgisayarlarda  daha çok tercih edilir. SCSI’lerin en büyük dezavantajı, ayrı karta ihtiyaç duymasıdır.

 

7.CD  STANDARTLARI

 

CD’ler ikilik bit değerleri olan  0 ve 1’ler kodlanarak doldurulur. Bu rakamlarla mantıklı bir organizasyon oluşturularak kodlama gerçekleştirilir. Bu kodlamalar için değişik standartlar geliştirilmiştir. Bu standartlardan bazıları şunlardır:

  • CD
  • CD-ROM
  • CD-ROM  XA
  • CD-I
  • CD-MO
  • CD-R
  • CD-RW
  • Video CD
  • Photo  CD

Günümüzde en yaygın kullanılanları CD-R ve  CD-RW’dir.

7.1. CD-R

Compact Disk -Recordable’in  kısaltmasıdır. Üzerine sadece  bir kere veri yazılabilir. Burada veri kısmı “dye” adı verilen organik renkli bir maddeden oluşuyor. Bu madde CD’nin de rengini belirtiyor. Bu madde çoğunlukla yeşil, mavi, ya da altın rengindedir.

CD yazıcı, veriyi lazer ışınlarıyla yazıyor ve bu işlem sırasında 300 celsius’luk bir ısıyla ışın renkli yüzeye düşüyor, bu sayede bu kısımda bir derinleşme gerçekleşiyor, yani  çukurlar oluşuyor. Böylece veriler CD yüzeyine yazılmış oluyor.

CD-R’ üzerine 74 dakikada ses veya 700MB  data kayıt yapılabilir.

7.2. CD-RW

Compact  Disk-ReWriteble’in kısaltmasıdır. Birden fazla yazılıp silinebilen CD’lerdir. CD-RW’lerin yapısı  gümüş-indiyum-antimon-tellür alaşımından oluşur. CD-R’de olduğu gibi bunda da metal yansıtıcı bir yüzey üzerinde renkli bir kısım bulunmaktadır. CD-RW’deki renkli kısım iki farklı tipi bir arada bulundurabiliyor. Kristallin ve Amorph. Kimyacılar kristalleşmeden katılaşan sıvılara amorph adını veriyorlar. Örneğin, Cam. Renkli tabakadaki amorph kısımları ışını yansıtmadan geçirir. Geçen ışık ancak metal kısımdan yansıyarak geri döner. Kristallin kısımlar ise lazer veriyi okurken yansıtır. Kristallin ve amorph iki farklı yansıtıcı yüzey oluşturur ve bu sayede dijital veriler birleştirilir. CD-RW’nin yazılması sırasında yazıcı renkli yüzeye yoğun lazer ışınları yollamaktadır. Bu esnada ısı 500 celsius’u bulabilir. Bu işlemden hemen sonra renkli madde hemen soğumakta ve amorph bir duruma gelmektedir.

CD-RW’de gibi CD’yi eski haline döndürmek mümkündür. Amorph bölgeler 200 celsius’a kadar tekrar ısıtıldığında daha yavaş soğuyarak kristalleşiyor ve veri siliniyor. Ve CD-RW tekrar yazılmaya el verişli hale geliyor.


Hazırlayan

 Saniye CANDAŞ

Kaynaklar

Tischer, Michael, PC Intern, 1996

Mueller, Scott, PC Donanım ve Bakım Klavuzu, İstanbul 2001

http://www.bilisimrehber.com.tr

http://www.howstuffworks.com

Bir Cevap Yazın