Автор: admin

Курсовая работа по дисциплине «информатика»

Студент группы

Тюменский государственный нефтегазовый университет

2007

Аннотация

В данной пояснительной записке содержат 65 страниц, 7 картинок. Программа «Алфавит» занимает 538 байт, «Калькулятор» занимает 535 байт. Данная курсовая работа раскрывает тему ссылочных данных и динамических переменных. Содержит две главы. В первой главе дается теоретическое объяснение ссылочным данным и динамическим переменным. Во второй главе дает практическое объяснение, которое раскрыто в двух задачах.

Федеральное агентство по образованию

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Тобольский индустриальный институт

«Утверждаю:»

Заведующий Кафедры

___________________

___________________

«___»________200_ г.

Задание

Курсовая работа по дисциплине

информатика

Студент: группа: руководитель:

Тема курсовой работы :Ссылочные типы. Динамические переменные

Техническое задание

Составить программу «Калькулятор»

Составить программу, содержащую процедуру которая, выполняет сортировку списка по значению поля содержащего символьные значения из набора букв латинского алфавита

Отчетный материал курсовой работы

Пояснительная записка

Дискета с отложенной версией программы

Рекомендуемая литература

Рапаков Г. Г. и Ржецукая С. Ю.. Turbo Pascal для студентов и школьников. BHV – С.-Петербург 2004

Меженный О. А. Turbo Pascal: учитель программирования. Диалектива 2001.

Культин Н.. Программирование в Turbo Pascal и Delphi. BHV 2003

Фаронов В. В. Turbo Pascal: учебное пособие. BHV 2006

Задание выдано «__»_____200_ г.

Руководитель ______

(подпись)

Отзыв руководителя

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Руководитель_________

(подпись)

Задание принято «__»_______200_ г.

Введение

В любой вычислительной системе память относится к таким ресурсам, которых всегда не хватает. Управление памятью — одна из главных забот программиста, так как для него очень важно создавать программы, эффективно использующие память, ведь во время выполнения программы память необходима для следующих элементов программ и данных:

сама программа пользователя;

системные программы времени выполнения, которые осуществляют вспомогательные действия при работе программы пользователя;

определяемые пользователем структуры данных и константы;

точки возврата для программ;

временная память для хранения промежуточных результатов при вычислении выражений;

временная память при передаче параметров;

буферы ввода-вывода, используемые как временные области памяти, в которых хранятся данные между моментом их реальной физической передачи с внешнего устройства или на него и моментом инициализации в программе операции ввода или вывода;

различные системные данные (информация о статусе устройств ввода-вывода и др.).

И статические, и динамические переменные вызываются по их адресам. Без адреса не получить доступ к нужной ячейке памяти, но, используя статические переменные, непосредственно адрес не указываете, а обращаетесь к переменной по имени. Компилятор размещает переменные в памяти и подставляет нужные адреса в коды команд.

Адресация динамических переменных происходит через указатели. В Паскале можно определить переменные, которые имеют тип указатель, их значения определяют адрес объекта. Для работы с динамическими переменными в программе должны быть предусмотрены:

выделение памяти под динамическую переменную;

присвоение указателю на динамическую переменную адреса выделенной памяти (инициализация указателя);

освобождение памяти после использования динамической переменной.

Из этого перечня видно, что управление памятью касается широкого класса объектов.

Программист сам должен резервировать место под переменную, определять значения указателей, освобождать память — удалять динамические переменные. Для использования динамической переменной где-то в статике должен быть указатель на нее. Компилятор предусматривает место под указатель, об инициализации указателя должен заботиться программист.

Вместо любой статической переменной можно использовать динамическую, но без реальной необходимости этого делать не стоит. Переменные простых типов нет смысла размещать в динамической области, поскольку они занимают меньше места, чем указатель на них. Например, указатель на целое занимает 4 байта, само целое — 2 байта. Кроме того, при динамическом распределении памяти удлиняется текст программы, снижаются наглядность и быстродействие. Это объясняется тем, что, во-первых, нужно во время исполнения программы определять значения указателей, а во-вторых, усложняется доступ к значению переменной.

Глава I. Теоретическая часть

1. Указатели. Описание указателей

Указатели — это особый тип данных. В переменных этого типа хранятся адреса других переменных содержащих полезную для программы информацию. На первый взгляд может показаться, что использование указателей приводит к лишним затратам памяти и к усложнению программы, а также существе усложняет и сам процесс программирования. В данной главе мы, приведем такие примеры использования указателей, из которых станет ясно, что все дополнительные затраты на их хранение и обработку окупаются в полной мере. Работа с указателями предусмотрена не только в Pascal, но и в некоторых других языках программирования. Например, в языке С указатели используются практически в любой программе.

В Pascal роль указателей несколько скромнее, и, тем не менее, начинающим программистам следует усвоить базовые принципы работы с указателями, чтобы глубже понять внутренний механизм обработки и выполнения любой компьютерной программы.

1.1. Указатели и адреса

Известно, что адресом переменной является адрес первого байта ячейки памяти, которая под нее отводится. Для данных структурных типов (массивов и записей) их адресом считается адрес первого байта первого элемента.

В Turbo Pascal существует возможность прямого доступа к любому байту оперативной памяти по его адресу при помощи определенных в модуле system массивов Mem, MemW и MemL, которые позволяют записать информацию или прочитать ее непосредственно из ячеек памяти (один, два или четыре байта). Это очень опасные действия, поэтому они исключены в 32- разрядных системах программирования. Все же дадим краткие пояснения для тех, кто работает в среде Borland (Turbo) Pascal.

В качестве индекса в этих массивах используется адрес, записанный в виде, принятом в DOS: сегмент : Смещение относительно начала сегмента. Такой странный способ записи адреса связан с тем, что в операционной системе DOS вся память разбита на сегменты, размеры которых не превышают 64 Кбайт. Для получения абсолютного адреса из пары сегмент Смещение система прибавляет к сегменту справа шестнадцатеричный ноль (это четыре нуля в двоичной системе), а затем складывает его со смещением. Таким способом можно адресовать 1 Мбайт памяти.

Например, начальный адрес видеобуфера запишется в виде $B800:$000, а обратиться к самому первому его байту можно так: Mem[$В800:$0000], к первым двум байтам — MemW[$B800:$0000], к первым четырем байтам — MemL [$B800:$0000]. Абсолютный адрес, соответствующий данной паре, — $B8000.

Еще один пример для любознательных — оператор mem[0:$41C]:=mem[0:$41А]; можно применить для принудительной очистки буфера клавиатуры. Здесь адрес маркера конца буфера клавиатуры приравнивается к адресу его начала. Конечно, в данном случае лучше воспользоваться средствами модуля crt.

Имеется еще один способ обращения к оперативной памяти — использование служебного слова absolute при описании переменной. В этом случае переменная будет располагаться именно по тому адресу в оперативной памяти, который указан после absolute. Разумеется, использование служебного слова absolute — столь же опасный способ, как и обращение к памяти через предопределенные массивы.

Однако absolute может использоваться и более безопасным способом, позволяя совмещать в памяти две переменные с разными именами. В языке Pascal есть специальная операция получения указателя на переменную (или процедуру) — она обозначается как @. Имеется также эквивалентная ей функция addr.

Например, @x или addr(х) — адрес переменной х.

Имеется и обратная операция получения значения переменной по ее адресу, которая обозначается знаком ^. Например, р^ переменная с адресом р.

В повседневной практике средства работы с адресами используются довольно редко. Основное назначение указателей состоит в том, чтобы обеспечить механизм использования в программе динамических переменных. Этот механизм мы и будем обсуждать подробно в следующих разделах.

1.2. Описание указателей

В Pascal имеются два различных вида указателей: типизированные и нетипизированные. Типизированный указатель — это указатель на переменную определенного типа, например, целого, строкового или типа массива Нетипизарованный указатель — это адрес первого байта области памяти, в которой может размещаться любая информация вне зависимости от ее типа.

Описание двух видов указателей выполняется по-разному:

var p1: ^integer; {указатель на переменную целого типа}

p2: ^string; {указатель на стоку}

p3 pointer; {нетипизированный указатель}

Заметим что тип pointer совместим со всеми типами указателей. В дальнейшем изложении для удобства имена всех указателей будем начинать с буквы p (pointer).

Каждый указатель размещается в сегменте данных или в стеке (если он объявлен в подпрограмме) и занимает там 4 байта. Это дополнительные “накладные расходы’ памяти. Поэтому обычные переменные очень редко создают и уничтожают динамически, оставляя эту возможность для больших совокупностей данных.

Чем больше размер динамической переменной, тем меньше доля накладных расходов. Например, при хранении в динамической памяти массивов больших размеров лишние 4 байта, затраченные на указатель, несущественны.

2. Списки

Списки представляют собой способ организации структуры данных, при которой элементы некоторого типа образуют цепочку. Для связывания элементов в списке используют систему указателей. В минимальном случае, любой элемент линейного списка имеет один указатель, который указывает на следующий элемент в списке или является пустым указателем, что интерпретируется как конец списка. На рис. 1 приведено понятийное изображение линейного списка.

2.1 Линейные однонаправленные списки

Линейные однонаправленные списки являются динамической структурой данных, каждый элемент которой состоит из информативной и ссылочной части. Ниже представлено описание динамической строки символов.

type

TypeOfElem= Char;

Assoc= ^DynElem;

DynElem= record

Elem: TypeOfElem;

NextElem: Pointer

end;

DynStr= Assoc;

На практике, для обработки динамических строк вводят два указателя: на начало и конец (текущий элемент) цепочки.

var HeadOfStr: Pointer; ElemOfStr: DynStr;

Для создания цепочки выполняется последовательность операторов, связанная с начальным указателем.

new( ElemOfStr ); ElemOfStr^.Elem:= ▒▓; ElemOfStr^.NextElem:= nil; HeadOfStr:= ElemOfStr;

Для создания каждого следующего элемента списка должна быть выполнена следующая последовательность операторов:

new( ElemOfStr^.NextElem ); ElemOfStr:= ElemOfStr^.NextElem; ElemOfStr^.Elem:= ▒▓;

ElemOfStr^.NextElem:= nil; {признак конца списка}

Для поиска заданного элемента строки необходимо просмотреть последовательные звенья цепочки и сравнить значение информативного поля каждого из них с заданным. Этот процесс может окончиться при получении следующих результатов:

1. очередной элемент списка содержит заданный элемент; тогда значение функции √ истинно, а также известно значение ссылки на это звено;

2. список исчерпан и заданное значение информационного поля элемента не найдено; при этом значение функции ложно.

function FoundElem(st: DynStr; Info: TypeOfElem; var Result: Pointer): Boolean;

var q: DynStr;

begin

FoundElem:= False;

Result:= nil;

q:= st^.NextElem;

while ( q <> nil ) and ( Result= nil ) do begin

if q^.Elem= Info then begin

FoundElem:= True;

Result:= q

end;

q:= q^.NextElem

end

end;

Операция удаления элемента списка должна решать две задачи:

1. изменение ссылки предыдущего элемента так, чтобы она указывала на следующий;

2. уничтожение элемента с помощью функции dispose.

procedure DelElem( ElemOfStr: DynStr );

var q, p: DynStr;

begin

if ElemOfStr^.NextElem <> nil then begin

q:= ElemOfStr^.NextElem;

p:= ElemOfStr^.NextElem;

ElemOfStr^.NextElem:= p^.NextElem;

dispose( q );

end

end;

Для вставки элемента в список необходимо выполнить следующую последовательность действий:

1. создать новый динамический объект, который будет представлять элемент списка;

2. инициализировать информационное поле нового элемента;

3. полю ссылки нового элемента присвоить значение поля ссылки того элемента, после которого вставляется новый;

4. полю ссылки элемента, после которого вставляется новый присвоить значение ссылки на новый элемент.

procedure InclElem( Info: TypeOfElem; ElemOfStr: DynStr );

var q:DynStr;

begin

if not ( ElemOfStr= nil ) then begin

new( q );

q^.NextElem:= ElemOfStr^.NextElem;

q^.Elem:= Info;

ElemOfStr^.NextElem:= q

end

end;

Рассмотрим процедуру вставки нового элемента в список в позицию, зависящую от значения информационного поля нового элемента. Такой алгоритм наполнения списка повлечет за собой его упорядоченность. Очевидно, что в момент вставки нового элемента нужно рассмотреть четыре ситуации, связанные со следующими состояниями списка:

1. пустой список; в этом случае для вставки первого элемента потребуется лишь скопировать содержимое ссылки на начало списка в связывающее поле записи и после этого скопировать ссылку на запись в область памяти, которая указывает на начало списка;

2. список не пуст, а из сравнения информационных полей элементов списка с соответствующим полем нового элемента следует, что его нужно вставить в начало; в этом случае применяется последовательность действий, описанная в п. 1;

3. список не пуст, а элемент нужно вставить в конец; в этой ситуации необходимо скопировать ссылку на новую запись в связывающее поле записи, стоящей в данный момент в конце списка, затем положить значение связываемого поля новой записи равным nil;

4. список не пуст, а элемент необходимо вставить между двумя элементами списка; здесь необходимо скопировать значение связующего поля того элемента, который должен предшествовать новому в поле связи нового элемента, а затем скопировать ссылку на новый элемент в связующем поле того элемента, который должен предшествовать новому в списке.

Данные четыре операции покроются тремя вариантами вставки: в начало списка, в конец списка и между двумя элементами списка. Общий алгоритм процедуры должен выглядеть следующим образом (ниже Тек_Ссылка означает ссылку на текущий элемент, а Пред_Ссылка √ значение ссылки на предшествующий):

1. Установить значение Тек_Ссылка так, чтобы оно указывало на начало списка, положить значение Пред_Ссылка = nil и установить признак того, что положение вставляемого элемента не определено.

2. Пока в списке остаются еще не просмотренные элементы и положение нового элемента не определено выполнять следующее: — если новый элемент следует за тем, на который указывает Тек_Ссылка, то положить значение Пред_Ссылка равным Тек_Ссылка и изменить значение Тек_Ссылка так, чтобы оно указывало на следующий элемент; — иначе установить признак того, что положение вставляемого элемента не определено.

3. Если Пред_Ссылка= nil, то вставить элемент в начало списка. Если и Пред_Ссылка и Тек_Ссылка не равны nil, то вставить новый элемент между теми элементами, на которые указывают Пред_Ссылка и Тек_Ссылка. Если Пред_Ссылка не равна nil, а Тек_Ссылка= nil, то вставить новый элемент в конец списка.

procedure InclWithSort( NewElem: DynStr; var HeadOfStr: Pointer);

var

CurrAssoc, PredAssoc: DynStr; {соответственно Тек_Ссылка и Пред_Ссылка}

IsFounded: Boolean;

begin

CurrAssoc:= HeadOfStr;

PredAssoc:= nil;

IsFounded:= False;

while ( CurrAssoc <> nil ) and not IsFounded do begin

if NewElem^.Elem > CurrAssoc^.Elem then begin

{перейти к следующему элементу}

PredAssoc:= CurrAssoc;

CurrAssoc:= CurrAssoc^.NextElem

end

else IsFounded:= True

end;

{позиция вставки нового элемента найдена}

if PredAssoc= nil then begin

{вставка нового элемента в начало списка}

NewElem^.NextElem:= HeadOfStr;

HeadOfStr:= NewElem

end;

if ( PredAssoc <> nil ) and ( CurrAssoc <> nil ) then begin

{вставка элемента между элементами, на которые указывают ссылки PredAssoc

CurrAssoc}

NewElem^.NextElem:= PredAssoc^.NextElem;

PredAssoc^.NextElem:= NewElem

end;

if ( PredAssoc <> nil ) and ( CurrAssoc= nil ) then begin

{вставка в конец списка}

PredAssoc^.NextElem:= NewElem;

NewElem^.NextElem:= nil

end

end;

2.2 Двунаправленные списки

Линейный список неудобен тем, что при попытке вставить некоторый элемент перед текущим элементом, требуется обойти почти весь список, начиная с заголовка, чтобы изменить значение указателя в предыдущем элементе списка. Чтобы устранить данный недостаток вводится второй указатель в каждом элементе списка. Первый указатель связывает данный элемент со следующим, а второй √ с предыдущим. Такая организация динамической структуры данных получила название линейного двунаправленного списка (двусвязного списка). На рис. 2 приведена графическая интерпретация двунаправленного списка.

Интересным свойством такого списка является то, что для доступа к его элементам вовсе не обязательно хранить указатель на первый элемент. Достаточно иметь указатель на любой элемент списка. Первый элемент всегда можно найти по цепочке указателей на предыдущие элементы, а последний — по цепочке указателей на следующие. Но наличие указателя на заголовок списка в ряде случаев ускоряет работу со списком

2.3 Циклические списки

Линейные списки характерны тем, что в них можно выделить первый и последний элементы, причем для однонаправленного линейного списка обязательно нужно иметь указатель на первый элемент. Циклические списки также как и линейные бывают однонаправленными и двунаправленными. Основное отличие циклического списка состоит в том, что в списке нет пустых указателей (см. рис 3).

Последний элемент списка содержит указатель, связывающий его с первым элементом. Для полного обхода такого списка достаточно иметь указатель только на текущий элемент.

В двунаправленном циклическом списке система указателей аналогична системе указателей двунаправленного линейного списка (см. рис 4).

Двунаправленный циклический список позволяет достаточно просто осуществлять вставки и удаления элементов слева и справа от текущего элемента. В отличие от линейного списка, элементы являются равноправными и для выделения первого элемента необходимо иметь указатель на заголовок. Однако во многих случаях нет необходимости выделять первый элемент списка и достаточно иметь указатель на текущий элемент.

Разберем решение типичной задачи, связанной с обработкой списков.

Текст задания

С использованием списков, заданный во входном файле текст (за которым следует точка) распечатать в обратном порядке.

Решение

program reverse;

type List= ^Elem;

Elem= record

Info: Char;

Next: List

end;

var

L, p: List;

c: char;

begin

{ввод литер текста и запись их в обратном порядке в список L (без заглавного звена)}

L:= nil; {ссылка на построенную часть списка}

read( c );

while c <> ‘.’ do begin

{добавить с в начало списка}

new( p );

p^.Info:= c;

p^.Next:= L;

L:= p;

read( c )

end;

{печать литер из L}

while L <> nil do begin

write( L^.Info );

L:= L^.Next

end;

writeln

end.

3. Очереди и стеки

Очередь и стек представляют собой структуры данных с фиксированными механизмами занесения и выбора элементов. Возможны реализации очереди и стека на базе регулярных или списковых структур данных. Соответственно представлению изменяется реализация механизмов обработки структур. Однако определяющими являются следующие принципы: очередь предполагает занесение нового элемента в конец, а выбор с начала списка (FIFO √ First In First Out); в стек элемент заносится в начало и выбирается также сначала (LIFO √ Last In First Out).

3.1 Очередь на базе списка

Из механизма FIFO следует, что в очереди доступны два элемента √ первый и последний простая очередь (см. рис. 5).

Структура данных, представляющая очередь, могла бы выглядеть следующим образом:

type

TypeOfElem= {};

Assoc= ^ElementOfQueue;

ElementOfQueue= record

Elem: TypeOfElem;

NextElem: Pointer

end;

Queue= Assoc;

3.2 Создание (очистка) очереди

Для создания новой пустой или очистки существующей очереди достаточно присвоить указателям на первый и последний элементы значение nil.

procedure CreateQueue ( var FirstElem, LastElem: Queue);

begin

FirstElem:= nil;

LastElem:= nil

end;

3.3 Проверка очереди на пустоту

Условием пустоты очереди является значения указателей на первый и последний элементы, равные nil.

function QueueIsClear( var FirstElem, LastElem: Queue ): Boolean;

begin

QueueIsClear:= ( FirstElem= nil ) and ( LastElem= nil )

end;

3.4 Включение элемента в очередь

Для включения элемента в очередь, необходимо создать новый элемент типа очередь, затем инициализировать его информационное поле. В заключение изменить его указатель и указатель на последний элемент очереди так, чтобы последним стал новый элемент.

procedure IncludeInQueue( var FirstElem, LastElem: Queue; NewElem: TypeOfElem);

var

ServiceVar: Queue;

begin

{создание нового элемента}

new( ServiceVar );

ServiceVar^.Elem:= NewElem;

ServiceVar^.NextElem:= nil;

if ( FirstElem= nil ) and ( LastElem= nil ) then begin

{создать очередь из одного элемента}

FirstElem:= ServiceVar;

LastElem:= ServiceVar

end

else begin

{созданный элемент поместить в конец очереди}

LastElem^.NextElem:= ServiceVar;

LastElem:= ServiceVar

end

end;

3.5 Выбор элемента из очереди

При выборе элемента из очереди информационное поле первого ее элемента должно быть присвоено результирующей переменной, а сам элемент должен быть исключен из очереди и удален. Здесь необходима также проверка на то, являлся ли этот элемент в очереди единственным, и если да, то необходимо соответствующим образом изменить указатель на последний элемент.

procedure SelectFromQueue( var FirstElem, LastElem: Queue; var Result: TypeOfElem);

var

ServiceVar: Queue;

begin

if not ( ( FirstElem= nil ) and ( LastElem= nil ) ) then begin

Result:= FirstElem^.Elem;

ServiceVar:= FirstElem;

{убираем 1-ый элемент из очереди}

FirstElem:= FirstElem^.NextElem;

{был ли это последний элемент}

if FirstElem= nil then

LastElem:= nil;

dispose( ServiceVar )

end

end;

3.6 Стек на базе списка

Из механизма LIFO следует, что в стеке доступен только последний занесенный его элемент √ так называемая вершина стека. Главный элемент, представляющий весь список как единый объект, в случае стека оказывается лишним, его роль выполняет вершина стека. Элемент, занесенный в стек раньше других имеет ссылку nil (см. рис. 6).

Структура данных, представляющая стек, могла бы выглядеть следующим образом:

type

TypeOfElem= {};

Assoc= ^ElementOfStack;

ElementOfStack= record

Elem: TypeOfElem;

NextElem: Pointer

end;

Stack= Assoc;

Рассмотрим реализацию основных операций над стеком.

3.7 Создание (очистка) стека

Для создания нового пустого или очистки существующего стека достаточно присвоить указателю на первый его элемент (вершину) значение nil.

procedure CreateStack ( var StackHead: Stack);

begin

StackHead:= nil

end;

3.8 Проверка стека на пустоту

Условием пустоты стека является значение его вершины, равное nil.

function StackIsClear( var StackHead: Stack ): Boolean;

begin

StackIsClear:= ( StackHead= nil )

end;

3.9 Занесение элемента в стек

Для включения элемента в стек, необходимо создать новый элемент типа стек, затем инициализировать его информационное поле. В заключение изменить его указатель и указатель на первый элемент стека так, чтобы первым стал новый элемент.

procedure IncludeInStack( var StackHead: Stack; NewElem: TypeOfElem );

var

ServiceVar: Stack;

begin

{создание нового элемента}

&nbspnew( ServiceVar );

ServiceVar^.Elem:= NewElem;

{созданный элемент сделать вершиной стека}

ServiceVar^.NextElem:= StackHead;

StackHead:= ServiceVar

end;

3.10 Выбор элемента из стека

При выполнении этой операции информационное поле элемента, находящегося в вершине стека, должно быть присвоено в качестве значения некоторой переменой, а сам элемент должен быть исключен из стека и уничтожен.

procedure SelectFromStack( var StackHead: Stack; var Result: TypeOfElem);

var

ServiceVar: Assoc;

begin

if StackHead <> nil then begin

{выбор элемента из вершины}

Result:= StackHead^.Elem;

{запоминание ссылки на старую вершину}

ServiceVar:= StackHead;

{исключение из стека и уничтожение элемента}

StackHead:= StackHead^.NextElem;

dispose( ServiceVar )

end

end;

Необходимо обратить внимание на введение вспомогательной переменной ссылочного типа ServiceVar для осуществления удаления элемента. Типична ошибка, связанная с попыткой решить эту задачу через dispose( StackHead ).

Разберем решение типичной задачи, связанной с обработкой стека.

Текст задания

Используя стек (считать уже описанными тип Stack с информационным элементом типа Char, функцию StackIsClear (проверка пустоты стека) и процедуры CreateStack (очистка стека), IncludeInStack (вставка элемента в стек), SelectFromStack (выборка элемента из стека)) решить следующую задачу: в текстовом файле f записана без ошибок формула следующего вида:

<формула>::= <цифра>|M(<формула>,<формула>)|m(<формула>,<формула>)

цифра::= 0|1|2|3|4|5|6|7|8|9

где M обозначает функцию max, а m √ min. Вычислить (как целое число) значение данной формулы (например, M( 5, m( 6, 8)): 6).

Решение

program StackSample;

type

FileType= File of Char;

var

Source: FileType;

function formula( var t: FileType ): integer;

type

TypeOfElem= Char;

Assoc= ^ElementOfStack;

ElementOfStack= record

Elem: TypeOfElem;

NextElem: Pointer

end;

Stack= Assoc;

var

S: Stack;

c, op, x, y: char;

procedure CreateStack ( var StackHead: Stack);

begin

StackHead:= nil

end;

function StackIsClear( var StackHead: Stack ): Boolean;

begin

StackIsClear:= ( StackHead= nil )

end;

procedure IncludeInStack( var StackHead: Stack; NewElem: TypeOfElem );

var

ServiceVar: Stack;

begin

{создание нового элемента}

new( ServiceVar );

ServiceVar^.Elem:= NewElem;

{созданный элемент сделать вершиной стека}

ServiceVar^.NextElem:= StackHead;

StackHead:= ServiceVar

end;

procedure SelectFromStack( var StackHead: Stack; var Result: TypeOfElem );

var

ServiceVar: Assoc;

begin

if StackHead <> nil then begin

{выбор элемента из вершины}

Result:= StackHead^.Elem;

{запоминание ссылки на старую вершину}

ServiceVar:= StackHead;

{исключение из стека и уничтожение элемента}

StackHead:= StackHead^.NextElem;

dispose( ServiceVar )

end

end;

begin

reset( t );

CreateStack( S );

while not eof( t ) do begin

read(t, c);

{обработка очередной литеры текста (литеры ╚(╩ и ╚,╩ игнорируются)}

if c in [‘0′..’9′,’M’,’m’] then IncludeInStack( S, c)

else

if c= ‘)’ then begin {конец формулы вида p(x, y)}

{в конце стека находится тройка op x y, она удаляется

из стека, выполняется операция op и результат

записывается в стек}

SelectFromStack( S, y );

SelectFromStack( S, x );

SelectFromStack( S, op );

case op of

‘M'{max}: if x > y then c:= x else c:= y;

‘m'{min}: if x < y then c:= x else c:= y

end;

IncludeInStack( S, c )

end

end; {of while}

{в стеке осталась одна цифра √ значение всей формулы; цифра переводится в целое число}

SelectFromStack( S, c );

formula:= ord( c ) — ord( ‘0’ )

end;

begin

assign( Source, ‘c:tempsource.txt’ );

writeln( Formula( Source ) );

end.

4. Двоичные деревья

Элементы двоичного дерева помимо информативной части имеют две ссылки √ на нижний левый и на нижний правый элементы. Принцип построения двоичного дерева заключается в том, что очередной элемент в зависимости от значения информативной части должен попасть в правое (если информационная часть включаемого элемента больше информационной части корня) или левое (в противном случае) поддерево. При этом в рамках выбранного поддерева определение местоположения нового элемента производится аналогично (см. рис. 7).

Данную структуру целесообразно описать следующим образом:

type

TypeOfElem= {};

Assoc= ^ElemOfTree;

ElemOfTree= record

Elem: TypeOfElem;

Left, Right: Pointer

end;

4.1 Поиск элемента в дереве

function FoundInTree( Elem: TypeOfElem; var Tree, Result: Pointer ): Boolean;

var

ServiceVar: Assoc;

b: Boolean;

begin

b:= False;

ServiceVar:= Tree;

if Tree <> nil then

repeat

if ServiceVar^.Elem= Elem then b:= True

else

if Elem < ServiceVar^.Elem then ServiceVar:= ServiceVar^.Left

else ServiceVar:= ServiceVar^.Right

until b or ( ServiceVar= nil );

FoundInTree:= b;

Result:= ServiceVar

end;

4.2 Включение элемента в дерево

Включение элемента в дерево реализуется путем во-первых, поиска вершины √ предка нового элемента, во-вторых, непосредственным включением элемента в дерево по найденной позиции. Опишем процедуру поиска предка для нового элемента.

function SearchNode( Elem: TypeOfElem; var Tree, Result: Assoc): Boolean;

var

ServiceVar1, ServiceVar2: Assoc;

b: Boolean;

begin

b:= False;

ServiceVar1:= Tree;

if Tree <> nil then

repeat

ServiceVar2:= ServiceVar1;

if ServiceVar1^.Elem= Elem then {элемент найден} b:= True

else begin

{запоминание обрабатываемой вершины}

ServiceVar2:= ServiceVar1;

if Elem < ServiceVar1^.Elem then ServiceVar1:=

ServiceVar1^.Left

else ServiceVar1:= ServiceVar1^.Right

end

until b or ( ServiceVar1= nil );

SearchNode:= b;

Result:= ServiceVar2

end;

Как видно из описания, эта функция подобна ранее рассмотренной функции поиска элемента дерева (FoundInTree), но в качестве побочного эффекта фиксируется ссылка на вершину, в которой был найден заданный элемент (в случае успешного поиска), или ссылка на вершину, после обработки которой поиск прекращен (в случае неуспешного поиска). Сама процедура включения элемента в дерево будет иметь следующее описание.

procedure IncludeInTree( Elem: TypeOfElem; var Tree: Assoc );

var

Result, Node: Assoc;

begin

if not SearchNode( Elem, Tree, Result ) then begin

{формирование новой вершины в дереве}

new( Node );

Node^.Elem:= Elem;

Node^.Left:= nil;

Node^.Right:= nil;

if Tree= nil then

{если дерево пусто, то созданный элемент сделать вершиной дерева}

Tree:= Node

else

{подсоединить новую вершину к дереву}

if Elem < Result^.Elem then Result^.Left:= Node

else Result^.Right:= Node

end

end;

Двоичное дерево можно рассматривать как рекурсивную структуру данных, состоящую из корневой записи, указывающей на левое и правое поддерево. Оба поддерева имеют такую же структуру: корень поддерева и правое и левое поддеревья. При этом, для представления дерева рекурсивной динамической структурой целесообразно модифицировать описание типа дерева, данное выше. А именно, удобнее изменить тип ссылок на левое и правое поддеревья с нетипизированного (Pointer) на типизированный:

type

TypeOfElem1= {};

Assoc1= ^ElemOfTree1;

ElemOfTree1= record

Elem: TypeOfElem1;

Left, Right: Assoc1

end;

Опишем процедуру вставки элемента рекурсивно.

procedure IncludeInTree2( NewElem: Assoc1; var SubTree: Assoc1 );

begin

if SubTree= nil then begin

SubTree:= NewElem;

NewElem^.Left:= nil;

NewElem^.Right:= nil;

end

else

if NewElem^.Elem < SubTree^.Elem then

IncludeInTree2( NewElem, SubTree^.Left )

else

IncludeInTree2( NewElem, SubTree^.Right )

end;

4.3 Удаление элемента дерева

Проблема реализации данной операции состоит в том, что в общем случае, в удаляемую вершину входит одна связь, а выходят две. Поэтому, необходимо найти подходящий элемент дерева, который можно было бы вставить на место удаляемого. Этот элемент является либо самым правым элементом левого поддерева (для достижения этого элемента необходимо перейти в следующую вершину по левой ветви, а затем, переходить в очередные вершины по правым ветвям до тех пор, пока очередная такая ссылка не будет равна nil), либо самый левый элемент правого поддерева (для достижения этого элемента необходимо перейти в следующую вершину по правой ветви, а затем, переходить в очередные вершины по левым ветвям до тех пор, пока очередная такая ссылка не будет равна nil). Процедура исключения элемента из двоичного дерева должна различать тои случая:

1. элемента с заданной информативной частью в дереве нет; 2. элемент с заданной информативной частью имеет не более одной ветви; 3. элемент с заданной информативной частью имеет две ветви.

procedure DeleteElemOfTree( var Tree: Assoc1; Elem: TypeOfElem1 );

var

ServiceVar1: Assoc1;

procedure Del( var ServiceVar2: Assoc1 );

begin

if ServiceVar2^.Right= nil then begin

ServiceVar1^.Elem:= ServiceVar2^.Elem;

ServiceVar1:= ServiceVar2;

ServiceVar2:=ServiceVar2^.Left

end

else Del( ServiceVar2^.Right )

end;

begin

{удаление элемента с информативным полем равным Elem из дерева Tree}

if Tree= nil then

{первый случай процедуры удаления}

writeln( ‘Элемент не найден’ )

else

{поиск элемента с заданным ключом}

if Elem < Tree^.Elem then DeleteElemOfTree( Tree^.Left, Elem )

else

if Elem > Tree^.Elem then

DeleteElemOfTree( Tree^.Right, Elem )

else begin

{элемент найден, необходимо его удалить}

ServiceVar1:= Tree;

{второй случай процедуры удаления}

if ServiceVar1^.Right= nil then

Tree:= ServiceVar1^.Left

else

if ServiceVar1^.Left= nil then

Tree:= ServiceVar1^.Right

else

{третий случай процедуры удаления}

Del( ServiceVar1^.Left )

end

end;

Вспомогательная рекурсивная процедура Del вызывается лишь в третьем случае процедуры удаления. Она переходит к самому правому элементу левого поддерева удаляемого элемента, а затем заменяет информационное поле удаляемого на значение поля найденного элемента.

4.4 Вывод элементов дерева

Данная задача также может быть решена с помощью механизма рекурсии.

procedure PrintTree( Tree: Pointer);

var

ServiceVar: Assoc1;

begin

ServiceVar:= Tree;

writeln( ServiceVar^.Elem );

if ServiceVar^.Right <> nil then PrintTree(ServiceVar^.Right);

if ServiceVar^.Left <> nil then PrintTree(ServiceVar^.Left);

end;

Разберем решение типичной задачи, связанной с обработкой двоичных деревьев.

Текст задания

Описать процедуру copy( T, T1) которая строит T1 √ копию дерева T.

Решение

procedure CopyTree( T: Tree; var T1: Tree );

begin

if T= nil then T1:= nil

else

begin

new( T1 );

T1^.Elem:= T^.Elem;

CopyTree( T^.Left, T1^.Left );

CopyTree( T^.Right, T1^.Right )

end

end;

Глава II. Практическая часть

1-Задача 1. Программа «Калькулятор»

Постановка задачи. Составить программу калькулятор.

Листинг программы

program Kalkulator;

var

M:array[1..50] of string;

j,i,n:integer;

s,s1,s2,s3:string;

x,y:real;

begin

writeln(‘BBeDi OPeRAciy’);

readln(s);

n:=length(s);

 for i:=0 to n-1 do

 begin

 M[i]:=copy(s,i,1);

 if (m[i]=’+’)or(m[i]=’-‘)or(m[i]=’*’)or(m[i]=’/’) then j:=i;

end;

s1:=copy(s,0,j-1);

s2:=copy(s,j,1);

s3:=copy(s,j+1,n);

val(s1,x,n);

val(s3,y,n);

if s2=’+’ then writeln(x+y:4:1);

if s2=’-‘ then writeln(x-y:4:1);

if s2=’*’ then writeln(x*y:4:1);

if s2=’/’ then writeln(x/y:4:1);

readln;

end.

Блок-схема

Пояснение к блок-схеме

Протокол программы

BBeDi OPeRaciy

56*9

504,0

2-Задача2. Выполнить сортировку по латинскому алфавиту

Постановка задачи. Составить программу которая, сортирует буквы латинского алфавита по алфавиту.

Листинг программы

program Alfavit;

var

M:array[1..50] of string;

j,i,n:integer;

b:boolean;

s,tmp:string;

begin

writeln(‘BBeDu TekcT’);

readln(s);

n:=length(s);

 for i:=0 to n-1 do

 begin

 M[i]:=copy(s,i,1);

end;

b:=true;

while b do

begin

 b:=false;

 for i:=1 to n-1 do

 begin

 if m[i] > m[i+1] then

 begin

 tmp:= m[i];

 m[i]:=m[i+1];

 m[i+1]:=tmp;

 b:=true;

 end;

 end;

end;

for i:=0 to n-1 do begin;

write(m[i],’ ‘);

end;

readln;

end.

Блок-схема

Пояснение к блок-схеме

Протокол программы

BBeDu TekcT

abrakadabra

aaaaabbdkr

Приложения

Рис. 1. Линейный список (связанный список)

Рис. 2. Двунаправленный список

Рис. 3. Однонаправленный циклический список.

Рис. 4. Двунаправленный циклический список.

Рис. 5. Организация дека на основе линейного списка.

Рис. 6. Организация стека на основе линейного списка.

Рис. 7. Представление бинарного дерева в виде списковой структуры.

Список литературы

Рапаков Г. Г. и Ржецукая С. Ю.. Turbo Pascal для студентов и школьников. BHV – С.-Петербург 2004

Меженный О. А. Turbo Pascal: учитель программирования. Диалектива 2001.

Культин Н.. Программирование в Turbo Pascal и Delphi. BHV 2003

Фаронов В. В. Turbo Pascal: учебное пособие. BHV 2006

CD-RW

1. Появление CD-RW. Основные производители на рынке Украины

CD-RW приводы давно стали популярны на компьютерном рынке, однако зачастую при покупке выбор основывается на цене или фирме-производителе, а не на познаниях покупателя о том, какой привод обеспечит наилучшее сочетание цены/производительности/особенностей.

На вид накопитель CD-RW практически неотличим от CD-ROM — те же размеры, тот же выдвижной лоток для приема дисков, то же гнездо для подключения наушников и регулятор громкости (наш подопечный также умеет аппаратно проигрывать звуковые CD). Конструкторы пишущих накопителей обычно ограничиваются только одной кнопкой на передней панели — для управления лотком. Неизменное украшение CD-RW — логотип Compact Disc Recordable/Rewritable, по которому представителей пишущей «братии», собственно, и отличают на вид от обычных CD-ROM.

Основное «внутреннее» различие между моделями CD-RW — это их скоростные характеристики при работе с компакт-дисками разных типов. По традиции они определяются кратностью частоты вращения по отношению к прародителю жанра — Audio CD — и обозначаются известными всем «иксами». У CD-RW таких «иксов» целых три, соответствующих скорости записи CD-RW, CD-R и чтения CD-ROM.

Сложнее всего то, что представители этой троицы в разных моделях могут сочетаться в самые разнообразные комбинации. Все наши попытки дать какую-либо четкую классификацию приводов CD-RW по скоростным характеристикам успешно провалились. Ярко выраженных ценовых групп также нет. Более того, некоторые высокоскоростные устройства даже дешевле, чем более медленные. Ввиду этого к выбору дисковода CD-RW придется подходить в индивидуальном порядке.

Сегодня и в ближайшем будущем в компьютерных магазинах Украины можно встретить дисководы CD-RW от следующих производителей (в алфавитном порядке).

AOpen — многопрофильная компания, известная, в частности, как производитель материнских плат, имеет в своем арсенале и несколько моделей приводов CD-RW. Из ее изделий наибольшее распространение у нас получил CRW 9420 — дисковод со скоростными характеристиками 4х/4х/20х. Это устройство и стало предметом подробного рассмотрения, в ходе которого были обнаружены, во-первых, внушительный комплект прилагаемого ПО (утилиты AntiVirus, Ghost и VirtualDrive от Питера Нортона, программы для записи CD и ведения архивов, а также- графический редактор Ulead Photo Express 2.0), а во-вторых, — хорошие показатели реального быстродействия. В особенности оно проявилось при записи и чтении файлов на диски CD-RW: здесь привод не уступает даже некоторым моделям, работающим со скоростью 6х. Если учесть еще и цену — $261 (не самую высокую для накопителя такого класса), то покупка этого устройства кажется вполне разумной. Кстати, не так давно появилась новая модель от AOpen — CRW 9624, для которой заявлены еще более высокие скоростные показатели — 6х/4х/24х.

Компания BTC также не замедлила дополнить свою линейку пишущими оптическими дисководами, а так как ее изделия обычно повсеместно присутствуют в украинских компьютерных магазинах, то можно ожидать, что как минимум одна ее модель CD-RW попадется вам на глаза. Младшей в линейке пока является BCE62IE, работающая на скоростях 2х/2х/6х и доступная у нас по цене около $200. Правда, удачной такую покупку назвать нельзя (виной тому низкая скорость чтения CD-ROM и сравнительно высокая цена), но следующий накопитель CD-RW от BTC — BCE424IE — выглядит куда более привлекательно. Его скоростные характеристики (4х/4х/24х) находятся на вполне современном уровне.

Знаменитое семейство «бластеров» от Creative Labs уже достаточно давно обзавелось «пишущей» ветвью — CD-RW Blaster. К нам в руки попала одна из самых простых моделей этой линейки — RW2224E. Ее скоростные параметры — 2х/2х/24х — явно оптимизированы для быстрого чтения дисков, что служит еще одним аргументом для отказа от использования дополнительного привода CD-ROM. Реальные показатели этого устройства несколько неожиданны — если по скорости работы с CD-RW оно находится на уровне аналогов и даже некоторых более новых моделей, то при записи CD-R и чтении компакт-дисков заметно отставание (как это ни странно, в последнем случае). Правда, цена RW2224E довольно привлекательна — всего $170 — однако стоит ли только из-за нее соглашаться на покупку, решать вам, тем более что в линейке CD-RW Blaster есть целый ряд более совершенных накопителей. Новейший из них — RW8432 — обладает чуть ли не самыми высокими на сегодняшний день скоростными характеристиками — 8х/4х/32х.

Компания Hewlett-Packard также известна не только принтерами и сканерами, но и продуктами для хранения информации, среди которых присутствуют и дисководы CD-RW серии CD Writer Plus. Базовая на сегодня модель — 8100i — работает на скоростях 4х/4х/24х, укомплектована солидным набором ПО и обладает хорошим реальным быстродействием, в особенности при записи CD-R и чтении CD-ROM. Кстати, это устройство показало себя с лучшей стороны при чтении низкокачественных дисков. Еще из дисководов HP доступны CD Writer Plus 8210i (с теми же скоростями 4х/4х/24х) и «быстроходный» 9110i (8х/4х/32х). Единственный недостаток всех этих продуктов — высокая цена (от $280 за 8110i до $370 за 9110i). Так что владельцами накопителей от HP станут, прежде всего, обеспеченные пользователи, требовательные к качеству.

Mitsumi, оптические дисководы которой были в свое время так же популярны, как сейчас мыши, тоже производит накопители CD-RW. Сегодня она предлагает в качестве базовой модели 4802ТЕ (4х/2х/8х), а тем, кто предпочитает инструменты помощнее, — 4804ТЕ (4х/4х/24х). Первое из упомянутых нами устройств прошло тестирование и показало неплохие результаты при работе с CD-R и CD-RW (что в последнем случае весьма неожиданно, если учитывать заявленную скорость 2х), «компенсировавшиеся» явно недостаточной производительностью при чтении CD-ROM (8х, все-таки). Правда, цена обеих моделей Mitsumi очень низка — $150 за 4802ТЕ и $200 за 4804ТЕ. Поэтому первое устройство лучше использовать в паре с высокоскоростным CD-ROM или DVD-ROM, когда скорость чтения компакт-дисков не так важна. Владельцам ПК в стильных цветных корпусах при выборе дисковода CD-RW стоит обратить внимание на продукцию Philips. Их пишущие оптические дисководы серии CDRW 400 традиционно изготовляются с передней панелью темно-синего цвета и золотистым выдвижным лотком. Протестированная нами модель со скоростными характеристиками 4х/4х/16х оказалась немного «медлительной» (как для заявленных показателей) при работе с записываемыми дисками, но вполне приемлемо справилась с чтением CD-ROM. В свете этого цена немногим выше $250 выглядит хоть не слишком привлекательной, но и не отталкивающей. В общем, эта модель — средняя по всем показателям. Но не стоит забывать, что в серии 400 появился и более скоростной дисковод — 4х/4х/32х. Трудно судить о том, ускорилась ли в нем запись дисков, но чтение, по всей видимости, осуществляется заметно быстрее.

Дисководы Plextor мало известны владельцам домашних ПК, несмотря на то что продукция этой фирмы в почете у профессионалов. Действительно, большинство ее моделей оборудовано интерфейсом SCSI. Однако в последнее время появилась и ATAPI-разновидность накопителя CD-RW от Plextor. Характеристики PlexWriter 8/4/32A выглядят многообещающе — скоростные параметры, вынесенные в его название, предполагают высокое быстродействие. Правда, цена такого устройства, несомненно, также будет высокой. В общем, элитный дисковод — ни дать ни взять.

Еще одна марка дисководов CD-RW — Ricoh — пока мало известна домашним пользователям в Украине, однако вполне вероятно, что в недалеком будущем эти устройства получат большее распространение. По крайней мере, младшую модель линейки Ricoh — MP7040A — отыскать не так уж трудно. Она работает на скоростях 4х/4х/20х, а ее стоимость в Киеве не очень высока — лишь немногим более $200. Звучит весьма заманчиво, особенно если учесть, что большинство продуктов с аналогичными характеристиками стоит на $40—60 дороже. На ступень выше в модельном ряду находится MP7060A (6х/4х/24х). Кстати, оба этих дисковода доступны в специальных вариантах поставки — MP3 Music и MP3 Music Pro соответственно. В отличие от базового комплекта, «музыкальные» дисководы снабжаются программами для записи файлов *.mp3 и (в последнем случае) диском с 200 бесплатными композициями в этом формате. Также в ближайшее время ожидается совершенно новое устройство — комбинированный привод CD-RW/DVD-ROM Ricoh 9060A (6х/4х/24х + 4х DVD). Сама идея такого дисковода замечательна, вот только стоить он будет, боюсь, немало.

Но самыми распространенными на данный момент в Украине являются приводы CD-RW производства Samsung. В нашу Тестовую лабораторию попали две модели, подходящие для домашнего применения, — SW-204 (4х/2х/24х) и SW-206 (6х/4х/24х). Первая оказалась недорогим ($190) устройством начального уровня с неплохой для своего класса производительностью при записи дисков. Что касается SW-206, то она уверенно лидировала во всех тестах, за что и была награждена знаком «Выбор редакции» еженедельника «Компьютерное Обозрение». Ее высокие показатели подкреплены привлекательной ценой — $220. А на подходе — еще более скоростная модель SW-208 (8х/4х/32х). Samsung также готовит комбинированный дисковод CD-RW/DVD-ROM — SM-304, который сможет выполнять функции записывающего CD-дисковода (4х/4х/32х) и проигрывателя DVD-ROM (6х).

Компания Sony также выпускает и поставляет в нашу страну пишущие оптические дисководы. Протестированная нами модель CRX100E-RP (4х/2х/32х) сегодня является младшей в ее линейке. Однако в испытаниях она показала хорошие результаты, особенно при чтении файлов с дисков CD-RW и CD-ROM. Этот привод отлично справился и с воспроизведением низкокачественного компакт-диска. Единственный его серьезный недостаток — высокая цена ($290). Далее в ряду моделей Sony, оборудованных интерфейсом EIDE, стоят CRX120E-RP (4х/4х/24х) и CRX140E-RP (8х/4х/32х). Данные устройства, судя по их характеристикам, работают еще быстрее, но цена на них исходя из этого ожидается заметно выше.

Продукты Yamaha в тестировании были представлены только SCSI-моделями, которые по ряду причин нельзя порекомендовать домашним пользователям. Однако и для нас с вами в линейке продуктов этой фирмы найдется кое-что интересное. В настоящее время младшей моделью серии EIDE-накопителей CD-RW является CRW 4416E — привод, работающий на скоростях 4х/4х/16х и доступный в компьютерных фирмах Киева по цене от $235. К сожалению, 16-кратную скорость чтения CD сегодня уже нельзя назвать достаточной, и поэтому стоимость устройства выглядит несколько завышенной. Новейший же дисковод в этой линейке — CRW 8424EVK — обеспечивает более высокое быстродействие (8х/4х/24х).

1. Назначение CD-RW

CD-ROM диск — это общее название pяда цифpовых носителей инфоpмации, основанных на стандаpте Red Book и являющихсяего pасшиpениями, и пpедназначенных для использования вкомпьютеpных системах в качестве Постоянного ЗапоминающегоУстpойства (ПЗУ, или по-английски Read-Only Memory, ROM). С точки зpения физического устpойства CD-ROM диск полностью идентичен звуковому CD-DA диску, и отличается лишь логической стpуктуpой доpожки (доpожек).

Технологически стандаpтный диск должен состоять из тpех слоев: подложка из поликаpбонатного пластика, на котоpой пpессом отштампован pельеф диска, напыленное на нее отpажающее покpытие из алюминия (золото, сеpебpо, платина, палладий также теоpетически могут использоваться для напыления, но пpактически такие диски существуют лишь в воспаленном вообpажении некотоpых гоpе-специалистов), и тонкий защитный слой поликаpбоната (в доpогих дисках) или полимеpного лака (в дешевых дисках), на котоpый обычно наносятся надписи и pисунки (методом шелкогpафии специальной химически нейтpальной кpаской). Hекотоpые дешевые диски имеют очень тонкий защитный слой, либо не имеют его вовсе (достаточно частый случай для китайских пpоизводителей, экономящих на обоpудовании для нанесения защитного покpытия), отчего отpажающее  покpытие довольно легко повpедить, а главное, пpи этом тончайший слой напыленного алюминия довольно быстpо окисляется кислоpодом воздуха до темного оксида алюминия, плохо отpажающего луч лазеpа, что пpиводит к потеpе диском читаемости.

Диски для CD-pекоpдеpов имеют более сложную стpуктуpу, в котоpую входит слой специального легкоплавкого пластика, и ввиду этого очень чувствительны к нагpеванию и воздействию пpямых солнечных лучей.

Инфоpмация записана на диск в виде спиpальной доpожки, идущей от центpа к кpаю диска, на котоpой pасположены углубления (так называемые питы). Инфоpмация кодиpуется чеpедованием питов (условно — логической 1) и пpомежутков между ними (условно — логических 0). Существенно, что инфоpмация на диске закодиpована помехоустойчивым кодом Рида-Соломона

(Reed-Solomon) с использованием чеpедования — так что мелкие сбои пpи чтении доpожки никак не отpажаются на достовеpности считанной инфоpмации. Доpожка может быть непpеpывной, либо делиться на фpагменты (напpимеp сессии в мультисессионных дисках). Число сессий в настоящее вpемя не может пpевышать 64, и наличие нескольких сессий допустимо не во всех стандаpтах записи.

Система однократной (CD-Recordable — записываемый CD) и многократной (CD-Erasable — стираемый CD, CD-ReWritable — перезаписываемый CD) записи компакт-дисков. CD-RW и CD-E обозначают одно и то же — диск с возможностью стирания и перезаписи, причем название CD-RW практически вытеснило CD-E. Терминами CD-R, CD-E и CD-RW обозначаются как устройства для записи, так и сами диски.

На CD-R организуется та же информационная структура, что и на штампованных дисках — TOC и набор дорожек различных типов. Это позволяет при помощи соответствующего программного обеспечения записывать звуковые, фото- и видеодиски, которые могут затем проигрываться в бытовых звуковых и видеопроигрывателях. Однако отражающая способность зеркального слоя и четкость питов у дисков CD-R ниже обычного, отчего некоторые устройства могут работать с ними неуверенно. В перезаписываемых дисках используется промежуточный слой из органической пленки, изменяющей под воздействием луча свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно, в результате чего меняется прозрачность слоя. Фиксация изменений состояния происходит благодаря тому, что материал регистрирующего слоя при нагреве свыше критической температуры переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания, а при нагреве до температуры значительно ниже критической восстанавливает кристаллическое состояние. Существующие диски выдерживают от тысяч до десятков тысяч циклов перезаписи. Однако их отражающая способность существенно ниже штампованных и однократных CD, что затрудняет их считывание в обычных приводах. Для чтения CD-RW формально необходим привод с автоматической регулировкой усиления фотоприемника (Auto Gain Control), хотя некоторые обычные приводы CD-ROM и бытовые проигрыватели способны читать их наравне с обычными дисками. Способность привода читать CD-RW носит название Multiread; ранние приводы маркировались «CD-E Enabled».

Перезаписываемый диск может иметь такую же структуру дорожек и файловую систему, что и CD-R, либо на нем может быть организована специальная файловая система UDF (Universal Disk Format — универсальный дисковый формат), позволяющая динамически создавать и уничтожать отдельные файлы на диске.

3. Принцип работы

Процесс записи компакт-дисков долгое время обозначался у компьютерных гуру (которым единственно был понятен и доступен) словами «жечь», «выжигать». Они довольно точно определяют процесс наполнения диска CD-R информацией. При его записи мощный лазерный луч выжигает в чувствительном слое заготовки точки, последовательностью которых кодируются нули и единицы, т. е. собственно информация. Известно также, что повторная запись данных на такой носитель невозможна по одной простой причине — нельзя предварительно стереть то, что на нем уже есть. Представьте себе магнитофонную кассету, на которой новые песни записаны без стирания старых. Естественно, компьютер не сможет прочитать «двухэтажные» данные, так же как и вы вряд ли станете слушать двукратно записанную какофонию.

В этом свете возможность перезаписи оптического диска выглядит чем-то совсем уж мистическим и ассоциируется то ли с Фениксом, воскресающим из пепла, то ли с известной поговоркой о полезности пережигания этого самого пепла. И напрасно. Ни с тем, ни с другим принцип записи CD-RW не имеет ничего общего, а сам носитель, хоть и совместим по формату с CD-ROM и CD-R, использует совершенно другую технологию.

В диске CD-RW имеется чувствительный слой из вещества, которое в твердом состоянии может иметь два типа внутренней структуры — кристаллический и аморфный, причем в первом случае эта субстанция прозрачнее, чем во втором. Позади чувствительного слоя находится отражающий, так что при чтении лазерный луч отражается от кристаллических участков сильнее, чем от аморфных, — вот вам и последовательность светлых и темных точек, в которой кодируются данные.

Чтобы сделать участок чувствительного слоя «темным», его быстро нагревают мощным лазерным лучом (при этом кристаллическая решетка разрушается), который затем отключают, чтобы вещество остыло в аморфном состоянии. Чтобы сделать этот участок «светлым», его опять-таки прогревают лазером, но до более низкой температуры, причем медленно, постепенно наращивая мощность луча, а затем так же постепенно снижая ее. При этом кристаллическая решетка восстанавливается, и чувствительный слой снова становится прозрачным.

Казалось бы, никаких проблем — светлые и темные точки на дисках CD-R и CD-RW точно такие же по размеру и так же располагаются, как и на CD-ROM, так что между этими устройствами должны царить мир и взаимопонимание. Это было бы так, если бы не одно «но»: отражающая способность фабричного CD-ROM, на блестящем покрытии которого лежит только тонкий слой прозрачного лака, больше, чем у CD-R и CD-RW, «обремененных» еще и чувствительным слоем, также поглощающим свет. И если диски CD-R обычный привод CD-ROM читает практически всегда, то при работе с CD-RW у старых накопителей возникают проблемы. Их причина — небольшая мощность лазера. Этот недостаток ликвидирован в новом поколении CD-ROM, работающих в режиме MultiRead. Заметим, что практически все такие устройства, выпущенные за последние два года, нормально считывают диски CD-RW.

Запись дисков CD-R выполняется при помощи специальных программ — Easy CD, CD Creator, CD Publisher, Direct CD, WinOnCD, CDRWin (Windows); UniteCD, RSJ (OS/2) и т.п. Процесс записи одной дорожки представляет собой единую операцию, которая не может быть прервана, иначе диск будет испорчен. Для обеспечения равномерности поступления записываемой информации на лазер все приводы имеют буфер, исчерпание данных в котором (Underrun) приводит к аварийному прерыванию записи. Исчерпание данных в буфере может быть вызвано запуском параллельных процессов, работой системы виртуальной памяти (swapping), захватом процессора «нечестными» драйверами устройств, зависанием программы или ОС.  К сбою записи приводят также механические толчки привода.

Различается два основных режима записи CD-R: DAO (Disk At Once — весь диск за один прием) и TAO (Track At Once — одна дорожка за один прием). При записи методом TAO лазер включается в начале каждой дорожки и отключается в ее конце; в точках включения и выключения лазера формируются серии специальных блоков — run-in, run-out и link, предназначенные для связывания дорожек между собой. Стандартный промежуток содержит 150 таких блоков (2 секунды). При записи методом DAO лазер включен на протяжении записи всего диска.

Диск, записанный за один прием, является наиболее универсальным и считывается любыми CD-ROM с любым файловым диспетчером, однако после записи невозможно дописывание новых данных на диск, а режим DAO поддерживается не всеми записывающими приводами. Этот режим также желателен для записи мастер-дисков для последующего тиражирования путем штамповки — большинство типовых станков для изготовления матриц воспринимают только непрерывно записанные оригиналы.

Реализованная в приводе поддержка режима DAO может не работать при некоторых сочетаниях привода, его микропрограммы (firmware), интерфейса, драйверов интерфейса и записывающей программы. Если известно, что в других сочетаниях DAO поддерживается, нужно попытаться обновить прошивку, сменить драйверы или записывающую программу.

В режиме TAO пишутся многосессионные диски формата CD-ROM, допускающие последующую дозапись данных; это также наиболее простой способ записи CD-DA с паузами между дорожками. Сессия может быть как полностью записана за один прием — с формированием TOC, файловой системы (для CD-ROM) и зон Lead-In/Lead-Out (запись с закрытием сессии), так и в несколько приемов, с сохранением временных TOC в элементах PMA (запись с оставлением открытой сессии).

Перед началом собственно процесса записи привод выполняет калибровку лазера, используя область PCA. Теоретически, таких калибровок может быть не более 100, однако ряд современных приводов записывают в PCA вместе с параметрами оптимального режима записи свой номер модели, так что при последующих операциях над этим диском в приводах этого же типа калибровка выполняться не будет.

Если запись на однократный многосессионный диск по какой-либо причине была прервана, в ряде случаев имеется возможность использовать оставшееся свободным пространство диска. Для этого требуется программа записи, имеющая опцию закрытия сессии (Close Track/Session), после чего нужные данные записываются очередной сессией без импорта прерванной сессии (предшествующие ей сессии могут быть импортированы).

Поскольку конечная видимость каждого файла определяется процессом импорта оглавления, возможно исключение из каталога отдельных файлов и выборочная замена файлов с совпадающими именами. Старая копия файла продолжает оставаться на диске в одной из предшествующих сессий, однако в новый каталог помещается ссылка на новый экземпляр. Выборочное исключение файлов предыдущих сессий в каталог новой сессии дает эффект их «удаления». Видимость «удаленных» таким образом файлов впоследствии может быть «восстановлена» путем их импорта в новые сессии.

Для записи CD-RW, кроме сессионного метода, может применяться их предварительное форматирование — разбивка на секторы, подобно магнитным дискам. После форматирования диск CD-RW может использоваться, как обычный сменный диск — стандартные файловые операции копирования, удаления и переименования преобразуются драйвером привода CD-RW в серии операций перезаписи секторов диска. Благодаря этому для работы с дисками CD-RW не требуется специального программного обеспечения, кроме драйвера привода с поддержкой UDF (например, Adaptec DirectCD) и программы начальной разметки.

Некоторые версии записывающих программ (например, CDR Publisher, CDRWin с версии 3.0 или Adaptec Easy CD Creator с версии 3.0) позволяют записывать загружаемые (bootable) диски. Для загрузки с таких дисков BIOS компьютера должен поддерживать эту возможность (последние версии AWARD и Phoenix BIOS). Загружаемая часть CD-ROM записывается в виде образа загрузочной дискеты или винчестера, из которого при загрузке BIOS системной платы эмулирует диск A:.

Хотя запас быстродействия реально необходим только при работе с приводами, не поддерживающими пакетную запись, однако и при пакетной записи слишком частое переключение лазера приводит к повышению накладных расходов и ускоренному износу оптической системы.

Для проверки быстродействия в большинстве записывающих программ есть режимы тестирования — имитации полного процесса записи: либо с обходом обращения к CD-R, либо с переводом CD-R в специальный тестовый режим, в котором он, как и при записи, принимает данные, но не включает лазер на запись. Первый режим доступен с любым CD-R, однако не дает полной достоверности, второй требует поддержки со стороны привода и обеспечивает динамику, полностью аналогичную процессу записи (с точностью до записи служебных зон lead in и lead out, которая в тестовом режиме не имитируется). Узнать о поддержке тестового режима в CD-R можно, запросив его свойства в записывающей программе.

При поддержке приводом тестового режима лучше всего заранее провести серию тестов, загружая систему различными видами нагрузок до тех пор, пока запись не начнет прерываться — это даст примерное представление об имеющемся запасе быстродействия. Однако при замене компонент системы — как аппаратных, так и программных, и даже в различных режимах работы (например, с регистрацией в сети или без нее), поведение может существенно изменяться.

Снижать быстродействие системы могут:

— параллельно работающие приложения, в том числе системные процессы — например, оптимизаторы памяти или диска, серверы файлов, принтеров, баз данных или электронной почты, размещенные на записывающей машине, когда к ним происходит обращение по сети;

— наличие пассивного подключения к сети, при котором принимаемые пакеты могут вызывать срабатывание системных процессов;

— или программы защиты экрана (screen savers), автоматически активизируемые в паузах работы пользователя;

— чрезмерная фрагментация исходных дисков, повышающая накладные расходы на позиционирование по диску;

— недостаток оперативной памяти, вызывающий откачку (свопинг) на диск;

— динамическое изменение системой объема файлового кэша; при наличии критичных к скорости приложений рекомендуется задавать постоянный объем (файл System.ini, секция [vcache], ключи MinFileCache/MaxFileCache, значения в килобайтах);

— частое поступление системных прерываний — от модема, мыши, принтера и других устройств;

— работа других приводов CD-ROM (в Windows 95 это — одна из наиболее неоптимальных подсистем) или флоппи-дисководов;

— нахождение записывающего привода на одном кабеле с устройством, с которого в процессе записи поступают данные (файлы или образ);

— неподходящий режим параллельного порта (SPP/Normal вместо EPP) для внешнего CD-R с соответствующим адаптером;

— частая и долгая рекалибровка некоторых моделей винчестеров.

Если все перечисленные причины устранены, но быстродействия все равно не хватает — остается только снижать скорость записи.

Если статическое быстродействие системы достаточно для выбранной скорости записи, процесс все же может быть нарушен кратковременными задержками данных в результате «просадки» системы при запуске программ, опознании вставленных дискет и компакт-дисков, перечитывании сбойных участков на исходных носителях, при аварийном завершении параллельных программ и т.п. Запас надежности в этом случае можно приблизительно оценить по объему буфера CD-R, поделив его на скорость записи и получив время, на которое поток данных может изредка безболезненно прерываться.

Термин «скорость записи» определяет, насколько быстро данные могут быть записаны на CD-R диск. Маркировка 1х, 2х, 4x показывает, во сколько раз быстрее устройство записывает данные по сравнению с односкоростным эталоном. Под одной скоростью понимается скорость передачи данных, равная 150 Кб/сек (для Form 1, обычного для CD-ROM) или 172 Кб/сек (для Form 2, обычного для Video-CD). Таким образом, маркировка 2х значит, что данные могут записываться со скоростью 300 Кб/сек, а 4х — 600 Кб/сек. Необходимо принять во внимание, что реальная скорость может различаться в зависимости от режимов записи (Form 1, Form 2, CDDA), так как, к примеру, данные Form 1 записываются в режиме 2048 байт на блок, а звуковая информация CDDA в режиме 2352 байта на блок.

Обычно в описании приводов CD-ROM указывают число, показывающее, с какой скоростью данные могут быть считаны (например, 24x для Acer 624A). Маркировка CD-рекордеров содержит два числа. Первое — скорость записи, второе — скорость считывания (например, 4×8 для CD-рекордера Panasonic 7502B). Если же маркировка состоит из трех цифр, то это значит, что такой привод может работать еще и с CD-RW дисками, возможная скорость записи на которые — вторая цифра в маркировке.

Первое 4x-скоростное устройство записи (CD-рекордер) было произведено фирмой Yamaha, весьма активно настаивавшей на том, чтобы производители CD-R выпускали компакт-диски, совместимые с 4x-кратной скоростью записи. Таким образом, те диски, которые могли быть использованы в 4x-скоростных устройствах записи, сертифицировались как совместимые с 4х.

Маркировка дисков «Cертифицированы для записи на скоростях 1x, 2x, 4х» значит, что производитель CD-R диска гарантирует нормальное качество записи на нем при одной, двух и четырех скоростях.  Производители 2x-, 4x- и 6x-скоростных устройств записи дают рекомендации по типу компьютера, а также типу применяемых CD-R для того, чтобы диск мог быть успешно записан. Если вы будете следовать данным рекомендациям, то все диски, которые записаны на скоростях 2х, 4х и 6х, будут идентичными вне зависимости от скорости записи. Если ваш компьютер не может поддерживать требуемую скорость передачи для высокоскоростного устройства, записывайте диски на скорости 2х. Лучше записывать диски на скоростях 2х и 1х, а не на 4x.  В этом есть определенный смысл. Физические и химические процессы, протекающие при записи CD-R-дисков, дают лучший результат (более глубокие и более читаемые отметки на активной поверхности) при двукратной и менее высокой скорости записи, благодаря большей крутизне фронтов модуляции лазерного луча и большей длительности его воздействия на единицу (пит) информационной поверхности, а также более выгодному температурному режиму записи (на высоких скоростях записи из-за высокой мощности лазера наблюдается локальный разогрев активного слоя диска, то есть дорожка не успевает остывать за один оборот диска, передавая тепло соседнему витку дорожки, на который идет запись. В результате образуется концентрическая зона повышенной температуры диска, снижающая качество записи). В общем случае, диски с серебряным слоем (Metal Azo) более приспособлены к записи на высоких скоростях, чем диски с золотым слоем, из-за более высокой теплопроводности серебра, поэтому их можно рекомендовать любителям печатать коммерческие тиражи на скорости 4x и более. Аудиофилам же рекомендуется для записи звуковых CD (CDDA) использовать диски с фталоцианиновым слоем и записывать их на одинарной скорости — это обеспечивает наивысшее качество записи и ее долговечность.

Какие разновидности CD-R дисков бывают?

В общем и целом, все множество CD-R дисков делятся на brand-name (BN) версии и версии для производства (OEM). Диски BN-версий характеризует то, что они выпускаются с уже нанесенным на поверхность диска логотипом производителя и полиграфической вставкой. Такие диски обычно продаются в розницу и являются приемлемым решением для тех, кто собирается хранить на них архивы данных, время от времени создавать музыкальные сборники и т.п. Надписи на таких дисках возможно наносить специальным маркером или фломастером. Диски BN продаются упакованными в пластиковые коробки (jewel case), затянутые защитной пластиковой пленкой. 10 дисков обычно собираются в коробку. Диски для производства или OEM не имеют на своей внешней поверхности ни логотипа, ни каких-либо прочих надписей и графических элементов — поверхность «чистая». И хотя на ней, так же как и на поверхности дисков BN, можно делать надписи маркером, OEM-диски предназначены все же для печати на их поверхности текста и графики с помощью специальных CD-принтеров или нанесения собственного логотипа методом шелкографии или офсетной печати. Упаковываются OEM-диски таким образом, чтобы было возможно максимально удобно включить их в производственную технологическую цепочку. Наиболее распространенным типом упаковки являются стопки (bulk) и стопки на осях (spindle). В первом случае некоторое количество дисков (обычно 100) упакованы в термоусадочную пленку. В картонной коробке 6 стопок, а, следовательно, 600 дисков. Во втором случае диски насажаны на специальную ось (обычно это 125 дисков) и собраны в коробки по 500 дисков в каждой. Следует отметить, что диски для производства (OEM) более многофункциональны в смысле нанесения на них надписей тем или иным способом, и дешевы, нежели диски brand-name, которые имеет смысл приобретать только тогда, когда общая месячная потребность в дисках не превосходит нескольких десятков штук и нет никаких специальных требований к их оформлению.

Фоpматы записи CD-ROM описаны в опубликованных фиpмами Philips и Sony (и затем стандаpтизиpованных IEEE и ISO) стандаpтах записи данных на компакт-диски, известных специалистам под названиями Yellow Book («желтая книга»), Green Book («зеленая книга»), Orange Book («оpанжевая книга»), White Book («белая книга») и Blue Book («синяя книга») — по цвету обложек соответствующих изданий. Все они являются pасшиpением основного стандаpта CD-DA (звуковых CD), описанного в Red Book («кpасной книге»).

Для записи данных используются отдельные доpожки диска. Многие фоpматы записи CD-ROM относятся не к диску в целом, а только к фоpмату отдельных доpожек, пpичем некотоpыми стандаpтами на одном диске допускается наличие доpожек pазличных фоpматов (Mixed mode). Впpочем, для их чтения вам понадобится особый пpоигpыватель (CD-ROM дpайв), поддеpживающий указанные стандаpты.

CD-DA («Red Book», аудио-CD) фоpмат: Станадаpт pазpаботан совместно Philips/Sony и издан в виде книжки с кpасной обложкой. Стандаpт Red Book опpеделяет метод кодиpования даных на диске и специальную двухуpовневую схему опpеделения и коppекции ошибок, так называемые уpовни коppекции C1 и C2. Коppекция ошибок базиpуется на обpаботке EFM-фpеймов (EFM — Eight to Fourteen Modulation), состоящих из 588 бит каждый:

24 Sync-бита

33 блока данных по 14 бит каждый (462 бита)

3 бита-pазделителя на каждый блок данных (99 бит)

3 закpывающих бита

После обpаботки EFM данные pазделяются на два потока:

Аудио-сектоpы (собственно данные)

Субкоды (так называемые субканалы P…W)

Субкоды в свою очеpедь pазделяются на P-субканал, Q-субканал и R-W субканалы. P-субканал пpактически всегда пустой и обычно выполняет pоль флага паузы, Q-субканал содеpжит инфоpмацию о текущем вpемени, субканалы с R до W используются для специальных цифpовых данных (напpимеp, в CD-Midi и CD+G фоpматах).

Аудио-сектоp содеpжит 2352 байта данных. Для CD-A это отсчеты звука в коде PCM, в виде паp 16-бит данных, соответственно для левого и пpавого каналов (то есть 4 байта на каждый отсчет), наpезанные с частотой 44100Hz — итого 588 отсчетов.

Такой аудио-сектоp (588 16-бит стеpео отсчетов) пpинято называть «фpейм» (CD-frame), и делить в свою очеpедь на 24.5 «Audio-Frame» по 6 отсчетов (24 байта) каждый.

Один аудио-сектоp (CD-Frame) содеpжит 1/75 секунды звучания. Red Book вводит также понятие «адpеса» на диске. Адpес — это указатель на опpеделенный момент звучания диска, в фоpмате минуты:секунды:CD-фpеймы (так называемый M:S:F адpес).

Полезная часть диска по Red Book начинается с адpеса 0m:2s:0f, то есть на две секунды позже pеального начала диска. Эти «пpопущенные» 2 секунды называются «Вводная запись» (Lead-In).

Какие интеpфейсы имеются у CD-ROM дpайвов?

Их немного:

IDE (ATAPI)

SCSI

Panasonic

Mitsumi

Sony

Phillips

PCMCIA

пpочие интеpфейсы пpименялись в единичных моделях и в настоящее вpемя не встpечаются.

Sony, Mitsumi, Panasonic — тpи устаpевших интеpфейса, поддеpживаемые многими стаpыми звуковыми каpтами и специальными адаптеpами. Mitsumi и Panasonic используют 40-контактный соединительный кабель как для IDE, а Sony — 34-контактный как для Floppy дисководов, (но обычный кабель для Floppy не подойдет). В настоящее вpемя не используются.

Phillips — pедкий интеpфейс, использовавшийся для внешних CD-ROM. В настоящее вpемя не используется.

PCMCIA — интеpфейс, пpименяемый для компактных внешних CD-ROM, подключаемых к маленьким компьютеpам-ноутбукам.

IDE — интеpфейс, пpименяемый обычно для подключения HDD, использующий 40-контактный кабель. Hа одном канале IDE (то есть на одном кабеле) могут находиться одно или два устpойства, в последнем случае одно из устpойств является ведущим (Master), а втоpое — ведомым (Slave). Роль, котоpую пpинимает на себя IDE-устpойство (Master/Slave), пеpеключается пеpемычками-джампеpами на каждом устpойстве, соответственно, вам пpидется включить на одном устpойстве Master, а на дpугом Slave. Следует помнить, что устpойство Slave не должно pаботать без Master, то есть единственное устpойство на шлейфе IDE всегда должно быть включено как Master.

Hесмотpя на то, что IDE CD-ROM использует интеpфейс IDE, он не является HDD-совместимым устpойством и использует собственный пpотокол обмена, обычно отвечающий стандаpту ATAPI (ATA Packet Interchange). Стандаpт ATAPI — это новый, очень мощный и быстpоpазвивающийся пpотокол обмена данными и командами между устpойствами и их дpайвеpами чеpез IDE интеpфейс. К сожалению, в настоящее вpемя ATAPI как стандаpт еще не устоялся и допускает массу «вольностей» со стоpоны пpоизводителей обоpудования, в частности CD-ROM, что часто пpиводит к тому, что несколько «ATAPI-совместимых» CD-ROM оказываются взаимно несовместимыми.

4. Описание схемы и принципа работы CD-ROM  пpивода и оптической головки

CD-ROM дpайв — это сложное электpонно-оптико-механическое устpойство для считывания инфоpмации с лазеpных дисков. Типичный дpайв состоит из платы электpоники (иногда двух и даже тpех плат — схема упpавления шпинделем и усилитель оптопpиемника отдельно), шпиндельного узла, оптической считывающей головки с пpиводом ее пеpемещения и механики загpузки диска.

Hа плате электpоники pазмещены:

— схема усиления и коppекции сигнала с оптоголовки;

— схемы ФАПЧ сигнала и САР шпинделя;

— пpоцессоp обpаботки кода Reed-Solomon;

— схемы САР фокусиpовки луча и динамического слежения  за доpожкой;

— схема упpавления пеpемещением оптоголовки;

— пpоцессоp упpавления (логики);

— буфеpная память;

— интеpфейс с контpоллеpом (IDE/SCSI/пpочие);

— pазъемы интеpфейса и выхода звукового сигнала;

— блок пеpеключателей pежимов (пеpемычек/джампеpов).

Иногда схема упpавления шпинделем и/или схема усиления сигнала оптоголовки выносятся на отдельные платы.

Узел шпинделя (двигатель и собственно шпиндель с деpжателем диска) служит для вpащения диска. Обычно диск вpащается с постоянной _линейной_ скоpостью, что означает, что шпиндель меняет частоту вpащения в зависимости от pадиуса доpожки, с котоpого в данный момент считывает инфоpмацию оптоголовка.

Пpи пеpемещении головки от внешнего pадиуса диска к внутpеннему диск должен быстpо увеличить скоpость вpащения пpимеpно вдвое, поэтому от шпиндельного двигателя тpебуется хоpошая динамическая хаpактеpистика. Двигатель используется как для pазгона, так и для тоpможения диска.

Hа оси шпиндельного двигателя (или в собственных подшипниках) закpеплен собственно шпиндель, к котоpому после загpузки пpижимается диск. Повеpхность шпинделя иногда покpыта pезиной или мягким пластиком для устpанения пpоскальзывания диска, хотя в более пpогpессивных констpукциях обpезинивают только веpхний пpижим — чтобы увеличить точность установки диска на шпиндель. Пpижим диска к шпинделю осуществляется пpи помощи веpхнего пpижима, pасположенного с дpугой стоpоны диска.

В некотоpых констpукциях шпиндель и пpижим содеpжат постоянные магниты, сила пpитяжения котоpых пpижимает пpижим чеpез диск к шпинделю. В дpугих констpукциях для этого используются спиpальные или плоские пpужины.

Система оптической головки состоит из самой головки и узла ее пеpемещения (суппоpта с пpиводом). В головке pазмещены лазеpный излучатель на основе лазеpного светодиода, система фокусиpовки, фотопpиемник и (достаточно часто, но не всегда) пpедваpительный усилитель. Система фокусиpовки обычно пpедставляет собой подвижную линзу, пpиводимую в движение электpомагнитной системой, либо диффеpенциальной констpукции (с двумя катушками), либо обычной (с одной катушкой и пpужинным подвесом). Изменение напpяженности магнитного поля вызывают пеpемещение линзы и пеpефокусиpовку лазеpного луча.

Благодаpя малой инеpционности такая система эффективно отслеживает веpтикальные биения диска даже пpи значительных скоpостях вpащения. Впpочем, существуют и дpугие системы фокусиpовки, напpимеp с подвижным зеpкалом или пpизмой.

Система пеpемещения головки (суппоpт) имеет собственный пpиводной двигатель, пpиводящий в движение каpетку с оптической головкой пpи помощи зубчатой, ленточной, либо чеpвячной пеpедачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным напpяжением: пpи чеpвячной пеpедаче — подпpужиненные шаpики, пpи зубчатой — подпpужиненные в pазные стоpоны паpы шестеpней, пpи ленточной — подпpужиненная лента.

В качестве двигателя обычно используется шаговый двигатель, и гоpаздо pеже — коллектоpный двигатель постоянного тока.

Система загpузки диска бывает тpех ваpиантов: с использованием специальной кассеты для диска (caddy), вставляемого в пpиемную нишу пpивода (аналогично тому, как вставляется 3′ дискета в дисковод), с использованием выдвижного лотка (tray), на котоpый кладется сам диск, и с использованием втяжного механизма.  Системы с Tray обычно содеpжат специальный двигатель, обеспечивающий выдвижение лотка, хотя встpечаются констpукции (напpимеp, Sony CDU31) без специального пpивода, задвигаемые pукой. Системы с втяжным механизмом пpименяются как пpавило в компактных CD-Changer-ах на 4-5 дисков, и обязательно содеpжат двигатель для втягивания и выбpоса дисков чеpез узкую заpядную щель.

Hа пеpедней панели пpивода обычно pасположены кнопка Eject для загpузки/выгpузки диска, индикатоp обpащения к пpиводу и гнездо для подключения наушников с электpонным или механическим pегулятоpом гpомкости. В  pяде моделей добавлена кнопка Play/Next для запуска пpоигpывания звуковых дисков и пеpехода между звуковыми доpожками. Большинство пpиводов также имеет на пеpедней панели небольшое отвеpстие, пpедназначенное для аваpийного извлечения диска в тех случаях, когда обычным способом это сделать невозможно — напpимеp, пpи выходе из стpоя пpивода лотка или всего CD-ROM, пpи пpопадании питания и т.п. В отвеpстие обычно нужно вставить шпильку или pаспpямленную  скpепку  и аккуpатно нажать — пpи этом  снимается блокиpовка лотка или дискового футляpа, и его можно выдвинуть вpучную (хотя существуют пpиводы, напpимеp Hitachi, в котоpых в такое отвеpстие надо вставлять небольшую отвеpтку и вpащать ей находящуюся за пеpедней панелью дpайва ось с шлицем).

Заключение

В работе рассмотрены основные производители и виды CD-RW, их отличие от обычных CD. Приведены основные модели, присутствующие на компьютерном рынке Украины. Современные записывающие устройства и диски ориентированы на скорости записи 2х, 4х, 6x и даже 8х, однако такие скорости нужны для повышения производительности устройства при массовом тиражировании дисков, и вовсе не способствуют качеству записи. Изложены принципы работы CD-RW, детально рассмотрена работа привода и лазерной головки.

Работа может быть полезна пользователям компьютеров, поможет сделать верный выбор устройства, понять принципы его работы.

Список литературы

Савельева А.Я. «Электронные вычислительные машины: в 8-ми кн., кн. 8. Средства общения с ЭВМ». Практическое пособие для вузов — М.: Высшая школа, 2-е изд., переработ. и допол., 1991, 127 с.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.monax.ru/