Что вы должны знать о дисках CD-ROM, CD-R и CD­RW. Что такое CD-ROM Cd rom описание

Когда в начале 80-х годов прошлого века компании Sony и Philips выпустили звуковые компакт-диски (Compact Disc - CD), никто не мог предположить, каким ценным носителем информации они станут в недалеком будущем. Долговечность, возможность произвольного доступа и высокое качество звука CD привлекли к ним всеобщее внимание и способствовали их широкому распространению. Первый накопитель CD-ROM (CD-ROM drive) для РС был выпущен в 1984 г., но прошло несколько лет прежде чем он стал почти обязательным компонентом высококачественных РС. Сейчас же на CD-ROM распространяются игры, программные приложения, энциклопедии и другие мультимедийные программы (образно говоря, сейчас "из дорогой роскоши накопитель CD-ROM превратился в дешевую необходимость"). Собственно, "мультимедийная революция" многим обязана дешевым CD-ROM большой емкости. Если звуковой CD был рассчитан на воспроизведение высококачественного цифрового звука в течение 74 минут, то компьютерный CD-ROM может хранить 660 МБ данных, более 100 фотографий высочайшего качества или телефильм продолжительностью 74 минуты. Многие диски хранят все эти виды информации, а также и другую информацию.

Накопители CD-ROM играют важную роль в следующих аспектах вычислительной системы:

• Поддержка программного обеспечения : Самая важная причина того, что современный РС должен иметь накопитель CD-ROM, является огромное число программных приложений, распространяемых на компакт-дисках. Сейчас гибкие диски для этого практически не применяются.
• Производительность : Поскольку сейчас много программ используют накопитель Cd-ROM, важное значение приобретает производительность накопителя. Конечна, она не столь критична, как производительность жесткого диска и таких компонентов РС, как процессор и системная память, но все же имеет важное значение.

Благодаря массовому производству современные накопители CD-ROM стали быстрее и дешевле, чем раньше. Сейчас на CD-ROM распространяется подавляющее большинство программных приложений, а многие программы (например, базы данных, мультимедийные приложения, игры и фильмы) можно выполнять непосредственно с CD-ROM, причем часто в сети. Современный рынок накопителей CD-ROM предлагает внутренние, внешние и портативные устройства, однодисковые и многодисковые устройства с автоматической сменой дисков, накопители с интерфейсами SCSI и EIDE, а также множество стандартов.

Большинство накопителей CD-ROM имеют на лицевой панели удобные органы управления, позволяющие использовать накопитель для воспроизведения и прослушивания звуковых компакт-дисков. Обычно имеются такие органы управления:

• Выход на стерео-наушники : Небольшое гнездо (джек - jack) для подключения наушников и прослушивания звукового CD.
• Поворотная ручка для управления громкостью : Для регулировки громкости звукового выхода.
• Кнопки Start и Stop : Предназначены для того, чтобы начать и остановить воспроизведение звукового CD. В некоторых накопителях эти кнопки являются единственными органами управления.
• Кнопки Next Track и Previous Track : Эти кнопки позволяют перейти к следующей дорожке и предыдущей дорожке звукового CD.

Накопители CD-ROM появились после того, как отсеки накопителей в РС были стандартизованы, поэтому они рассчитаны на стандартный отсек накопителя 5.25". Высота накопителя CD-ROM составляет 1.75", что соответствует стандартному отсеку "половинной высоты" (half-height). Большинство накопителей имеют металлический кожух, в котором имеются отверстия для крепящих винтов, что обеспечивает простой монтаж накопителя в отсеке. Для установки диска обычно применяется выдвижной лоток (tray).

Структура диска CD-ROM

Накопитель CD-ROM можно сравнить с накопителем на гибком диске, так как в обоих накопителях применяется сменный (removable) носитель. Его можно сравнить и с накопителем на жестких дисках, так как оба накопителя имеют большую емкость. Однако CD-ROM не является ни гибким, ни жестким диском. Если в накопителях на гибком и жестких дисках используется магнитный (magnetic) носитель, то в CD-ROM применяется оптический (optic) носитель. Базовый CD-ROM имеет диаметр 120 мм (4.6") и представляет собой своеобразный "сэндвич" толщиной 1.2 мм из трех покрытий: задний слой прозрачного поликарбонатового пластика, тонкая алюминиевая пленка и лаковое покрытие для защиты диска от внешних царапин и пыли.

В традиционном производственном процессе на чистом поликарбонатовом пластике штампуются миллионы крошечных впадин, называемых питами (pits), на спирали, которая разворачивается от центра диска наружу. Затем питы покрываются тонкой алюминиевой пленкой, которая придает диску характерный серебряный цвет. Типичный пит имеет ширину 0.5 мкм, длину от 0.83 до 3 мкм и глубину 0.15 мкм. Расстояние между дорожками (шаг дорожек - pitch) составляет всего 1.6 мкм. Плотность дорожек составляет более 16 000 дорожек на дюйм (Tracks Per Inch - TPI); для сравнения - у гибкого диска TPI равно 96, а у жесткого диска 400. Длина развернутой и вытянутой спирали составляет около четырех миль.

Конечно, с компакт-дисками необходимо обращаться аккуратно. Наиболее чувствительна к повреждениям рабочая сторона диска. Несмотря на то, что алюминиевый слой защищен от повреждений и коррозии лаковым покрытием, толщина этого защитного слоя составляет всего 0.002 мм. Неосторожное обращение или пыль могут привести к появлению небольших царапин и тончайших трещин, через которые проникает воздух и окисляет алюминиевое покрытие, превращая диск в неработоспособный.

Принцип работы накопителя CD-ROM

За исключением очень сложных способов контроля ошибок работа накопителя CD-ROM очень похожа на работу плейера звуковых компакт-дисков. Данные хранятся так же, как на всех CD. Информация хранится в секторах емкостью 2 КБ на спиральной дорожке, которая начинается в центре диска и "раскручивается" к внешнему краю диска. Секторы можно считывать независимо.

Плейер считывает информацию с питов и лэндов (lands) спиральной дорожки CD, начиная от центра диска и двигаясь к внешнему краю. Для считывания используется инфракрасный лазерный луч с длиной волны 780 нм, который генерирует маломощный арсенид-галлиевый полупроводник. Луч проходит через слой прозрачного покрытия на металлическую пленку. Несмотря на то, что лазер маломощный, он может повредить сетчатку, если попадет в незащищенный глаз. При вращении диска со скоростью от 200 до 500 оборотов в минуту (Rotations Per Minute - RPM) луч отражается от питов и частота света изменяется.

Области вокруг питов, называемые лэндами , также участвуют в процессе считывания. Отраженный свет проходит через призму на фотодатчик, выходной сигнал которого пропорционален объему воспринятого света. Свет, отраженный от питов, отличается по фазе на 180 градусов от света, отраженного от лэндов, и разности в интенсивности измеряются фотоэлектрическими ячейками и преобразуются в электрические импульсы. В результате последовательность питов и лэндов переменной длины, отштампованная на поверхности диска, интерпретируется как последовательность единиц и нулей, из которых восстанавливаются хранящиеся на диске данные (с помощью цифро-аналогового преобразователя цифровые данные звукового CD превращаются в звуковые сигналы). Так как поверхности носителя непосредственно "касается" только лазерный луч, износа носителя не происходит.

Все было бы относительно просто, если бы поверхности дисков CD-ROM были абсолютно плоскими и могли вращаться без горизонтальной девиации. Фактически же в составе накопителя потребовались сложные электронные схемы, обеспечивающие фокусировку лазерного луча на поверхности диска и направления его точно на считываемую дорожку.

Было разработано несколько методов обеспечения радиального слежения за дорожкой, но наиболее распространен трехлучевой метод. Лазерный луч не просто направляется на поверхность диска, а излучается полупроводниковым устройством и проходит через дифракционную решетку, которая формирует два дополнительных источника света с каждой стороны основного луча. При пропускании через коллиматорные линзы три луча становятся параллельными, а затем они проходят через призму, которая называется поляризующим расщепителем луча (polarised beam splitter). Расщепитель разрешает прохождение входящих лучей, а возвращающиеся отраженные лучи поворачиваются на 90 градусов на фотодиод, который интерпретирует сигнал.

Измеряются интенсивности двух боковых лучей, которые должны быть одинаковыми пока лучи остаются на каждой стороне дорожки. Любое боковое смещение диска приводит к разбалансу и серво-двигатель корректирует объектив. Вертикальное смещение учитывается разделением приемного фотодиода на четыре квадранта и размещением их посередине между горизонтальными и вертикальными фокальными точками луча. Любое отклонение диска приводит к тому, что пятно становится эллиптическим, вызывая разбаланс токов между противоположными парами квадрантов. При этом объектив перемещается вверх или вниз, обеспечивая круговую форму пятна.

Технология компакт-дисков предусматривает встроенные системы исправления ошибок, которые способные скорректировать большинство ошибок, вызываемых физическими частицами на поверхности диска. В каждом накопителе CD-ROM и каждом плейере звуковых компакт-дисков для обнаружения ошибок применяется перекрестно-перемежающийся код Рида-Соломона (Cross Interleaved Reed Solomon Code - CIRC), а стандарт CD-ROM обеспечивает второй уровень исправления с помощью алгоритма Layered Error Correction Code. В коде CIRC кодер добавляет информацию о двумерном паритете для исправления ошибок, а также перемежает данные на диске для защиты от пакетных ошибок. Возможно исправлять пакеты ошибок до 3500 битов (длина 2.4 мм) и компенсировать пакеты ошибок до 12 000 битов (длина 8.5 мм), вызываемые небольшими царапинами.

Цифровой звук

На пластинках и магнитофонных кассетах звуковой сигнал записывается как аналоговый сигнал . Поэтому все несовершенства записи мы слышим как помехи (шипение и свист) или другие дефекты. Для устранения этих дефектов в компакт-дисках применяются цифровые способы хранения "отсчетов" (samples) как чисел. Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой называется дискретизацией (sampling), или оцифровкой (digitising). Аналоговый сигнал опрашивается много раз в секунду и при каждом опросе амплитуда измеряется и округляется до ближайшего представимого значения. Очевидно, чем выше частота дискретизации (sampling rate) и чем точнее присваиваемые амплитудам значения (динамический диапазон - (dynamic range), тем лучше представление оригинала.

Для CD применяются частота дискретизации 44.1 кГц и 16-битовый динамический диапазон. Это означает получение 44 100 отсчетов в секунду и амплитуда сигнала в момент каждого отсчета описывается 16-битовым числом, что дает 65 536 возможных значений. Такая частота дискретизации обеспечивает частотную характеристику, достаточную для звуков с высотой 20 кГц. Однако некоторые "аудиофилы" (audiophiles) считают, что этого недостаточно для передачи психоакустических эффектов, которые возникают за пределами восприятия слухом человека. Звук записывается на двух дорожках для достижения стереоэффекта.

Несложные вычисления показывают (44 100 отсчетов в секунду * 2 байта * 2 канала), что одна секунда звука описывается 176 400 байтами с соответствующей скоростью передачи данных 176.4 КБ/с. Односкоростной накопитель CD-ROM передает данные именно с такой скоростью, но часть потока данных содержит информацию для исправления ошибок, что уменьшает эффективную скорость передачи данных до 150 КБ/с. Компакт-диск может хранить 74 минуты закодированных данных стереозвука, что с учетом служебных потерь на обнаружение и исправление ошибок дает стандартную емкость компакт-диска 680 МБ. В таблице приведены все рассмотренные параметры.

Скорость вращения

Постоянная линейная скорость

Первое поколение односкоростных накопителей CD-ROM опиралось на конструкцию плейеров звуковых CD. Для вращения диска применялась технология постоянной линейной скорости (Constant Linear Velocity - CLV), т.е. диск вращался так же, как звуковой CD, что обеспечивало скорость передачи данных 150 КБ/с. Дорожка данных должна проходить под головкой считывания с одной и той же скоростью на внутренних и внешних частях диска. Для этого приходится изменять скорость вращения диска в зависимости от позиции головки. Чем ближе к центру диска, тем более быстрее должен вращаться диск, чтобы обеспечить постоянный поток данных. Скорость вращения диска в плейерах звуковых CD составляет от 210 до 540 об/мин.

Поскольку на внешнем краю диска имеется больше секторов, чем в центре, в технологии CLV используется серво-двигатель, который замедляет скорость вращения диска при переходе на внешние дорожки, чтобы поддерживать постоянную скорость передачи данных от лазерной головки считывания. Внутренняя буферная память накопителя управляет скоростью вращения, используя кварцевый генератор для тактирования данных на выходе буфера с определенной скоростью и поддержания буфера заполненным на 50%, когда в него считываются данные. Если данные считываются слишком быстро, порог заполнения 50% превышается и посылается команда замедления скорости вращения шпиндельного двигателя.

Если звуковые CD необходимо считывать с постоянной скоростью, то такое требование для дисков CD-ROM совсем не обязательно. По существу, чем быстрее считываются данные, тем лучше. По мере совершенствования технологии CD-ROM скорость постоянно повышалась и в 1998 г. появились накопители с 32-кратной скоростью передачи данных в 4.8 МБ/с.

Например, четырехскоростной накопитель, использующий технологию CLV, должен вращать диск со скоростью около 2120 об/мин при считывании внутренних дорожек и 800 об/мин при считывании внешних дорожек. Переменная скорость вращения необходима также при считывании звуковых данных, которые всегда считываются с постоянной скоростью (150 КБ/с) независимо от скорости передачи компьютерных данных. Важнейшими факторами в накопителях с переменной скоростью вращения диска являются качество шпиндельного двигателя, вращающего диск, и программа, которая управляет работой накопителя, а также система позиционирования, которая должна быстро и точно перемещать головку считывания в нужную позицию для доступа к данным. Простого повышения скорости вращения недостаточно.

Еще одним фактором оказывается уровень использования времени центрального процессора: при повышении скорости вращения и, следовательно, скорости передачи данных, увеличивается и то время, которое процессор должен расходовать на обработку данных от накопителя CD-ROM. Если одновременно время процессора требуют и другие задачи, то накопителю CD-ROM доступны меньшие возможности обработки данных и скорость передачи данных будет снижаться. Правильно спроектированный накопитель CD-ROM должен минимизировать время использования процессора при заданных скорости вращения и скорости передачи данных. Ясно, что внутренняя производительность быстрого накопителя должна быть больше, чем у медленного.

Для накопителей CD-ROM всегда приводится емкость буфера данных. Конечно, буфер емкостью 1 МБ определенно лучше буфера емкостью 128 КБ с точки зрения скорости передачи данных. Однако без хорошей программы управления накопителем незначительное повышение производительности почти не оправдывает расходов на дополнительную буферную память.

Постоянная угловая скорость

Технология CLV оставалась доминирующей технологией накопителей CD-ROM до тех пор, пока компания Pioneer, выпустившая первый четырех-скоростной накопитель, не выпустила в 1996 г. десяти-скоростной накопитель DR-U10X. Этот накопитель работал не только в режиме с обычной постоянной линейной скоростью, но и в режиме с постоянной угловой скоростью (Constant Angular Velocity - CAV). В этом режиме накопитель передает данные с переменной скоростью, а шпиндельный двигатель вращается с постоянной скоростью, как жесткий диск.

На общую производительность сильное влияние оказывает время доступа (access time). По мере повышения скорости CLV-накопителя время доступа часто ухудшается, так как труднее обеспечить резкие изменения скорости вращения шпиндельного двигателя, необходимые для поддержания постоянной и высокой скорости передачи данных из-за инерции самого диска. В CAV-накопителе поддерживается постоянная скорость вращения, что повышает скорость передачи данных и снижает время поиска, когда головка перемещается к внешнему краю. Если в первых CLV-накопителях время доступа составляло 500 мс, то в современных CAV-накопителях оно уменьшилось до 100 мс.

Революционная конструкция накопителя компании Pioneer позволяла работать в режимах CLV и CAV, а также в смешанном режиме. В смешанном режиме режим CAV применялся для считывания вблизи центра диска, а при подходе головки к внешнему краю накопитель переключался в режим CLV. Накопитель компании Pioneer означал конец эры накопителей только с режимом CLV и переход к так называемым накопителям Partial CAV как основному виду накопителей Cd-ROM.

Такое положение сохранялось до разработки нового поколения цифровых сигнальных процессоров (Digital Signal Processor - DSP), которые могли обеспечить 16-кратную скорость передачи данных, и осенью 1997 г. компания Hitachi выпустила первый накопитель CD-ROM, использующий только технологию CAV (Full CAV). В нем были преодолены многие проблемы накопителей Partial CAV, в частности, необходимость контролировать позицию головки и изменять скорость вращения для поддержания постоянной скорости передачи данных и поддерживать примерно постоянное время доступа. В новом накопителе не требовалось ожидать успокоения скорости вращения шпиндельного двигателя между переходами.

Большинство 24-скоростных Full CAV накопителей CD-ROM в конце 1997 г. использовало постоянную скорость вращения диска 5000 об/мин со скоростью передачи данных 1.8 МБ/с в центре и повышением ее до 3.6 МБ/с на внешнем краю. К лету 1999 г. была достигнута 48-кратная скорость передачи данных с внешней дорожки в 7.2 МБ/с при скорости вращения диска 12 000 об/мин, которая соответствовала скорости вращения многих скоростных жестких дисков.

Однако при вращении диска с такой высокой скоростью возникли проблемы чрезмерного шума и вибрации часто в виде свистящего звука, вызываемого выбрасыванием воздуха из корпуса накопителя. Поскольку диск CD-ROM зажат в центре, самая сильная вибрация возникает на внешнем краю диска, т.е. там, где скорость передачи данных максимальна. Так как только в небольшом числе CD-ROM данные хранятся на внешнем краю, большинство скоростных накопителей на практике редко обеспечивали теоретическую максимальную скорость передачи данных.

Применения

Вскоре возник вопрос о том, какие приложения используют достоинства скоростных накопителей CD-ROM. Большинство мультимедийных дисков были оптимизированы на использование 2-скоростных и, в лучшем случае, 4-скоростных накопителей. Если видео записано так, чтобы воспроизводиться в реальном времени при скорости передачи данных 300 КБ/с, то превышать двукратную скорость не нужно. Иногда более быстрый накопитель мог быстро считывать информацию в буферный кэш, откуда затем она воспроизводилась, освобождая накопитель для другой работы, но этот прием применялся редко.

Считывание огромных изображений с дисков PhotoCD оказывается идеальным применением скоростного накопителя CD-ROM, но необходимость распаковки изображений при считывании с диска требует только 4-кратной скорости передачи данных. Фактически единственным применением, в котором действительно необходима высокая скорость передачи данных, является копирование последовательных данных на жесткий диск, т.е., другими словами, инсталлирование программных приложений.

Быстрые накопители CD-ROM оказываются действительно быстрыми только при передаче последовательных данных, но не произвольном доступе. Идеальным применением для высокой продолжительной скорости передачи данных является высококачественное цифровое видео, записанное с соответствующей высокой скоростью. Видео стандарта MPEG-2, реализованное в цифровых универсальных дисках (Digital Versatile Disc - DVD), требует скорости передачи примерно 580 КБ/с, а стандарт MPEG-1 согласно Белой Книге для VideoCD требует скорость всего 170 КБ/с. Таким образом, стандартный CD-ROM емкостью 660 МБ будет считан всего за 20 минут, поэтому высококачественное видео будет иметь практический интерес только на дисках DVD со значительно большей емкостью.

Интерфейсы

Сзади накопителей CD-ROM имеются три основных подключения: питание, звуковой выход на звуковую карту и интерфейс данных.

Сейчас в большинстве накопителей CD-ROM применяется интерфейс данных IDE, который теоретически можно подключить к IDE-контроллеру, имеющемуся практически в каждом РС. Оригинальный жесткий диск с интерфейсом IDE был рассчитан на шину AT и старый интерфейс IDE позволял подключать два жестких диска - ведущий (master) и ведомый (slave). Впоследствии спецификация ATAPI разрешила одному из них стать накопителем IDE CD-ROM drive. Интерфейс EIDE сделал еще один шаг вперед, добавив второй канал IDE еще для двух устройств, которыми могли быть жесткие диски, накопители CD-ROM и ленточные накопители.

Работа с одним из этих устройств должна быть закончена до обращения к любому другому устройству. Подключение накопителя CD-ROM к тому же каналу, к которому подключен жесткий диск, снизит производительность РС, так как более медленный накопитель CD-ROM будет блокировать обращения к жесткому диску. В РС с двумя жесткими дисками IDE накопитель CD-ROM необходимо изолировать, подключая его ко вторичному каналу IDE, а жесткие диски следует подключить как ведущий и ведомый к первичному каналу. Жесткие диски будут конкурировать друг с другом, но без участия медленного накопителя CD-ROM. Недостаток интерфейса EIDE состоит в ограничении числа подключаемых устройств четырьмя и все устройства должны монтироваться как внутренние, поэтому возможность расширения может быть ограничена размером корпуса РС.

Стандарт SCSI-2 допускает подключение к одному хост-адаптеру до 12 устройств, которые могут быть внутренними и внешними. SCSI позволяет всем устройствам на шине быть активными одновременно, хотя передавать данные может только одно устройство. Физическая локализация данных в устройствах требует относительно много времени, поэтому пока одно устройство использует шину, любое другое устройство может позиционировать головки для производства операций считывания и записи. Новейшая спецификация Fast Wide SCSI поддерживает максимальную скорость передачи данных 20 МБ/с по сравнению со скоростью EIDE 13 МБ/с, а благодаря наличию встроенного "интеллекта" SCSI-устройства требуют меньшего внимания процессора по сравнению с IDE-устройствами.

Преимущества интерфейса SCSI по сравнению с IDE проявляются и при использовании ресурсов РС, в частности линий запросов прерываний IRQ. Из-за большого числа дополнительных карт и устройств современные РС предъявляют повышенные требования к использованию IRQ, оставляя мало места для дальнейшего расширения. Для первичного интерфейса EIDE обычно выделяется линия IRQ 14, а для вторичного IRQ 15, поэтому четыре устройства добавляются за счет двух линий прерываний. Интерфейс SCSI менее требователен к ресурсам, так как независимо от числа устройств на шине требуется только одна линия IRQ для хост-адаптера.

В общем, интерфейс SCSI предоставляет больший потенциал для расширения РС и обеспечивает лучшую производительность, но он значительно дороже интерфейса IDE. Современное предпочтение внутренним EIDE-накопителям оказывается более удобным и дешевым, чем техническое совершенство, поэтому интерфейс SCSI выбирается только для внешних накопителей CD-ROM.

Сравнение DMA и режима PIO

Традиционно в накопителях CD-ROM для передачи данных применялся программируемый ввод-вывод (Programmable Input/Output - PIO), а не прямой доступ к памяти (Direct Memory Access - DMA). Это было оправдано в первых разработках, потому что аппаратная реализация была проще и подходила для устройств с малой скоростью передачи данных. Недостаток этот способа заключается в том, что передачей данных управляет процессор. По мере повышения скорости передачи данных в накопителях CD-ROM возрастала и нагрузка на процессор, поэтому 24- и 32-скоростные накопители полностью занимали процессор в режиме PIO. Нагрузка на процессор зависит от нескольких факторов, в частности, от используемого режима PIO, схемы моста IDE/PCI в компьютере, емкости и схемы буфера накопителя CD-ROM и драйвера устройства накопителя CD-ROM.

Передача данных с использованием DMA всегда эффективнее и занимает только несколько процентов времени процессора. Здесь специальный контроллер управляет передачей данных прямо в системную память и от процессора требуется только начальное распределение памяти и минимальное квитирование (handshaking). При этом производительность зависит от устройства, а не от системы. DMA-устройства должны обеспечивать одну и ту же производительность независимо от системы, к которой они подключены. DMA давно был стандартным средством большинства SCSI-систем, но только недавно он стал широко применяться для интерфейсов и устройств IDE.

Технология TrueX

Чтобы разрешить пользователям выполнять приложения прямо с компакт-диска без передачи на жесткий диск, компания Zen Research при разработке технологии TrueX предприняла оригинальный подход для повышения производительности накопителей CD-ROM - улучшить скорость передачи данных и время доступа, а не просто вращать диск быстрее. В обычном CD-ROM используется один сфокусированный лазерный луч для считывания цифрового сигнала, закодированного дорожками крошечных питов на поверхности диска. В методе компании Zen Research применяются специализированная большая интегральная схема (Application-Specific Integrated Circuit - ASIC) для освещения нескольких дорожек, одновременного обнаружения их и параллельного считывания с дорожек. В составе ASIC имеются аналоговые интерфейсные элементы, например цифровая фазовая подстройка частоты (Digital Phase-Locked Loop - DPLL), цифровой сигнальный процессор, контроллер серво-двигателя, преобразователь параллельных данных в последовательные и интерфейс ATAPI. При необходимости можно подключить внешнюю схему интерфейса SCSI или IEEE 1394.

Расщепленный лазерный луч, используемый совместно с матрицей детекторов нескольких лучей, освещает и обнаруживает несколько дорожек. Обычный лазерный луч пропускается через дифракционную решетку, которая расщепляет его на семь дискретных лучей (такие накопители называются многолучевыми - multibeam), освещающих семь дорожек. Семь лучей подаются через зеркало на объектив и далее на поверхность диска. Фокусировка и слежение обеспечиваются центральным лучом. Три луча с каждой стороны от центра считываются матрицей детекторов, когда центральный луч находится на дорожке и сфокусирован. Отраженные лучи возвращаются по тому же тракту и направляются зеркалом на матрицу детекторов. В многолучевом детекторе имеются семь детекторов, выровненных с отражающими дорожками. Для фокусировки и слежения предусмотрены обычные детекторы.

Несмотря на то, что механические элементы накопителя CD-ROM несколько изменены (вращение диска и движение головки считывания остались теми же самыми), формат носителя диска соответствует стандарту CD или DVD, а для поиска и слежения применяется обычный подход. Технологию TrueX можно использовать в накопителях CLV и CAV, но компания Zen Research ориентируется на CLV, чтобы обеспечить постоянную скорость передачи данных для всего диска. В любом случае, более высокая скорость передачи достигается при меньшей скорости вращения диска, что снижает вибрацию и повышает надежность.

Компания Kenwood Technologies выпустила первый 40-скоростной накопитель TrueX CD-ROM в августе 1998 г., а через полгода разработала 52-скоростной накопитель. В зависимости от рабочей среды и качества носителя накопитель Kenwood 52X TrueX CD-ROM обеспечивает скорость передачи данных 6.75 - 7.8 МБ/с (45х - 52х) по всему диску. Для сравнения укажем, что обычный 48-скоростной накопитель CD-ROM обеспечивает на внутренних дорожках скорость 19х и достигает скорости 48х только на внешних дорожках. При этом его скорость вращения более чем в два раза выше по сравнению с накопителем компании Kenwood Technologies.

Стандарты CD-ROM

Чтобы разобраться в самих компакт-дисках и в том, какие накопители их могут читать, необходимо прежде всего познакомиться с форматами дисков. Обычно стандарты на CD выпускаются в виде книг с цветными обложками и сам стандарт называется по цвету обложки. Все накопители CD-ROM совместимы со стандартами Желтой Книги (Yellow Book) и Красной Книги (Red Book), а также имеют встроенные цифро-аналоговые преобразователи (Digital-to-Analog Converter - DAC), что позволяет прослушивать звуковые диски Красной Книги через наушники или звуковой выход.

Красная Книга (Red Book)

Красная Книга является самым распространенным стандартом CD и описывает физические свойства компакт-диска и кодирование цифрового звука. Он определяет:

• Спецификацию звука для 16-битовой импульсно-кодовой модуляции (Pulse Code Modulation - PCM).
• Спецификацию диска, включая его физические параметры.
• Оптические стили и параметры.
• Отклонения и частоту блоковых ошибок.
• Систему модуляции и исправления ошибок.
• Систему управления и отображения.

Каждый фрагмент музыки, записанный на CD, удовлетворяет стандарту Красной Книги. Он, в основном, допускает звучание в течение 74 минут и разбиение информации на дорожки (tracks - трэки). Более позднее добавление к Красной Книге описывает опцию CD Graphics с использованием каналов субкода (subcode) от R до W. Добавление описывает различные применения каналов субкода, включая графику и MIDI.

Желтая Книга (Yellow Book) Желтая Книга выпущена в 1984 г. для описания расширения CD для хранения компьютерных данных, т.е. CD-ROM (Compact-Disc Read-Only Memory). Эта спецификация содержит следующее:

• Спецификацию диска, которая является копией части Красной Книги.
• Систему модуляции и исправления ошибок (из Красной Книги).
• Оптические стили и параметры (из Красной Книги).
• Систему управления и отображения (из Красной Книги).
• Структуру цифровых данных, которая описывает структуру сектора, ECC и EDC для диска CD-ROM.

CD-ROM XA

Как отдельное расширение Желтой Книги спецификация CD-ROM XA содержит следующее:

• Формат диска, включая канал Q и структуру сектора при использовании секторов Режима 2.
• Структура поиска данных, опирающаяся на формат ISO 9660, включая чередование файлов, которое недоступно для Режима данных 2.
• Кодирование звука с использованием уровней В и С модуляции ADPCM.
• Кодирование видеоизображений, т.е. неподвижных изображений.

Сейчас применяются только такие форматы CD-ROM XA, как форматы CD-I Bridge для Photo CD VideoCD plus системы Playstation компании Sony.

Зеленая Книга (Green Book)

Зеленая Книга описывает диск CD-Interactive (CD-I), плейер и операционную систему и содержит следующее:

• Формат диска CD-I (структура дорожки и сектора).
• Структура поиска данных, опирающаяся на формат ISO 9660.
• Звуковые данные с использованием уровней А, В и С модуляции ADPCM.
• Кодирование в реальном времени неподвижных видеоизображений, декодер и визуальные эффекты.
• Compact Disc Real Time Operating System (CD-RTOS).
• Базовая (минимальная) спецификация системы.
• Расширение для видеофильмов (картридж MPEG и программное обеспечение).

Диск CD-I может хранить 19 часов звука, 7500 неподвижных изображений и 72 минуты полноэкранного полнодвижущегося видео (MPEG) в стандартном формате CD. Сейчас диски CD-I устарели.

Оранжевая Книга (Orange Book)

Оранжевая Книга определяет диски CD-Recordable с многосеансовой (multisession) возможностью. Часть I определяет магнитооптические перезаписываемые диски CD-MO (Magneto Optical); часть II определяет однократно записываемые диски CD-WO (Write Once); часть III определяет перезаписываемые диски CD-RW (Rewritable). Все три части содержат следующие разделы:

• Спецификация диска для незаписанных и записанных дисков.
• Pre-groove модуляция.
• Организация данных, включая связывание.
• Многосеансовые и гибридные диски.
• Рекомендации по измерению отражательной способности, управлению мощностью и др.

Белая Книга (White Book)

• Формат диска, включая использование дорожек, информационную область VideoCD, область воспроизведения сегмента, аудио/видео дорожки и дорожки CD-DA.
• Структура поиска данных, удовлетворяющая формату ISO 9660.
• Кодирование MPEG аудио/видео дорожки.
• Кодирование элемента сегмента воспроизведения для видео-последовательностей, неподвижного виде и дорожек CD-DA.
• Дескрипторы последовательности воспроизведения для запрограммированных последовательностей.
• Поля пользовательских данных для сканирования данных (допускается быстрое сканирование вперед и назад).
• Примеры последовательностей воспроизведения и управления воспроизведением.

До 70 минут полнодвижущегося видео закодированы в стандарте MPEG-1 со сжатием данных. Белая Книга называется также Digital Video (DV). Диск VideoCD содержит одну дорожку данных, записанную в режиме CD-ROM XA Mode 2 Form 2. Она всегда является первой дорожкой на диске (Track 1). На этой дорожек записываются структура файла ISO 9660 и прикладная программа CD-I, а также VideoCD Information Area, которая содержит общую информацию о диске VideoCD. После дорожки данных записывается видео на одной или нескольких последующих дорожках во время одной и той же сессии. Эти дорожки также записываются в режиме Mode 2 Form 2. Сессия закрывается после записи всех дорожек.

Синяя Книга (Blue Book)

Синяя Книга определяет спецификацию Enhanced Music CD для многосессионных прессованных дисков (т.е. незаписываемых дисков), содержащих сессии звука и данных. Диски могут воспроизводиться любым плейером звуковых компакт-дисков и на РС. Синяя Книга содержит следующее:

• Спецификация диска и формат данных, включая две сессии (звук и данные).
• Структура каталогов (ISO 9660), включая каталоги для информации CD Extra, изображения и данные. Определяются также формат информационных файлов CD Plus, форматы файлов изображений и другие коды и форматы файлов.
• Формат данных неподвижных изображений MPEG.

Компакт-диски, соответствующие спецификации Синей Книги, называются также CD-Extra или CD-Plus. Они содержат смесь данных и звука, записанных в отдельных сессиях для предотвращения воспроизведения дорожек данных и возможного повреждения высококачественных домашних стерео-систем.

CD-I Bridge

CD-I Bridge представляет собой спецификацию компаний Philips и Sony для дисков, предназначенных для воспроизведения на плейерах CD-I и в РС. Она содержит следующее:

• Формат диска, определяющий диски CD-I Bridge как удовлетворяющие спецификации CD-ROM XA.
• Структура поиска данных в соответствии с ISO 9660. Обязательно требуется прикладная программа CD-I, которая хранится в каталоге CDI.
• Кодирование звуковых данных, которое включает в себя ADPCM и MPEG.
• Кодирование видеоданных для совместимости с CD-I и CD-ROM XA.
• Многосессионная структура диска, включая адресацию секторов и пространство тома.
• Данные для CD-I, так как все плейеры CD-I должны считывать данные CD-I Bridge.

Photo CD

Спецификация Photo CD определена компаниями Kodak и Philips на основе спецификации CD-I Bridge. Она содержит следующее:

• Общий формат диска, включая компоновку программной области, индексную таблицу, дескриптор тома, область данных, перекос субкода Q-канала, клипы CD-DA и читаемые микроконтроллером секторы.
• Структуры поиска данных, включая структуру каталогов, файл INFO.PCD и систему читаемых микроконтроллером секторов.
• Кодирование данных изображений, включая описание кодирования изображений и пакеты изображений.
• Файлы ADPCM для одновременного воспроизведения звука и изображений.

Очень много информации по накопителям CD-ROM содержится на сайте http://www.cd-info.com/ .

В чем отличие Cross flash прошивки для оптического привода от "обычной"? Cross flash (кроссфлешевая) во всех каталогах обычно отмечается звездочкой - "*". Ею можно перепрошить привод вне зависимости от того, какая прошивка стоит в нем на данный момент. "Обычная" же может корректно установиться только на предыдущую версию (журнал Железо).

Перепрошивка оптического привода лишает гарантии на него или нет? Все зависит от конкретного продавца, у которого покупается товар. Если в гарантийных обязательствах (и всех его приложениях) ничего не сказано о замене встроенного программного обеспечения, то магазину будет очень сложно не отремонтировать или заменить по гарантии неработающий оптический привод. Для полной уверенности можно позвонить и все узнать в службе технической поддержки, при этом требовать ссылок на официальные документы этого магазина (потому что служащим легче сказать, что гарантии не будет, чем ремонтировать и тратить время).

17 августа 1982 года считается днем рождения компакт-диска, одному из самых распространенных в настоящее время типов носителей информации.

Разработкой компакт-дисков занималась компании Philips и Sony. Компакт-диски изготавливаются из поликарбоната толщиной в 1,2 мм, покрытого тончайшим слоем алюминия с защитным лаковым покрытием. Изначально CD позиционировались для цифрового хранения аудиоинформации.

Внешний размер компакт-диска определяется специальным стандартом и равен 120 мм. Это обычный размер, к которому все привыкли. Существует и более компактная разновидность - 80 мм. Если вы внимательно посмотрите на свой привод, то увидите, что в выдвижном лотке имеет небольшое углубление для этих дисков. Стандартдные диски изначально вмещали 650 Мб данных (или 74 минуты аудио). Существует несколько предположений, объясняющих такой выбор диаметра и емкости оптических носителей. Согласно одному из них, объем диска рассчитывался таким образом, чтобы на него полностью поместилась девятая симфония Бетховена, продолжительность которой составляет 74 минуты. Именно это произведение было наиболее популярным в Японии в конце семидесятых годов прошлого столетия. Согласно другой версии, диаметр CD соответствует размеру голландских подставок для пивных кружек.

Форматы компакт-дисков

Самые первые компакт-диски были предназначены исключительно для прослушивания музыки в музыкальных проигрывателях. Но затем производители увидели, что компакт-диски можно использовать не только для записи музыкальных дорожек, но и для записи данных. И за короткое время было создано множество различных форматов, предназначенных для разных целей. В настоящее время существуют следующие стандарты

• CD-Audio (CD-DA)
• CD-ROM (mode 1 и mode 2)
• CD-ROM-XA (mode 2, form 1 и form 2)
• CD-i, VideoCD
• CD-Extra
• PhotoCD
• KaraokeCD
• CD-RW

Многие из этих форматов не получили широкого распространения. Но появление всевозможных форматов породило проблему - необходимо было иметь множество проигрывателей под каждый формат. К счастью, производители сумели создать универсальные проигрыватели, способные читать все представленные на болванке форматы, или способные пропускать дорожки, записанные в незнакомом им формате.

Диск CD-ROM - это название цифрового носителя информации. По своему физическому устройству он абсолютно идентичен аудио-диску CD-DA. Отличие лишь в логической структуре дорожек. Диск состоит из трех слоев: подложки из поликарбонатного пластика, на которой с помощью пресса штампуются дорожки, напыленного отражающего алюминиевого покрытия и защитного слоя. Именно на защитном слое наносится рисунок.

Стандарты для компакт-дисков

Производство любых видов компакт-дисков должно соответствовать определенным стандартам, которые известны как Красная Книга, Желтая Книга, Зеленая Книга и так далее.

• Красная Книга (Red Book) - стандарт, описывающий способ хранения звуковой цифровой информации, которые были созданы экспертами Philips. Все музыкальные аудио-CD соответствуют этому стандарту. Эта книга послужила в дальнейшем основой для других стандартов. Данный формат предполагает возможность записи двуканального звука с 16-битной импульсно-кодовой модуляцией (PCM) и частотой дискретизации 44,1 кГц. Система коррекции ошибок на основе кода Рида-Соломона позволяет без проблем считывать диски с небольшими царапинами на поверхности.
• Желтая Книга (Yellow Book) - этот стандарт расширяет Красную Книгу, добавив в нее спецификацию мультимедийных устройств CD-ROM. Обычные компьютерные игры и программное обеспечение записываются в соответствии с Желтой книгой.
• Зеленая Книга (Green Book) - данный стандарт предполагает сочетание Красной и Желтой Книг, когда на диске могут находиться как музыкальные дорожки, так и программы.
• Оранжевая Книга (Orange Book) - этот стандарт охватывает технологию записываемых и перезаписываемых дисков CD-R и CD-RW.
• Белая Книга (White Book) - стандарт для видео-CD.

CD-R и CD-RW

Обычные диски CD-ROM записывались на дорогостоящем оборудовании на предприятиях. Они имели один недостаток - Данные записывались один раз, и их можно было только считывать. Записываемые диски устроены сложнее, чем стандартные диски CD-ROM. Они имеют слой специального пластика, прожигаемого лазером. Информация на диске записана в виде спиральной дорожки, идущей от центра к краю диска. Дорожка может быть непрерывной, либо состоять из нескольких частей (сессий).

На один компакт-диск можно записать максимум 99 сессий.

Существуют два вида записываемых дисков: CD-R (recordable, однократно записываемый диск) и CD-RW (rewritable, перезаписываемый диск). Cколько раз можно перезаписывать диск CD-RW? Нормальный диск позволяет это сделать около 1000 раз. Различие одноразовых дисков и перезаписываемых заключается в применении разных покрытий на болванках - если для CD-R-дисков используются красители, изменение которых при прожигании лазером является необратимым, то для перезаписываемых дисков используются материалы, изменение отражающих свойств которых обратимым не является.

Файловая система UDF

Для записываемых CD-R, CD-RW и DVD-дисков используется специальная файловая система UDF (Universal Disk Format, универсальный файловый формат), которая была вначале разработана для работы с гибкими магнитными носителями. Особенность этой системы - возможность не закрывать сессию при записи, то есть работать с компакт-диском, как с дискетой. Перед записью записываемый диск необходимо специальным образом отформатировать, чтобы в дальнейшем использовать его в качестве обычного внешнего носителя. UDF-формат применяется почти для всех систем файлов и поддерживается всеми новыми операционными системами.

Емкость данных

Стандартный компакт-диск имеет объем 650 мегабайт данных, или 74 минуты цифровой музыки. Этот стандарт продолжительное время был неизменным. Но потом производители нашли способ увеличить объем записываемой информации. Благодаря увеличению плотности записи удалось повысить общий объем дисков - теперь большинство продаваемых записываемых дисков имеют объем 700 мегабайт.

Запись дисков

При прожигании дисков с помощью различных программ типа Nero, пользователь порой не совсем правильно представляет сам процесс "прожига" диска и допускает ошибки, которых можно избежать. Вот несколько понятий, используемых в процессе записи диска:

• сессия - это специальная область на диске. На компакт-диске могут быть сессии и дорожки. В каждой сессии есть одна или несколько дорожек. Каждая сессия может включать максимум одну дорожку с данными, а аудио- и видеодорожек может быть несколько
• мультисессия (MultiSession) - режим записи, позволяющий дозаписывать компакт-диск, то есть добавлять новую информацию к ранее записанной. Каждая сессия будет содержать начальную запись (lead-in), затем непосредственно данные и финальную информацию о сессии (lead-out). У данного режима существует определенный недостаток - при отделении одной сессии от другой каждый раз теряется порядка 15 Мбайт. Кроме того, некоторые старые модели CD-ROM не могут считывать диски, записанные в этом режиме, а другие имеют ограничение на число видимых ими сессий.
• начальная запись (Lead-In) - служебная зона на диске. Эта область обозначает начало записи сессии и содержит в себе оглавление (TOC, Table of Contents) сессии, в которое входит информация о дорожках этой самой сессии. Она записывается вместе с Lead-Out этой сессии. Каждая зона Lead-nI занимает приблизительно 9 Мбайт;
• финальная запись (Lead-Out) - служебная зона на диске, аналогичная Lead-In, которая показывает окончание сессии записи. Всегда записывается вместе с Lead-In. Первая Lead-Out диска занимает около 13 Мбайт, все следующие занимают приблизительно 4 Мбайт;
• таблица содержания (TOC, Table of Contents) - содержит информацию о типе и о количестве треков, месторасположении их на диске и длину (объем) всего диска. Физически таблица TOC расположена в области Lead-In. В многосессионных дисках каждой сессии соответствует своя область Lead-In и, соответственно? своя таблица содержания - наиболее "корректная" на момент записи, поскольку содержит самые последние изменения.

Таким образом, при записи мультисессионного компакт-диска каждый раз записывается новая сессия, которая состоит из области Lead-In, дорожки с данными и области Lead-Out. Области Lead-In и Lead-Out требуют приблизительно 15 Mбайт на каждую сессию и не содержат никаких полезных данных. Поэтому не рекомендуется записывать данные маленькими порциями, так как вы просто теряете зря большой объем для записи. Лучше подготовить коллекцию файлов, достаточную для заполнения диска, и записать все за одну сессию.

• по возможности при записи на диск не запускайте другие программы, поскольку запись диска - достаточно ресурсоемкая операция, и любое вмешательство в этот процесс может привести к ошибке записи и порче диска;
• даже если у вас два привода CD-ROM, и вы хотите переписать данные с одного диска на другой, то все-таки желательно файлы-источники переписать на жесткий диск. Быстродействие жестких дисков на порядок выше самых скоростных приводов;
• если у вас постоянно возникают ошибки при записи на больших скоростях, то используйте пониженную скорость. Лучше чуть подождать и получить работающий диск, чем выбрасывать испорченные диски;
• приводы CD-R с интерфейсом SCSI работают более надежно, чем приводы с интерфейсом IDE. Если вы достаточно часто и профессионально работаете с записью на диски, то выбирайте шину SCSI.

Обозначения скоростей 1х у CD-ROM и 1х у DVD-ROM – это не одно и тоже. У CD-ROM "x" соответствует скорости передачи первого стандартизированного CD-ROM, принятого впоследствии за 1х, то есть 150 Кб/с, а у DVD-ROM за 1х, соответственно, была принята скорость передачи первого DVD-ROM, то есть – 1350 Кб в секунду.

Запись на CD-RW, который был полностью отформатирован, отличается от записи на диск, который стерт так называемым быстрым форматированием. При быстром форматировании данные не стираются физически, а в начале диска ставится метка о том, что диск пуст. При полном форматировании диск забивается нулями. Полное форматирование более устойчивое к чтению и записи. При быстром форматировании возможны глюки (

Размеры 120 × 1,2 мм Ёмкость 650-879 Мб Скорость чтения (1×) 150 Кб/с (данные с CD-ROM Mode 1)
172,3 Кб/с (аудио с CD-DA) Наибольшая скорость чтения 72× (10,8 Мб/с) Срок службы 10-50 лет

Диски CD-ROM - популярное и самое дешёвое средство для распространения программного обеспечения , компьютерных игр , мультимедиа и прочих данных. CD-ROM (а позднее и DVD-ROM) стал основным носителем для переноса информации между компьютерами , вытеснив с этой роли флоппи-диск (сейчас он уступает эту роль более перспективным твердотельным носителям).

Зачастую термин CD-ROM ошибочно используют для обозначения самих приводов (устройств) для чтения этих дисков (правильно - CD-ROM Drive , CD-привод).

Технические детали

Компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм, покрытую тончайшим слоем металла (алюминий , золото , серебро и др.) и защитным слоем лака, на котором обычно наносится графическое представление содержания диска. Принцип считывания через подложку был принят, поскольку позволяет весьма просто и эффективно осуществить защиту информационной структуры и удалить её от внешней поверхности диска. Диаметр пучка на внешней поверхности диска составляет порядка 0,7 мм, что повышает помехоустойчивость системы к пыли и царапинам. Кроме того, на внешней поверхности имеется кольцевой выступ высотой 0,2 мм, позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться этой поверхности. В центре диска расположено отверстие диаметром 15 мм. Вес диска без коробки составляет приблизительно 15,7 г. Вес диска в обычной (не «slim») коробке приблизительно равен 74 г.

Компакт-диски имеют в диаметре 12 см и изначально вмещали до 650 Мбайт информации. Однако, начиная приблизительно с 2000 года , всё большее распространение стали получать диски объёмом 700 Мбайт, впоследствии полностью вытеснившие диск объёмом 650 Мбайт. Встречаются и носители объёмом 800 мегабайт и даже больше, однако они могут не читаться на некоторых приводах компакт-дисков. Бывают также 8-сантиметровые диски, на которые вмещается около 140 или 210 Мб данных и CD, формой напоминающие кредитные карточки (т. н. диски-визитки).

CD-ROM под электронным микроскопом

Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки так называемых питов (углублений), выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит имеет примерно 100 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм . Промежутки между питами называются лендом. Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм.

Различают диски только для чтения («алюминиевые»), CD-R - для однократной записи, CD-RW - для многократной записи. Диски последних двух типов предназначены для записи на специальных пишущих приводах.

CD-визитка

CD-визитка - оптический диск, выполняемый в формате визитной карточки (повторяет её размер 90×50 мм).

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "CD-ROM" в других словарях:

Rom - (Roma) … Deutsch Wikipedia

Rom: Großmacht und Weltreich - Rom hatte vor dem Pyrrhoskrieg jahrzehntelange höchst aufreibende Kriege geführt und brauchte Ruhe. Es beschäftigte sich damit, allerlei Nachbereinigungen vorzunehmen, um die Herrschaft Schritt für Schritt zu sichern, und errichtete in aller… … Universal-Lexikon

Rom - (Roma), die merkwürdigste Stadt auf der Erde, gegenwärtig die Hauptstadt des Kirchenstaats, liegt unterm 41°53 54 nördl. Breite, 10°9 30 östl. Länge zu beiden Seiten der Tiber, 3 etc. Ml. von deren Mündung auf den bekannten 7 Hügeln (mons… … Herders Conversations-Lexikon

ROM hacking - is the process of modifying a video game ROM image to alter the game s graphics, dialogue, levels, gameplay, or other gameplay elements. This is usually done by technically inclined video game fans to breathe new life into a cherished old game,… … Wikipedia

ROM - bezeichnet: Rom, die Hauptstadt Italiens Provinz Rom, die nach der Stadt Rom benannte italienische Provinz Römisches Reich, in der Zeit vom 6. Jahrhundert v. Chr. bis zum 6. Jahrhundert n. Chr. Zweites Rom, Konstantinopel, antike Hauptstadt des… … Deutsch Wikipedia

Rom (Begriffsklärung) - Rom bezeichnet: Römisches Reich, in der Zeit vom 6. Jahrhundert v. Chr. bis zum 6. Jahrhundert n. Chr. Römische Kurie, die Zentralbehörde des Heiligen Stuhls für die römisch katholische Kirche einen männlichen Angehörigen der Roma… … Deutsch Wikipedia

Давно прошли те времена, когда архив программ идокументов рядового пользователя персональногокомпьютера мог разместиться в несколькихкоробках дискет. Размеры документов сграфическими иллюстрациями могут поразитьвоображение. Дистрибутивы современногопрограммного обеспечения занимают уже сотнимегабайт, и в большинстве случаев поставляютсяна компакт-дисках CD-ROM.

Компьютерная индустрия создала немалоустройств, позволяющих хранить большие объемыинформации. Оставив в стороне стримеры,предназначенные для использования только вкачестве архивной памяти, назовеммагнитооптические накопители, дисководы ZIP и Jazz,сменные магнитные диски, устройства PD-CD,перспективные устройства DVD и так далее. Если вамнадоело стирать пыль с коробок, забитых до отказадискетами, а жесткий диск переполнился, значитпора подумать о приобретении нового устройствавнешней памяти.

Но что выбрать?

Каждое из перечисленных устройств обладаетсвоими достоинствами и недостатками. Поэтомуперед тем как на что-нибудь решиться, следуетподумать о том, как и для чего вы будетеиспользовать это устройство, а также прикинуть,сколько денег вы готовы потратить на егоприобретение.

До последнего времени вам едва ли моглапонравится идея купить для создания личногоархива данных устройство записи компакт-дисковCD-R. Всего год назад его стоимость превышалатысячу долларов, а процедура записи файлов надиски CD-R требовала специальной подготовки исложного в использовании программногообеспечения. Перед записью диска CD-R необходимобыло заранее собрать на жестком диске все файлы,а также создать файл образа компакт-дискаразмером в сотни мегабайт. Помимо устройствазаписи CD-R следовало приобрести еще и быстрыйжесткий диск большой емкости, а также контроллерSCSI. Кроме того, не представлялось никакойвозможности дописать на диск CD-R новые файлы илизаменить старые. Если вы допустили ошибку приподготовке файлов или при записи, диск CD-Rоказывался безвозвратно испорченным.

Сегодня все изменилось. Стоимость устройствзаписи CD-R резко упала и составляет порядка 400-500долларов. При этом чистый компакт-диск CD-R, накоторый помещается до 650 мегабайт данных, выможете купить за 7-8 долларов, что уже совсемнедорого. Разработан новый принцип записи (такназываемая пакетная запись), в результате чегоработать с диском CD-R стало не намного сложнее,чем с обычной дискетой.

Технология записываемых компакт-дисков такжене стояла на месте. В этом году появилсякомпакт-диск CD-RW, который, в отличие от диска CD­R,можно перезаписывать до 1000 раз. Этот диск стоитвсего 20 долларов, поэтому он идеальным образомподходит для резервного копирования информации,создания архивов большой емкости илимакетирования дисков CD-R перед записью. Кстати,устройство для чтения, записи и перезаписидисков CD-RW стоит всего лишь на 100 долларов дорожеаналогичного устройства записи дисков CD-R.

В результате устройство записи CD-R и тем болееCD-RW стало намного привлекательнее дляпользователей. Вот список только некоторыхобластей применения таких устройств:

• макетирование дисков CD-ROM перед изготовлением партии на заводе;
• резервное копирование дисков CD-ROM с дистрибутивами программного обеспечения, а также музыкальных дисков;
• архивирование массивов данных большого объема, например, мультимедийных файлов;
• перемещение данных на большое расстояние (например, в другой город), когда объем данных не позволяет передавать их по сети Internet или через другие электронные каналы;
• создание персональных библиотек программного обеспечения или документации;
• хранение большого количества графических изображений в виде электронных альбомов.

Три технологии записи компакт-дисков

На сегодняшний день наиболее известны дветехнологии изготовления и записи компакт-дисков,сильно отличающиеся друг от друга. Третья, окоторой мы также расскажем в нашей статье, ещетолько начинает завоевывать популярность.

Прессование алюминиевых дисков

Первая и самая старая технология предполагаетиспользование чрезвычайно дорогостоящегозаводского оборудования. Она позволяетсоздавать так называемые алюминиевые диски. Этидиски изготавливаются прессованием сприменением заранее изготовленной матрицы.Рабочая поверхность диска сделана из алюминия.Алюминиевые диски называются также дисками CD-ROM(от слов Read Only Memory – только читаемая память), таккак они допускают только считывание информации,но не ее запсиь.

С алюминиевыми дисками вы наверняка хорошознакомы. По этой технологии делают музыкальныекомпакт-диски и дистрибутивные диски спрограммным обеспечением, играми, базами данных,мультимедийными справочниками. Один такой дискможет содержать до 650 Мбайт данных или до 74 минутмузыки.

Минимальное количество изготовленных назаводе дисков обычно составляет 500-1000 штук.Мелкие партии выпускать невыгодно, так какзатраты на изготовление матрицы диска слишкомвелики. Тем не менее, стоимость изготовленияодного диска CD-ROM при большой партии составляетпримерно 1,5 доллара, что очень дешево.

Компакт-диски CD-ROM достаточно надежны, и если выне будете царапать рабочую поверхность диска,прослужат не один десяток лет. Пусть вас несмущает, что диски CD-ROM, приобретенные напиратском рынке, не всегда хорошо читаются. Впогоне за прибылью они часто изготавливаются снарушением технологии. Мы не слышали о проблемахс чтением лицензионных дисков.

Однократная запись на золотой диск

Вторая технология допускает однократнуюзапись информации на компакт-диск, для чего можноиспользовать относительно недорогие устройства.Запись выполняется на чистые диски золотистогоцвета, которые в обиходе называют золотыми (хотярабочая поверхность диска CD-R Verbatim DataLife имеетсиний цвет). Другое название – диски CD­R (CD Recordable -записываемые компакт-диски). В процессе записитонкий слой золота прожигается вдоль рабочейдорожки мощным лазером. Диск CD-R может бытьпрочитан на обычном устройстве чтения дисковCD-ROM. Если вы записали музыкальный диск CD-R, то егоможно проигрывать в обычном плеерекомпакт-дисков.

В отличие от алюминиевых, золотые компакт-дискибольше подходят как раз для штучногопроизводства. Стоимость чистого диска CD-Rсоставляет примерно 7-10 долларов, а стоимостьустройства записи – от 400 до 1000 долларов, поэтомувы можете организовать мини-производство такихдисков у себя дома или на работе.

Если вас беспокоит надежность дисков CD-R какносителя информации, то обычно изготовителигарантируют сохранность данных в течении 30 лет.Этого вполне достаточно. По прошествии 30 лет высможете переписать содержимое всего вашегоящика с дисками CD-R на какой-нибудь носительнового типа, как сейчас вы можете переписатьсодержимое всех своих дискет на один диск CD-R.

Тем не менее, есть одна проблема с дисками CD-R.Некоторые устройства чтения дисков CD-ROM не всегдахорошо читают диски CD-R. Это связано с тем, чтодорожка, выжженная лазером, выглядит не так, каквыдавленная на алюминиевом диске. Однако вбольшинстве случаев такая проблема не возникает.

Многократная перезапись изменениемфазового состояния

Помимо двух перечисленных технологий, в самоепоследнее время начинает активнораспространяться третья, допускающаямногократную перезапись компакт-дисков. Этатехнология основана на изменении (опять же припомощи лазера) фазового состояния веществарабочей поверхности компакт-диска. Если этовещество находится в аморфном состоянии, онообладает невысокой отражающей способностью, аесли в кристаллическом – высокой. Внешнеперезаписываемые компакт-диски похожи наалюминиевые и называются дисками CD-RW (CD Rewritable, тоесть перезаписываемый компакт-диск).

Технология записи с изменением фазовогосостояния вещества появилась не сегодня. Она ужедавно используется в накопителях PD-CD. Заметим,однако, что в дисках PD-CD применяетсянестандартный формат данных, поэтому их можноиспользовать только в устройствах PD-CD.Аналогичная проблема есть и у магнитооптическихдисков. Что же касается дисков CD-RW, то онистандартизованы и даже совместимы сустройствами чтения дисков DVD, которые, возможно,появятся в этом году.

Компакт-диски CD-RW стоят порядка 20 долларов, чтоненамного дороже по сравнению с дисками CD-R изаметно дешевле по сравнению с дисками длямагнитооптических накопителей. Если вам нужносредство для хранения большого объемаизменяющихся данных, то диски CD-RW помогут вамсэкономить немало денег.

К сожалению, вы не сможете прочитать диски CD-RW вобычных устройствах чтения дисков CD-ROM. Толькосамые новые устройства, работающие в режимеMultiRead, и устройства чтения компакт-дисков DVDспособны читать диски CD-RW. Заметим, однако, чтоэтот недостаток присущ также магнитооптическимдискам и дискам PD-CD.

Возможность записывать диски CD-RW обойдется вамв дополнительных сто долларов, что неразорительно для обычного пользователя. Недавномы приобрели одно такое устройство, типа MP6200S. Оносоздано фирмой RICOH и стоит всего 700 доллароввместе с контроллером SCSI, интерфейсным кабелем идвумя чистыми компакт-дисками. Это изделиеявляется как бы комбинацией двух устройств – длязаписи дисков CD-R, а также для чтения и записидисков CD-RW.

Что можно сказать о скорости работы устройстваMP6200S?

При записи она не слишком высока – такая же, каку устройства чтения CD-ROM с двойной скоростью.Однако диски CD-RW, так же как диски CD-ROM и CD-R,читаются устройством MP6200S с шестикратнойскоростью. Поэтому если вы применяете диски CD-RWне в качестве рабочих, а только для архивированияи резервного копирования данных, такая скоростьбудет вполне достаточна.

Форматы данных, записанных накомпакт-дисках

Фундамент технологии записи данных накомпакт-диски закладывался еще в 1980­х годах. Невникая глубоко в историю, отметим, что с тех порбыло разработано и реализовано несколькостандартов формата хранения данных накомпакт-дисках, причем сегодня вы можетестолкнуться с любым из них. Путаница с форматамиданных обычно приводит к проблемам при записисобственного диска CD-R, поэтому вы должныразобраться в этом вопросе.

Итак, займемся форматами данных.

• CD-DA

Формат CD-DA (CD Digital Audio) был разработан в 1982 году и,как это нетрудно заметить из названия,предназначен для звуковых компакт-дисков. Всоответствии с этим форматом на диске можетсуществовать до 99 дорожек, расположенныхпоследовательно друг за другом (рис. 1). Междудорожками вставляются зазоры длиной 2 секунды.

Рис. 1. Дорожки диска CD-DA

В начале дорожки записывается заголовоксеанса, который называется lead-in. Размер областиlead-in составляет 120 секунд. Дорожка завершаетсяобластью lead-out, содержащей одни нули. Эта областьпредназначена для того, чтобы плееркомпакт-дисков мог обнаружить конец дорожки.

В формате CD-DA данные записываются на дорожкиблоками размером 2352 байта, причем средстваконтроля ошибок при чтении данных непредусмотрены.

Устройство записи дисков CD-R позволяетсоздавать звуковые диски CD-DA, чем могутвоспользоваться любители музыки.

• CD-ROM

На диске CD-ROM существует только одна дорожка,разделенная на блоки данных фиксированногоразмера (рис. 2).

Рис. 2. Дорожка диска CD-ROM

Формат CD-ROM предназначен для хранениякомпьютерных данных и программ, поэтому в нембыли предусмотрены специальные средстваконтроля ошибок. В результате за счет добавленияслужебных областей в блоке данных из 2352 байтосталось только 2048 байт пространства

Первые компакт-диски с данными создавалисьименно в формате CD-ROM. Большинство алюминиевыхкомпакт-дисков с дистрибутивами программ иоперационных систем также изготавливается вэтом формате.

Заметим, что формат CD-ROM предполагаетиспользование секторов двух типов. Первый тип (Mode1) предназначен для хранения компьютерных данных,а второй (Mode 2) – для хранения сжатых графических,звуковых или видео данных. Сектор первого типахранит 2048 байта данных и код коррекции ошибок. Всекторах второго типа коррекция ошибок непредусмотрена, поэтому для данных отведено 2336байт.

• Смешанный формат

В компакт-дисках смешанного формата на одномдиске записываются дорожки типа CD­DA и типа CD-ROM ссекторами Mode 1. Это позволяет хранить вместекомпьютерные и звуковые данные (рис. 3).

Рис. 3. Дорожки диска смешанногоформата

Смешанный формат открывает новые возможностидля программистов, так как позволяет добавить кпрограммам высококачественное звуковоесопровождение. Есть, однако, проблема -устройство чтения CD-ROM не может читатькомпьютерные данные одновременно спроигрыванием звуковых дорожек. Выход простой -перед запуском нужно переписать программу скомпакт-диска на жесткий диск или в оперативнуюпамять.

Еще одна проблема связана с тем, что вкомпакт-дисках смешанного формата первойзаписывается дорожка типа CD-ROM, а за ней – одна илинесколько дорожек CD­DA. Если вставить такой диск вобычный плеер звуковых компакт-дисков, последнийможет выполнить попытку воспроизвести данныекак звук. Это может шокировать слушателя иповредить звуковую аппаратуру, особенно еслизвуковой усилитель включен на полную мощность.Данная проблема успешно решается прииспользовании формата Enhanced CD, о котором мырасскажем немного позже.

• CD-ROM/XA

Через некоторое время формат CD-ROM был расширен,в результате чего появился формат CD-ROM/XA (XA – этоeXtended Architecture, то есть расширенная архитектура).

Что же было расширено?

Появилась возможность чередовать на однойдорожке секторы компьютерных данных, а такжеграфических, звуковых и видео данных, что оченьудобно для мультимедийных программ (рис. 4).Записав на дорожку соответствующим образомподготовленные данные, можно организоватьмногопоточное чтение, когда компьютерные имультимедийные данные читаются одновременно.

Рис. 4. Чередование секторовкомпьютерных и мультимедийных данных

Для хранения компьютерных и мультимедийныхданных используются секторы различного типа.Секторы типа Form 1 (с коррекцией ошибок)применяются для компьютерных данных, а секторыForm 2 (без корректирующего кода) – длямультимедийных.

Вы можете создавать диски смешанного формата,записав первой дорожку CD­ROM/XA с секторами типа Form1 и разместив после нее одну или несколькозвуковых дорожек CD­DA.

• PhotoCD

Записывая диск CD-R в формате CD-ROM, необходимовыполнять запись всех дорожек за один прием, или,как говорят, в одном сеансе. После того как вызаписали данные на компакт-диск, вы не сможете ихдополнить новыми данными, даже если на диске CD-Rосталось свободное пространство. Фирмы Philips и Codakразработали формат PhotoCD, позволяющий устранитьэтот недостаток. Если диск CD-R записывается вформате PhotoCD, то к данным, записанным во времяпервого сеанса, вы можете дописать новые данные,выполнив один или несколько дополнительныхсеансов записи. На физическом уровне формат PhotoCDреализован с использованием формата CD-ROM/XA.Обычно диски PhotoCD применяются для храненияграфических изображений.

Старые устройства чтения компакт-дисков CD-ROM немогут читать такие диски, однако с новымиустройствами такой проблемы не существует.

• Многосеансовые диски CD-ROM/XA

При создании диска для хранения компьютерныхданных в формате CD-ROM/XA существует возможностьзаписывать дорожки не все сразу, а по одной или понесколько за один сеанс записи.

На рис. 5 мы показали структуру диска,содержащего данные двух сеансов. Во времяпервого сеанса была записана одна дорожка, а вовремя второго – еще три.

Рис. 5. Структура диска, содержащегоданные двух сеансов

Обратите внимание, что каждый сеанс начинаетсяс области lead-in и заканчивается областью lead-out,причем размер последней области lead-out в три разаменьше, чем предыдущих. Между дорожками второгосеанса есть зазоры.

Если вы в несколько приемов создалимногосеансный диск в формате CD-ROM/XA, то при чтениион будет выглядеть как диск, записанный за одинсеанс. Данные из разных сеансов объединяются истановятся доступны одновременно. Опять же, как ив случае с форматом PhotoCD, для чтениямногосеансных компакт-дисков устройство чтенияCD-ROM должно быть совместимо со стандартом CD-ROM/XA.

Чаще всего при создании компакт-дисков дляхранения данных вам придется выбирать междуформатами CD-ROM и CD-ROM/XA. Если компакт-диск будетзаписан за один сеанс и в будующем не планируетсявыполнять запись на него дополнительных данных,следует выбрать формат CD-ROM. Если же высобираетесь записывать компакт-диск в несколькоприемов, следует остановиться на формате CD-ROM/XA.

• Enhanced CD

Как мы только что сказали, формат CD-ROM/XAдопускает комбинирование на одном дискезвуковых дорожек и дорожек данных. При этомдорожка данных записывается первой, иначе онабудет недоступна для программ. Здесь возникаетпроблема, связанная с попыткой проигрываниятакого диска в обычном плеере звуковыхкомпакт-дисков, о которой мы уже говорили.

Формат Enhanced CD решает эту проблему, допускаязапись данных не на первой, а на последнейдорожке диска. Первые несколько дорожек дисказаписываются в одном сеансе и могут бытьиспользованы для хранения звуковых данных.Дорожка для хранения компьютерных данныхзаписывается во втором сеансе (рис. 6).

Рис. 6. Формат компакт-диска Enhanced CD

Если вставить диск Enhanced CD в обычный плеерзвуковых компакт-дисков, то он будет выглядетькак обычный музыкальный диск, так как плеер можетпроигрывать дорожки, записанные только во времяпервого сеанса. Что же касается дорожки сданными, то в настоящее время она доступна толькоприложениям операционных систем Windows 95 и Macintosh OS.

В литературе вы можете встретить другиеназвания данного формата – CD Extra или CD Plus.

Формат CD-I (CD Interactive) разработан дляинтерактивных мультимедийных приложений, котрыезапускаются на небольших компьютерах,подключенных к домашнему телевизору.

• CD-I Brige

Формат CD-I Brige представляет собой наборспецификаций, определяющих способ записиинформации в формате CD-I на дисках CD-ROM/XA. Такиедиски, в отличие от дисков CD-I, могут бытьпрочитаны на компьютерах. Формат CD-I Brigeиспользуется для дисков PhotoCD и VideoCD.

• VideoCD

Формат VideoCD появился относительно недавно ииспользуется, как правило, для записи накомпакт-диски обычных видеофильмов.Компакт-диски с видеофильмами представляютсобой альтернативу обычным видеокассетам и приналичии достаточно производительногокомпьютера обеспечивают хорошее качествополноэкранного изображения.

Первая дорожка компакт-диска VideoCDпредназначена для хранения данных и записана вформате CD-ROM/XA. На этой дорожке хранятсяпрограммы, а также информация о самомкомпакт-диске. Следующие несколько дорожексодержат видеоинформацию, которая сжимается постандарту MPEG.

• CD-UDF

Новый формат, предполагающий использованиепакетной записи. Универсальный формат диска CD-UDF(Universal Disk Format) позволяет организовать обращение кдиску CD­R или CD-RW в процессе записи и чтения как кобычному дисковому накопителю или дискете. Мырасскажем об этом формате подробнее чуть позже.

Файловые системы компакт-дисков

Записывая компакт-диск CD-R с компьютернымиданными, вы должны выбрать для него тип файловойсистемы. Выбор делается исходя из того, для какойоперационной системы предназначается диск. Выможете, например, записать компакт-диск сфайловой системой, способной работать с длиннымиименами файлов Windows 95. Учтите, однако, что файлы икаталоги с длинными именами будут недоступны всреде MS-DOS.

Рассмотрим основные типы стандартов дляфайловых систем компакт-дисков. Эти стандартыопределяют логический формат данных, записанныхна диске.

• ISO-9660

Стандарт ISO-9660 разделяется на три уровня. Первыйуровень накладывает серьезные ограничения назаписанные файлы – они не могут бытьфрагментированы, имена файлов и каталогов должнысостоять из 8 символов плюс 3 символа расширенияимени. Второй уровень снимает ограничения наимена файлов и каталогов, но оставляетограничение на отсутствие фрагментированностифайлов. В третьем уровне и это ограничениеснимается.

В чистом виде стандарт ISO-9660 первого уровняприменяется для записи дисков CD-R,предназначенных для чтения в среде MS-DOS. Что жекасается операционных систем Microsoft Windows 95 и MicrosoftWindows NT, то для них разработаны стандарты сромантическими названиями Romeo и Joliet.

• Joliet

Операционная система Windows 95 славится не толькодлинными именами файлов, но и хитроумнымспособом обеспечения совместимости таких имен спрограммами MS-DOS. Для каждого файла с длиннымименем в каталоге создается несколькодескрипторов, один из которых содержитальтернативное имя в формате MS-DOS, а остальные -оригинальное имя, возможно, разделенное нанесколько частей (так как размер дескрипторафиксирован). Приложения Windows 95 работают соригинальным именем файла, а программы MS-DOS – сальтернативным. Внешне альтернативное имявыглядит как сокращение полного имени, в концекоторого находится символ тильда "~" и число.

Стандарт Joliet допускает запись файлов с именамидлиной до 64 символов, а также предполагаетсоздание на компакт-диске описанных вышеальтернативных имен. Дополнительно этотстандарт позволяет записывать имена в кодировкеUnicode.

Если ваш компакт-диск предназначен дляоперационных систем Windows 95 и Windows NT версии 4.0 илиболее старших версий, на него записываются файлыс длинными именами, и при этом требуетсясовместимость с программами MS-DOS, то вам следуетприменять стандарт Joliet. Заметим, что более ранниеверсии Windows NT не могут читать диски Joliet.

• Romeo

Стандарт Romeo предоставляет другую возможностьзаписи файлов с длинными именами на компакт-диск.Длина имени может составлять 128 символов, однакоиспользование кодировки Unicode не предусмотрено.Альтернативные имена в стандарте MS-DOS несоздаются, поэтому программы MS-DOS не смогутпрочитать файлы с такого диска.

Вы можете выбрать стандарт Romeo только в томслучае, если диск предназначен для чтенияприложениями Windows 95 и Windows NT. Если ограничитьдлину имен файлов 31 символом, компакт-диск Romeoбудет читаться и в компьютере Macintosh.

Иерархическая файловая система компьютеровMacintosh несовместима ни с какими другими файловымисистемами и называется Hierarchical File System (HFS). Такаяфайловая система может быть создана и накомпакт-диске.

Заметим, что вы можете записать так называемыйгибридный диск, на котором имеется несколькоразделов с разными файловыми системами. Вчастности, можно создать компакт-диск, которыйбудет читаться в операционной системе Windows и воперационной системе компьютера Macintosh.

Запись диска CD-R за один сеанс

Первоначально разработанный метод записидисков CD-R в формате ISO-9660 требует, чтобы записьвсех дорожек выполнялась в одном сеансе. Этотметод называется disk-at-once, то есть за один раззаписывается весь диск.

Перед тем, как приступить к записикомпакт-диска в стандарте ISO-9660, вы должныразместить все файлы в отдельном каталогежесткого диска. Разумеется, на жестком дискедолжно быть достаточно свободного пространства.В процессе подготовки исходного каталогаследует проверить, соответствуют ли именакаталогов и файлов стандарту ISO-9660.

Далее следует запустить программу созданиякомпакт-дисков, которая поставляется вместе сустройством записи CD-R. Наиболее известныпрограммы Adaptec Easy CD Pro, Corel CD Creator и WinOnCD, хотя есть инесколько других. Этой программе необходимоуказать, какие файлы и каталоги вы собираетесьзаписать на диск. Такая процедура выполняетсяпростым перемещением пиктограмм файлов икаталогов в специально предназначенное дляэтого окно программы при помощи мыши (рис. 7).

Рис. 7. Выбор каталогов для записи накомпакт-диск

После подготовки исходных файлов у вас есть двевозможности для записи диска CD-R.

Во-первых, вы можете создать файл образа диска вформате ISO-9660, с тем чтобы потом, пользуясь этимфайлом как исходным, выполнить запись одного илинескольких дисков CD-R. Этот метод удобен длякопирования дисков CD-ROM, однако требует наличиядополнительного свободного пространства нажестком диске размером до 650 мегабайт.

Во-вторых, можно создать виртуальный образдиска, который содержит только ссылки назаписываемые файлы, но не сами файлы. Такимобразом при записи экономится свободноепространство на жестком диске компьютера.

Почему бы всегда не пользоваться тольковиртуальным образом диска?

Дело в том, что процесс записи диска CD-R долженбыть непрерывным. Это предъявляет серьезныетребования к производительности дисковойсистемы. Если в результате задержки впоступлении данных внутренний буфер устройствазаписи окажется пустым, то процесс записипрервется и вам останется только выброситьиспорченный диск CD-R. Когда вы готовите образдиска в виде файла, данные будут поступать вустройство записи более равномерно, чем прииспользовании виртуального образа диска.

Чтобы уменьшить риск провреждения диска CD-R врезультате недостаточной скорости поступленияданных или возникновения других ошибок, передзаписью рекомендуется выполнить тестирование. Врежиме тестирования программа имитирует записьданных на диск CD-R, но сама запись не выполняется.Хотя тестирование длится достаточно долго,пренебрегать им не следует.

Если в результате тестирования выяснится, чтопроизводительность системы недостаточна длязаписи из виртуального файла образа диска, можнопопробовать создать физический файл образадиска и выполнить тестирование повторно.

После тестирования выбирайте режим записи иждите. В зависимости от скорости устройствапроцедура записи может длиться от десятка минутдо часа.

Когда процесс будет закончен, программа записизакроет сеанс и диск, в результате чего на дискебудет сформирована область оглавления размеромпримерно 13 мегабайт.

Запись диска CD-R за несколько сеансов

Только что описанная процедура записи данныхпредполагает, что вы заранее подготовили всефайлы для записи, а затем перенесли их на диск CD-Rза один прием, или, как говорят, в одном сеансе.Однако это не всегда удобно, так как требуетсяподготовить все данные сразу.

Современные устройства записи дисков CD-Rпозволяют формировать диск постепенно, занесколько сеансов. В каждом сеансе вы можетезаписывать одну или несколько дорожек, при этомпространство на жестком диске будетиспользоваться более экономно.

При завершении сеанса на диск записываютсяобласти lead-in и lead-out. Заметим, что так как этиобласти занимают достаточно много места,многосеансная запись обычно применяется длядобавления на диск CD-R относительно большогоколичества данных. Кроме того, диск ISO-9660 можетсодержать не более 99 дорожек, что накладываетдополнительное ограничение на областиприменения многосеансной записи.

Обращаем ваше внимание на очень важноеобстоятельство, которое нужно учесть присоздании дисков с несколькими сеансами. Когда вызаписываете второй и последующий сеансы,необходимо указывать, что этот сеанс должен бытьсвязан с предыдущим. В этом, и только в этомслучае данные, записанные во время несколькихсеансов, будут выглядеть, как записанные за одинприем.

Как это получается?

При завершении первого сеанса на первуюдорожку помещается оглавление, в котором естьссылки на записанные файлы и каталоги. Когдазавершается второй сеанс, на второй дорожкетакже создается оглавление. Если при записивторого сеанса вы указали связь с первойдорожкой, то в оглавление второй дорожкипомещается ссылка на оглавление первой дорожки.Таким образом, оглавления двух дорожек как быобъединяются в одно общее оглавление.

Когда вы вставляете многосеансный диск вустройство чтения дисков CD-ROM, все эти оглавлениясчитываются и объединяются. В результатепользователь видит диск полностью, как будто онбыл записан за один сеанс.

К сожалению, с многосеансными дисками иногдавозникают проблемы, о которых вы должны знать.

Во-первых, многосеансные диски должны бытьзаписаны в формате CD-ROM/XA. Такие диски могут нераспознаваться как многосеансные старымиустройствами чтения CD-ROM. В этом случае будетдоступны данные только первого сеанса. Вдокументации к устройству должно быть сказано,способно ли оно работать с дисками формата CD-ROM/XA.

Во-вторых, при записи первого сеанса вы можетепо ошибке указать вместо формата CD-ROM/XA форматCD-ROM. В этом случае даже некоторые новыеустройства чтения CD-ROM могут не распознаватьдополнительные сеансы.

В-третьих, вы можете забыть связать оглавлениетекущего сеанса с оглавлением предыдущегосеанса. В результате для чтения данных будетдоступны только данные последнего сеанса.

Компакт-диск, с которого можнозагрузить операционную систему

Есть одна область применения обычных дискет,где у них до сих пор не было конкурентов – этозагрузочные дискеты для установки операционныхсистем. У каждого в запасе есть хотя бы однатакая, чтобы можно было восстановитьработоспособность компьютера после крахаоперационной системы или жесткого диска. Однакотеперь появились загрузочные компакт-диски,которые могут отнять у дискет и этот хлеб.

Возможность загрузки операционной системы скомпакт-диска уже давно существует в серверахсерии Proliant, которые поставляются фирмой Compaq.Приобретая такой сервер, вы получаете вместе сним набор компакт-дисков Smart Start Operatng Systems.Пользуясь этим комплектом, можно выполнитьустановку одной из нескольких операционныхсистем непосредственно с компакт-дисков.

Многие современные компьютеры допускаютзагрузку операционной системы с компакт-диска.Эта возможность может быть задействована припомощи программы BIOS Setup. Заметим, чтооперационная система Microsoft Windows NT поставляется накомпакт-диске, с которого можно выполнятьзагрузку, поэтому перед ее установкой на новыйкомпьютер вам не нужны загрузочные дискеты илираздел на жестком диске с операционной системойMS-DOS.

Некоторые программы записи дисков CD-R, например,WinOnCD, позволяют создавать загрузочныекомпакт-диски как образы загружаемых логическихдисков. Изготовив такой компакт-диск, вы можетезабыть про ненадежные загрузочные дискеты.

Копирование дисков CD-ROM

Одно из наиболее распространенных примененийустройств записи дисков CD-R – это копированиедисков CD-ROM. Такое копирование может выполнятьсядвумя способами.

Первый способ предполагает создание образаисходного диска в виде файла ISO и запись этогофайла на жесткий диск. В дальнейшем, пользуясьфайлом образа диска, вы сможете сделать любоеколичество копий. Программы записи дисков CD-Rобычно позволяют создавать файл образа,последовательно читая дорожки исходного диска.Эта процедура выполняется намного быстрее, чемкопирование диска по файлам.

Второй способ – это прямое копированиеисходного диска CD-ROM на чистый диск CD-R. Он удобен,когда вам нужна только одна копия диска, или нетместа на жестком диске для размещения файлаобраза размером 650 Мбайт. Для прямого копированияпомимо устройства записи дисков CD-R ваш компьютеробязательно должен быть оборудован устройствомчтения CD-ROM с интерфейсом SCSI-2. Последнееобстоятельство имеет решающее значение, так какпрограммы записи дисков CD-R не способныиспользовать для прямого копирования широкораспространенные устройства чтения CD-ROM синтерфейсом IDE из-за недостаточной пропускнойспособности этого интерфейса.

Копируя диски CD-ROM, следует поинтересоваться,разрешено ли это лицензионным соглашением.Обычно вам разрешается сделать резервную копиюкомпакт-диска для личного пользования, но такбывает далеко не всегда.

Вам могут встретиться компакт-диски,защищенные от копирования. Один из методовзащиты заключается в записи дополнительныхданных между дорожками, которые потомпроверяются в процессе установки или работызащищенной программы. Далеко не все программызаписи дисков CD-R позволяют копировать такиедиски. В частности, наиболее распространеннаяпрограмма Adaptec Easy CD копирование дополнительныхданных не выполняет. Вы можете скопировать с еепомощью защищенный диск, не получив при этомсообщения об ошибке, но защищенная программаработать не станет.

Новая технология пакетной записи иформат CD-UDF

Если только что описанные способы записидисков CD-R кажутся вам слишком утомительными, томы можем сообщить нечто приятное. Совсем недавнобыл разработан новый формат CD-UDF, которыйпозволяет (при наличии соответствующегоаппаратного и программного обеспечения)обращаться к дискам CD-R и CD-RW как к обычнымдискетам, по их буквенному обозначению.

Для того чтобы устройство записи CD-R моглосоздавать диски формата CD-UDF, оно должно уметьработать в так называемом режиме пакетнойзаписи.

Что это такое?

До изобретения пакетной записи минимальнойединицей информации, сохраняемой на диске CD-R заоднин сеанс, была дорожка. При использованииформата CD-ROM/XA вы могли дописывать дорожки вотдельных сеансах (режим track-at-once), но толькополные дорожки, а не их отдельные части. Пакетныйрежим позволяет сохранять на диске блоки ещеменьшего размера, в результате чего открываетсявозможность дописывать на диск CD-R или CD-RWотдельные файлы.

Владельцы операционной системы Microsoft Windows 95могут установить программу Adaptec DirectCD, которая,пользуясь упомянутой технологией пакетнойзаписи, превращает устройство записи дисков CD-R вобычный дисковый накопитель. Разумеется, самоустройство должно быть совместимым с форматомCD-UDF.

Установив в такое устройство диск CD-R или CD-RW, выможете записывать файлы непосредственно на него,перетаскивая их мышью из папок, окна программыExplorer или даже сохраняя их при помощи строки Save asменю File приложений Windows. Кроме этого, можноудалять или переименовывать файлы и каталоги, атакже перезаписывать файлы (рис. 8).

Рис. 8. Сообщение о возможностипрямого доступа к компакт-диску CD-R

Разумеется, в процессе работы объем свободногопространства на диске постоянно уменьшается, таккак прямая перезапись данных на диске CD-Rневозможна. При перезаписи файла становитсядоступна новая версия, а старая остается лежатьна месте, отнимая свободное пространство. Ничегоне поделать – диск CD-R никогда не будет работатьтак, как магнитооптический диск.

У новой технологии масса преимуществ.Перечислим только некоторые из них.

Во-первых, процедура записи информации на дискиCD-R с использованием Adaptec DirectCD настолько проста,что стала доступной даже для начинающихпользователей компьютера.

Во-вторых, всего за 7-9 долларов вы получаетесменный диск емкостью 650 мегабайт, на которыйможно записывать и дозаписывать отдельные файлы.Это намного дешевле, чем в случае применениялюбых других устройств, таких какмагнитооптические накопители, диски PD-CD илинакопители JAZZ.

В-третьих, выбирая формат CD-UDF, вы обеспечиваетесовместимость с устройствами чтениякомпакт-дисков гигантской емкости типа DVD,которые скоро появятся в продаже.

В-четвертых, так как размер пакета небольшой, онвсегда целиком помещается во внутреннем буфереустройства записи дисков CD-R. Поэтому никогда невозникает проблема опустошения буфера, о котороймы говорили выше.

К сожалению, диск, записанный в форматепрограммы Adaptec DirectCD, нельзя прочесть на обычномустройстве чтения CD-ROM. Однако эта программаможет преобразовать его в формат Joliet, дописавоглавление при извлечении диска (рис. 9). Послетакой процедуры вы сможете получить доступ кзаписанным данным в среде Windows 95 или Windows NT 4.0,вставив диск в устройство чтения CD-ROM.

Рис. 9. При извлечении диска естьвозможность преобразовать его формат

Скоро появятся устройства чтения дисков CD-ROM иDVD, которые будут напрямую работать с дисками CD-R иCD-RW, подготовленными программой Adaptec DirectCD.

В заключение несколько советов для тех, ктособирается записывать диски CD-R или CD-RW, пользуясьспециально предназначенными для этогопрограммами, такими как Easy CD Pro.

• Перед записью диска CD-R всегда выполняйте тестирование, особенно если вы выполняете запись из виртуального образа диска. Это позволит избежать ситуации, когда в результате недостаточной производительности дисковой системы или ошибки диск CD-R оказывается испорчен.
• Выполняйте дефрагментацию жесткого диска, содержащего исходные файлы или файл образа диска. Это снизит вероятность возникновения описанной выше ситуации.
• Если тестирование показало, что запись из виртуального образа диска невозможна по причине недостаточной производительности дисковой системы компьютера, попробуйте снизить скорость записи до одинарной и повторить тестирование.
• Перед тем как приступить к записи диска CD-R, завершите работу всех других приложений. Это относится и к программам предохранения экрана от преждевременного выгорания.
• Никогда не прикасайтесь пальцами к рабочей поверхности компакт-диска.
• Не используйте для подписывания компакт-дисков шариковые ручки. Если вам нужна надпись на компакт-диске, сделайте ее мягким фломастером с несмываемыми чернилами.

Заметим, что при работе с дисками в формате CD-UDFпри помощи программы Adaptec DirectCD вы можетепроигнорировать все перечисленные выше советы,кроме двух последних. Так как пакетный режимисключает возможность несвоевременногоопустошения буфера устройства записи, вам ни кчему предпринимать специальные меры дляповышения производительности дисковой системы.Вы можете записывать файлы на диск CD-UDF, копируяих с дискет, из сети или сохраняя из работающегоприложения – никаких проблем с буфером при этомне возникнет.

(С) Фролов А.В., Фролов Г.В., 1997 , журнал"Hard’n’Soft"

Устpойство пpивода CD-ROM.

CD-ROM привод - 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);
• буферная память;
• интерфейс с контроллером (IDE/SCSI/прочие);
• разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала;
• блок переключателей режимов (перемычек/джамперов).

Типовой пpивод состоит из платы электpоники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей головки и системы загpузки диска. Hа плате электpоники pазмещены все упpавляющие схемы пpивода, интеpфейс с контpоллеpом компьютеpа, pазъемы интеpфейса и выхода звукового сигнала. Большинство пpиводов использует одну плату электpоники, однако в некотоpых моделях отдельные схемы выносятся на вспомогательные небольшие платы.

Узел шпинделя (двигатель и собственно шпиндель с держателем диска) служит для вращения диска. Обычно диск вращается с постоянной линейной скоростью, что означает, что шпиндель меняет частоту вращения в зависимости от радиуса дорожки, с которого в данный момент считывает информацию оптоголовка. При перемещении головки от внешнего радиуса диска к внутреннему диск должен быстро увеличить скорость вращения примерно вдвое, поэтому от шпиндельного двигателя требуется хорошая динамическая характеристика. Двигатель используется как для разгона, так и для торможения диска.

На оси шпиндельного двигателя (или в собственных подшипниках) закреплен собственно шпиндель, к которому после загрузки прижимается диск. Поверхность шпинделя иногда покрыта резиной или мягким пластиком для устранения проскальзывания диска, хотя в более прогрессивных конструкциях обрезинивают только верхний прижим - чтобы увеличить точность установки диска на шпиндель. Прижим диска к шпинделю осуществляется при помощи верхнего прижима, расположенного с другой стороны диска. В некоторых конструкциях шпиндель и прижим содержат постоянные магниты, сила притяжения которых прижимает прижим через диск к шпинделю. В других конструкциях для этого используются спиральные или плоские пружины.

Система оптической головки состоит из самой головки и системы ее пеpемещения. В головке pазмещены лазеpный излучатель на основе инфpакpасного лазеpного светодиода, система фокусиpовки, фотопpиемник и пpедваpительный усилитель. Система фокусиpовки пpедставляет собой подвижную линзу, пpиводимую в движение электpомагнитной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой гpомкоговоpителя. 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.

Система пеpемещения головки имеет собственный пpиводной двигатель, пpиводящий в движение каpетку с оптической головкой пpи помощи зубчатой либо чеpвячной пеpедачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным напpяжением: пpи чеpвячной пеpедаче - подпpужиненные шаpики, пpи зубчатой - подпpужиненные в pазные стоpоны паpы шестеpней. 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 который кладется сам диск, и с использованием втяжного механизма. Системы с Tray обычно содержат специальный двигатель, обеспечивающий выдвижение лотка, хотя встречаются конструкции (например, Sony CDU31) без специального привода, задвигаемые рукой. Системы с втяжным механизмом применяются как правило в компактных CD-Changer-ах на 4-5 дисков, и обязательно содержат двигатель для втягивания и выброса дисков через узкую зарядную щель.

На передней панели привода обычно расположены кнопка Eject для загрузки/выгрузки диска, индикатор обращения к приводу и гнездо для подключения наушников с электронным или механическим регуля- тором громкости. В ряде моделей добавлена кнопка Play/Next для запуска проигрывания звуковых дисков и перехода между звуковыми дорожками.

Большинство приводов также имеет на передней панели небольшое отверстие, предназначенное для аварийного извлечения диска в тех случаях, когда обычным способом это сделать невозможно - например, при выходе из строя привода лотка или всего CD-ROM, при пропадании питания и т.п. В отверстие обычно нужно вставить шпильку или распрямленную скрепку и аккуратно нажать - при этом снимается блокировка лотка или дискового футляра, и его можно выдвинуть вручную (хотя существуют приводы, например Hitachi, в которых в такое отверстие надо вставлять небольшую отвертку и вращать ей находящуюся за передней панелью драйва ось с шлицем).

Структурная схема CD-ROM

Функциональная схема CD-ROM

Весьма важным компонентом устройства является оптико-электронная система считывания информации. Несмотря на небольшие размеры, система эта - очень сложное и точное оптическое устройство.

Она состоит из:

• сервосистемы управления вращением диска;
• сервосистемы позиционирования лазерного считывающего устройства;
• сервосистемы автофокусировки; сервосистема радиального слежения;
• системы считывания;
• схемы управления лазерным диодом.

Сервосистема управления вращением диска обеспечивает постоянство линейной скорости движения дорожки считывания на диске относительно лазерного пятна. При этом угловая скорость вращения диска зависит как от расстояния головки считывания до центра диска, так и от условий считывания информации.

Сервосистема позиционирования головки считывания информации обеспечивает плавное подведение головки к заданной дорожке записи с ошибкой, не превышающей половины ширины дорожки в режимах поиска требуемого фрагмента информации и нормального воспроизведения. Перемещение головки считывания, а вместе с ней и лазерного луча, по полю диска осуществляется двигателем головки. Работа двигателя контролируется сигналами прямого и обратного перемещения, поступающими с процессора управления, а также сигналами, вырабатываемыми процессором радиальных ошибок.

Сервосистема радиального слежения обеспечивает удержание луча лазера на дорожке и оптимальные условия считывания информации. Работа системы основана на методе трех световых пятен. Суть метода заключается в разделении основного луча лазера с помощью дифракционной решетки на три отдельных луча, имеющих незначительное расхождение. Центральное световое пятно используется для считывания информации и для работы системы автофокусировки. Два боковых луча располагаются впереди и позади основного луча с незначительным смещением вправо и влево. Сигнал рассогласования этих лучей от датчиков позиционирования воздействует на привод слежения, вызывая при необходимости коррекцию положения центрального луча.

Работоспособность системы радиального слежения можно проконтролировать по изменению сигнала рассогласования, поступающего на привод слежения.

Контроль и управление вертикальным перемещением фокусирующей линзы осуществляется под воздействием сервофокуса. Эта система обеспечивает точную фокусировку лазерного луча в процессе работы на рабочей поверхности диска. После загрузки и старта CD начинается настройка фокуса по максимальному уровню выходного сигнала фотодетекторной матрицы и минимальному уровню сигнала ошибки детекторов точной фокусировки и прохождения нуля фокуса. В момент старта диска процессор управления CD-ROM вырабатывает сигналы корректировки, которые обеспечивают многократное (двух- или трехкратное) перемещение фокусной линзы, необходимое для точной фокусировки луча на дорожку диска. При нахождении фокуса вырабатывается сигнал, разрешающий считывание информации. Если после двух-трех попыток этот сигнал не появляется, процессор управления выключает все системы и диск останавливается. Таким образом, о работоспособности системы фокусировки можно судить как по характерным движениям фокусной линзы в момент старта диска, так и по сигналу запуска режима ускорения диска при нахождении фокуса луча лазера.

Система считывания информации содержит фотодетекторную матрицу и дифференциальные усилители сигналов. О нормальной работе этой системы можно судить по наличию высокочастотных сигналов на ее выходе при вращении диска.

Система управления лазерным диодом обеспечивает номинальный ток возбуждения диода в режимах пуска диска и считывания информации. Признаком нормальной работы системы является наличие ВЧ-сигнала амплитудой около 1 В на выходе системы считывания.

Системы записи, считывания и последующей обработки информации определяют общую функциональную схему CD-ROM, представленную на функциональной схеме. Помимо рассмотренных выше систем, она включает синхрогенератор, обеспечивающий синхросигналами все узлы CD-ROM, и EFM-демодулятор, преобразующий 14-разрядные кодовые посылки с диска в 8-разрядный последовательный код. Далее информация попадает в процессор цифровых данных, который совместно с процессором системного управления является сердцем всего устройства. Здесь происходит обратное перемежение данных и коррекция ошибок. Задачей перемежения данных при записи информации является «растяжка» каждого байта информации на несколько кадров записи. При этом, если и случается потеря даже нескольких кадров информации в результате механического повреждения поверхности диска, результатом обратного перемежения данных будет наличие мелких ошибок в отдельных байтах. Такие ошибки исправляет схема коррекции ошибок.