Реферат: Приводы CD-ROM. Форматы и стандарты

ПриводыCD-ROM. Форматы и стандарты.

  Компакт-диски(CD-ROM), изначально разработанные для любителей

высококачественного звучания, проочнообосновались теперь на рынке компьютерных устройств. Благодаря своим малымразмерам, большой емкости, надежности и долговечности они с успехом применяютсяв качестве устройств внешней памяти. Попутно отметим, что наличие приводаCD-ROM на вашем компьютере позволяет не только использовать диски спрограммами, но и слушать музыку.

 Собственно приводкомпакт-дисков не похож на обычные дисководы только потому, что на эти дискинельзя записывать информацию. Низкая скорость передачи (около 150 — 300Кбайт/с) обуславливает необходимость правильной организации данных на самомоптическом диске, иначе задержки в передаче данных могут достигать до 0,75секунды, Кстати, на один компакт-диск можно

вместить 150000 страниц текста, что эквивалентно 17 Библиям.Теперь немного истории.

Форматы и стандарты

Музыкальные оптические компакт-диски пришли на сменувиниловым («грампластинкам») в 1982 году примерно в то же время,когда появились первые персональные компьютеры фирмы IBM. Эти устройстваявились результатом плодотворного сотрудничества двух гигантов электроннойпромышленности — японской фирмы Sony и голландской Philips. Любопытно, что строго определенная емкостькомпакт-дисков связана с интересной историей.

 Исполнительныйдиректор фирмы Sony Акио Морита (кстати, именно он является автором плеера Walkman) решил, что компакт-диски должны отвечать запросамисключительно любителей классической музыки не более и не менее. После того какгруппа разработчиков провела опрос, выяснилось, что самым популярнымклассическим произведением в Японии в те времена была 9-я симфония Бетховена,которая длилась 72,73 минуты. Видимо, если бы японцы больше любили короткиесимфонии Гайдна или оперы Вагнера (исполняемые по два вечера), развитиекомпакт-дисков могло пойти совсем по другому пути. Но факт остается фактом,поэтому было решено, что компакт-диск должен быть рассчитан всего на 74 минутызвучания, а точнее на 74 минуты и 33 секунды. Так родился стандарт, известныйкак «Красная Книга» (Red Book). Не все любители музыки могли

согласиться с выбранной длительностью звучания, но, посравнению с 45

минутами, предоставляемыми виниловыми пластинками, и их недолговечностьюэто было существенным шагом вперед. Когда 74 минуты пересчитали в байты, тополучилось как раз 640 Мбайт.

 Напомним, что вработе над «Красной Книгой» (Red Book) кроме специалистов фирмы Sonyприняли участие и специалисты фирмы Philips. Этаспецификация, в частности, определяла минимальные требования к качеству записизвука и

регламентировала, например, такие характеристики аудиокомпакт-дисков, как их размер, метод кодированияданных и использование единой спиральной дорожки.

 Две вышеназванныефирмы сыграли такке ведущую роль приразработкепервой спецификации цифровых компакт-дисков — так называемой «ЖелтойКниги» (Yellow Book).Она послужила основой для создания компакт-дисков с комплексным представлениеминформации, то есть способных хранить не только звуковые, но также текстовые играфические данные (CD-Digital Audio,CD-DA). При этом привод, читая заголовок диска, сам определял его тип (аудио-или цифровые данные). В этом стандарте, однако, не регламентировалисьлогические и файловые форматы компакт-дисков, поскольку решение этих вопросовбыло полностью отдано на откуп фирмам-производителям. Это, в частности,означало, что компактдиск, соответствующийтребованиям «Желтой Книги», мог работать только на конкретной моделинакопителя. Такое положение дел, особенно в связи с большим коммерческимуспехом компакт-дисков, разумеется, не могло удовлетворить производителейподобных устройств. В общих интересах необходимо было срочно найти компромисс.

 Именно поэтому вторымстандартом «де-факто» для цифровых компакт-дисков стала спецификацияHSG (High Sierra Group), или просто High Sierra. Этот документ носил, вообще говоря,рекомендательный характер и был предложен основными производителями цифровыхкомпакт-дисков с целью обеспечить хотя бы некоторую совместимость. Даннаяспецификация определяла уже как логический, так и файловый форматыкомпакт-дисков.

 Отметим, кстати,любопытную деталь: название спецификации повторяет

название отеля и казино: одного из городков в Калифорнии,где собрались обсудить свои вопросы лидеры в производстве CD-ROM. К сожалению,для HSG-спецификации подходящего цвета книги так и не нашлось.

 Впрочем, созданнаяспецификация оказалась настолько привлекательной, что принятый несколько позжемеждународный стандарт ISO 9660 для цифровых компакт-дисков в принципе совпадалс основными положениями HSG. Заметим, что все компакт-диски, соответствующиетребованиям стандарта ISO 9660, который определяет их логический и файловыйформаты, являются совместимыми друг с другом. В частности, этот документопределяет, каким образом найти на компакт-диске его содержание (Volume Table OfContents, VTOC). Заметим, что базовый формат,предложенный в HSG-спецификации, во — многом напоминал формат флоппи-диска. Какизвестно, системная дорожка (трек 0) любой дискеты

не только идентифицирует сам флоппи-диск (его плотность, типиспользуемой операционной системы), но и хранит информацию о том, как онорганизован по директориям, файлам и поддиректориям. Инициирующая дорожкаданных на компакт-диске начинается со служебной области, необходимой длясинхронизации между приводом и диском. Далее расположена системная область,которая содержит сведения о структурировании диска. В системной областинаходятся также директории данного тома с указателями или адресами другихобластей диска. Существенное различие между структурой компакт-диска и,например,

дискетой заключается в том, что на CD системная областьсодержит прямой адрес файлов в поддиректориях, что должно облегчить ихпоиск.  Международный стандарт ISO 9660описывает файловую систему на CD-ROM. ISO 9660 первого уровня напоминаетфайловую систему MS-DOS: имена файлов могут содержать до восьми символов,расширение имени файла (состоящее из трех символов) отделяется от имени файлаточкой. Имена файлов не могут содержать специальных символов ("-","~", "=", "+"). При именовании файловиспользуются символы только верхнего регистра, цифры и символ "_".Имена каталогов не мо гутиметь расширений. Каждый файл имеет версию — номер версии отделяется отрасширения символом ";". Каталоги могуиметьглубину вложенности 8. Стандарт ISO 9660 второго уровня позволяет использоватьв именах файлов до 32 символов,

накладывая описанные выше ограничения. Диски, созданные сиспользованием такого стандарта, не могут использоваться в ряде операционныхсистем, включая и MS-DOS.

 Перед тем какпродолжить нашрассказ, введем для компактдисковпонятие сеанса. В следующем разделе мы поясним 6oлee подробно, как записываютсяданные на CD, а сейчас лишь отметим, что для большинства компакт-дисков всяхранимая впоследствии на них информация заносится за один техноло-,гический цикл, или сеанс (singlesession). Как уже говорилось оглавление диска, тоесть указатель того, где и как на нем хранится информация, содержится в VTOC.Однако после того как появилась технология позволяющая дописывать информацию наспециальные (дописываемые) CD-ROM, речь пошла уже о многосеансовыхкомпакт-дисках и

соответствующих приводах (multi session). Так, многосеансовыезаписи определены в форматах Kodak PhotoCD и CD-ROM ХА (eXtended Architecture).

 В частности,технология фирмы Eastman KodakPhotoCD предлагается в качестве недорогого средствадля создания и доступа к цифровым фотографиям. Например, по этой технологии наспециальный (дописываемый) компакт-диск можно записать любые 35-мм слайды инегативы, причем как черно-белые, так и цветные Таблица 3.1 ные.Для того чтобы просматривать фотографии на зкранемонитора, необходим, разумеется, PhotoCD-со вместимыйпривод. Такие приводы обладат способностью работать смногосеансовыми записями, то есть записями,сделанными именно в несколько приемов (сеансов). Обычный привод CD-ROM сможетпрочесть (увы !) только первую запись (сеанс). Но одна запись может,разумеется, содержать несколько фотографий.

    В таблице показаныосновные типы разрешений, с которыми могут храниться изображения на PhotoCD.

Разрешение

 (в линиях)

Применение

256 х 384

Бытовые телевизоры и VGA-адаптеры низкого разрешения

512 х 768

Телевизоры S-VHS и VGA-адаптеры с 1 и более байт памяти

1024 х 1536

В настоящий момент не воспроизводимо

2048 х 3072

В настоящий момент не воспроизводимо

 Основные принципы функционирования

  Обычный процессизготовления компакт-диска состоит из нескольких этапов. Как правило, онивключают в себя следующие операции: подготовку информации для записи намастер-диск (первый образец), изготовление самого мастердискаи матриц (негатив мастер-диска), тиражированиекомпакт-дисков. Закодированная информация наносится на мастер-диск лазернымлучом, который создает на его поверхности микроскопические впадины, разделяемыеплоскими участками. Цифровая информация представляется здесь чередованиемвпадин (неотражающих пятен) и отражающих светостровков. Копии негатива мастер-диска (матрицы)используются для прессования самих компакт-дисков. Отметим,

что сформированные лазерным лучом впадины очень малы поразмеру. Примерно 30-40 впадин соответствуют толщине человеческого волоса, аэто примерно

50 мкм.

 В приводекомпакт-дисков можно выделить несколько базовых элементов: лазерный диод,сервомотор, оптическую систему (включающую в себя расщепляющую призму) ифотодетектор (см рисунок).

<img src="/cache/referats/11428/image001.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

 Итак, считываниеинформации с компакт-диска, так же как и запись, происходит при помощилазерного луча, но, разумеется, меньшей мощности. Сервомотор по команде отвнутреннего микропроцессора привода перемещает отражающее зеркало. Этопозволяет точно позиционировать лазерный луч на конкретную дорожку. Такой луч,попадая на отражающий свет островок, через расщепляющую линзу отклоняется нафотодетектор, который интерпретирует это как двоичную единицу. Луч лазера,попадающий во впадину, рассеивается и поглощается — фотодетектор фиксируетдвоичный ноль. В качестве отражающей поверхности компакт-дисков обычноиспользуется алюминий. Разумеется, вся поверхность компактдискапокрыта прозрачным защитным слоем.

 В отличие, например,от винчестеров, дорожки которых представляют концентрические окружности,компакт-диск имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали,идущей от наружного диаметра диска к внутреннему. Тем не менее одна физическаядорожка может быть разбита на несколько логических.

 В то время как всемагнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, то есть снеизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-дисквращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постояннуюлинейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом,чтение внутренних сторов осуществляется сувеличенным, а наружных — с уменьшенным числом оборотов. Именно этимобуславливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисковпо сравнению, например, с винчестерами.

  Как мы уже отмечали,в последнее время появились так называемые перезаписываемые компакт-диски CD-R(CD-Recordable). Носители типа CD-R могут бытьзаписаны самим пользователем на специальном CD-R-приводе. В основном здесьприменяются технологии, основанные на изменении отражающих свойств веществаподложки компакт-диска под действием луча лазера. Кстати, заметим, чтоперезаписываемые компакт-диски в несколько раз дороже обычных. Дело в том, чтов качестве светоотражающего слоя в них используется уже не

алюминий, а золото. Между прочим, подобные компакт-дискиобычно служат

как мастерные для дальнейшеготиражирования. Тем не менее в ряде случаев CD-R-диски можно использовать и длядолговременного архивирования какой-либо ценной информации. Заметим, что читатьCD-R-диск можно и на обычном приводе, но, разумеется, только первый сеанс записи.Когда смотришь на не полностью записанный CD-R, область с информацией выглядитболее темной и она легко различима. Писать информацию привод начинает отвнутренних логических дорожек к внешним (от меньших по диаметру к большим).

 Стоит отметитьосновную разницу между аудиокомпактдисками икомпакт-дисками с цифровыми данными. Понятно, что пропуск (неправильное чтение)любой впадины на поверхности диска может привести к потере целостностизаписанных данных. Это в свою очередь ведет к воспроизведению невернойинформации или невозможности запустить исполняемые модули записанных программ.

 Другое дело аудиокомпакт-диски. Здесь пропуск нескольких впадин надиске практически не сказывается на качестве звучания. Дело в том, что в данномслучае на помощь приходит принцип интерполяции. Как известно, интерполяцияпозволяет отыскивать значения промежуточных величин по уже известным значениям.Например, предположим, что на аудиодиске было записано три последовательныхзначения 10, 13 и 20. Допустим, что второе число по некоторым причинам не прочиталось (например, из-за загрязнения или поврежденияповерхности диска). Линейная интерполяция для чисел 10 и 20 дает 15[(10+20)/2]. Разумеется, полученное значение не совпадает с исходным, что,однако, в данном случае для кодирования аналогового сигнала (музыки) не имеетОсобого значения, поскольку слушающий музыку не ощутит это на слух.

 Таким образом,понятно, что привод для CD-ROM с цифровой информацией — устройство болеепрецизионное, нежели плеер, предназначенный только для аудиодисков.

еще рефераты
Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам