Оптические і магнитно-оптические накопители

Хакасский державний університет імені Н. Ф. Катанова.

Інститут Інформатики і Телематики.

Р Є Ф Є Р, А Т.

На тему:

«Оптичні і магнитооптические диски».

Виконав: студент 1-го курса.

ІІТ грн. 10.

Рябцев Г. В.

Перевірив: Глущенка Н.В.

Абакан, 2001.

1. ЗАПРОВАДЖЕННЯ 2. ОПТИЧНІ ДИСКИ: ПРИНЦИПИ, ПРИСТРІЙ, ПЕРСПЕКТИВИ 3. ТИПИ СЕКТОРІВ 4. ДОРІЖКИ, СЕАНСИ, ДИСКИ 5. ФАЙЛОВА СТРУКТУРА CD-ROM 6. ФОРМАТИ CD 7. ПЕРСПЕКТИВНІ ТИПИ CD 8. DVD — СКІЛЬКИ ДЕ І ЯК? 9. СТАНДАРТИ, ФОРМАТИ, ФАЙЛИ 10. МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ 11.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Запровадження Мій реферат присвячений оптичним дискам та його нащадкам (CD-R; DVD; Магнитнооптичним дискам тощо.). Інформація знайдена мною датується 96-ым роком тому можливо приклади виглядатимуть з погляду сьогоднішнього гня дуже забавно.

ОПТИЧНІ ДИСКИ: ПРИНЦИПИ, ПРИСТРІЙ, ПЕРСПЕКТИВЫ.

Найбільш дрібним (на сьогодні незалежною від типу диска) елементом формату служить EFM-фрейм (Eight to Fourteen Modulation — кодування 8 в 14). Він містить 33 байта: перший байт — управління та ідентифікації - і 32 байта, отриманих шляхом помехоустойчивого кодування 24 корисних байтів даних (див. рис. 1). 98 таких фреймів збирають разом й творять аудио-сектор, у якому 24*98=2352 байта даних, і 98 байтів управління і идентификации.

[pic] Байти управління та ідентифікації аудио-сектора шляхом поєднання однойменних розрядів байтів управління утворюють вісім фреймів подканала (Subcode Channel), які охоплюють написом P, Q,…, W. Кожен фрейм подканала починається із двох бітов синхронізації, крім яких має ще 12 байтів. Два останніх байта йдуть на підрахунку власної контрольної суми, оскільки механізм корекції помилок в інформаційному фреймі не поширюється на байти управління і ідентифікації (ці байти під час запису передують вже закодованої інформаційної частини фрейму). Фрейми подканала утворюють основний механізм зберігання службової інформації, а саме: ідентифікаційних номерів диска і доріжки, номер доріжки на диску, тимчасові параметри окремих фрагментів запису і т.д. P-фрейм використовується для зберігання прапорців паузи, що є, зокрема, між музичними фрагментами. Цей фрейм подканала призначався найбільш простих аудио-проигрывателей, пристрій управління яких немає мало достатнім швидкодією для реалізації інших механізмів пошуку необхідного фрагмента. Фрейми подканалов від R до W можна використовувати різними додатками, зокрема, висновку тексту на «екран «одночасно з звуком або заради видачі команд MIDI (musical instrument digital interface) — цифрового інтерфейсу управління музичними інструментами. До докладнішої розгляду структури Q-фрейма подканала ми повернемося пізніше. 24 байта даних кожного EFM-фрейма, зібрані разом (всього 2352 байта), утворюють дані аудио-сектора, іноді званого сектором Червоної книжки. (Нагадаємо, що у CD-технике стандарти прийнято називати за кольором обкладинки публікації). Спосіб використання тих даних значною мірою визначає тип диска (кількість різних типів диска перевищила півтора десятка). Зазвичай виділяють п’ять типів секторів. Між аудио-сектором (найменшим форматнозалежним елементом) і диском (самим «великим «елементом формату) є ще два щаблі. Це доріжки (tracks) і сеанси (sessions). Розподіл на доріжки досить старе пов’язано з поділом аудіодиска на окремі музичні фрагменти для полегшення пошуку фрагментів і управління відтворенням звуку. Проте розподіл на доріжки збереглося й в CD-ROM, оскільки забезпечує зручний доступом до фрагментами запису і дозволяє згрупувати сектора одного типу спрощення роботи системи управління накопичувачем на CD-ROM. Сеанси — пізніше нововведення, що з підготовкою 1990 року CD-R (CD Recordable — записувані CD). CD-R побачили ринку 1992 року. Сеанс об'єднує всі необхідні компоненти, щоб забезпечити можливість роботи з CD-R звичайних програвачів («читають «накопичувачів). Таким чином, сеанс є свого роду «квантом «записи. Дані незавершеного сеансу записи неможливо знайти прочитані звичайними засобами. До 1990 року поняття сеансу було тотожне поняттю диска, але з появою CD-R з’явилася можливість записувати диски порціями. Типовий приклад Photo-CD — компакт-диск для зберігання зображень, що припускає, теоретично створення, що ці будуть дописуватися нею із накопиченням. Щоб розглянути цікаву для нас класифікацію дисків, доведеться описати типи секторів, доріжок і сеансов.

Типи секторов.

Першим типом сектора, природно, був і залишається аудио-сектор, інакше званий сектором Червоної книжки. Це просто-таки 2352 байта, аналізованих як 16-разрядные отсчеты двох або чотирьох звукових каналів, тобто як 588 стереочи 294 квадро-отсчета. Мнемонічне правило: «колір доріжки не змінюється «- передбачає, що протягом однієї доріжки все сектора повинні визначатися одним стандартом. Якщо це стандарт Червоної книжки, ми отримуємо доріжку, що містить лише аудио-сектора. Використовувати такі доріжки в комп’ютерних додатках вкрай невигідно (аудио-данные можна непогано стиснути для економії місця). Решта типів секторів мають однакове початок: 12 байтів синхронізації (00h, 10 байт FFh, 00h) і четырехбайтовый заголовок. Решта 2336 байтів використовуються по-різному, що склала двох стандартах: Жовтій і Зеленої книгах. Ухвалена 1985 року Жовта книга визначила CD-ROM, а пізніше доповнилася і CD-ROM XA (Compact Disc Read Only Media eXtended Architecture). У цьому вся стандарті визначилися два типу секторів даних: вид 1 (mode 1) й посвідку 2 (mode 2). Причиною поділу секторів даних на два виду з’явилися різні вимоги до достовірності відтвореного інформації. Такі вимоги для аудіоі відеоінформації суттєво м’якший від, ніж для програм (у самому справі, випадкова помилка в відтворенні музичного фрагмента то, можливо замаскована, а гіршому випадку викликає щиголь у поступовій динаміці, тоді як спотворення жодного байта програми зазвичай викликає її необоротне руйнація). Для програм, архівів (у випадку, для довільних файлів даних) потрібні додаткові кошти на корекції помилок. З іншого боку, шкода витрачати додаткові зусилля й витрачати місце на диску для корекції помилок в аудіоі відеоданих. Задля більшої підвищеної достовірності у секторі Жовтій книжки першого виду (далі сектор другого типу; перший — аудіо) виділяється 4 байта коду, обнаруживающего помилки (EDC — Error Detection Code), і 276 байтів коду, коригувального помилки (ECC — Error Correction Code). Ці додаткові кошти боротьби з помилками, використовувані по тому, як дані оброблені кодами рівнів C1 і C2, називають третім рівнем корекції помилок (C3). У результаті забезпечується зниження ймовірності помилки рівня 10−15…10- 16 (зрозуміло, маю на увазі випадкові джерела помилок: пил, незначні ушкодження чи дефекти матеріалу основи розвитку та т.п., а чи не корекція помилок від що руйнують ушкоджень диска). Отже, сектор другого типу має вигляд, показаний на рис. 2.

[pic].

Рис. 2. Сектор другого типу (перший вид сектора Жовтій книги).

[pic].

Рис. 3. Сектор третього типу (другий вид сектора Жовтій книжки) Сектор третього типу (другий вид сектора Жовтій книжки) відрізняється відсутністю коштів корекції помилок, отже обсяг корисних даних вдається довести до 2336 байтів (рис. 3). Саме сектора другого типу, і утворили перші CD-ROM. Цей тип секторів застосовують і він. Що ж до секторів третього типу, їх спіткала невдача: сучасні докладання їх майже не використовують. Накопичувачі хоч і здатні виконати читання таких дисків, але для подальшої роботи потрібні спеціальні програмні кошти, які б декодування і зміцнити взаємодію цих даних. Сектора другого і третього типу що неспроможні перебувати в одній доріжці. Мабуть, це стало основною причиною поступового відмовитися від таких секторів на користь секторів CD-ROM XA, які збігаються структурою з секторами даних Зеленої Книги (CD-I: compact disc interactive system) — рис. 4, 5. Оскільки сектора четвертого і п’ятого типів належать одного виду (лише у різним формам), вони можуть перебувати одночасно в одній доріжці. Отже, стає можливим відтворення відеоі аудиоданных що з секторами даних без междорожечного переміщення голівки зчитування. Це необхідно для нормальної роботи multimediaдодатків у реальному времени.

[pic].

Рис. 4. Сектор четвертого типу: перша форма второго.

виду секторів даних CD-ROM XA / Зеленої книги.

[pic].

Рис. 5. Сектор п’ятого типу: друга форма второго.

виду секторів даних CD-ROM XA / Зеленої книги.

Доріжки, сеанси, диски.

Наступна щабель угруповання даних — доріжки. Найбільш розвинене це поняття для CD-DA, а існують доріжки і Жовтих дисках (тобто. дисках, відповідних стандарту Жовтій книжки — CD-ROM) і Зелених дисках (CD;

I). І, насамкінець, сукупність заголовної області з змістом (Lead-In що містить TOC — Table Of Contents), області даних (сукупності доріжок) і фінальній (Lead-Out) області утворюють сеанс (Session). У найпростішому разі сеанс займає весь диск (рис. 6).

[pic].

Рис 6. Компакт диск Для адресації доріжок не більше сеансів, секторів не більше доріжок і сеансів (чи диска) використовується поняття часу (ця традиція пов’язані з розвитком CD спочатку для аудио-приложений). Розрізняють ВІДНОСНЕ час (Relative Time), вимірюваний в хвилинах (MIN), секундах (SEC) і фреймах (FRAME) від першого ненульового аудио-отсчета доріжки, і АБСОЛЮТНЕ час (Absolute Time), яка вимірюється в хвилинах (AMIN), секундах (ASEC) і фреймах (AFRAME) з початку області даних. В усіх випадках під фреймом розуміється фрейм подканала, відповідний сектору. В усіх життєвих видах доріжок рахунок часу відбувається у Q-фрейме подканала. Структура такого фрейму показано на рис. 7. Під номер доріжки (TNO) відведено дві десяткові цифри (від 01 до 99), які визначають якомога більше доріжок. Значення TNO=00 відповідає паузі, а TNO=AA — фінальній області сеансу. У секторах даних інформацію про часу дублюється в заголовках, у яких також наводиться вид сектора: десяткове число від 0 до 2 (див. рис. 2 — 5). Диски CD-ROM XA, ще, містять додаткове поділ секторів на файли (для секторів даних — форма 1) чи канали (для секторів з аудіовідеоінформацією — форма 2). Номер файла (від 0 до 255) чи каналу (від 0 до 15 для аудіоі зажадав від 0 до 31 для відеоканалу) міститься у підзаголовку, двічі повторюючись в байтах 1, 5 і 2, 6 відповідно. З іншого боку, в заголовку містяться, також повторюючись в байтах 3 і аналогічних сім, ознаки (прапори) типу сектора — дані, аудіо, відеоі навіть метод кодування (байти 4 і побачили 8-го підзаголовка). Сектора, належать у тому ж файлам (чи каналам), наявністю номерів файла і каналу, не можуть іти не поспіль, а перемежовуючи одне одного й забезпечуючи необхідну послідовність доступу у реальному часу. Записываемое в заголовної області зміст зберігається повністю в Q-фреймах, у цим фреймам секторах заголовної області - «аудио-тишина ». Формат такого фрейму показаний малюнку 8. Дві десяткових цифри (POINT) задають номер доріжки (від 01 до 99; у разі параметри PMIN, PSEC, PFRAME задають розташування цієї доріжки), або ухвалюють спеціальні значення — A0, A1, A2. У разі самі параметри PMIN, PSEC, PFRAME задають номери початковій та кінцевої доріжки (для аудиодисков і CD-ROM), а як і розташування фінальній області. Завдяки універсалізації доріжок вдасться зробити CD-проигрыватели нечутливими до розбіжностям між аудіодисками і CD-ROM. Звичайний програвач ділить CD втричі групи: аудіой CD-ROM (Красные/Желтые) — ознака: PSEC=00 при POINT=A0; CDI (Зелені) — ознака: PSEC=10 при POINT=A0; Перехідні (Bridge) — ознака: PSEC=20 при POINT=A0. Різниця між аудіой CD-ROM забезпечується з допомогою третього біта полубайта управління (див. рис. 7).

[pic].

Див. Мал.7. Структура Qфрейму (музична доріжка чи доріжка даних) Многосеансовые (multisession) диски і складні процедури завершення записи (fixate).

З 1990 року сеанс перестав бути аналогом диска. При записи на диск кількох сеансів виникає, відповідно, і кілька змістів (TOC). А, щоб зафіксувати момент завершення записи даних, необхідні спеціальну процедуру завершення, яка сформує і запише, зокрема, заголовну і фінальну області, місце котрим попередньо резервується. До завершення такому записі немає можливості працювати з диском на звичайному програвачі. Але такий завершення на многосеансовом диску може бути як остаточним (записано останній сеанс), і проміжним (записано не останній сеанс). Щоб краще уявити собі механізм такого завершення, треба сказати, що у многосеансовых дисках в заголовної області є покажчик початку наступного сеансу (його заголовної області). Ознакою проміжного завершення служить покажчик початку ще існуючої заголовної області на «чистому «місці CD-R. (Фундаментальна обізнаність із CD-R представленій у Помаранчевої книзі). Відсутність такого покажчика є ознакою остаточного завершення диска. Диск може існувати й без завершення: такий диск нічого очікувати оброблятися стандартним читаючою CD-ROM накопичувачем, однак має оброблятися на устрої записи, щоб було продовжити і завершити запис. Який Записує нагромаджувач значно більше «кмітливе «пристрій, ніж звичайний програвач (недарма він стоїть набагато більше). Такий нагромаджувач вміє «читати між рядків », тобто зчитувати інформацію з прообразу (pre-groove) доріжки, наявний на «чистому «(Помаранчевому) диску. Такий прообраз — неглибока безперервна канавка з гаком коливанням (Wobble), частота якого за номінальною швидкості диска становить 22,05 кГц (половина частоти дискретизації). Шляхом частотною модуляції цього коливання в прообразі записані тимчасові характеристики, звані ATIP (Absolute Time in Pregroove — абсолютне час у прообразі доріжки), які який записує нагромаджувач може прочитати отже легко знайти точку продовження записи. Єдина складність у тому, щодо завершення записи не можна зберегти TOC. Вийти зі становища можна з допомогою використання спеціальної зони CD-R — області реєстрації (PMA — Program Memory Area). У цій сфері записується попередня редакція TOC, що дозволяє продовжити і завершити сеанс.

[pic].

Див. Мал.8. Елемент змісту (ТОС) Нагромаджувач, вміє обробляти многосеансовые диски, виявивши покажчик наступного року сеанс, шукає його й послідовно зчитує все TOC на згадку про. Після цього є всі сеанси доступні для читання. Старі й деякі дешеві типи накопичувачів немає такої можливості. Тому на згадуваній многосеансовых (multisession) дисках такі нагромаджувачі «побачать «лише перший сеанс. У разі, коли многосеансовая робота пов’язані з заміщенням файлів, цей нагромаджувач може «пред'явити «перезаписанные дані як справжні. Щоб розглянути це запитання докладніше, знадобиться уявлення про файловою структурі CD-ROM.

Файлова структура CD-ROM.

Файлова структура CD-ROM розроблялася як сумісна з Unix, VAX/VMS і MS-DOS системами і похідними від нього. Найбільш популярним став стандарт ISO 9660, заснований на результатах конференції у готелі High Sierra в Неваді, тому іноді її називають файлової системою High Sierra. Цей стандарт, створений із єдиною метою максимального розширення області використання, досить жорстка у обмеженнях (глибина вкладеності каталогів — до 8, розширення іменах каталогів заборонені т.д.). Більше ліберальним є ще не завершений стандарт файловій системи ECMA 168 «Франкфуртські пропозиції «. Відповідно до ISO 9660, на CD-ROM може бути одна чи більше томів, причому сеанс неспроможна включати кілька томів, але тому може перетинати кордон сеанса.

Основними елементами файловою структури CD-ROM є: первинний дескриптор томи (PVD — Primary Volume Descriptor); вона завжди перебуває у XVI секторі сеансу і має посилання таблицю шляхів (PT — Path Table) і кореневої каталог (RD — Root Directory); таблиця шляхів (PT) містить адреси каталогів (DF — Directory Files).

Якщо файлова структура охоплює понад одного сеансу, то посилання з кореневого каталогу наступних сеансів містять у собі посилання каталоги попередніх сеансів отже каталоги попередніх сеансів стають доступними у наступних сеансах. У цьому базується можливість відновлення файлів. Попри неможливість стирання, ефект «перезапису «зберігається для користувача: це досягається шляхом перезапису у майбутньому сеансі каталогів, містять посилання замещаемый файл. Файл, зрозуміло, також записується у майбутньому сеансі, і до нової редакцію каталогу включається посилання нього. При стандартному доступі до файлам використовуватимуться посилання з кореневого каталогу останнього сеансу, і файл виглядатиме оновленим, хоча можливість доступу до попередньої версії з допомогою спеціальної посилання сохранится.

Можливий також варіант, коли записываемый пізніше сеанс є незалежним, у разі посилання сеанси будуть аналогічні посилань на різні розділи фізичного диска. Для нормальної роботи файловій системи з CD-R дуже бажаний нагромаджувач, «розуміє «многосеансовые (multisession) диски. Перевірити, чи має нагромаджувач такими здібностями, легко — варто подивитися каталог многосеансового диска: примітивний програвач «побачить «лише каталоги і файли першого сеанса.

Очевидно що, формати записи виявляються досить тісно пов’язані з пристроєм нагромаджувача CD-ROM.

Формати CD.

Дуже коротко слід подивитися на основні формати, утворювані на CD за рахунок використання різних секторів, доріжок, стандартов.

Найстаріший формат — CD-DA — аудіодиск: єдиний сеанс, отже, одна заголовочная і дна фінальна область, між якими знаходяться тільки доріжки першого типа.

Наступний за часом — CD-ROM: також єдиний сеанс, одна заголовочная область і жодна фінальна. Між ними перебувають доріжки другого типу (формально можуть і доріжки третього типу, але практично де вони використовуються). Цей формат читається будь-яким CD-ROM-накопителем, зокрема і старими, не различающими кілька сеансов.

Змішаний диск (Mixed Mode) містить у єдиному сеансі доріжки CDDA і CD-ROM. Звичайний нагромаджувач повинен відключати відтворення звуку, виявляючи доріжку CD-ROM.

Більше сучасний варіант диска для multimedia-приложений, використовують звуку й відео у часі - CD-ROM XA. Його доріжки даних можуть утримувати сектора різної форми для зберігання даних, і стиснутих аудіовидеопоследовательностей.

CD-I (чи Зелений диск). На кшталт секторів — той самий як CD-ROM XA, проте відрізняється організацією роботи з нею (зокрема TOC). Працює на відповідних йому накопителях.

CD-I Ready тип 1 — спеціальна різновид диска CD-DA, на першої доріжці якого перед першим фрагментом зберігається додаткова інформація в розширеній преамбулі. Аудио-проигрыватель ні «помічати «цю інформацію (він має сприймати її як звичайні 2 секунди тиші перед фрагментом). На жаль! Не усі старі програвачі такі «розумні «і можуть позиціонуватися по оглавлению.

CD-I Ready тип 2 пропонується усунення неприємностей, характерних до роботи старих типів програвачів з дисками попереднього типу. У ньому використовується нездатність цих накопичувачів побачити другий сеанс (у цьому диску два сеансу: перший — звичайний аудіо, другий — CD-I).

Робота одночасно на нагромаджувачах CD-ROM XA і CD-I використовується так званий перехідною диск CD (CD-Bridge). Це односеансовый диск, у якого перша доріжка CD-I, інші ж CD-ROM. Використання його виходить з різних позиціях описи початку даних в накопичувачах CD-ROM XA і CD-I. У першому випадку точка входу перебувають розслідування щодо адресою 00 хв 02 сек 16 сектор усунення 1024, тоді як у другий випадок у тому секторі, але з зміщенням 0. До цього типу дисків належить Photo-CD.

Video CD — компакт-диски, використовують сектора п’ятого типу (друга форма) відповідні Білої книзі - щодо молодому стандарту (1993 рік), який визначає спосіб зберігання відеоінформації з швидким інтерактивним доступом. Передбачається, що Зелена книга буде доопрацьована для відповідності дискам Білої книги.

Многосеансовые (multisession) диски можуть бути з сеансів лише CDROM або тільки CD-Bridge і навіть бути як остаточно завершеними (рис. 9), і допускають запис додаткових сеансів (рис. 8).

[pic].

Рис. 8. Многосеансовый диск, завершений промежуточно.

[pic].

Рис. 9. Многосеансовый диск, завершений окончательно.

Зауважимо, що поставив запис сеансу передбачає крім записи корисною інформації що й запис заголовної (включаючи TOC) і фінальній областей.

Сумарний обсяг цих галузей близько 20 МБ, тому: запис дрібних сеансів призводить до непродуктивної витрачанню ємності диска; неможливо «дописати «диск, якби ньому залишили вільним менш 20 МБ.

Перспективні типи CD.

Існуючі сьогодні CD-ROM «народилися «від аудиодисков, технологічна готовність випуску яких існують вже понад п’ятнадцять років. Упродовж цього терміну виникли й нові технологічні можливості, і достатній ринок для створення устрою, орієнтованого на ефективне зберігання даних, і зручні кошти доступу до них. Можливості формату, заснованого на Червоної книзі, майже вичерпані (єдине зберігання змісту в Q-фрейме подканала за умови порожніх секторах рубає під корінь можливості використання невеликих сеансів). Природно, що прагне створення більш сучасних CD. Такі CD давно чекають над ринком, їм як придумали назва (High Density Compact Disk — HD CD), а й встиг поміняти його за MMCD (MultiMedia CD). Очікується, за рахунок зменшення довжини хвилі зчитувального лазера применшують саму розміри піта і відстань між доріжками. Поруч із поліпшенням структури зберігання інформації та сучаснішими засобами корекції помилок, можливо, вдасться досягти ємності 3,7 держбезпеки на диск. Ще велику ємність обіцяє мультиповерхностная технологія, коли він запис складає кількох (спершу на двох) шарах, розташованих один над іншим. Вибір зчитуваного шару забезпечується фокусуванням променя на ній, а надзвичайно короткофокусная оптика дозволяє зменшити перешкоду від іншого шару до прийнятною величины.

Ресурси можливостей CD стануть трохи зрозуміліше після знайомства з побудовою нагромаджувача і різними варіантами побудови його узлов.

DVD диски.

Про те, що це звичайні CD-ROM диски, народжені для записи звуку, непогані добре підходять для комп’ютерів загальновідомо. Після кілька років обговорення (і досить жорсткій конкуренції) різних варіантів поліпшених оптичних дисків, мали гучні назви 15 вересня 1995 року був нарешті досягнуто принципову згоду між різноманітними групами розробників про технічних засадах створення нової диска. У 1995 р. (8 грудня) найбільші виробники CD-ROM приводів і що з ними пристроїв (Toshiba, Matsushita, Sony, Philips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi and Mitsubishi Electric) підписали остаточне угоду, затвердивши як «тонкощі» формату, а й назва новинки DVD (Digital Video Disk). Втім суперечки навколо нового стандарту не завершилися з прийняттям угоди — навіть назва не знаходить одностайною підтримки у лавах засновників: дуже поширена версія розшифровки абревіатури як Digital Versatile Disk — цифровий багатофункціональний диск. Екстремісти вважають навіть, що DVD слід розглядати просто «нове слово» у «англійському мові. І, можливо мають рацію, якщо доля новинки буде не надто успішна, як пророкують викликає революцію у обчислювальної техніки, а й у побутовій електроніці. Відсутність що єдиного розуміння як технічних, і юридичних характеристик нового вироби утрудняє підготовку виробництва. Незважаючи на швидко дедалі ширший коло учасників ліцензійних угод і почав випуску перших пристроїв, котрий пройшов у США 10−11 квітня 1996 року «Перший DVD форум» теж дав остаточної редакції стандартів нового носія інформації. Проте, масовий випуск DVD пристроїв фактично вже розпочалося четвертому кварталі 1996 года.

DVD — скільки, що й как.

DVD може існувати у кількох модифікаціях. Найпростіша їх справляє враження звичайний диск, що б лише, що який відбиває шар розташований не так на яким майже повну товщину (1.2 мм) шарі полікарбонату, але в шарі половинної товщини (0.6 мм). Другу половину становить плаский верхній шар (рис. 10). У цьому ємність такого диска сягає 4.7 Гбайт, що забезпечує понад дві години відео телевізійного якості (компресія MPEG-2). У цьому без особливих зусиль на диску можуть додатково зберігатися високоякісний стереозвук (на кількох мовами!) і титри (також багатомовні). Якщо обидва шару несуть інформацію (в цьому випадку нижнє що відбиває покриття напівпрозоре — рис. 11), то сумарна ємність становить 8.5 Гбайт (деяке зменшення ємності кожного шару викликається необхідністю зменшити взаємні перешкоди при зчитуванні далекого шару). Toshiba і Time Warner пропонують використовувати також двосторонній двухслойный диск. І тут його ємність становитиме 17 Гбайт!

[pic].

Рис. 10. Структура простого DVD.

[pic].

Рис. 11. Двухслойный DVD.

Вже цієї характеристики досить, аби уявити вплив, що може надати такий диск на кино/видео індустрію. Недарма значної частини суперечок і затримок з виробництвом пристроїв DVD викликана узгодженням засобів захисту авторських прав від піратського копіювання. Цифрові системи, як відомо, зберігають якість сигналу при копіюванні вже не служать на заваді створення неліцензійних копій. Тому Асоціація кіновиробників Америки (MPAA — Motion Picture Association of America) що з Асоціацією виробників побутової електроніки (Consumer Electronics Manufacturer «p.s Association) збуджено обговорюють можливості вбудовування захисту від неліцензійного копіювання у устрою, і навіть законопроекти, пов’язані із захистом від копіювання. Серед запропонованих заходів як виняток можливості прямого копіювання диск/диск, але й серйозних заходів, такі як модифікація ОС із метою недопущення копіювання даних лічених з DVD інші носії (очікується поява таких властивостей в Windows 97 де-небудь до 1998 року). Найбільш радикальний захід — модифікація архітектури ПК з єдиною метою принципового виявлення можливого влучення DVDданих на системну шину, звідки вони далі може бути скопійовані (рис. 12). Робоча група (Technical Working Group), що становить інтереси виробників комп’ютерів у своїй не залишаються у боці, оскільки звуження функціональних можливостей пристроїв може бути безболісно. [pic] |Рис. 12. Модифікована | |архітектура ПК спрямовує дані з | |нагромаджувача DVD на декодер минаючи | |системну шину. |.

Щоб осягнути як вдалося домогтися настільки ж значного підвищення обсягу інформації на DVD диску порівняємо його з CD-ROM. Головна відмінність звісно в збільшеною щільності записи інформації. Завдяки переведенню зчитувального лазера з інфрачервоного діапазону (довжина хвилі 780 нм) в червоний (із довжиною хвилі 650 нм чи 635 нм) і збільшення числової аппертуры об'єктива до 0.6 (проти 0.45 в CD) досягається більш як дворазове ущільнення доріжок і скорочення довжини питов (що відбивають выступов/впадин), як і видно на рис. 13. Окрім збільшення фізичної щільності розміщення інформації на диску відбулися зміни й у засобах її подання. Так, на зміну способу модуляції 8/14 (EFM — eight to fourteen modulation) прийшов спосіб, званий EFM+. Він відрізняється трохи інакшим алгоритмом перетворення і, головне (!), вимагає введення за українсько-словацьким кордоном байт не трьох лише двох додаткових біт, підтримують умова обмеженості розмірів піта в діапазоні від 3 до 11 біт (тобто між двома послідовними одиницями після кодування щонайменше 2 і 10 нулів). Отже отримуємо з кожного байта не 14+3=17 а 14+2=16 кодових біт (це справді дає привід острословам вимагати зміни назви цього спосіб модуляції з EFM+ на EFM-). Зміна методу модуляції лише з безлічі форматних змін, які у цілому збільшити обсяг сохраняемых даних. Власне перехід до EFM+ додають ще майже 6% обсягу диска. Більше потужний механізм корекції помилок RS-PC (Reed-Solomon Product Code) заповідається бути значно стабільнішим до можливим помилок відтворення (годі було особливо радіти — поповнюється порядок ще й обсяг даних, які потрібні хотілося б прочитати безпомилково. Крім різке того зменшення окремих елементів на що відбиває поверхні неминуче призведе до зростання кількості випадкових збоїв при чтении).

[pic].

Рис. 13. Порівняння щільності записи на DVD і CD дисках З ще названими характеристик слід зазначити номінальну швидкість передачі - 1.108 Кбайт/с, підтримувану при постійної лінійної швидкості (CLV — constant lineal velocity) 4 м/с.).

Стандарти, формати, файлы.

Ті, хто активно працює із компакт дисками знає наскільки різноманітні і найчастіше, важко совметстимы різні види цих дисків. Стандарти де-факто різні види дисків приймалися часто в конкурентної боротьби. З DVD все то, можливо з іншого: цей прилад представляється майже єдиним високотехнологічним технічним рішенням останніх десятиліть стандарти якого обговорюються такої великої групою виробників (в альянс іще навесні 1996 р. ввійшло понад десять найбільших корпорацій). САМІ Як і стандарти на CD вимоги до DVD викладені у «книгах». Однак у відмінність від влади вже знайомих нам «кольорових книжок» ці - «упорядковані в алфавітному порядку». Нині обговорюються п’ять книжок від «A» до «E». Книжка може містити близько трьох частин (рис. 14). Причому у першій його частині описуються фізичні специфікації, на другий — файлова система, а третин — докладання. Перші три книжки описують відповідно ROM, Video і Audio DVD. Водночас використовують однаковий фізичний формат носія, изготавливаемого «штампуванням» і файлову систему. Файлова система цих стандартів — перехідна (UDF-Bridge), забезпечує комбінацію можливостей вже знайомої користувачам CD-ROM файловій системи ISO-9660 і реалізує рекомендації ISO/IEC 13 346 нової виборчої системи, розробленої Optical Storage Technology Association (OSTA) і що отримала назву Universal Disk Format — UDF. Дві інші стандарту D і E описують записувані (DVD-R (recordable) чи інакше DVD-WO (write once)) і перезаписываемые (DVD-RAM, DVD-W (writable) чи інакше DVD-E (erasable)) диски. Так-так! На відміну від CD диски DVD народжуються відразу із можливістю запису і навіть перезапису інформації. Але ці стандарти найменш усталені, ще слід зазначити що формат файлів й тих та інших передбачається UDF.

[pic].

Рис. 14. Стандартизація видів DVD.

Окремо слід сказати про сумісності з роботи вже існуючими дисками. Явно така сумісність стандартами непотрібен. Проте переважна більшість виробників готує устрою, здатні зчитувати CD-ROM з допомогою використання спеціально сконструйованої оптичної голівки, яка має можливістю перенастройки і навіть з допомогою установки додаткового об'єктива. В усіх випадках можна вважати, нові устрою зможуть читати звичні нам «старі» диски.

Магнитооптические диски.

Стрибок у розвитку комп’ютерної індустрії і тенденцийя постійного зростання потужних комп’ютерних інформаційних систем неухильно тягнуть у себе на збільшення обсягів оброблюваної інформації. Ця обставина дедалі більше змушує замислюватися над проблемою зберігання цієї інформації та вибором типів застосовуваних пристроїв для систем резервного копіювання. Застосовувані донедавна нагромаджувачі на магнітної стрічці (стримеры) не задовольняють сучасним вимогам. Магнітна стрічка легко піддається усіляким механічним і електромагнітним ушкодженням. Невеликий ушкодження стрічки хоча в одному місці призвести до втрати блоку інформації обсягом кілька мегабайтів. Не дозволяє використовувати стрічкові картриджі як надійні носії нічого для будь-якого роду інформації, а швидкість роботи таких систем з послідовним доступом не дозволяє оперативно працювати з сохраняемой ними інформацією. Не не впоралися із завданням і нагромаджувачі на гнучких дисках: останнє досягнення в цій галузі - дискети місткістю 21 МБ — нашого часу замало ким справить враження. До того ці носії для свого обсягу стоять недешево, й створення ними «бібліотек «архівів даних — дуже дорога задоволення. Схоже, що ця технологія зайшла у безвихідь і сьогодні здатна конкурувати коїться з іншими, сучаснішими накопичувачами. Нещодавно організація FTA (Floptical Technology Association) оголосила початок розробки диска ємністю 120 МБ, але попри дешевизну, навряд чи новий нагромаджувач матиме успіх. Останнім часом до вирішення цієї проблеми дедалі ширше визнання отримує магнитооптическая технологія, що використовує магнітні і оптичні механізми запису і читання; дедалі більше магнитооптические нагромаджувачі йдуть на зберігання великих обсягів інформації. Прабатьком магнитооптической технології вважається фірма IBM, яка стала її розвиток в 1972 року. Перші магнитооптические дисководи з’явилися торік у початку 80-х, але з отримали широке пошанування через високу вартість і труднощі у роботі. Сьогодні завдяки застосуванню нових технічних прийняття рішень та останніх технологій у магнитооптических системах ситуація з магнитооптическими накопичувачами цілком змінилася. Постійне зниження ціни магнитооптические дисководи та поліпшення технічних характеристик дозволить їм у майбутньому повністю витіснити з ринку стримеры, а постійне зростання ємності носіїв й надійності зберігання інформації зробила їх роботу у мережевих системах ефективнішою проти накопичувачами типу CD-ROM. Є кілька стандартних типів магнитооптических дисководів, але сьогодні найбільше торгівлі поширення набули дві з них. Це 3,5- дюймові і 5,25-дюймовые нагромаджувачі, причому 3,5-дюймовые нагромаджувачі більш популярні, хоча які й мають менший обсяг. Стандартні ємності 3,5-дюймовых дисків — 128, 230 і 640 МБ. У цих дискет одна робоча поверхню, їх розмір відповідає розміру звичайній 3,5-дюймовой дискети, але вони кілька товщі. Диски розміром 5,25-дюйма мають стандартні ємності 600 і 650 МБ чи 1,2 і 1,3 держбезпеки (диски подвійний щільності). На відміну від 3,5- дюймових, вони дві робочі поверхні. Також, як й утворився звичайний флоппи-диск, магнитооптические диски обладнані віконцем захисту записи. Обидва типу дисків повністю сумісні згори донизу, а дотримання стандартів магнитооптических дисководів не прив’язує користувачів до конкретного виробнику. Запис на диск виконується у вигляді послідовного нагрівання осередки диска лазером великий інтенсивності до t=200 З, у результаті осередок втрачає заряд і наступного нанесення нового заряду нині ж температурі магнітної голівкою. Зчитування виробляється лазерним променем меншою інтенсивності. Він іде на осередок і поляризується які є там зарядом (якщо є), а считывающее пристрій визначає чи є відбитий промінь поляризованим. Не все магнитооптические диски може бути перезаписываемыми; існують також диски з однократної записом CC WORM (Continuons Composite Write Once Read Many) і часткової записом P-ROM (Partial read-only memory). Перезаписываемые диски можуть повністю відійти змінювати свою інформацію (кількість циклів чтения/записи близько 20 млн. і від конкретного виробника). Диски з однократної записом аналогічні перезаписываемым, але у момент записи на диск наносяться спеціальні мітки, які забороняють повторну запис. Такі диски після записи інформації автоматично переходять до розряду ROMдисків. Диски із застосуванням часткової записом діляться хіба що на частини: одне з них містить постійні дані, які неможливо змінити, другу частину містить перезаписываемые дані. На такі диски (в неизменяемую частина) можна інсталювати незмінний робочий код програми, а є дані можна зберігати в перезаписываемом секторі. Слід зазначити, що це — ідеальне засіб захисту від будь-яких вірусів. Попри велику ємність магнитооптических дисків (нині існують 5,25-дюймовые диски ємністю 4,6 держбезпеки), вони можуть замінити жорстких дисків. Передусім це пов’язані з низьким швидкодією магнитооптических дисководів, хоча цей же параметр одна із основних показників для жорстких дисків. Швидкодія магнитооптических дисководів піддається суттєвому зниженню під час запису диска; не рятує ситуацію і технологія кэширования записи. Як відомо, запис на магнитооптический диск здійснюється протягом двох проходу: з першого проході дані стираються з диска, другий — коли — записуються. Якщо ж при цьому встановити перевірку даних під час запису, то швидкодія знизиться поки що не 20−30%. Але не можна сказати, що стан справ не змінюється. Нещодавно фірма Pinnacle Micro випустила магнитооптический нагромаджувач під назвою «Apex », у якому запис здійснюється за прохід, яке швидкодія становить 4,5 МБ/с. Завдяки застосуванню нову технологію швидкодія залишається однаковим як і режимі читання, і записи. Ємність нового дисководу становить 4,6 держбезпеки. Нині аналогічні розробки з однопроходным дисководам ведуть фірми IBM і Fujitsu. Сьогодні на ринку найбільш широкого розповсюдження набули 3,5- дюймові дисководи фірм Fujitsu і IBM. Магнитооптические нагромаджувачі випускаються у двох варіантах: встраиваемые і його зовнішні. Перевага зовнішніх накопичувачів у тому, що нагрівання дисководу під час роботи лазера не підвищує температуру в корпусі самого комп’ютера. Встраиваемые нагромаджувачі може бути легко встановлено цього разу місце звичайного флоппинагромаджувача. Усі існуючі магнитооптические нагромаджувачі мають інтерфейс зв’язку SCSI чи Fast SCSI (фірма Fujitsu веде розробку накопичувачів з інтерфейсом зв’язку IDE), тому потрібно додаткова установка SCSI хост-адаптера. Ці хост-адаптеры випускаються для установки на шину ISA чи PCI і може поставлятися в поєднанні з магнитооптическим дисководом чи окремо від цього. Можна застосовувати хост-адаптер будь-який фірми, проте бажано наявність у ньому кеш-пам'яті ємністю щонайменше 64 КБ і SCSI-BIOS (по крайнього заходу, можливостей його установки). Випробування Fujitsu з хост-адаптером IFD-630 тієї ж фірми (інтерфейс зв’язку — Fast SCSI чи, як він ще називають, SCSI-2). Якщо хост-адаптере встановлений і активований SCSI-BIOS, BIOS активізується простий установкою перемички і зайвими встановленні додаткових драйверів. У іншому разі доводиться їх інсталювати під необхідну систему. При активізованому SCSI-BIOS з’являється також можливістю виробляти завантаження системи безпосередньо з магнитооптического диска: при цьому досить відформатувати цей диск як системний. Можна створити у цьому диску хоч греблю гати розділів, використовуючи при цьому спеціальні утиліти fdisk і format, що їх разом із дисководом. Велике торгівлі поширення набули «Бібліотечні «магнитооптические нагромаджувачі зі змінними дисками, загальна ємність яких їх може становити кілька сотень гигабайтов. Зміна диска у системі забирає всього лічені секунди й відбувається програмно, у своїй непотрібен ніякого додаткового втручання у той процес із боку. Магнитооптический дисковод зовні дуже нагадує звичайний, але оснастили електронної системою викиду носія. У принципі так, роботу з ним мало ніж відрізняється від співпраці з звичайним дисководом, а користувача він нічим не відрізняється від зазвичайного вінчестера. У таблиці наведено основні технічні характеристики нагромаджувача фірми Fujitsu M2512A. При вимірах що на деяких комп’ютерах «жовтої «складання ми виходили неадекватні значення. Наведемо мінімальні: швидкість записи 290 KБ/с, швидкість читання 800 KБ/с. За всіх вимірах програмна кеш-пам'ять не використовувалася. |ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ | |Час доступу |35 мс | |Кількість циклів |10 млн. | |чтения/записи | | |Швидкість читання |1,47 Мб/с| |Швидкість записи |0,49 Мб/с| |Розмір сектора |512 байт | |Кількість доріжок |17,940 | |Обсяг кеш-пам'яті |237 Кбайт|.

Магнитооптический дисковод встановлювався під різні операційні системи, включаючи DOS, Windоws, OS/2, Novell Netware. Під час інсталяції операційними системами OS/2, Windows 95 і Netware необхідно зменшити швидкість шини (для шин ISA і BL-BUS), і навіть відключити роботу SCSI-BIOS. Після цього процесу швидкість шини можна встановити старе значення. Єдина проблема, з якою вони зіштовхуються, виникає з шиною VL-BUS за комп’ютерами «жовтої «складання, у яких встановлено карта розширеного IDE і задіяно більше двох вінчестерів. Під час такої конфігурації тестирующая команда не змогла змусити працювати магнитооптический нагромаджувач навіть за заміні інші платформи «жовтих «збірок. Не допомогла і заміна SCSI-контроллера: за кілька перезавантажень за комп’ютерами з такою конфігурацією з тестируемых систем вимагала своєї повної переінсталяції. Такі проблеми повністю були відсутні на платформах Intel з EIDE на шині PCI. Як вдалося встановити, конфлікти пов’язані ні з шиною VL-BUS, і з «неякісними «хостадаптерами EIDE, переважно, маловідомих виробників. При інсталяції кожну із вищезгадуваних систем хост-адаптера потрібна наявність відповідних драйверів, інакше його підключення буде дуже і є дуже проблематичним. Слід зазначити, що формат записи на магнитооптические нагромаджувачі відповідає стандарту ISO та залежною відрізняється від застосовуваної операційній системи. Проте за використанні ОС Novell Netware будь-який версії дані, записані ній, невеликі інших системах, і навпаки. Такі «невидимі «дані, створені інший системою, неможливо знайти віддалені чи знищені у системі Netware (навіть за створенні та монтуванні томи), якщо, звісно, не використовувати команду форматування диска. Як було зазначено, швидкість роботи дисководу під час читання набагато вища швидкістю режимі записи. Для збільшення швидкодії магнитооптического нагромаджувача використовується кэширование. У цьому кеш-пам'ять може встановлюватися окремо як у читання, і на запис. Потрібно додатково використовувати програмне кэширование. Як свідчать випробування, використання програмної кеш-пам'яті обсягом 512 Б збільшує швидкість роботи магнитооптического нагромаджувача на 30%, а подальше збільшення кеш-пам'яті неефективно. Магнитооптический диск має низку переваг: він понад надійний в роботу з порівнянню зі звичайними дискетами, магнитооптическая голівка не стосується диска під час запису і читанні отже виключені взаємні ушкодження. До того ж сам диск менш чутливий до механічним ушкодженням чи магнітним полях, випадкові невеликі подряпини що неспроможні зіпсувати диск чи дані у ньому, тим паче, що сама диск перебуває у захисному пластиковому корпусі. Магнитооптический диск здатний зберігати інформацію довше, ніж звичайні флоппи-диски. Фірмивиробники гарантують безвідмовну роботу диска протягом кількох десятиліть. Наскільки доцільно застосування магнитооптических накопичувачів вже сьогодні? Постійна тенденція зниження цін, і підвищення швидкодії всі у більшою мірою виправдовує їх застосування. Вже сьогодні можуть застосовуватися для резервного копіювання в мережевих системах. Установка магнітооптики на сервер чи потужну робочу станцію під керівництвом будь-який операційній системи підвищує зручність і ефективності роботи проти аналогічними системами на магнітної стрічці чи нагромаджувачах CD-ROM. На сьогодні це найкращий думка щодо співвідношенню цена/емкость/скорость. Ці дисководи можна використовувати у мережевих системах як устрою резервного копіювання, але може бути успішно застосовані й у звичайному ПК. Досить зручно переносити у задній кишені вінчестери розміром із звичайну дискету і із нею і з звичайними дискетами. Звісно, магнитооптические нагромаджувачі, як та інші устрою, мають недоліки. Найістотнішою їх вважатимуться перегрів самого дисководу і диска як записи. Для боротьби з перегрівом ними встановлюється обдувающий вентилятор. Використовуючи внутрішній дисковод, слід за можливості намагатися встановлювати їх у більш просторе місце, подалі від вінчестерів та інших накопичувачів. Ще одне серйозне недолік — це велике час доступу до даних (в останніх моделях — близько 20 мс). Зниження ціни магнитооптические дисководи й збільшення його швидкодії найближчим часом можуть призвести до того що, що вони цілком витиснуть флоппидисководи. Цілком можливо, що темпи зниження цін нижче, ніж очікувалося, але запропонований об'єм і швидкісні параметри магнитооптических накопичувачів вже сьогодні багатьом допоможуть покінчити з проблемою зберігання великих обсягів інформації. Наскільки перспективний та вигідно — судіть сами.

Заключение

Вот в цій оптимістичній ноті що й закінчую розповідь про оптичних і магнитооптических дисках. Проте! Історія їх у цьому завершується і навіть більше, Оптичні і магнитооптические диски перебувають у першої половині свого довгого шляху до історію компьютеров.

1. Журнал «Комп'ютер + Програми» № 9 за 95 г. 2. Журнал «Комп'ютер + Програми» № 1 за 96 г. 3. Журнал «Комп'ютер + Програми» № 9 за 96 г.