WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 16 |

«МОДЕРНИЗАЦИЯ И РЕМОНТ НОУТБУКОВ Скотт Мюллер Москва • Санкт-Петербург • Киев 2006 ББК 32.973.26-018.2.75 М98 УДК 681.3.07 ...»

-- [ Страница 8 ] --

• Программная (информационная) область. Начинается на расстоянии 25 мм от центра диска.

• Конечная зона. Отмечает конец программной (информационной) области диска или же завершение сеанса записи на многосеансовом диске. Конечная зона не содержит ка ких-либо данных и используется только в качестве маркера. Первая конечная зона (или единственная, если диск записан в течение одного сеанса либо в режиме Disk At Once) занимает 6 750 секторов (1,5 мин или около 13,8 Мбайт данных). Все последую щие конечные зоны многосеансового диска занимают 2 250 секторов (0,5 мин или око ло 4,6 Мбайт данных).

Что такое CD-ROM Область фиксирования диска, программная область, нулевая дорожка и конечная зона существуют на дисках любых типов. Кроме того, перезаписываемые компакт-диски (CD-R и CD-RW) дополнительно содержат область калибровки мощности и программируемую область памяти, которые находятся в начале диска.

Центральное отверстие компакт-диска имеет диаметр 15 мм, т.е. его края расположены на расстоянии 7,5 мм от центра диска. Область фиксирования диска начинается от края цен трального отверстия и заканчивается на расстоянии 20,5 мм. Затем следует область калиб ровки мощности (РСА). За ней расположена программируемая область памяти (РМА), начи нающаяся на расстоянии 22,35 мм от центра диска. Сразу за этой областью на расстоянии 23 мм начинается нулевая дорожка. Программная (информационная) область диска начина ется на расстоянии 25 мм от центра диска и завершается конечной зоной, расположенной в 58 мм от центра. Формально дорожка диска заканчивается на расстоянии 58,5 мм;

затем следует буферная зона диска шириной 1,5 мм. Описанные области диска, изображенные в от носительном масштабе, представлены на рис. 10.4.

60 мм Центральное отверстие Область Область Область Начальная Конечная 1ласть посадки Power Program (нулевая) данных (средняя) диска Calibration Memory область зона (РСА) (РМА) Рис. 10.4. Области компакт-диска (в разрезе) Обычно спиральная дорожка стандартного диска CD-DA или CD-ROM начинается с ну левой дорожки и заканчивается конечной зоной, расположенной на расстоянии 58,5 мм от центра диска или 1,5 мм от его внешнего края. Длина спиральной дорожки достигает 5,77 км, или 5,39 миль. При использовании накопителя 56х CAV, имеющего постоянную угловую скорость (Constant Angular Velocity — CAV), перемещение данных по отношению к лазеру происходит со скоростью 162,8 миль/ч (262 км/ч). Самое удивительное заключается в том, что, несмотря на довольно высокую скорость перемещения данных, лазерный датчик безоши бочно считывает значения бит (переходы впадина/площадка), размеры которых не превыша ют 0,9 микрона, или 35,4 миллионной доли дюйма!

В табл. 10.1 приведены основные технические характеристики 74- и 80-минутных ком пакт-дисков. Первоначальный CD-стандарт создавался с учетом 74-минутного компакт диска;

80-минутные версии, разработанные позже, отличаются главным образом более ком пактным расположением витков дорожки.

Таблица 1 0. 1. Технические параметры CD-ROM Объявленная длина компакт-диска, мин Объявленная емкость компакт-диска, MiB Скорость считывания 1х, м/с 1,3 1, Расстояние между витками, микрон 1,6 1, Количество витков в одном миллиметре 625 Количество витков в одном дюйме 15 875 338 Глава 10. Сменные носители Окончание табл. 10. Общая длина дорожки, м 5772 6 Общая длина дорожки, футов 3,59 3, Общая длина дорожки, миль Ширина впадины, микрон,, 0, Глубина впадины, микрон 0, Номинальная длина впадины (минимальная), микрон,, Номинальная длина впадины (максимальная), микрон 3,31 3, Внутренний радиус нулевой дорожки, мм Внутренний радиус области данных, мм 25 Внешний радиус области данных, мм 58 Внешний радиус конечной зоны, мм 58,5 58, 33 Ширина области данных, мм 35,5 35, Общая ширина области дорожки, мм Максимальная частота вращения 1х CL.V, об/мин 212 Минимальная частота вращения 1х CLV, об/мин Количество колец витков дорожки (область данных) 20625 22 Количество колец витков дорожки (общее) 22188 ШВ - Mebibyte (1048576 байт).

CLV— постоянная линейная скорость (Constant Linear Velocity).

Спиральная дорожка разделена на секторы, частота следования которых при чтении или записи составляет 75 секторов в секунду. Таким образом, на диске, содержащем в общей сложности 74 мин информации, может находиться максимум 333 000 секторов. Каждый сек тор, в свою очередь, разделен на 98 отдельных блоков (фреймов) информации. Каждый фрейм содержит 33 байт, из которых 24 байт являются звуковыми данными, 1 байт содержит кодовую служебную информацию, а 8 байт используются для хранения данных, получаемых при коррекции четности/кода ошибок (ЕСС). В табл. 10.2 приведены параметры секторов, блоков и звуковых данных.

Таблица 10.2. Параметры секторов, блоков и звуковых данных CD-ROM Объявленная длина компакт-диска, мин 74 Количество секторов, считываемых за одну секунду 75 Количество блоков в секторе 98 Количество секторов 333 000 360 Длина сектора, мм 17,33 17, Длина байта, мк 5,36 5, Длина бита, мк 0,67 0, Каждый блок:

байт подкода 1 байт данных 24 байт контроля четности Q и Р 8 Общее количество байтов в блоке 33 Звуковые данные:

частота дискретизации звука, Гц 44100 количество выборок за один герц (стерео) 2 размер выборки, байт 2 количество звуковых байтов в секунду 176400 количество секторов в секунду 75 Что такое CD-ROM Окончание табл. 10. Количество звуковых байтов в секторе 2 352 2 Каждый звуковой сектор (98 блоков):

байты контроля четности Q и Р 784 байты подкода 98 байты звуковых данных 2 352. \ i Количество байтов в секторе ВДУУ(некодированных) 3 234 3 Гц — герц (тактов в секунду).

мм — миллиметр (тысячная часть метра).

мк — микрометр, или микрон (миллионная часть метра).

Дискретизация Во время записи музыкальных компакт-дисков происходит дискретизация данных с час тотой 44 100 тактов в секунду (Гц). Каждая выборка (sample) звуковых данных имеет отдель ный компонент левого и правого каналов (стерео), причем каждый компонент канала преоб разован в 16-разрядное число. Таким образом возможно 65 536 разных значений, которые представляют амплитуду звуковой волны канала в определенный момент.

Частота дискретизации определяет диапазон звуковых частот, которые могут быть пред ставлены в цифровой записи. Чем выше частота дискретизации волны, тем ближе получен ный результат к оригиналу. Теорема Найквиста-Котельникова гласит, что для точного вос становления исходного сигнала частота дискретизации должна быть по крайней мере вдвое выше наиболее высокой частоты, существующей в выборке. Это объясняет, почему компании Philips и Sony при создании компакт-дисков выбрали частоту дискретизации, равную именно 44 100 Гц: эта частота позволяет максимально точно воспроизвести звуки частотой до 20 000 Гц, что является верхним пределом слышимости человеческого уха.

Звуковые секторы содержат в себе 98 блоков по 33 байт в каждом, что составляет 3 234 байт. Из них только 2 352 байт фактически являются звуковыми данными. Ост.шьные распределены следующим образом: 98 байт подкодовых (по одному байту на каждый блок) и 784 байт, используемых для контроля четности и коррекции ошибок (ЕСС).

Подходы Байты подкода позволяют накопителю находить песни (которые иногда называются звуковыми дорожками (tracks)), расположенные на спиральной дорожке, а также служат для передачи дополнительной информации, относящейся к компакт-диску. В каждом блоке (фрейме) хранится 1 байт подкода, что составляет в общей сложности 98 байт подкода в каж дом секторе. Из них два байта используются в качестве маркеров стартового и конечного бло ков, а оставшиеся 96 байт применяются для хранения данных подкода. Эти байты, в свою очередь, разделены на восемь 12-байтовых блоков, каждому из которых присваивается бук венное обозначение P-W. Каждый подкодовый канал может содержать около 31,97 Мбайт данных, что составляет примерно 4% от общей емкости музыкального диска. Интересен тот факт, что подкодовые данные равномерно распределены по всему объему диска. Другими словами, подкодовые данные содержатся почти в каждом секторе компакт-диска.

Блоки подкода Р и Q имеются на дисках практически любого типа, а блоки R-W исполь зуются только в компакт-дисках формата CD+G или CD TEXT (т.е. графического и тексто вого типов).

Подкод Р используется для идентификации начала звуковых дорожек компакт-диска.

Подкод Q, в свою очередь, содержит множество различных данных, которые определяют ряд условий.

• Являются ли данные сектора звуковыми (CD-DA) или информационными (CD-ROM).

Это позволяет предотвратить попытки "проигрывания" накопителем дисков данных CD-ROM, что может привести к повреждению акустической системы.

340 Глава 10. Сменные носители • Являются ли звуковые данные двух- или четырехканалъными. Последние используются очень редко.

• Разрешается ли цифровое копирование. К накопителям CD-R и CD-RW это не отно сится. Данный параметр использовался в накопителях DAT (Digital Audio Tape) для предотвращения копирования цифровых аудиокассет.

• Использовалась ли коррекция искажений при записи музыки. Это методика уменьшения шипения или шума.

• Расположение звуковой дорожки (песни) на диске.

• Номер звуковой дорожки (песни).

Ш Минуты и секунды, а также номер фрейма от начала звуковой дорожки (песни).

• Обратный отсчет в промежутке между звуковыми дорожками (песнями).

• Минуты и секунды, а также номер фрейма от начала первой дорожки (песни).

• Штриховой код компакт-диска.

• Международный стандартный код записи (International Standard Recording Code — ISRC).

Этот код является уникальным для каждой звуковой дорожки (песни) компакт-диска.

Подкоды R-W используются в графических дисках формата CD+G для хранения графи ческих и текстовых данных. Это позволяет отображать ограниченный объем графической и текстовой информации во время воспроизведения звуковых файлов. Такие же подкоды ис пользуются в дисках CD TEXT для хранения информации, относящейся к диску и звуковым дорожкам, которая применяется в стандартных музыкальных компакт-дисках. Это позволяет воспроизводить стандартные диски на CD-совместимых аудиопроигрывателях. Данные CD TEXT хранятся в виде символов ASCII в каналах R-W, расположенных на нулевой до рожке, а также в программной области компакт-диска. Подкоды, находящиеся на нулевой до рожке диска CD TEXT, содержат текстовую информацию о содержании диска, например на звание музыкального альбома, названия песен и имена исполнителей. Подкоды, включенные в программную область диска, в свою очередь, содержат текстовую информацию, относящую ся к воспроизводимой в данный момент звуковой дорожке (песне). Сюда входит название до рожки, имена авторов, исполнителей и т.п. Данные CD TEXT повторяются на каждой дорож ке, что позволяет сократить время задержки при поиске данных.

Совместимые с CD TEXT проигрыватели обычно включают в себя текстовый дисплей, предназначенный для отображения дополнительной информации. Существует множество различных дисплеев, начиная от одно- или двухстрочного 20-символьного дисплея, который используется во многих современных автомобильных радио- или CD-плейерах системы RBDS (Radio Broadcast Data System), и заканчивая дисплеями, содержащими до 21 строки 40-цветных, алфавитно-цифровых или графических символов и предназначенными для до машних или компьютерных проигрывателей. В спецификации также учитывается дальней шее развитие стандарта CD TEXT, например вывод изображений формата JPEG. Для про смотра текста в дисплеях может использоваться интерактивное меню.

Обработка ошибок При разработке стандарта компакт-дисков Red Book основное внимание было уделено обработке ошибок. Для уменьшения влияния возможных ошибок в компакт-дисках исполь зуются методы контроля четности и чередования, получившие название перемежающего кода Рида-Соломона (CIRC). Эта технология работает на уровне блоков (фреймов). При сохране нии информации 24 байт данных каждого блока сначала обрабатываются шифратором Рида Соломона, создающим 4-байтовый код контроля четности (так называемый Q-контроль), ко торый добавляется к исходным 24 байтам данных. Полученные в результате этой операции 28 байт передаются второму шифратору, использующему другую схему, который, в свою оче Что такое CD-ROM редь, создает дополнительный 4-байтовый код контроля четности (Р-контроль). Этот код до бавляется к 28 байтам, полученным в предыдущем кодировании, что составляет 32 байта ( исходных байта данных плюс байты Q- и Р-контроля четности). Затем вводится дополни тельный подкодовый байт данных (информация о дорожке), в результате чего получается 33 байта для каждого блока. Обратите внимание, что байты Р- и Q-контроля четности не имеют никакого отношения к ранее упомянутым подкодам Р и Q.

Для того чтобы минимизировать влияние царапин или физических дефектов, которые мо гут привести к повреждению смежных блоков, непосредственно перед записью блоков прово дится несколько операций чередования. С помощью линий задержки осуществляется пере крестное чередование 109 блоков, т.е. эти блоки располагаются в различных фреймах и секто рах. Такой подход снижает вероятность воздействия царапин и дефектов на смежные данные, так как запись данных осуществляется, по сути, непоследовательно.

Схема CIRC, используемая в музыкальных компакт-дисках и дисках данных CD-ROM, позволяет исправлять ошибки длиной до 3 874 бит, что составляет 2,6 мм длины дорожки.

Кроме того, использование метода интерполяции дает возможность исправлять ошибки дли ной до 13 282 бит (или 8,9 мм длины дорожки). Интерполяция представляет собой процесс приблизительного вычисления или усреднения данных, позволяющий восстановить отсутст вующие данные. Этот метод, конечно, не годится для компьютерных дисков CD-ROM, по этому он применяется только в музыкальных компакт-дисках. Стандарт компакт-дисков Red Book определяет частоту блоков с ошибками (Block Error Rate — BLER) как отношение количе ства блоков с какими-либо ошибками (98 блоков в каждом секторе) ко времени их считыва ния, выраженному в секундах. Необходимо, чтобы полученное значение не превышало 220.

Если это условие соблюдается, то компакт-диск, содержащий до 3% блоков с ошибками, все еще будет работоспособен.

Наличие дополнительного уровня обнаружения ошибок и схемы коррекции является ха рактерной чертой музыкальных проигрывателей компакт-дисков и накопителей CD-ROM.

Музыкальные проигрыватели преобразуют цифровые данные, хранящиеся на компакт-диске, в аналоговые сигналы, обрабатываемые стереофоническим усилителем. При использовании этой схемы некоторая неточность воспроизведения данных вполне допустима, так как чело веческое ухо просто не в состоянии это услышать. В свою очередь, накопители CD-ROM не могут допустить какую-либо ошибку, так как каждый бит данных должен считываться предельно точно. Поэтому компакт-диски CD-ROM, наряду с основными данными, содержат большой объем дополнительной информации ЕСС. Код коррекции ошибок (ЕСС) позволяет выявлять и исправлять большинство мелких ошибок, повышая тем самым надежность и точ ность обработки данных до уровня, приемлемого для хранения данных.

При воспроизведении музыкального компакт-диска отсутствующие данные MorjT быть интерполированы, т.е. существует определенный шаблон данных, позволяющий "угадать" отсутствующие значения. Например, если три значения данных музыкального компакт-диска выражены серией последовательных чисел 10, 13 и 20, а среднее значение из-за повреждения или загрязнения поверхности диска пропущено, то его можно с достаточной степенью точно сти определить как 15, т.е. среднее арифметическое чисел 10 и 20. Хотя значение восстанов лено неточно, слушатель может не заметить этой погрешности при воспроизведении звуковой записи. Если же аналогичные значения будут на компакт-диске CD-ROM в выполняемой программе, то определить правильное значение средней выборки не удастся. Метод интерпо ляции здесь не работает, так как команды или данные выполняемой программы должны быть безошибочны;

в противном случае произойдет повреждение программы или неверное считы вание данных, необходимых для выполнения вычислений. Использовать ранее описанный метод при считывании выполняемой программы с диска CD-ROM практически невозможно.

Диск CD-ROM, наряду с основными данными, содержит дополнительную информацию, введенную в каждый сектор и применяемую для выявления и исправления ошибок, а также для более точного определения секторов данных. Для этого из 2 352 байт каждого сектора, 342 Глава 10. Сменные носители используемых первоначально для хранения звуковых данных, 304 байта применяются для синхронизации (синхронизирующие биты), идентификации (биты идентификации), кода коррекции ошибок (ЕСС), обнаружения и исправления ошибок (EDC). Фактически в каж дом секторе остается 2 048 байт пользовательских данных. За одну секунду считывается 75 секторов, поэтому базовая скорость считывания данных с компакт-дисков CD-ROM дос тигает 2 048 х 75 - 153 600 байт/с, что составляет 153,6 Кбайт/с, или 150 KiB/c.

Замечание Некоторые схемы защиты от копирования, используемые в музыкальных компакт-дисках, смешиваются со звуковыми данными и перемежающимся кодом Рида-Соломона (Cross-Interleaved Reed-Solomon Code — CIRC) таким образом, что данные, записанные на оригинальном диске, воспроизводятся корректно, а проигрывание копий звуковых файлов или всего диска сопровождается шумом и различными помехами.

Более подробно о защите от копирования звуковых компакт-дисков и дисков данных, а также о том, где можно найти программное обеспечение, позволяющее обойти эту защиту, речь идет далее в главе.

Емкость компакт-диска Максимальный объем данных, содержащихся на стандартном компакт-диске, считывается в течение 74 мин, причем за каждую секунду обрабатывается 75 блоков по 2 048 байт в каж дом. Это позволяет вычислить абсолютную максимальную емкость диска CD-ROM, которая составляет 681 984 000 байт— 682 Мбайт, или 650 MiB (mebibyte). Структура и расположе ние секторов CD-ROM, используемых для хранения данных, приведены в табл. 10.3.

Таблица 10.3. Емкость и параметры секторов CD-ROM Сектор данных (формат Mode 1) 74-минутный 80-минутный Байты контроля четности Q и Р 98 Байты подхода Байты синхронизации 12 Байты заголовка 8 Байты ECC/EDC 284 Байты данных 2084 2 3 234 3 Количество байтов в секторе RAW (некодированных) фактическая емкость диска данных CD-ROM:

681984000 байт KiB 666000 Кбайт 681 984 737 650,39 703, MiB 737, Мбайт 681, ЕСС — Error Correction Code (код коррекции ошибок).

Кбайт — килобайт (1 000 байт).

Мбайт — мегабайт (1000 000 байт).

MiB — Mebibyte (1048576 байт).

EDC — Error Detection Code (код обнаружения ошибок).

KiB — Kibibyte (1024 байт).

Информация таблицы составлена в соответствии с условием, что данные сохранены в формате Mode 1, который используется фактически во всех дисках данных.

Итак, из 3 234 байт, существующих в каждом секторе, только 2 048 байт фактически являются пользовательскими данными диска CD-ROM. Большая часть из оставшихся 1 186 байт используется при обнаружении и исправлении ошибок, что гарантирует безотказ ную работу системы.

Что такое CD-ROM Кодирование данных на диске Теперь разберемся с завершающей частью процесса записи данных на компакт-диск.

После того как все 98 блоков скомпонованы в один сектор (звуковой или сектор данных), на чинается заключительный процесс кодирования информации, получивший название EFM-модуляции (Eight-to-Fourteen Modulation). EFM-модуляция представляет собой про цесс преобразования каждого байта (8 бит) в 14-разрядное значение. Эти 14-разрядные коды преобразования разработаны таким образом, что не могут содержать менее двух и более 10 смежных битов, имеющих нулевое значение (0). Такая форма кодирования с ограничением длины поля записи (Run Length Limited — RLL) получила название RLL2.10 (в общем виде RLL х,у, где х — минимальное, а у — максимальное значение поля нулевых битов). Данная схема позволяет избежать появления длинных строк нулевых битов (нулей), которые могут быть считаны неправильно, а также ограничить минимальную и максимальную частоты пере ходов, существующих на носителе записи. С учетом того, что единичные биты (1) в записи должны быть отделены друг от друга не менее чем двумя и не более чем 10 нулями (нулевыми битами), минимальным расстоянием между единицами являются три временных интервала (обозначаемые обычно как ЗТ), а максимальным — 11 временных интервалов (11Т).

Некоторые коды EFM начинаются и заканчиваются единицей (1) или более чем пятью нулями (0), поэтому после каждого 14-разрядного значения EFM, записанного на диске, до бавлены три дополнительных бита, называемые объединяющими битами (merge bits). Обычно объединяющие биты являются нулями (0), но могут в случае необходимости содержать и еди ницы (1), используемые для разбивки длинной строки смежных нулей (0), образованной со седними 14-разрядными значениями EFM. В дополнение к образованному 17-разрядному значению (EFM плюс объединяющие биты) к началу каждого блока добавляется 24-разряд ное число синхронизации (плюс еще три объединяющих бита). В общей сложности в каждом блоке диска содержится 588 бит (73,5 байт). С учетом того, что в каждом секторе расположено 98 блоков, получаем, что в каждом секторе содержится 7 203 байт. Таким образом, 74-минут ный диск содержит примерно 2,4 Гбайт фактически записываемых данных. После декодиро вания, удаления кодов коррекции ошибок и другой информации остается примерно 682 Мбайт (650 MiB) действительно используемого объема диска.

Основные параметры EFM-кодированных блоков и секторов приведены в табл. 10.4.

Таблица 10.4. Выкладки EFM-кодированных данных EFM-кодированные блоки 74-минутный 80-минутный Биты синхронизации 24 14 Биты подкода 336 Биты данных 112 Биты контроля четности Q и Р 102 Объединяющие биты Количество EFM-битов в блоке 588 EFM-кодированные секторы:

количество EFM-битов в секторе 57624 количество EFM-байтов в секторе 7 203 7 Общее количество данных EFM на диске, Мбайт 5 2 Чтобы лучше во всем этом разобраться, обратите внимание на табл. 10.5, в которой приве дены способы представления данных после их записи на компакт-диск. В качестве примера взяты символы "N" и "О".

344 Глава 10. Сменные носители Таблица 10.5. Способы представления данных при записи на компакт-диск Символ N О Десятичный код ASCII 78 Шестнадцатеричный код ASCII 4Е 4F 01001110 Двоичный код ASCII Код EFM 00010001000100 На рис. 10.5 представлены эти символы после записи на компакт-диск.

N Объединяющие биты Рис. 10.5. EFM-кодирование данных на компакт-диске Границы впадин преобразуются в двоичные биты, значение которых представлено едини цей (1). Первичный 8-разрядный код каждого символа преобразован в 14-разрядный, и каж дый 14-разрядный код EFM отделен от последующего тремя объединяющими битами (в этом примере все нули). Длины впадин, показанных на рис. 10.5, равны соответственно 4Т (четыре перехода), 8Т и 4Т. Строка нулей (0) и единиц (1) в верхней части рисунка указывает на то, как будет выполняться чтение данных. При этом обратите внимание, что единица (1) считы вается при переходе впадина/площадка. Следует заметить, что приведенный рисунок выпол нен в относительном масштабе, т.е. длина и ширина впадин пропорциональны друг другу. Ес ли на поверхность компакт-диска посмотреть через микроскоп, то слово "NO", записанное на диске, будет выглядеть примерно так, как на рис. 10.5.

Накопители DVD Цифровой универсальный диск (Digital Versatile Disc — DVD) представляет собой ком пакт-диск высокой емкости. Фактически каждый накопитель DVD-ROM является дисково дом CD-ROM, т.е. накопители этого типа могут читать как обычные компакт-диски, так и DVD. Цифровые универсальные диски используют ту же оптическую технологию, что и компакт-диски, и отличаются только более высокой плотностью записи. Стандарт DVD зна чительно увеличивает объем памяти и, следовательно, объем приложений, записываемых на компакт-дисках. Диски CD-ROM могут содержать максимум 737 Мбайт данных (80-минут ный диск), что на первый взгляд кажется довольно неплохим показателем. К сожалению, это го уже недостаточно для многих современных приложений, особенно при активном исполь зовании видео. DVD, в свою очередь, могут содержать до 4,7 Гбайт (однослойный диск) или 8,5 Гбайт (двухслойный диск) данных на каждой стороне, что примерно в 11,5 раза больше по сравнению со стандартными компакт-дисками. Емкость двухсторонних DVD, конечно, в два раза выше односторонних. Однако в настоящее время для считывания данных со второй сто роны приходится переворачивать диск.

В соответствии с оригинальным стандартом, DVD является односторонним однослойным диском и содержит 4,7 Гбайт информации. Новый диск имеет такой же диаметр, как совре менные компакт-диски, однако он в два раза тоньше (0,6 мм). Применяя сжатие MPEG-2, на новом диске можно разместить 135 минут видео — полнометражный фильм с тремя каналами качественного звука и четырьмя каналами субтитров. Значение емкости диска не случайно:

стандарт создавался в ответ на требования представителей киноиндустрии, давно искавших недорогую и надежную замену видеокассетам.

Накопители DVD Замечание Необходимо понимать разницу между DVD-Video и DVD-ROM. Первый содержит только видео и воспроиз водится в проигрывателе DVD, а второй включает различные типы данных и считывается с помощью нако пителя DVD в компьютере. Эти два типа дисков можно сравнить со звуковым компакт-диском и CD-ROM.

Накопители DVD способны проигрывать кинофильмы DVD-Video (с помощью аппаратного или программ ного кодировщика MPEG-2), однако проигрыватели DVD-Video нельзя использовать для доступа к данным DVD-ROM.

Предполагается, что цифровые универсальные диски придут на смену компакт-дискам и видеокассетам. DVD, приобретенные или взятые напрокат, выполняют те же функции, что и лента видеомагнитофона, но обеспечивают более высокое качество звука и изображения.

Как и компакт-диски, которые предназначались в первую очередь для музыкальных записей, DVD могут использоваться для самых разных целей, в том числе и для хранения компьютер ных данных.

История DVD Стандарт DVD создавался несколько странно. В течение 1995 года два конкурирующих стандарта CD-ROM большой емкости начали борьбу за рынок будущего. Стандарт Multime dia CD был представлен компаниями Sony и Philips Electronics, а конкурирующий стандарт Super Density (SD) — компаниями Toshiba, Time Warner и некоторыми другими. Если бы оба стандарта вышли на рынок в первозданном виде, то потребители, а также производители про граммного обеспечения оказались бы в затруднительном положении: какой из них выбрать?

Чтобы избежать этого, несколько организаций, включая Hollywood Video Disc Advisory Group и Computer Industry Technical Working Group, объединились и потребовали создать один стандарт, отказавшись поддерживать оба стандарта-конкурента. Это побудило группы разработчиков в сентябре 1995 года создать единый стандарт CD-ROM большой емкости.

Новый стандарт был назван DVD и совмещал элементы своих предшественников, т.е. пред ставлял собой унифицированный стандарт как для компьютерных технологий, так и для ин дустрии развлечений. Вначале DVD расшифровывали как цифровой видеодиск {Digital Video Disc), но позднее переименовали в цифровой универсальный диск {Digital Versatile Disc).

В конце 1996 года, после принятия соглашения о защите от нелегального копирования, были опубликованы стандарты DVD-ROM и DVD-Video. На выставке бытовой электроники в Лас-Вегасе, которая состоялась в январе 1997 года, посетители увидели проигрыватели, накопители и диски DVD, поступившие в широкую продажу уже в марте. Стоимость первых проигрывателей DVD достигала 1000 долларов. Сначала в формате DVD было вып}'щено только 36 кинофильмов, диски с которыми продавались в семи крупных городах США (Чикаго, Далласе, Лос-Анджелесе, Нью-Йорке, Сан-Франциско, Сиэтле и Вашингтоне).

Широкая продажа дисков началась уже в августе 1997 года. Довольно неважное начало, свя занное с проблемой защиты от копирования, сменилось ошеломляющим успехом DVD. По пулярность этих дисков выросла еще больше после того, как в 2001 году был принят формат +RW, превративший цифровой универсальный диск "только для чтения" в полностью пере записываемый носитель.

В настоящее время разработку и распространение стандартов DVD контролирует органи зация DVD Forum. В нее входят следующие компании: Hitachi, Ltd.;

Matsushita Electric In dustrial, Co., Ltd.;

Mitsubishi Electric Corporation;

Victor Company of Japan, Limited;

Pioneer Corporation;

Sony Corporation;

Toshiba Corporation;

Philips Electronics N.V.;

Thomson Multi media;

Time Warner Inc. и др. Дополнительную информацию о DVD Forum можно найти по адресу: h t t p : //www. dvdf orum. org. Компании, входящие в DVD Forum, не смогли прийти к соглашению по универсальному формату перезаписываемых дисков, и потому члены этой организации, отвечающие за CD- и DVD-технологии (компании Philips, Sony и др.) в июне 2000 года отделились, сформировав комитет DVD+RW Alliance. Web-узел этой организации Глава 10. Сменные носители находится по адресу: http://www.dvdrw.org. Впоследствии эти компании представили формат DVD+RW, который является более гибким и обратно совместимым перезаписывае мым форматом DVD. Формат DVD+RW позволяет заменить не только домашний видеомаг нитофон, но также дисководы CD-RW и накопители на гибких дисках в персональном ком пьютере.

Технология DVD Технология цифровых универсальных дисков (DVD) очень похожа на технологию ком пакт-дисков. В обеих технологиях используются штампованные поликарбонатные диски од ного и того же размера (наружный диаметр 120 мм, диаметр центрального отверстия 15 мм, толщина 1,2 мм) со спиральными дорожками, состоящими из впадин и площадок. DVD, в от личие от обычных компакт-дисков, могут иметь два слоя записи на каждой стороне и быть одно- или двухсторонними. Каждый слой диска штампуется отдельно, после чего они объе диняются, образуя в итоге диск толщиной 1,2 мм. Технологический процесс изготовления дисков практически не отличается, помимо того что слои и стороны DVD штампуются из от дельных поликарбонатных заготовок, которые затем соединяются друг с другом, формируя законченный диск. Основным различием стандартных компакт-дисков и DVD является бо лее высокая плотность записи данных, которые считываются лазером с более короткой дли ной волны. Как уже отмечалось, компакт-диски являются односторонними и имеют только один слой записи. В отличие от них, DVD могут быть двухсторонними и иметь два слоя запи си на каждой стороне.

По аналогии с компакт-дисками каждый слой DVD содержит одну физическую дорожку, которая начинается на внутренней части диска и доходит по спирали к внешней части. Циф ровой универсальный диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Спиральные дорожки, как и на компакт-дисках, образованы впади нами (штрихами) и площадками (плоскими участками). Каждый записанный слой покрыва ется тонкой металлической пленкой, отражающей лазерный луч. Благодаря тому что внеш ний слой имеет более тонкое покрытие, луч проходит через него и считывает данные, которые записаны на внутреннем слое. Этикетка обычно располагается на верхней части односторон него диска;

на двухстороннем диске для этого отводится узкая кольцевая поверхность в цен тральной части.

Считывание информации представляет собой процесс регистрации колебаний луча мало мощного лазера, отраженного от металлического слоя диска. Лазер посылает сфокусирован ный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный рецептор улавливает уже от раженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверхность дорожки), отража ется обратно;

в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается.

Глубина отдельных впадин, образующих дорожку компакт-диска, равна 0,105 микрона, а ширина — 0,4 микрона. Минимальная длина впадин или площадок составляет примерно 0,4 микрона, максимальная —1,9 микрона (на однослойных дисках).

Для увеличения емкости DVD можно изменять такие параметры:

• уменьшать длину штриха (~2,25х, от 0,9 до 0,4 микрона);

• уменьшать расстояние между дорожками (~2,16х, от 1,6 до 0,74 микрона);

увеличивать область данных (~1,02х, от 8,605 до 8,759 мм2);

• • обеспечивать более эффективную модуляцию (~1,06х);

• повышать эффективность кода коррекции ошибок (- 1,32х);

• уменьшать секторы (-1,06х, от 2 048/2 352 до 2 048/2 064 байт).

На рис. 10.6 сравниваются диски CR-ROM и DVD.

Накопители DVD DVD CD Рис. 10.6. Размеры штрихов диска DVD уменьшены по сравнению с обычными CD-R и CD-RW В накопителе DVD используется лазер с меньшей длиной волны, что позволяет считывать более короткие штрихи. Для удвоения размера в накопителе DVD можно использовать две стороны диска и, кроме того, записывать данные на два отдельных слоя каждой из сторон.

Дорожки и секторы DVD Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную дорожку (в каждом слое) с рас стоянием 0,74 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 1 351 виток на миллиметр, или 34 324 витка на дюйм. В целом это составляет 49 324 витка, а общая длина дорожки достигает 11,8 км (или 7,35 мили). Дорожка разбита на секторы, каждый из которых содержит 2 048 байт данных. Диск разделен на четыре основные области.

• Область фиксирования (посадки) диска. Представляет собой центральную часть ком пакт-диска с отверстием для вала проигрывателя. Эта область не содержит какой-либо информации или данных.

• Начальная область. Включает в себя буферные зоны, код ссылки, а также зону слу жебных данных, содержащую информацию о диске. Зона служебных данных состоит из 16 секторов, продублированных 192 раза, что составляет в целом 3 072 сектора дан ных. В этих секторах расположены данные о диске, в частности указана категория дис ка и номер версии, размер и структура диска, максимальная скорость передачи данных, плотность записи и распределение зоны данных. В целом начальная область занимает до 196 607 (2FFFFh) секторов диска. Базовая структура всех секторов DVD, в отличие от компакт-дисков, одинакова. Секторы буферной зоны начальной области содержат только символы 00h (шестнадцатеричные нули).

• Область данных. Содержит видео-, аудио- или данные другого типа и начинается с сектора под номером 196 608 (ЗООООЬ). В общей сложности область данных одвослой ного одностороннего диска может содержать до 2 292 897 секторов.

• Конечная (или средняя) зона. Отмечает завершение области данных. Секторы конечной зоны содержат только значения 00h. В том случае, если диск имеет два слоя записи и записан в режиме обратного считывания (Opposite Track Path — ОРТ), где второй слой начинается с внешней стороны диска и считывается в противоположном по от ношению к первому слою направлении, эта зона называется средней.

Центральное отверстие DVD имеет диаметр 15 мм, т.е. его края расположены на радиусе 7,5 мм от центра диска. Область фиксирования диска (Hub Clump Area — НСА) начинается от края центрального отверстия и заканчивается на расстоянии 16,5 мм от центра диска.

Начальная (или нулевая) область начинается в 22 мм от центра диска. Область данных начи нается на радиусе 24 мм и завершается конечной (или средней) областью, расположенной на расстоянии 58 мм от центра диска. Формально дорожка диска заканчивается на расстоянии 58,5 мм от его центра;

затем следует буферная зона шириной 1,5 мм. Описанные области DVD в относительном масштабе представлены на рис. 10.7.

348 Глава 10. Сменные носители 60 мм 58,5 мм 58 мм 24 мм 22 мм 16,5 мм v 7,5 мм Центральное отверстие Область Начальная Область Конечная посадки (нулевая) данных (средняя) диска область зона Рис. 10.7. Области диска DVD (в разрезе) Как правило, спиральная дорожка стандартного DVD начинается с нулевой области и за канчивается конечной (средней) зоной, расположенной на расстоянии 58,5 мм от центра дис ка или 1,5 мм от его внешнего края. Длина одной спиральной дорожки достигает 11,84 км (или 7,35 мили). Интересно то, что при считывании внешней части дорожки посредством на копителя 20х CAV, имеющего постоянную угловую скорость (Constant Angular Velocity — CAV), перемещение данных по отношению к лазеру происходит со скоростью 156 миль/ч (251 км/ч). Несмотря на столь высокую скорость перемещения данных, лазерный датчик без ошибочно считывает значения битов (переходы впадина/площадка), размеры которых не превышают 0,4 микрона, или 15,75 миллионной доли дюйма!

Существуют однослойные и двухслойные, а также односторонние и двухсторонние вер сии DVD. Двухсторонние диски, в сущности, представляют собой два односторонних диска, склеенных тыльными сторонами друг с другом. Между двух- и однослойными версиями име ется более существенное различие. Длина впадин (штрихов) двухслойных дисков немного больше, что приводит к незначительному уменьшению емкости диска. В табл. 10.6 приведены основные параметры одно- и двухслойных дисков DVD.

Таблица 10.6. Технические параметры DVD Тип цифрового универсального диска (DVD) Однослойный Двухслойный 3,49 3, Скорость считывания 1 х, м/с Длина волны лазера, нм 650 Коэффициент преломления носителя 1, 1, Расстояние между витками, микрон 0,74 0, Количество витков на миллиметр 34 324 34 Количество витков на дюйм Общая длина дорожки, м 11836 Общая длина дорожки, футов 38 832 38 Общая длина дорожки, миль 7,35 7, 146, Средняя длина одного бита, нм 133, 1, 1, Средняя длина одного байта, микрон 5, 5, Средняя длина сектора, мм 0,40 0, Ширина впадины, микрон 0, Глубина впадины, микрон 0, 0, Номинальная длина впадины (минимальная), микрон 0, 1, Номинальная длина впадины (максимальная), микрон 2, Накопители DVD Окончание табл. 10. Тип цифрового универсального диска (DVD) Однослойный Двухслойный Внутренний радиус начальной области, мм 22 Внутренний радиус области данных, мм Внешний радиус области данных, мм 58 Внешний радиус конечной зоны, мм* 58,5 58, Ширина области данных, мм 34 Общая ширина области дорожки, мм 36,5 36, Максимальная частота вращения 1х CLV, об/мин Минимальная частота вращения 1х CLV, об/мин 570 Количество колец витков дорожки (область данных) 45946 Количество колец витков дорожки (общее) Количество секторов области данных 2 292 897 2 Количество секторов, считываемых 8 секунду 676 Средняя скорость передачи данных, Мбит/с 26,15625 26, Среднее количество битов в секторе 38688 38 Среднее количество байтов в секторе 4836 4 Скорость передачи данных интерфейса, Мбит/с 11,08 11, Количество информационных битов интерфейса в секторе 16384 Количество информационных байтов интерфейса в секторе 2048 Время воспроизведения каждого слоя, мин 56,52 51, Время воспроизведения каждой стороны, мин 56,52 102, Протяженность видеоформата MPEG-2 в каждом слое, мин 133 Протяженность видеоформата MPEG-2 на каждой стороне, мин 133 CLV— Constant Linear Velocity (постоянная линейная скорость).

CAV — Constant Angular Velocity (постоянная угловая скорость).

Как видите, спиральная дорожка разделена на секторы, частота следования которых при чтении или записи составляет 676 секторов в секунду. Каждый сектор содержит 2 048 байт данных.

Секторы организованы в кадры данных, содержащие 2 064 байт, из которых 2 048 байт являются общими данными, 4 байта содержат идентификационную информацию, 2 байта — код обнаружения ошибок ID (IED), 6 байт — данные относительно авторского права на носи тель, а 4 байта представляют собой код обнаружения ошибок (EDC) для кадра данных.

Кадры данных, содержащие код коррекции ошибок, преобразуются в кадры ЕСС. Каждый кадр ЕСС содержит 2 064-байтовый кадр данных, а также 182 байта верхнего (РО) и 120 байт нижнего контроля четности (PI), что составляет в целом 2 366 байт для каждого кадра ЕСС.

И наконец, кадры ЕСС преобразуются отдельными группами размером 91 байт в физиче ские секторы диска. Для этого используется метод модуляции 8/16, при котором каждый байт (8 бит) конвертируется в специальное 16-разрядное значение, выбранное из таблицы.

Эти 16-разрядные значения разработаны таким образом, что не могут содержать менее 2 и бо лее 10 смежных бит, имеющих нулевое значение (0). Такая форма кодирования с ограничени ем длины поля записи (Run Length Limited— RLL) получила название схемы RLL2.10.

По завершении преобразования к каждому кадру добавляется 320 бит (40 байт) данных син хронизации. Таким образом, после преобразования кадра ЕСС в физический сектор общее количество байтов в секторе достигает 4 836.

Структура секторов, кадров и звуковых данных приведена в табл. 10.7.

350 Глава 10. Сменные носители Таблица 10.7. Структура кадров данных, кадров ЕСС и физических секторов DVD Кадр данных диска DVD:

байты идентификационных данных (ID) байты кода обнаружения ошибок ID (IED) байты данных по авторским правам (CI) байты данных 2 код обнаружения ошибок (EDC) Общий объем кадра данных, байт 2 Кадр ЕСС диска DVD:

общий объем кадра данных, байт 2 байты верхнего контроля четности (РО) байты нижнего контроля четности (PI) Общий объем кадра ЕСС, байт 2 Физический сектор диска DVD:

кадр ЕСС, байт биты модуляции 8/16 37 биты синхронизации Общее количество кодированных битов в секторе 38 Общее количество кодированных байтов в секторе 4 Исходное количество битов данных в секторе 16 384 •,• Исходное количество байтов данных в секторе 2 Отношение общего объема данных к исходному 2, В цифровых универсальных дисках, в отличие от стандартных компакт-дисков, подкоды не используются. Вместо этого каждый кадр данных содержит идентификационные байты (ID), используемые для хранения номера сектора и другой информации, относящейся к сектору.

Обработка ошибок Цифровые универсальные диски отличаются от обычных компакт-дисков более совер шенными кодами коррекции ошибок. Как уже отмечалось, компакт-диски имеют различные уровни коррекции ошибок, которые зависят в первую очередь от характера записанных дан ных (аудио-, видео- или информационные данные). DVD, в свою очередь, обрабатывают всю информацию одинаково, применяя полный цикл коррекции ошибок ко всем секторам.

В DVD обработка ошибок происходит главным образом в кадрах ЕСС. Для выявления и исправления ошибок в кадры данных были введены биты верхнего (столбец) и нижнего (строка) контроля четности. Несмотря на кажущуюся простоту такого решения, оно доста точно эффективно. Информация, находящаяся в кадрах данных, вначале разбивается на строки по 172 байт в каждой. После этого с помощью полиномиального уравнения высчиты ваются 10 байт контроля четности PI, которые добавляются к каждой строке, увеличивая тем самым их длину до 183 байт. С помощью второго полиномиального уравнения вычисляются 16 байт контроля четности РО, которые, в свою очередь, добавляются к каждому столбцу.

Таким образом, при добавлении байтов контроля четности PI и РО объем кадров ЕСС, со державших вначале 192 строки по 172 байт в каждой, увеличивается до 208 строк по 182 байт.

Для того чтобы объяснить функцию байтов верхнего (РО) и нижнего (PI) контроля чет ности, воспользуемся следующим примером. Рассмотрим два байта, в которых записаны сим волы "N" и "О" (N - 01001110, О - 01001111). Чтобы ввести код коррекции ошибок, указан ные байты организованы в строки, как показано ниже.

Накопители DVD Биты данных 1234 7 1 1 Байт1 0 0 1 Байт 2 0 0 1 1 Теперь с помощью функции проверки на нечетность к каждой строке добавляется 1 бит PL Это значит, что нужно подсчитать количество единичных битов, а затем прибавить бит, имеющий соответствующее значение..Количество единиц в первой строке равно 4, следова тельно, для получения нечетной суммы значение бита контроля четности должно быть равно 1. Сумма битов второй строки является нечетными числом, поэтому значение бита контроля четности должно быть равно 0. Посмотрим, что получается в результате.

Биты данных 1 2 3 4 5 6 7 8 I I 1 1 Байт1 0 1 0 I 1 Байт 2 0 1 1 0 Значения битов контроля четности для каждого столбца вычисляются точно так же, после чего добавляются к столбцу. Другими словами, значение бита должно быть таким, чтобы сумма единиц каждого столбца была нечетным числом.

Биты данных | 1 2 3 4 5 6 7 8 | PI 1 Байт1 0 0 1 1 0I Байт 2 0 1 0 1 1 1 1I 0 ТО 1 1 1 1 1 1 1 0 | Теперь код завершен и дополнительные биты сохранены вместе с данными. Таким обра зом, к 2 байтам данных добавлены еще 11 бит, предназначенные для коррекции ошибок. Во время считывания данных происходит повторное вычисление битов коррекции ошибок и проверка соответствия условиям нечетности. Теперь в качестве примера изменим значение одного из битов данных (тем самым допустим, что произошла ошибка считывания) и повто рим вычисление битов коррекции ошибок.

Биты данных I 1234 Р 6 5 8I 0 1 1 0 Байт1 0 0 0I Байт 2 1 1 1 0 0 0 1I РО 1 1 1 1 1 0 1 0 | Как видите, изменились значения битов PI и РО, вычисленные после считывания данных.

В частности, это относится к значениям бита PI в строке 1 и бита РО в столбце 6. Это дает возможность точно определить строку и столбец, где была совершена ошибка. В данном слу чае это байт 1 (строка 1), бит 6 (столбец 6). Теперь известно, что этот бит был по ошибке про читан как 0, поэтому его необходимо изменить на 1. Перед тем как передать данные в систему, схема коррекции ошибки исправляет ошибочное значение. Таким образом, код коррекции 352 Глава 10. Сменные носители ошибок благодаря некоторым дополнительным данным, введенным в каждую строку и стол бец, может прямо "на лету" выявлять и исправлять ошибки.

Помимо организации кадров ЕСС, в DVD также проводится шифрование данных с по мощью технологии сдвига разрядов и чередования частей кадров ЕСС во время их записи на диск. Эти схемы предназначены для непоследовательного сохранения данных на дисках, что позволяет избежать их повреждения при загрязнении или появлении царапин.

Емкость DVD (слои и стороны) В настоящее время существует четыре основных типа DVD, которые классифицируются по количеству сторон (одно- или двухсторонние) и слоев (одно- и двухслойные).

• DVD-5 — односторонний однослойный диск емкостью 4,7Гбайт. Состоит из двух со единенных друг с другом подложек. Одна из них содержит записанный слой, который называется нулевым, вторая совершенно пуста. На однослойных дисках обычно ис пользуется алюминиевое покрытие.

• DVD-9 — односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных таким образом, что оба записанных слоя нахо дятся с одной стороны диска;

с другой стороны располагается пустая подложка. Внеш ний (нулевой) штампованный слой покрыт полупрозрачной золотой пленкой, которая отражает лазерный луч, сфокусированный на данном слое, и пропускает луч, который сфокусирован на нижнем слое. Для считывания обоих слоев используется один лазер с изменяемой фокусировкой.

• DVD-10— двухсторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных друг с другом тыльными сторонами. Записан ный слой (нулевой слой на каждой стороне) обычно имеет алюминиевое покрытие.

Обратите внимание, что диски этого типа являются двухсторонними;

считывающий лазер находится в нижней части накопителя, поэтому для чтения второй стороны диск необходимо извлечь и перевернуть.

• DVD-18— двухсторонний двухслойный диск емкостью 17,1 Гбайт. Объединяет в себе два слоя записи на каждой стороне. Стороны диска, каждая из которых формируется двумя штампованными слоями, соединяются друг с другом тыльными частями. Внеш ние слои (слой 0 на каждой стороне диска) покрыты полупрозрачной золотой пленкой, внутренние слои (слой 1 на каждой стороне) имеют алюминиевое покрытие. Отража тельная способность однослойного диска составляет 45-85%, двухслойного — 18-30%.

Различные отражающие свойства компенсируются схемой автоматической регулиров ки усиления (АРУ).

Конструкция DVD различных типов показана на рис. 10.8.

Хотя на рис. 10.8 изображены два лазера, считывающие данные нижней части двухслой ных дисков, фактически используется только один. Для чтения данных, расположенных на разных слоях, изменяется только фокусировка лазера.

Существует два способа записи слоев двухслойных дисков: противоположное (ОТР) и параллельное (РТР) направление дорожек. Метод ОТР позволяет минимизировать время, за трачиваемое на чтение диска, при переходе с одного слоя на другой. При достижении внут ренней части диска (конца слоя 0) лазерный датчик остается практически в том же положе нии и лишь немного перемещается для фокусировки на слое 1. Конечная область диска при его записи в режиме ОТР называется средней зоной.

Запись (и чтение) спиральных дорожек DVD, записанных в режиме РТР, происходит по другому. При переходе от слоя 0 к слою 1 лазерный датчик должен переместиться с наружной части диска (т.е. с конца первого слоя) на его внутреннюю часть (на начало второго слоя).

Кроме того, необходимо изменить фокусировку лазера. Для ускорения перехода практически все DVD записываются в режиме ОТР.

Накопители DVD Отличается и направление спиральных дорожек различных слоев, записанных в режиме РТР. Это позволяет упростить процесс считывания дорожек, расположенных одна над другой.

Спиральная дорожка слоя 0 направлена по часовой стрелке, а дорожка слоя 1 — против часовой стрелки. Поэтому для чтения второго слоя необходимо изменить направление вращения диска, но в дисках ОТР считывание спирали происходит снаружи внутрь. Таким образом, спиральная дорожка слоя 0 направлена изнутри наружу, а дорожка слоя 1 — снаружи внутрь.

Различия между DVD, записанными в режимах РТР и ОТР, показаны на рис. 10.9.

Этикетка Подложка Клей DVD- Слой записи 0, сторона 0 (алюминий) Подложка Лазер, считывающий слой Этикетка Подложка Клей DVD-9 Слой записи 1, сторона 0 (алюминий) Подложка Слой записи 0, сторона 0 (золото) Подложка Лазер, считывающий слой Лазер, считывающий слой Подложка Слой записи 0, сторона 1 (алюминий) DVO-10 L., Клей Подложка Слой записи 0, сторона 0 (алюминий) Лазер, считывающий слой О Подложка Слой записи 0, сторона 1 (золото) Подложка Слой записи 1, сторона 1 (алюминий) Клей DVD- Слой записи 1, сторона 0 (алюминий) Подложка Слой записи 0, сторона 0 (золото) Подложка Лазер, считывающий слой Лазер, считывающий слой О Рис. 10.8. Типы и конструкция DVD Параллельное направление дорожки Начальная область Слой 1 Конечная область Центр Радиус диска Начальная область Слой О Конечная область Слой Начальная область Средняя область Т Центр Радиус диска Начальная область Слой 0 Средняя область Противоположное направление дорожки Рис. 10.9. Диски DVD, записанные в режимах РТР и ОТР 354 Глава 10. Сменные носители Емкость цифровых универсальных дисков зависит от их типа и достигает 17,1 Гбайт. Ем кость DVD различных типов приведена в табл. 10.8.

Таблица 10.8. Емкость DVD Двухслойный Однослойный DVD-5 DVD- Обозначение диска Байт 4 695 853056 8 8 KiB 4 585 Кбайт 4695 853 8 535 8 MiB Мбайт 4 696 8 GiB 4,6 8, 4, Гбайт 8, Видеоданные в формате MPEG-2, мин 133 Видеоданные в формате MPEG-2, ч:мин 2:13 4: Однослойный Двухслойный двухсторонний двухсторонний Обозначение диска DVD-10 DVD- Байт 9 391706112 KiB Кбайт 9 391 706 9 MiB Мбайт 17 GiB 9,2 16, 17, Гбайт 9. Видеоданные в формате MPEG-2, мин Видеоданные в формате MPEG-2, ч:мин 8: 4: Емкость двухслойных дисков, если вы заметили, немногим меньше емкости двух однослой ных дисков, даже несмотря на то, что слои занимают примерно одинаковое пространство (длина спиральных дорожек дисков разных типов одинакова). Это было сделано для улучшения читае мости слоев дисков в двухслойной конфигурации. Расстояние между витками дорожек было немного увеличено, что повлекло за собой увеличение длины впадин и площадок. Чтобы это компенсировать, частота вращения накопителя при чтении двухслойного диска увеличивается, в результате чего скорость передачи данных остается постоянной. Но, поскольку спиральная до рожка считывается быстрее, общая емкость диска немного уменьшается.

Помимо перечисленных типов стандартной емкости, могут изготавливаться и двухсто ронние диски, имеющие один слой на одной стороне и два слоя на другой. Диски этого типа обозначаются как DVD-14 и имеют емкость 13,2 Гбайт или примерно 6 ч и 15 мин видеодан ных формата MPEG-2. Существуют также 80-миллиметровые диски, емкость которых мень ше, чем стандартных 120-миллиметровых дисков той же конфигурации.

Двухсторонние диски отличаются повышенной сложностью технологического процесса и более высокой стоимостью, а также тем, что для воспроизведения обеих сторон диск прихо дится извлекать из накопителя и переворачивать. Все это привело к тому, что наибольшее распространение получили диски DVD-5 (односторонние однослойные) или DVD- (односторонние двухслойные). Емкость дисков этого типа достигает 8,5 Гбайт, что составляет Накопители DVD 242 мин воспроизведения видеоданных формата MPEG-2. Видеодиски DVD-5 со 133-минут ным воспроизведением подходят для более чем 95% существующих в настоящее время кино фильмов.

Замечание При просмотре фильма, записанного на двухслойном OVD, в начале воспроизведения второго слоя воз никнет небольшая пауза. Ничего страшного в этом нет, причем пауза будет настолько коротка, что если вы случайно моргнете, то можете ее и не заметить.

Кодирование данных на диске Как и в компакт-дисках, значения битов не определяется непосредственно параметрами впадин и площадок, образующих спиральную дорожку. Для этого используются переходы от впадины к площадке и от площадки к впадине или, иначе говоря, изменение отражательной способности. Дорожка диска разделена на одноразрядные регистры или временные интерва лы (Т), а длина впадины или площадки, используемой для представления данных, должна со ставлять не менее ЗТ и не более 1 IT интервалов (регистров). Впадина (или площадка) длиной ЗТ имеет значение 1001, а впадина (или площадка) длиной 1 IT — 100000000001.

Запись данных выполняется посредством модуляции 8/16, которая является модифици рованной версией EFM-модуляции (модуляции 8/14), используемой в компакт-дисках.

Поэтому метод иногда называется EFM+. Модуляция EFM представляет собой процесс пре образования каждого байта (8 бит) в 16-разрядное значение для снижения плотности впадин на оптическом диске;

16-разрядные коды преобразования разработаны таким образом, что не могут содержать менее 2 и более 10 смежных битов, имеющих нулевое значение (0). Эта фор ма кодирования с ограничением длины поля записи (Run Length Limited — RLL) получила название RLL 2,10 (в общем виде RLL х,у, где х — минимальное, а у - максимальное значение поля записи нулевых битов). Такая схема позволяет избежать появления длинных строк нулевых битов (нулей), которые могут быть считаны неправильно, а также ограничить мини мальную и максимальную частоту переходов, существующих на носителе записи. В отличие от EFM-модуляции, применяемой при записи компакт-дисков, в этом случае объединяющие биты не используются. Кроме того, 16-разрядные коды модуляции рассчитаны на то, чтобы не нарушать форму RLL2.10 при отсутствии объединяющих битов. Как уже отмечалось, EFM модуляция требует не менее 17 бит для представления каждого байта на компакт-диске;

(из-за дополнительных объединяющих байтов и байтов синхронизации). Модуляция EFM+ несколько превосходит предыдущий метод, так как для представления каждого кодированно го байта требуется только 16 бит.

Несмотря на то что в модуляции, сгенерированной EFM+, допускается не более 10 смеж ных нулей, биты синхронизации, добавленные при записи диска, могут содержать до 13 нулей (0). Таким образом, временной период между единицами (1), записанными на диске, может достигать 14Т;

т.е. длина впадины или площадки в этом случае составляет 14 временных ин тервалов или одноразрядных регистров.

Форматы оптических носителей Существует множество стандартов и форматов накопителей/носителей CD-ROM и DVD.

В следующих разделах описываются форматы и файловые системы накопителей CD-ROM/DVD, которые помогут убедиться в совместимости записанного диска с тем или иным накопителем.

Форматы компакт-дисков и накопителей После создания формата Red Book CD-DA, который упоминался в начале главы, компа нии Philips и Sony начали работу над стандартами других форматов, позволяющими сохра нять на компакт-дисках данные, видеоматериалы или фотографии. Эти стандарты определя ют способ форматирования данных, в соответствии с которым выполняется их считывание.

В то же время дополнительные форматы файлов определяют структуру драйверов и про. Глава 10. Сменные носители граммного обеспечения компьютера, что позволяет правильно распознать и интерпретиро вать считанные данные. Обратите внимание: геометрические параметры компакт-диска и ор ганизация структуры данных, обусловленные стандартом Red Book, были приняты всеми по следующими стандартами CD. Это относится к кодированию данных и основным уровням коррекции ошибок, которые поддерживаются дисками CD-DA. Остальные "книги" опреде ляют в первую очередь методы обработки 2 352 байт, содержащихся в каждом секторе, типы сохраняемых данных, способы их форматирования и т.п.

Всю официальную документацию по CD-стандартам можно приобрести в компании Philips по весьма умеренным ценам. Для получения дополнительной информации обратитесь на Web-узел h t t p : //www. l i c e n s i n g. p h i l i p s. com.

В табл. 10.9 приведено описание различных форматов компакт-дисков.

Таблица 10.9. Форматы компакт-дисков Формат Год представления Примечания Наименование Red Book CD-DA (цифровые 1980 r. — Philips и Sony Оригинальный стандарт аудиокомпакт-дисков, аудиокомлакт -диски) на базе которого были созданы все последующие стандарты CD 1983 г. —Philips и Sony Yellow Book CD-ROM Определяет дополнительные коды ЕСС и ЕОСдля данных, расположенных в секторах различных (компьютерные форматов, в том числе Mode 1 и Mode компакт-диски) Интерактивный стандарт аудио/видео для CD-i (интерактивные 1986 r. — Philips и Sony Green Book специализированных некомпьютерных проигры компакт-диски) вателей (сейчас уже устаревший) и дисков, используемых для интерактивных презентаций.

Определяет форматы секторов Mode 2, Form и Mode 2, Form 2, а также стандарты сжатия видео (MPEG-1) и аудиоданных (ADPCM) Объединяет стандарты Yellow Book и CD-i, что CD-ROM XA CD-ROM XA 1989 г. — Philips, позволяет ПК использовать аудио- и видеовоз Sony и Microsoft (с расширенной можности CD-i архитектурой) CD-R (recordable) 1989 r, —Philips Определяет параметры односеансовой, Orange Book и CD-RW (rewritable) многосеансовой и пакетной записи и Sony (часть l/ll);

перезаписываемых дисков:

1996 г. —Philips и Sony (часть III) • часть I — CD-МО (магнитооптические диски);

• часть II — CD-R (записываемые диски);

• часть III — CD-RW (перезаписываемые диски) Объединяет стандарт CD-ROM XA с Photo-CD CD-P 1990 г. —Philips и Kodak многосеансовыми возможностями CD-R, что позволяет сохранять фотографии на дисках CD-R Создан на основе стандартов CD-i и CD-ROM XA 1993 г. —Philips, JVC, White Book Video CD и предназначен для хранения видео (MPEG-1) Matsushita и Sony и цифровых аудиоданных (ADPCM) объемом до 74 мин 1995r. —Philips и Sony Многосеансовый формат штампованных, CD EXTRA (ранее Blue Book серийных дисков, используемый музыкантами CD-Plus) и исполнителями для записи видеофрагментов, примечаний и другой информации, относящейся к музыкальным компакт-дискам Версии CD-ROM, CD-R и CD-RW с удвоенной плот 2000 r. — Philips Sony Purple Book CD Double-Density ностью записи (1,3 Гбайт) (DD-ROM, DD-R и DD-RW) Многосессионная запись До того как была создана спецификация Orange Book, компакт-диски записывались толь ко одной сессией. Сессия (session) представляет собой нулевую дорожку, за которой следуют одна или несколько звуковых или информационных дорожек, завершенные конечной обла стью (зоной). Нулевая дорожка занимает на диске 4 500 секторов (1 мин или около 9,2 Мбайт данных). Данные, расположенные на нулевой дорожке, указывают, является ли этот диск многосессионным, а также определяют следующий записываемый адрес диска (если, конечно, на диске есть свободное место). Первая конечная область (или единственная, если диск явля Форматы оптических носителей ется односессионным либо записан в режиме Disk At Once) занимает б 750 секторов (1,5 мин или примерно 13,8 Мбайт данных). В мультисессионных дисках любые последовательные конечные области занимают 2 250 секторов (30 с или 4,6 Мбайт данных).

Многосессионный компакт-диск содержит несколько сессий, каждая из которых имеет собственную нулевую дорожку и конечную зону. Наличие нулевой и конечной дорожек явля ется обязательным для каждой сессии, что приводит к уменьшению свободного дискового пространства. Например, 48 сессий, созданных даже без записи пользовательских данных, занимают' практически все пространство 74-минутного диска! Следовательно, число сессий, которые могут быть записаны на диске, должно быть гораздо меньше указанной величины.

Накопители CD-DA и первые CD-ROM могут считывать не более одной сессии, поэтому односессионный метод записи является наиболее распространенным для штампованных компакт-дисков. Стандарт Orange Book поддерживает многосессионную запись и определяет три основных метода (режима) записи.

• Disk-at-Once (DAO).

• Track-at-Once (TAO).

• Пакетная запись.

Технология Disk-at-Once Это метод односессионной записи компакт-дисков, при котором нулевая дорожка, дорож ки данных и конечная область диска записываются в течение одной операции без отключения записывающего лазера, после чего содержимое диска уже не подлежит изменению. Диск счи тается "закрытым" в том случае, если последняя (или единственная) нулевая дорожка запи сана полностью и не содержит в себе следующего используемого адреса. В этом случае записывающее устройство не сможет записать какие-либо дополнительные данные на ком пакт-диск. Обратите внимание, что для чтения диска стандартным накопителем CD-ROM "закрывать" диск совершенно не обязательно.

Технология Track-at-Once Для записи многосессионных дисков обычно используется метод Track-at-Once (TAO), или режим пакетной записи. При выполнении записи методом ТАО каждая дорожка сессии записывается отдельно (лазер включается и выключается), после чего сессия закрывается.

Закрытие сессии представляет собой процесс такой записи конечной области, чтобы к этой сессии уже нельзя было добавить дополнительные дорожки. Закрытие диска, в свою очередь, означает невозможность записи дополнительных сессий.

Дорожки, записанные в режиме ТАО, обычно отделяются друг от друга двухсекундными интервалами. Каждая записанная дорожка содержит 150 служебных секторов, используемых для входа, выхода, создания интервалов и связывания. Накопители CD-R/RW позволяют чи тать дорожки даже при открытой сессии, но для чтения дорожек в накопителях CD-DA или CD-ROM сессию необходимо закрыть. Для записи дополнительных сессий закрывать сам диск не следует, достаточно всего лишь закрыть сессию, после чего можно начать следз'ющую сессию и записать еще несколько дорожек. Самое главное — не забывайте о том, что перед записью дорожек предыдущая сессия должна быть закрыта, т.е. следует создать конечную об ласть. Это же условие является необходимым при чтении дорожек сессии обычными накопи телями CD-DA или CD-ROM.

Пакетная запись Этот метод используется для выполнения нескольких записей на одной дорожке, что по зволяет уменьшить нерационально используемое дисковое пространство. В каждом пакете используется четыре сектора для входа, два для выхода и один для связывания. Пакеты могут иметь фиксированную или переменную длину, но большинство накопителей, как и програм мы пакетной записи, используют фиксированную длину, упрощая тем самым способы обра ботки пакетов.

358 Глава 10. Сменные носители При записи пакетов обычно используется файловая система UDF (Universal Disk Format), позволяющая работать с компакт-дисками практически так же, как и с гибкими дисками большой емкости. Файлы можно "перетаскивать", копировать на диск с помощью соответст вующих команд и т.д. Всем этим управляют программное обеспечение пакетной записи и файловая система UDF. Во время пакетной записи CD-R складывается впечатление, что уда ленный или перезаписанный файл исчезает. Но при этом пространство, занимаемое этим файлом, не освобождается. Файловая система просто "забывает" о нем. При записи CD-RW освободившееся пространство используется снова, и диск заполняется "под завязку" только в том случае, если общий объем активных файлов превышает объем диска.

К сожалению, различные версии Windows, вплоть до Windows XP, не обеспечивают под держку пакетной записи или непосредственно файловой системы UDF. Поэтому для чтения дисков, созданных методом пакетной записи, придется установить соответствующие драйве ры, а для записи дисков — воспользоваться специальными приложениями. К счастью, нако пители CD-RW обычно поставляются вместе с необходимым программным обеспечением.

Одной из наиболее распространенных программ пакетной записи является DirectCD, создан ная компанией Roxio. С Web-узла компании Roxio можно также совершенно бесплатно загрузить универсальное приложение для чтения дисков UDF, которое позволяет считывать диски в формате UDF 1.5 (записанные пакетным методом) практически на любом накопителе CD-ROM или CD-RW.

Один из современных стандартов, получивший название Mount Rainier, существенно расширил возможности пакетной записи, став тем самым одним из наиболее важных дости жений для накопителей на дисках CD и DVD. Стандарт Mount Rainier позволяет ввести метод пакетной записи в операционную систему в качестве служебной программы, что обес печивает поддержку обработки ошибок данных, необходимую для полноценного использова ния накопителей в качестве запоминающих устройств со сменными носителями. Более под робная информация о Mount Rainer представлена далее в главе. у Замечание Операционная система Windows XP обеспечивает ограниченную поддержку CD-RW в виде так называемого прикладного программного интерфейса изображения диска (Image Mastering Application Program Interface — IMAPI), который позволяет временно (поэтапно) сохранять данные на жестком диске перед их непосредствен ной записью на компакт-диск в течение одной сессии. При дописывании диска имейте в виду, что каждая до полнительная сессия приводит к появлению "лишних" 50 Мбайт служебных данных. Для чтения дисков в фор мате UDF1.5 или более поздних, записанных пакетным методом, необходимо, как и в предыдущих версиях Windows, установить программу считывания UDF. Вместо использования IMAPI рекомендуется установить программу записи компакт-дисков сторонних разработчиков, которая обеспечивает поддержку пакетной за писи UDF. К программам подобного рода относятся Easy DVD-CD Creator (компании Roxio), которая содержит модуль DirectCD, и Nero Burning ROM (компании Ahead) с функцией InCD.

Замечание Компания Microsoft выпустила обновленную версию Windows XP, обеспечив собственную поддержку стан дарта Mount Rainier. Это позволило осуществить полную поддержку пакетной записи с использованием операции "drag-and-drop" как для накопителей CD-MRW, так и для DVD+MRW.

Файловые системы CD-ROM Для воспроизведения первых дисков CD-ROM, выпущенных различными производите лями, требовалось специальное программное обеспечение. Это связано с тем, что специфика ция Yellow Book подробно описывает структуру секторов данных, но совершенно не затраги вает файловые системы или способы хранения информации в файлах, а также форматы дан ных, которые могут использоваться в компьютерах с различными операционными системами.

Вполне очевидно, что основным препятствием к появлению совместимых на программном уровне приложений CD-ROM стало отсутствие универсальных файловых форматов.

Форматы оптических носителей В 1985-1986 годах несколько компаний совместными усилиями разработали специфика цию файлового формата High Sierra, которая обеспечила совместимость компьютерных дис ков CD-ROM практически со всеми накопителями. Таким образом, спецификация High Sierra определила первую стандартную файловую систему, которая сделала CD-ROM уни версальными компьютерными носителями. В настоящее время существует несколько файло вых систем, используемых на компакт-дисках:

• High Sierra;

• ISO 9660 (на основе High Sierra);

• Joliet;

• UDF (Universal Disk Format);

• Mac HFS (Hierarchical File Format);

• Rock Ridge;

• Mount Rainier.

Операционными системами поддерживаются далеко не все форматы файловых систем CD. Основные файловые стандарты и совместимые с ними операционные системы приведе ны в табл. 10.10.

Таблица 10.10. Форматы файловых систем CD Файловая система DOS/Windows 3.1 Windows 9x/Me Windows NT/2000 Mac OS High Sierra Да Да Да Да ISO 9660 Да Да Да Да Joliet Да Да' Да Да UDF Нет Да ! Даг Да Mac HFS Нет Нет Нет Да Rock Ridge Да Да' Да' Да' Mount Rainier Нет Да3 Да3 Да Показывается короткое имя, например SHORTN-1.ТХТ.

Только в том случае, если установлена программа чтения UDF.

* Требуется аппаратное обеспечение Mount Rainier (называемое также Easy Write) и программный драйвер (Win98 или выше) или программы считывания сторонних разработчиков.

Замечание Файловые системы Mac HFS и Rock Ridge не поддерживаются операционными системами DOS или Windows, поэтому подробно описывать их здесь не имеет смысла.

High Sierra Производители аппаратного и программного обеспечения ПК были заинтересованы в ре шении проблемы, связанной со стандартизацией файлового формата CD-ROM. Это позволи ло бы создавать компьютерные компакт-диски, читаемые всеми системами, без разработки специальных файловых систем и драйверов. В 1985 году в отеле High Sierra на озере Тахо (Невада) собрались представители компаний TMS, DEC, Microsoft, Hitachi, LaserData, Sony, Apple, Philips, 3M, Video Tools, Reference Technology и Xebec для того, чтобы создать общий логический формат и файловую структуру дисков CD-ROM. В 1986 году этот формат был опубликован как Рабочий документ по вопросам обработки информации: тома и файловая структура оптических дисков CD-ROM, используемых для обмена данными (1986 год). Этот стандарт впоследствии получил название High Sierra.

Благодаря этому соглашению, которое позволяет всем накопителям, использующим соот ветствующий драйвер (например, MSCDEX. ЕХЕ, поставляемый вместе с MS-DOS), читать Глава 10. Сменные носители любые диски формата High Sierra, началось массовое тиражирование программ на компакт дисках. Кроме того, появление этого стандарта позволило создать компакт-диски, ориентиро ванные на различные операционные системы — DOS, UNIX и т.д. Без этого соглашения для выхода CD-ROM на мировой рынок потребовались бы многие годы, что сдерживало бы раз работку приложений, использующих компакт-диски.

Формат High Sierra был представлен на рассмотрение Международной организации по стандартизации (ISO), и двумя годами позже (в 1988 году) его несколько измененный и до полненный вариант был опубликован в виде стандарта ISO 9660. Этот стандарт, конечно, от личается от High Sierra, но обновление используемых драйверов позволило работать с ком пакт-дисками не только оригинального формата High Sierra, но и стандарта ISO 9660, создан ного на его основе.

В 1988 году компания Microsoft создала драйвер MSCDEX. EXE (Microsoft CD-ROM Exten sions) и выдала соответствующее разрешение производителям аппаратного и программного обеспечения CD-ROM, включившим указанный драйвер в свои продукты. В 1993 году была выпущена операционная система MS-DOS 6.0, включающая в себя MSCDEX.EXE как стан дартный элемент системы. Драйвер MSCDEX позволил читать компакт-диски формата ISO 9660 и High Sierra в DOS. Этот драйвер взаимодействует с драйверами аппаратных уст ройств ATAPI (AT Attachment Packet Interface) или ASPI (Advanced SCSI Programming In terface), которые поставляются вместе с накопителем. Поддержка файловых систем ISO и Joliet внедрена в Windows 95 и более поздние ее версии, благодаря чему компакт-диски этих форматов читаются накопителем без установки дополнительных драйверов.

ISO Стандарт ISO 9660 обеспечивает полную совместимость различных компьютеров и опе рационных систем. Этот стандарт, созданный на основе формата High Sierra, был опублико ван в 1988 году. Он несколько отличается от исходного стандарта High Sierra, но, несмотря на это, драйверы, читающие компакт-диски ISO 9660, без проблем читают и диски формата High Sierra. Стандарт ISO 9660 имеет три уровня обмена, которые определяют параметры, обеспе чивающие совместимость с различными системами.

Уровень 1 представляет собой объединяющий формат файловых систем CD, совмести мый практически со всеми компьютерными платформами, включая UNIX и Macintosh. Ос новным недостатком этой файловой системы является наличие следующих ограничений, от носящихся к структуре каталогов и именам файлов:

• имена файлов могут содержать только прописные буквы A-Z, цифры 0-9 и символ подчеркивания^);

• максимальное количество символов имени и расширения файлов— 8.3 (на основе ограничений DOS);

• максимальная длина имени каталога составляет восемь символов (расширения не до пускаются);

• допускается не более восьми подкаталогов;

• файлы должны быть непрерывными.

Правила обмена уровня 2 имеют ограничения, аналогичные присущим уровню 1, и отли чаются лишь тем, что допустимая длина имени и расширения файла может достигать 30 сим волов (общее количество знаков без учета разделителя "."). В свою очередь, правила обмена уровня 3 почти не отличаются от правил уровня 2, за исключением того, что файлы не обяза тельно должны быть непрерывными.

Обратите внимание на то, что Windows 95 и более поздние ее версии поддерживают имена файлов и каталогов длиной до 255 символов, включающие в себя пробелы, строчные буквы и множество других символов, не разрешенных в ISO 9660. Для обеспечения обратной совмес Форматы оптических носителей тимости с MS-DOS в операционных системах, начиная с Windows 95, каждому файлу с длин ным именем присваивается короткое имя длиной 8.3 символа в качестве псевдонима Корот кие имена псевдонимов автоматически создаются операционной системой и могут просмат риваться в свойствах файлов или с помощью команды DIR в режиме командной строки. При создании псевдонима Windows укорачивает имя файла до шести (или менее) знаков, за кото рыми следует тильда (-) и номер, начинающийся с 1, а расширение файла усекается до трех знаков. В том случае, если псевдоним, образовавшийся при усечении имени файла, совпадает с уже существующим, в первой его части используется другой номер. Например, из имени файла This i s a. t e s t будет образован псевдоним THISIS-l.TES.

Создание псевдонима файлового имени не зависит от накопителя компакт-дисков, но сле дует знать о том, что при создании диска формата ISO 9660, использующего первый уровень ограничений, непосредственно во время записи файлов на диск используются псевдонимы коротких имен. Это означает, что в процессе записи длинные файловые имена будут потеря ны. Более того, видоизменятся даже псевдонимы коротких имен, так как ограничения первого уровня стандарта ISO 9660 не допускают использования тильды в имени файла. В файловых именах, записанных на компакт-диск, этот знак будет преобразован в символ подчеркивания.

Данные ISO 9660 начинаются с 16-го сектора диска, который также называется 16-м логи ческим сектором первой дорожки. В многосессионном диске данные ISO 9660 размещены впервой информационной дорожке каждой сессии, содержащей дорожки CD-ROM. В этой же системной области располагается информация об области данных (область, которая со держит сами данные). Кроме того, в системной области содержится информация о каталогах данных с указателями или адресами различных областей (рис. 10.10). Разница между струк турой каталогов на компакт-диске и структурой, используемой в DOS, состоит в том, что в системной области содержатся адреса файлов с подкаталогами, а это позволяет накопителю перейти к определенному месту на спиральной дорожке данных. Все данные компакт-диска располагаются на одной длинной спиральной дорожке, поэтому, когда речь идет о дорожках, фактически имеются в виду секторы или сегменты данных, находящиеся на этой спирали.

Синхронизация, идентификация Системная Оглавление область тома Область данных Данные Данные Данные Рис. 10.10. Организация данных на компакт-диске формата ISO В самых общих чертах структура данных в формате ISO 9660 подобна структуре данных на гибких дисках. Напомним, что на дискетах есть системная область, в которой не только указываются параметры самого диска (его плотность и операционная система), но и записы ваются сведения о том, как на диске организованы данные, т.е. структура каталогов и распо ложение файлов.

Joliet Это расширение стандарта ISO 9660, разработанное Microsoft для использования с Windows 95 и выше. Joliet позволяет записывать компакт-диски, используя имена файлов длиной до 64 знаков, включая пробелы и другие символы международного стандарта кодиро 362 Глава 10. Сменные носители вания Unicode. Для программ, не поддерживающих длинные имена файлов, в стандарте Joliet также сохранены псевдонимы формата 8.3.

Основные свойства стандарта Joliet:

• имена файлов или каталогов могут быть длиной до 64 символов Unicode (128 байт);

• имена каталогов могут иметь расширения;

• количество подкаталогов не ограничено;

• поддержка многосессионной записи.

Совет Поскольку формат Joliet поддерживает более короткие имена файлов, чем Windows 9x и другие современ ные версии Windows, при записи в этом формате компакт-дисков, содержащих длинные имена файлов, можно столкнуться с определенными сложностями. Чтобы избежать возникновения каких-либо проблем, рекомендуется присваивать каталогам в создаваемой файловой структуре более короткие имена, исполь зуя для этого программы записи компакт-дисков. К сожалению, многие из таких программ перед началом записи не предупреждают пользователя о наличии слишком длинных имен пути к файлам.

Обеспечение обратной совместимости позволяет системам, не поддерживающим расши рения Joliet (например, ранним версиям MS-DOS), читать компакт-диски, записанные в этом формате. При этом, правда, происходит интерпретация содержания дисков в соответствии с требованиями стандарта ISO 9660, использующего короткие имена.

Замечание Для любознательных: Chicago (Чикаго)— кодовое имя Windows 95, используемое Microsoft. Joliet— городок возле Чикаго, где разворачивались основные события фильма "Братья Блюз" (The Blues Brothers).

Универсальный дисковый формат (UDF) Формат UDF (Universal Disk Format) представляет собой относительно новую файловую систему, созданную Ассоциацией по технике и технологии оптических запоминающих уст ройств (Optical Storage Technology Association — OSTA) в качестве промышленного стандар та таких оптических носителей, как CD-ROM и DVD. Этот формат имеет целый ряд пре имуществ по сравнению с файловой системой ISO 9660, используемой стандартными CD-ROM. Он разрабатывался непосредственно для работы с пакетной записью, т.е. с техно логией записи небольших объемов данных на диски CD-R/RW, и в целом напоминает стан дарт записи данных на магнитные носители.

Файловая система UDF поддерживает имена файлов длиной до 255 символов. Программ ное обеспечение пакетной записи, например DirectCD от компании Roxio, выполняет запись данных в UDF. Поэтому стандартные накопители CD-ROM, драйверы или операционные системы типа DOS не могут читать компакт-диски, записанные в этом формате. Диски UDF читаются только накопителями CD-R/RW или обычными дисководами CD-ROM, которые соответствуют требованиям спецификации MultiRead.

Сначала следует проверить, читает ли имеющийся накопитель диски UDF, после чего об ратите внимание на используемую операционную систему. В основном операционные систе мы не поддерживают по умолчанию диски этого формата, поэтому взаимодействие с файло вой системой UDF осуществляется посредством инсталляции соответствующего драйвера.

Это относится в первую очередь к Windows 95 и последующим версиям. MS-DOS вообще не воспринимает диски UDF. Драйверы UDF, как правило, поставляются вместе с программ ным обеспечением, используемым большинством накопителей CD-RW. Программы пакет ной записи DirectCD, начиная с версии 3.0, включают в себя драйвер Roxio UDF Reader. Для его получения обратитесь на Web-узел компании Roxio по адресу: h t t p : //www. r o x i o. com.

Для чтения дисков UDF достаточно всего лишь установить драйвер;

какие-либо дополни Форматы оптических носителей тельные действия при этом не потребуются. До тех пор пока вы не вставите в накопитель диск этого формата, драйвер UDF будет находиться в режиме фонового ожидания.

При чтении компакт-дисков с программами Windows в обычном накопителе CD-ROM программу DirectCD использовать не обязательно. Таким образом, имена файлов буд)т пре образованы в соответствии с форматом Joliet и усечены до 64 знаков.

Для загрузки самой последней версии (2.01) системного компонента UDF обратитесь на Web-узел OSTA по адресу: www. o s t a. o r g / s p e c s / i n d e x. htm.

Macintosh HFS Это файловая система, которая используется операционной системой Macintosh. Она мо жет применяться и в накопителях CD-ROM, однако диски этого формата не совместимы с персональным компьютером. В целом можно записать комбинированные диски, исполь зующие одновременно файловые системы Joliet и HFS или ISO 9660 и HFS. В этом случае диски будут читаться как PC, так и компьютерами Мае. Операционная система способна "видеть" только совместимый с ней диск (для персональных компьютеров это диски формата ISO 9660 или Joliet).

Rock Ridge Стандарт RRIP (Rock Ridge Interchange Protocol) разработан промышленным консор циумом, получившим название группы Rock Ridge. Этот стандарт, опубликованный в 1994 году рабочей группой Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), определяет расширение ISO 9660 для накопителей CD-ROM, что дает возможность записы вать дополнительную информацию для поддержки файловых систем UNIX/POSIX. Стан дарт Rock Ridge не поддерживается DOS или Windows, так как создан на основе ISO 9660.

Файлы, записанные в этом формате, читаются любым компьютером, а расширения RRIP про сто игнорируются.

Замечание Для любознательных: название Rock Ridge было взято из фантастического города Western, в котором раз ворачивались события кинофильма "Blazing Saddles".

Mount Rainier Новый стандарт Mount Rainier был учрежден компаниями Philips, Sony, Microsoft и Com paq. Благодаря Mount Rainier, также известному как EasyWrite (рис. 10.11), операционная система Windows получила возможность эффективно обрабатывать данные, содержащиеся на носителях CD-RW и DVD+RW. Это значительно упростило использование технологии записи (поскольку отпала необходимость в каких-либо специальных драйверах или про граммном обеспечении для пакетной записи данных), а также позволило полноценно интег рировать функции накопителей CD-RW и DVD+RW в операционную систему.

WRITE Simple • Fast • Robust Рис. 10.11. Накопители CD-RW и DVD+R/RW, выпускаемые с 2003 года и поддерживающие стандарт Mount Rainier, имеют логотип EasyWrite 364 Глава 10. Сменные носители Далее представлены основные свойства стандарта Mount Rainier.

• Встроенная система обнаружения и обработки дефектов. В стандартных накопителях выявление и обработка дефектов зависит от используемых программных драйверов.

• Прямая адресация на уровне 2-килобайтового сектора, позволяющая минимизировать неиспользуемое пространство диска. В стандартных носителях CD-RW для этого ис пользуется блок объемом 64 Кбайт.

• Базовое форматирование, благодаря которому новый носитель может использоваться для записи данных через несколько секунд после размещения в дисководе. Стандартное форматирование CD-RW занимает до 45 мин, в зависимости от модели дисковода.

• Набор стандартизированных команд. Стандартное программное обеспечение не поддер живает новые накопители при отсутствии откорректированных командных файлов.

• Упорядоченное физическое размещение секторов. Различия, существующие в стандарт ном программном обеспечении UDF, могут усложнить считывание данных с носите лей, записанных с помощью других программ.

Для использования Mount Rainier потребуются накопители, которые поддерживают этот стандарт. Накопители иногда могут называться CD-MRW или DVD+MRW и иметь соответ ствующий логотип Mount Rainier или EasyWrite. В некоторых существующих накопителях CD-RW можно внедрить поддержку MRW путем перезаписи базовой "прошивки", но боль шинство накопителей ранних версий придется просто заменить.

Требуется также наличие непосредственной программной поддержки в операционной системе (такой, как Windows XP и более новые). При использовании операционных систем ранних версий нужную поддержку можно обеспечить с помощью дополнительной приклад ной программы от сторонних разработчиков.

Компания Software Architects (www. sof t a r c h. com) разработала программу WriteCd-RW Pro!, которая предоставляет возможность обмена данными между носителями Mount Rainier и традиционными носителями UDF, а также между носителями UDF, записанными с помощью различных программ и в разных стандартах.

Первый накопитель Mount Rainier (Philips RWDV1610B) появился в апреле 2001 года, после чего было выпущено множество других моделей. Для реализации поддержки Mount Rainier в конструкцию и программно-аппаратное обеспечение накопителя достаточно внести небольшие изменения, поэтому функция Mount Rainier есть во многих новых моделях.

Помимо этого, стандарт DVD+RW разрабатывался с учетом требований Mount Rainier;

в ча стности, система выявления дефектов планировалась еще на первых стадиях разработки.

(Накопители DVD-RW не поддерживают систему выявления дефектов, они не совместимы с Mount Rainier.) Первые накопители DVD+RW, совместимые со спецификацией Mount Rainier/EasyWrite, появились в продаже в начале 2003 года.

В сущности, стандарт Mount Rainier позволяет использовать накопители CD-MRW или DVD+MRW в качестве высокоэффективной замены накопителей на гибких дисках, Zip дисководов и накопителей SuperDisk, которые, по всей видимости, через некоторое время благополучно уйдут в прошлое.

В версию 1.1— последнюю версию спецификации Mount Rainier— вошли накопители CD-RW и DVD+RW. Эту версию можно получить на Web-узле Philips Intellectual Property and Standards по адресу: www.licensing.philips.com. Для получения дополнительной информации обратитесь на Web-узел Mount Rainier (www. mt - r a i n i e r. org).

Форматы оптических носителей Стандарты и форматы DVO Стандарты DVD, как и стандарты компакт-дисков, опубликованы в справочниках, издан ных форумом D VD или другими компаниями.

Стандарты DVD-Video и DVD-ROM описаны весьма подробно и содержательно, но тех нология перезаписываемых DVD все еще находится в стадии разработки. Ситуация, сло жившаяся со стандартами перезаписываемых DVD, весьма неопределенная, так как сегодня имеется по крайней мере четыре различных (несовместимых друг с другом) формата записи!

В настоящее время универсальные цифровые диски формата DVD+RW являются единст венным типом дисков, которые рекомендуется использовать как в домашних DVD-проигры вателях, так и в накопителях перезаписываемых DVD в персональных компьютерах. Диски другого формата могут оказаться устаревшими или снятыми с производства.

Стандартные форматы DVD, существующие в настоящее время, представлены в табл. 10.11.

Таблица 10.11. Форматы и емкости стандартных DVD Формат Число Покрытие Размер диска, мм Емкость, Продолжительность сторон Гбайт видеофильма, ч Параметры DVD-ROM DVD-5 120 Одна Одинарное 4,7 2+ DVD-9 120 Одна Двойное 8, DVD-10 9, 120 Две Одинарное 4, DVD-14 Две 120 Двойное 13,24 6, DVD-18 Две 120 Двойное 17 8+ DVD-1 Одна Одинарное 80 0, 1, DVD-2 Одна Двойное 2, 80 1, Две Одинарное DVD-3 2,9 1, DVD-4 Двойное 5, 80 2, Две Параметры перезаписываемых дисков DVD DVD-R 1.0 120 Одна Одинарное 3, DVD-R 2.0 120 Одна Одинарное 7, DVD-RAM 1.0 120 Одинарное 2, Одна DVD-RAM 1.0 120 Одинарное 5, Две DVD-RAM 2.0 120 Одна 4, Одинарное DVD-RAM 2.0 120 Две 9, Одинарное DVD-RAM 2.0 80 Две Одинарное 1, DVD-RW2.0 Одна 4, 120 Одинарное DVD+RW 2.0 120 Одна 4, Одинарное DVD+RW2.0 9, 120 Две Одинарное Параметры CD-ROM (для сравнения) CD-ROM Одна 120 Одинарное 0, CD-ROM Одна 0, 80 Одинарное Благодаря развитию технологии лазеров синего спектра в будущем емкость DVD увели чится в несколько раз. Это связано с появлением формата HD-DVD, позволяющего записы вать до 20 Гбайт данных на каждом слое диска. Многие производители уже представили опытные образцы проигрывателей дисков этого формата, хотя появление HD-DVD на рынке ожидается только через несколько лет.

Накопители DVD полностью обратно совместимы, а значит, могут использоваться для считывания и проигрывания современных компакт-дисков. При считывании компакт-дисков производительность DVD соответствует скорости 40х (или даже больше) накопителя CD-ROM. Таким образом, пользователи, желающие заменить свой старый CD-ROM, могут воспользоваться накопителем DVD. Некоторые производители планируют постепенно со кращать производство накопителей CD-ROM, заменяя их DVD. Накопители DVD довольно быстро вытесняют CD-ROM, подобно тому как аудиокомпакт-диски вытеснили виниловые 366 Глава 10. Сменные носители пластинки в 1980-х годах. Сегодня единственное, что позволяет выживать накопителям CD-ROM, — это война стандартов, которая не прекращается в области перезаписываемых DVD. Кроме того, накопители CD-R и CD-RW довольно успешно конкурируют с DVD, фак тически становясь заменой дисководам.

По сравнению с моделями первого поколения, которые появились в 1997 году, современ ные DVD значительно улучшены. Модели 1997 года были довольно дорогими, медленными и несовместимыми с носителями, соответствующими стандарту CD-R и CD-RW. Многие модели первого поколения пытались переложить работу по раскодированию MPEG на видео адаптеры, которые и без того были перегружены. При этом качество DVD-фильма оставляло желать лучшего. В результате пользователи с опаской поглядывали на этот новый класс уст ройств, что нередко случается с устройствами, стоящими "на переднем крае".

Многие поставщики компьютеров устанавливают накопители DVD-ROM в ноутбуки по следнего поколения, хотя, разумеется, покупатель может и отказаться от этого накопителя.

Кроме того, в поставку входит аппаратный декодер MPEG-2, для просмотра сжатого видео, представленного на DVD. Этот декодер позволяет "разгрузить" компьютер при обработке MPEG и делает возможным просмотр полноэкранного видео на персональном компьютере.

После того как рабочая частота процессоров перешагнула отметку 400 МГц, стало возможным декодирование MPEG-2 на программном уровне, что позволило отказаться от установки спе циальных аппаратных адаптеров.

Некоторые производители видеоадаптеров интегрируют декодер DVD в свои продукты.

Такие видеоадаптеры имеют маркировку DVD MPEG-2 accelerated, однако некоторые функции распаковки они перекладывают на программное обеспечение. Любой программный декодер ви део в формате MPEG использует центральный процессор, что приводит к ухудшению качества.

Совместимость накопителей DVD Когда накопители DVD впервые появились на рынке, они рекламировались как полно стью совместимые с дисководами CD-ROM. Правда, это относилось только к промышленно выпускаемым компакт-дискам и далеко не всегда было справедливым по отношению к носи телям CD-R или CD-RW. К счастью, существуют стандарты, позволяющие определить со вместимость приобретаемого накопителя DVD. К этим стандартам относятся MultiRead, при меняемый для компьютерных дисководов, и MultiPlay, используемый для специализирован ных автономных устройств, таких, как проигрыватели DVD-Video или CD-DA.

Воспроизведение DVD-фильмов на ноутбуке Для вопроизведения DVD требуется декодер MPEG-2, который реализуется на аппарат ном уровне в виде адаптера PC Card или же на программном уровне — в виде программы вопроизведения DVD.

Почти все накопители DVD-ROM и дисководы DVD с возможностью перезаписи (за ис ключением некоторых моделей DVD-RAM) включают в себя программу воспроизведения DVD, например MyDVD или SoftDVD. Эти программы позволяют работать с DVD-филь мами точно так же, как и при воспроизведении цифровых дисков на DVD-плейере.

Тем не менее, если рабочая частота процессора ноутбука менее 400 МГц, полноценная программная обработка потока MPEG-2 будет невозможной, что негативно отразится на ка честве воспроизведения — фильмы будут "притормаживать", станет явным "выпадение кад ров", т.е. с комфортом просмотреть фильм не удастся. Некоторые из старых ноутбуков с на копителем DVD оснащались аппаратным декодером MPEG-2, например модель IBM Think Pad 770, или же к ним можно было приобрести специальный адаптер PC Card, например от компании Margi System^.

Поскольку ноутбуки с частотой процессора менее 400 МГц не выпускаются уже много лет, разработка аппаратных декодеров MPEG-2 давно прекращена и вся работа возлагается на программный декодер. Тем не менее запомните, что воспроизведение DVD на старом ноутбу ке невозможно без аппаратного декодера.

Форматы оптических носителей Защита DVD от копирования В видеодисках используется несколько уровней защиты, которые в основном определяются ассоциацией DVD Copy Control Association (DVD CCA) и компанией Macrovision. Защита от нелегального копирования обычно применяется только в DVD-Video, но совершенно не отно сится к программному обеспечению DVD-ROM. Например, существующая зашита от копиро вания не позволит скопировать фильм "Матрица", но никак не повлияет на DVD-энциклопедию или какое-либо другое программное обеспечение, распространяемое на DVD-ROM.

Следует заметить, что практически все существующие системы защиты уже были "взломаны", т.е. некоторые дополнительные затраты или соответствующее программное обеспе чение позволят снять защиту и скопировать тот или иной DVD на цифровой (жесткий диск, диски DVD+RW, CD-R/RW и т.п.) или аналоговый (например, видеокассеты VHS) носитель.

Системы защиты, на создание которых было затрачено немало сил и средств, не могут успешно противостоять железной хватке профессиональных бутлегеров, но в то же время не позволяют обычному пользователю сделать копию дорогого диска на законных основаниях.

Существуют следующие основные системы защиты, которые используются в DVD-Video:

• контроль регионального воспроизведения (Regional Playback Control — RPC);

• система шифрования видеоданных (Content Scrambling System — CSS);

• аналоговая система защиты (Analog Protection System — APS).

Внимание!

Закон об авторском праве Digital Millenium Copyright Act (DCMA), подписанный в 1998 году, запрещает "взлом" системы защиты, а также распространение информации (такой, как инструментальные средства, адреса Web-узлов и т.п.) о способах взлома.

Контроль регионального воспроизведения Система регионального воспроизведения была разработана для того, чтобы диски, про данные в определенных географических регионах, воспроизводились только на проигрывате лях, которые были проданы там же. Смысл состоит в том, чтобы реализовывать кинофильмы в различных регионах мира в разное время, избегая при этом вероятности их заказов из тех областей, где фильм еще не продавался.

В стандарте RPC определены семь регионов. Диски (и проигрыватели) обычно иденти фицированы маленьким логотипом или эмблемой, на которой изображен номер региона на фоне земного шара. Существуют также многозонные диски, т.е. диски, не имеющие регио нальных ограничений. В том случае, если диски могут воспроизводиться в двух и более регионах, на фоне земного шара будет изображено несколько номеров.

• Регион 1. США (все территории) и Канада.

• Регион 2. Япония, Европа, Южная Африка и Ближний Восток.

• Регион 3- Юго-Восточная и Восточная Азия.

• Регион 4. Австралия, Новая Зеландия, острова Тихого океана, Центральная Америка, Мексика, Южная Америка, Карибские острова.

• Регион 5. Восточная Европа, Индийский субконтинент, Африка, Северная Корея, Монголия.

• Регион 6. Китай.

• Регион 7. Специальные международные или передвижные объекты, например авиалай неры, круизные суда и т.п.

368 Глава 10. Сменные носители Региональный код встраивается в аппаратное обеспечение видеопроигрывателей DVD.

Обычно предварительно установленный код соответствует только определенному региону и не может быть самостоятельно изменен. Отдельные компании, занимающиеся реализацией проигрывателей, модифицируют их таким образом, чтобы можно было воспроизводить лю бые диски независимо от региона. Такие проигрыватели называются region-free или code-free.

Некоторые современные диски включают в себя дополнительную функцию расширения ре гионального кода (Region Code Enhancement — RCE), которая определяет конфигурацию проигрывателя и запрещает в некоторых случаях воспроизведение диска. Однако новейшие проигрыватели region-free обращаются непосредственно к диску, обходя эту проверку.

Аппаратные средства накопителей DVD-ROM, применяемых в персональных компьюте рах, изначально не содержали функций RPC, перекладывая эту работу на программное обес печение, используемое для воспроизведения DVD. Программное обеспечение проигрывателя считывало региональный код с первого воспроизведенного диска и в дальнейшем восприни мало только диски данного региона. Для того чтобы сбросить этот региональный код, доста точно просто переустановить программное обеспечение. Более того, многочисленные про граммы, размещенные на всяческих Web-узлах, позволяют сделать это даже без переустанов ки. Возможность легко обойти региональные ограничения послужила толчком к тому, что начиная с 1 января 2000 года всем накопителям DVD-ROM пришлось использовать блок RPC-II, работающий непосредственно на аппаратном уровне.

При использовании RPC-II (или RPC-2) региональная блокировка находится в самом на копителе, а не в программах воспроизведения дисков или декодирования MPEG-2. В целом региональный код может устанавливаться в накопителях RPC-II до пяти раз, т.е. после на чальной установки его можно изменять еще четыре раза. Для этого применяется программное обеспечение видеопроигрывателя или специальная утилита изменения регионального кода.

После четырех изменений (следовательно, после пятой установки), происходит блокировка накопителя и сохраняется код последнего определенного региона.

Система шифрования видеоданных Основная защита дисков DVD-Video обеспечивается системой шифрования видеоданных (Content Scrambling System — CSS), которая была выпущена после того, как Американская киноассоциация (Motion Picture Association of America — MPAA) приняла решение о выпуске кинофильмов в формате DVD. Именно это, как уже отмечалось, явилось основной причиной задержки выпуска DVD.

Система CSS, разработанная компанией Matsushita (Panasonic), используется для цифро вого шифрования аудио- и видеоданных на DVD-Video. Для дешифрования необходима пара 40-разрядных (5-байтовых) ключей (числовых кодов). Один из ключей является уникальным кодом диска, а второй необходим для набора заголовков (VTS-файл). Ключи диска и заголов ка находятся в зашифрованном виде на нулевой дорожке диска. Код CSS и запись ключа формируются во время изготовления стеклянного мастер-диска и являются частью техноло гического процесса.

Для того чтобы увидеть процесс шифрования в действии, выполните следующее: вставьте DVD в накопитель DVD-ROM, скопируйте файлы на жесткий диск, а затем попытайтесь их прочитать. Файлам видеодиска обычно присваиваются имена формата VTS_xx_yy. VOB (видеообъект), где хх является номером заголовка, а уу — номером раздела. Обычно файлы одного кинофильма имеют один и тот номер заголовка, причем весь фильм разбивается на не сколько фрагментов объемом 1 Гбайт и менее, которые имеют различные номера разделов.

Эти фрагменты, представляющие собой файлы с расширением.VOB, содержат потоки шиф рованных аудио- и видеоданных, которые чередуются друг с другом. Файлы с расширением.IFO содержат информацию, используемую DVD-проигрывателем для декодирования аудио- и видеоданных в файлы.VOB. Скопируйте файлы. VOB и. IFO на жесткий диск и по пробуйте непосредственно воспроизвести один из файлов. VOB или хотя бы щелкнуть на нем Форматы оптических носителей мышью. В результате на экран будет выведено зашифрованное видеоизображение или сооб щение о попытке воспроизведения файлов, защищенных от копирования.

Если вы счастливый обладатель лицензионного CSS-проигрывателя (на аппаратном или программном уровне) и можете воспроизводить файлы непосредственно с DVD, наличие системы кодирования файлов вы даже и не заметите. Все DVD-проигрыватели, независимо от того, являются они специализированными автономными устройствами или частью сис темного программного обеспечения, имеют собственный уникальный CSS-ключ. Каждый ви деодиск DVD, в свою очередь, имеет 400 5-байтовых ключей, записанных в шифрованном ви де на его нулевой дорожке (программы обычно не имеют доступа к этой области диска).

С помощью этого уникального кода программа декодирования восстанавливает и расшифро вывает ключ диска, который, в свою очередь, используется для восстановления и расшифров ки ключей заголовка. CSS, в сущности, представляет собой трехуровневую систему шифро вания, которая на первый взгляд казалась весьма надежной;

но вскоре все изменилось.

В октябре 1999 года 16-летний норвежский программист смог извлечь первый ключ одно го из коммерческих проигрывателей, что позволило ему довольно легко расшифровать ключи диска и заголовка. Затем была написана широко известная в настоящее время программа DeCSS, позволяющая взламывать CSS-защиту любого DVD и сохранять на жестком диске расшифрованные файлы.VOB, которые могут быть воспроизведены любой программой, декодирующей MPEG-2. Не стоит и говорить о том, что эта утилита (и подобные ей) стала причиной озабоченности многих кинокомпаний и вызвала немало юридических баталий но поводу ее бесконтрольного распределения по всемирной сети. Если вы хотите ознакомиться с ходом судебных разбирательств, попробуйте задать слово "DeCSS" в качестве критерия для поисковой системы в Internet.

Однако прогресс не остановить, и в марте 2001 года двое студентов Массачусетсского тех нологического института (MIT) опубликовали невероятно короткую (всего лишь семь строк) и простую программу, которая позволяет расшифровывать CSS быстрее, чем при воспроизве дении кинофильма. Этот код был продемонстрирован на двухдневном семинаре, посвящен ном проблемам защиты авторских прав, послужив иллюстрацией ненадежности системы защиты CSS.

Полный провал CSS привел к тому, что форум DVD начал активно интересоваться дру гими формами защиты, в частности цифровыми водяными знаками, представляющими собой случайные цифровые сигналы, внедренные в поток данных. Предполагается, что такие знаки никак не повлияют на качество воспроизведения. К сожалению, применение подобной техно логии в одном частном стандарте DVD, не используемом в настоящее время, приводило ино гда к ухудшению качества изображения, в частности к появлению размытости и цветовых пя тен. Кроме того, для воспроизведения дисков с водяными знаками могут потребоваться новые аппаратные устройства.

Аналоговая система защиты (APS) Эта система защиты (называемая также CopyGuard) разработана компанией Macrovision и предназначена для предотвращения копирования дисков DVD-Video на видеокассеты. Для реализации этой системы на диске необходимо записать дополнительные коды, а также опре деленным образом модифицировать DVD-проигрыватель. Предопределенные управляющие коды APS вводятся во время записи или изготовления мастер-диска DVD.

При воспроизведении диска микросхема цифроаналогового преобразователя (ЦАП), встроенная в проигрыватель Macrovision, добавляет сигналы APS к аналоговому выходному сигналу, посылаемому на экран. Дополнительные сигналы разработаны таким образом, что они совершенно незаметны во время просмотра кинофильма на экране телевизора или мони тора, но при его копировании на видеокассету приводят к появлению искажений. К сожале нию, некоторые телевизоры и мониторы реагируют на искажение сигнала созданием менее качественного изображения.

370 • Глава 10. Сменные носители В APS используется две модификации сигнала, которые называются автоматической ре гулировкой усиления и цифровой десинхронизацией. В автоматической регулировке усиления используются импульсы, включенные в период кадровой развертки видеосигнала. Эти им пульсы никак не проявляются на экране телевизора, но во время просмотра "пиратской" ви деокассеты приводят к появлению "снежности", потере цвета и изображения, ухудшению ка чества и т.п. Начиная с 1985 года эта технология использовалась при записи видеокассет для их защиты от незаконного копирования. При десинхронизации происходит изменение сигна ла цветовой синхронизации, что не отражается на экране телевизора, но приводит к появле ния продольных полос при просмотре видеокассеты.

Следует заметить, что многие первые проигрыватели не содержат лицензионных схем Macrovision и попросту игнорируют код, включающий модификации сигнала APS. Кроме то го, существуют различные стабилизаторы изображения, ретрансляторы или декодирующие модули, которые при подключении к проигрывателю или видеомагнитофону позволяют снять защиту от копирования и создать качественную копию.

Спецификации и типы накопителей CD/DVD При выборе накопителя CD-ROM или DVD для вашего компьютера необходимо учиты вать следующие параметры:

• производительность накопителя;

• тип интерфейса, используемый для подключения к компьютеру;

• физическая система загрузки и извлечения компакт-диска.

Параметры накопителей Основные характеристики накопителей CD-ROM/DVD, приводимые в документации к ним, — это скорость передачи и время доступа к данным, наличие внутренних буферов и их емкость, а также тип используемого интерфейса.

Скорость передачи данных Этот параметр определяет объем данных, который может считывать накопитель с ком пакт-диска на компьютер за одну секунду. При этом речь идет о непрерывном считывании данных, а не считывании с различных мест диска.

Существует два способа измерения скорости передачи. Один из них, обычно применяе мый к накопителям CD/DVD, представляет собой относительную скорость "х", которая оп ределена как множитель стандартной основной скорости. Например, в соответствии с исход ным стандартом, скорость передачи накопителя CD-ROM равна 153,6 Кбайт/с. Накопители, скорость которых в 2 раза больше, указываются как накопители 2х, в 40 раз — как 40х и т.д.

Исходная скорость передачи данных накопителей DVD равна 1,385 Кбайт/с. В соответствии с этим накопители, скорость которых в 20 раз выше, определяются как 20х. Следует заметить, что почти все быстрые современные накопители имеют постоянную угловую скорость (CAV), поэтому их скорость, определенная множителем "х", является максимальной скоростью, которая достигается при считывании данных с внешней части (с конца) диска. Скорость счи тывания данных, расположенных на внутренней части диска (в начале), примерно вдвое меньше. Следовательно, средняя скорость передачи данных находится где-то между макси мальной и минимальной скоростями.

Дисководам перезаписываемых компакт-дисков, как правило, определяются скорости пе редачи различных режимов работы. Для накопителей CD-R обычно указываются две скоро сти (скорость записи и скорость считывания данных). Скорость дисковода CD-RW указыва ется в виде А/В/С, где А — скорость записи дисков CD-R, В — скорость записи дисков CD RW, С— скорость считывания данных. Первый накопитель CD-RW имел скорость 2/2/6;

скорость современных накопителей для ноутбуков достигает 24/10/24.

Спецификации и типы накопителей CD/DVD Скорость накопителей на компакт-дисках При поиске определенного сектора данных или музыкальной дорожки на диске накопи тель находит адрес данных в оглавлении ТОС, которое записано на нулевой дорожке ком пакт-диска, после чего лазерный луч перемещается к нужному витку спирали и ожидает по явления нужной последовательности битов.

Компакт-диски первоначально разрабатывались для записи звуковых файлов, поэтому скорость считывания данных накопителем должна быть постоянной. Для того чтобы поддер живать постоянную скорость считывания, данные на дисках CD-ROM записываются с ис пользованием метода, получившего название записи с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity — CLV). Это означает, что дорожка (и соответственно данные) по от ношению к считывающему устройству всегда перемещаются с одной и той же скоростью, равной 1,3 м/с (метров в секунду). Дорожка представляет собой спираль, витки которой по мере приближения к центру диска располагаются более компактно. Поэтому для обеспечения постоянной линейной скорости необходимо, чтобы скорость вращения диска изменялась по определенному закону. Другими словами, при считывании данных с внутренней дорожки диск должен вращаться быстрее, а при считывании информации с внешней — медленнее.

Скорость вращения диска в накопителе 1х (линейная скорость накопителя 1х равна 1,3 м/с) изменяется от 540 об/мин при считывании данных, расположенных в начале дорожки (на внутренней части диска), до 212 об/мин при чтении дорожки на внешней части диска.

Одним из способов повышения эффективности CD-ROM стало увеличение скорости дисководов, т.е. повышение частоты вращения. Дисководы, скорость вращения которых стала вдвое или вчетверо выше первоначальной, получили название накопителей 2х и 4х. Послед ним устройством, созданным по этой технологии, стал дисковод 12х, скорость вращения дис ка в котором изменялась в пределах от 2 568 до 5 959 об/мин, что позволяло поддерживать постоянную скорость передачи данных. При дальнейшем увеличении скорости вращения производители столкнулись с определенными проблемами, связанными с созданием двигате ля, позволяющего быстро изменять скорость при считывании данных с различных частей диска. Именно поэтому большинство дисководов со скоростью выше 12х имеют постоянную скорость вращения (при этом линейная скорость не является постоянной). Так как угловая скорость (скорость вращения) остается неизменно постоянной, этот метод получил название записи с постоянной угловой скоростью (Constant Angular Velocity — CAV).

Дисководы CAV, как правило, работают тише, чем дисководы CLV. Это связано с тем, что двигателю не приходится постоянно увеличивать или уменьшать частоту вращения. Диско воды (в основном перезаписывающие), использующие технологии CLV и CAV, получили на звание Partial-СAVшш Р-САV(частично постоянная угловая скорость). Например, большин ство перезаписываемых дисководов при записи диска работают в режиме CLV, а при считы вании данных — в режиме CAV. В табл. 10.12 сравниваются характеристики CLV и CAV.

Таблица 10.12. Сравнительная характеристика технологий CLV и CAV CLV CAV Скорость вращения диска Различная, в зависимости от положения Постоянная данных на диске (быстрее на внутренних дорожках, медленнее — на внешних) Скорость передачи данных Постоянная Различная, в зависимости от положения данных на диске (быстрее на внутренних дорожках, медленнее — на внешних) Уровень шума Высокий Низкий Скорости дисководов CD-ROM могут быть самыми разными — от 1х до 56х и выше. В не перезаписываемых накопителях, скорость которых не более 12х, как правило, используется технология CLV;

большинство накопителей со скоростью 16х и выше являются устройствами CAV. При использовании накопителей CAV скорость перемещения данных по отношению к 372 Глава 10. Сменные носители считывающему устройству изменяется в зависимости от физического расположения данных на компакт-диске (например, внутренняя или внешняя часть дорожки). Это также означает, что накопители CAV считывают данные, находящиеся на внешней части диска, быстрее дан ных, расположенных ближе к центру. Этим воспользовались производители, введя пользова телей в заблуждение при первом появлении накопителей нового типа. Например, накопитель 12х CLV считывает данные со скоростью 1,84 Мбайт/с, причем эта скорость не зависит от расположения данных. Накопитель 16х CAV, в свою очередь, считывает данные, расположен ные на внешней части диска, со скоростью 16х (2,46 Мбайт/с). Следует заметить, что ско рость считывания данных с внутренней части диска гораздо ниже и достигает лишь 6,9х (1,06 Мбайт/с). Таким образом, средняя скорость чтения данных накопителя 16х составляет 11,5х или примерно 1,76 Мбайт/с. При этом среднее значение скорости даже несколько пре увеличено, так как диски читаются с внутренней части (т.е. более медленной) и переходят к внешней части. Полученное значение относится к считыванию полного объема диска, а фак тическая средняя скорость чтения данных значительно ниже.

Все это означает, что дисководы 12х CLV могут быть гораздо быстрее, чем накопители 16х или даже 20х! Не забывайте, что объявленная скорость накопителей CAV является не более чем максимальной скоростью передачи данных, которая достигается при считывании данных, расположенных на внешней части диска.

В табл. 10.13 приведены основные параметры накопителей CD-ROM, в том числе скоро сти передачи и другие интересные данные.

Каждый столбец табл. 10.13 содержит весьма интересные данные, поэтому рассмотрим их более подробно.

• Столбец 1. Объявленная скорость накопителя, которая представляет собой постоян ную скорость дисководов CLV (большинство устройств, имеющих скорость 12х и ни же) или максимальную скорость накопителей CAV.

• Столбцы 2-3. Время, затрачиваемое накопителем CLV на считывание всех данных оп ределенного диска. Для накопителей CAV эти значение будут больше, так как средняя скорость считывания данных ниже, чем объявленная. В столбце 4 приведена скорость передачи данных, которая при использовании накопителей CAV достигает макси мального значения только при чтении конечных данных диска.

• Столбцы 4-6. Фактическая минимальная скорость накопителей CAV, минимальная • скорость передачи, достигаемая при считывании данных, расположенных в начале диска, а также оптимизированная средняя скорость (приведенные значения справед ливы только при чтении полностью записанного диска;

при других условиях средняя скорость значительно ниже). Значения минимальной скорости передачи данных вы ражены в байтах в секунду (байт/с);

остальные параметры приведены в формате "х".

• Столбцы 7-8. Максимальные линейные скорости, достигаемые накопителем, выра женные в метрах в секунду (м/с) и милях в час (миль/ч). Эти скорости поддержива ются накопителями CLV на всем пространстве диска;

накопители CAV достигают ука занных скоростей только на внешней части диска.

• Столбцы 9-12. Скорости вращения накопителя. В столбце 11 приведены скорости вращения диска при считывании первоначальных данных. Эти значения применимы к накопителям обоих типов (CLV или CAV). Для накопителей CAV приведенные зна чения постоянны, независимо от места расположения считываемых данных. В послед нем столбце представлена максимальная частота вращения накопителей CLV. По скольку большинство дисководов, имеющих скорость 12х и выше, являются устройст вами CAV, значения, приведенные для накопителей 16х и далее, являются в основном теоретическими.

Спецификации и типы накопителей CD/DVD Таблица 10.13. Скорости накопителей CD-ROM и передачи данных Столбец 1 Столбец 2 Столбец 4 Столбец Столбец 3 Столбец Объявленная Время Фактическая Минимальная скорость считывания Время считывания Скорость передачи скорость скорость CD-ROM 74-минутного 80-минутного данных, байт/с CD-ROM передачи данных, (макс. CAV) CD (CLV) CD (CLV) (макс. CAV) (мин. CAV) байт/с (CAV) 1х 74,0 80,0 153600 0,4х 40, 2х 37,0 307 200 0,9х 138 20, 4х 18,5 614400 261 1,7k 921 6х 12,3 13,3, 2,6х 10,0 1 228 8х 9,3 3,4х 10х 7,4 4,3х 8,0 1536000 6,7 1 843 12х 6,2 5,2х 798 6,9х 5,0 2 457 16х 4,6 1059 3,7 8,6х 20х 4,0 3072 000 24х 3,3 3 686 400 10,Зх 3, 2, 32х 2,3 4 915 200 13,8х 2 2, 40х 6144 000 17,2х 1, 48х 7372800 20,7х 1,5 1,7 3 50х 1,5 1,6 7 680000 21,6х 3317 7 987 52х 1,4 1,5 22,4х 8 601 600 24,1х 56х 1,4 3 :'01 1, Вибрации, возникающие при чтении дисков, могут привести к снижению скорости быст родействующих накопителей до уровня, обеспечивающего их минимальную надежность. Час то причиной разбалансировки CD-ROM становится маленькая бумажная этикетка с серий ным номером, наклеенная на поверхность компакт-диска. Поэтому во многие высокоскорост ные накопители CD и DVD встраиваются механизмы автобалансировки или амортизации, позволяющие решить подобные проблемы. Единственный недостаток таких механизмов со стоит в том, что при возникновении вибрации они замедляют вращение диска, снижая тем самым скорость передачи данных.

Скорость накопителей DVD Подобно компакт-дискам, DVD вращаются против часовой стрелки (если смотреть со сто роны считывающего лазера) и обычно записываются с постоянной скоростью передачи данных (Constant Linear Velocity — CLV). Это означает, что дорожка (а значит, и данные) но отношению к считывающему устройству всегда перемещается с одной и той же скоростью, равной 3,49 м/с (или 3,84 м/с на двухсторонних дисках). Дорожка представляет собой спираль, витки которой располагаются более компактно по мере приближения к центру диска. Поэтому для обеспечения постоянной линейной скорости дорожки, скорость вращения диска должна изменяться по опре деленному закону. Другими словами, при считывании данных с внутренней дорожки диск дол жен вращаться быстрее, а при считывании с внешней — медленнее. Скорость вращения диска в накопителе 1х (линейная скорость накопителя 1х равна 3,49 м/с) изменяется от 1 515 об/мин при считывании данных, расположенных в начале дорожки (на внутренней части диска), до 570 об/мин при чтении конца дорожки (на внешней части диска).

Односкоростные (1х) накопители DVD-ROM обеспечивают скорость передачи данных, равную 1,385 Мбайт/с, что эквивалентно скорости передачи данных 9х CD-ROM (скорость пе редачи данных дисковода lx CD-ROM составляет 153,6 Кбайт/с, или 0,1536 Мбайт/с). Однако это не означает, что накопитель lx DVD-ROM может читать компакт-диски в девять раз быст рее: скорость вращения накопителей DVD лишь в три раза больше скорости вращения подоб ных накопителей CD-ROM. Таким образом, накопитель lx DVD имеет примерно ту же ско рость вращения, что и накопитель 2,7х CD-ROM. В технических характеристиках DVD-ROM обычно указываются два параметра, один из которых определяет скорость чтения DVD, а вто рой — скорость чтения компакт-дисков. Например, если накопитель DVD-ROM имеет пара метр 16х/40х, то он определяет скорость чтения DVD и компакт-дисков соответственно.

374 Глава 10. Сменные носители Столбец Столбец 7 Столбец 8 Столбец 9 Столбец Столбец 1•Э Скорость Средняя Максимальная Скорость Средняя скорость Максимальна я (макс. CAV, скорость передачи данных, линейная линейна я мин. CLV), вращения (макс.

CD-ROM (CAV) байт/с (CAV) скорость, м/с скорость, миль/ч об/мин CLV), об/мин 0,7х 107 520 1,3 214 2, D 1,5х 222 720 5, В 2,6 428 2,9х 437760 11, Б 5,2 4,3х 660480 1284 2 17, 7, 5,7х 10, 875 520 1712 23, 7,2х 13, 1 098 240 29, 1 2140 4 8,6х 15,6 5 1320960 2 34, 11,5х 20, 1 758 720 3 425 7 46, 14,3х 2196480 26,0 4 281 9 58, 17,2х 31,2 5137 2634 240 69, 22,9х 41,6 3517440 6 93, 28,6х 52, 4 392960 19 116,3 8 34,4х 62,4 5276160 23 139, 35,8х 5498 880 65,0 10 702 24 145, 37,2х 5731920 67,6 25 151, 2 11 40,1х 72, 6 151 680 162,8 11986 27 Одним из способов повышения эффективности стало увеличение скорости дисководов, что выразилось в повышении частоты вращения. Дисковод, скорость вращения которого ста ла вдвое выше первоначальной, получил название накопителя 2х;

дисковод, скорость враще ния которого была увеличена в четыре раза, был назван накопителем 4х и т.д. При дальней шем увеличении скорости вращения производители столкнулись с определенными пробле мами, связанными с созданием двигателя, позволяющего очень быстро изменять скорость работы при считывании данных с различных частей диска. Это стало причиной того, что большинство быстрых накопителей DVD имеют постоянную скорость вращения (причем ли нейная скорость не является постоянной). Так как угловая скорость (скорость вращения) ос тается постоянной, этот метод, как уже упоминалось, получил название записи с постоянной угловой скоростью (Constant Angular Velocity — CAV).

Накопители, имеющие более высокую скорость, больше подходят для считывания дан ных, чем для воспроизведения видеофрагментов. Высокая скорость накопителя позволяет при считывании диска уменьшить время перехода с одного слоя на другой, при этом совер шенно не влияя на качество видеоизображения.

Практически все существующие DVD-ROM, имеющие скорость 20х и более, являются накопителями CAV, поэтому объявленная скорость передачи достигается только при считы вании данных, расположенных на внешней части диска. В табл. 10.14 приведены скорости пе редачи данных накопителей DVD-ROM, достигаемые при считывании DVD, а также их со отношение со скоростью дисководов CD-ROM.

• Столбец 1. Объявленная скорость накопителя, которая представляет собой постоян ную скорость дисководов CLV или максимальную скорость накопителей CAV (большинство накопителей DVD-ROM являются устройствами CAV).

• Столбцы 2-3. Время, затрачиваемое накопителем CLV на считывание всех данных указанного диска. Для накопителей CAV эти значение будут больше, так как средняя скорость считывания данных ниже, чем объявленная. В столбце 4 приведена скорость передачи данных, которая при использовании накопителей CAV достигает макси мального значения только во время чтения конечных данных диска.

Спецификации и типы накопителей CD/DVD Таблица 10.14. Скорости накопителей DVD-ROM и скорости передачи данных Столбец Столбец 1 Столбец Столбец 2 Столбец 5 Столбец 6 Столбец Фактическая Средняя Объявленная Время считы- Время считы- Минимальная скорость вания одно- вания двух- Скорость скорость скорость пере- скорость DVD-ROM слойного диска слойного передачи данных, DVD-ROM дачи данных, DVD-ROM (макс. CAV) DVD (CLV) диска DVD (CLV) байт/с (макс. CAV) (мин. CAV) байт/с (CAV) (CAV) 51,4 0,4х 0,7х 1х 56,5 1384 615 553 2х 25,7 0,9х 1,4* 28,3 1 107 2 769 14,1 1,7х 2,9х 4х 12,8 5 538 462 2 353 4,3х 9,4 2,5х 6х 8,6 8 307 8х 6,4 3,3х 4 569 231 5,7х 11076 7, 5,7 13 846 154 4,1х 5676 923 7,1х Юх 5, 12х 4,7 5,0х 6923077 8,5х 4,3 6,6х 16х 3,5 3,2 22153846 9138 462 11,5к 8,3х 20х 2,8 2,6 27 692308 11 492 308 14,2х 24х 2,4 9,9х 13 707 692 17,0х 2,1 33230 13,2х 226х 32х 1,6 44 307 692 18 1, 16,6х 22 984 615 28,3х 40х 1,4 55 1, 48х 19,9х 27 553 846 34,0х 66 1,2 1, 20,7х 28 661 538 35,4х 50х 69 230 1, 1, • Столбцы 4-8. Фактическая минимальная скорость накопителей CAV, минимальная скорость передачи, достигаемая при считывании данных, расположенных в начале диска, а также оптимизированная средняя скорость (приведенные значения справед ливы только при чтении полностью записанного диска;

при других условиях средняя скорость значительно ниже). Значения минимальной скорости передачи данных вы ражены в байтах в секунду (байт/с), остальные параметры приведены в формате "х".

• Столбцы 9-10. Максимальные линейные скорости, достигаемые накопителем, выра женные в метрах в секунду (м/с) и милях в час (миль/ч). Эти скорости поддержива ются накопителями CLV на всем пространстве диска;

накопители CAV достигают ука занных скоростей только на внешней части диска.

• Столбцы 11-12. Скорости вращения накопителя. В первом столбце приведены значе ния скорости вращения диска при считывании данных, расположенных в его начале.

Эти значения применимы к накопителям обоих типов (CLV или CAV). Для накопите лей CAV приведенные значения постоянны, независимо от места расположения счи тываемых данных. В столбце 12 показана максимальная частота вращения накопите лей CLV-типа. Поскольку большинство высокоскоростных дисководов являются уст ройствами CAV, значения, приведенные в этом столбце, в основном теоретические.

• Столбец 13. В этом столбце отражено быстродействие накопителей DVD по отноше нию к дисководам CD-ROM. Приведенные значения относятся в первую очередь не к скорости передачи данных, а к скорости вращения. Другими словами, накопитель 12х DVD читает компакт-диски с такой же скоростью, что и дисковод 32х CD-ROM. Ско рости чтения компакт-дисков для большинства накопителей DVD взяты из специфи каций. Производительность некоторых накопителей благодаря использованию конст рукции PCAV (Partial CAV) может быть выше величин, указанных в таблице.

Время доступа Время доступа к данным для накопителей CD-ROM/DVD определяется так же, как и для жестких дисков. Оно равняется задержке между получением команды и моментом считыва ния первого бита данных. Время доступа измеряется в миллисекундах, и его стандартное пас портное значение для накопителей 24х приблизительно равно 95 мс. При этом имеется в виду среднее время доступа, поскольку реальное время зависит от расположения данных на диске.

Очевидно, что при работе на внутренних дорожках диска время доступа будет меньше, чем 376 Глава 10. Сменные носители Столбец 8 Столбец 10 Столбец 12 Столбец Столбец 9 Столбец Средняя Скорость передачи Скорость вращения скорость пере- Максимальная Максимальная однослойного DVD IСкорость вращения при считывании дачи данных, линейная линейная (макс. CAV, мин. однослойного DVD накопителем скорость, м/с скорость, миль/ч CD-ROM байт/с (CAV) CLV), об/мин (макс. CLV), об/мин 7, 969 231 3,5 2.7х 570 1 938 462 7,0 15,6 5.4х 1 3946 154 14,0 31,2 2 279 6059 11х 46, 5 884 615 20,9 16х 3418 9 7 823 077 2,9 62,5 21х 4 558 34,9 78,1 27х 9761 538 5697 11 769 231 41,9 93,7 32х 6836 18 15646154 55,8 124,9 43х 9115 19592308 69,8 156,1 54х 11394 30 23469 231 83,8 187,4 36357 64х 31292308 249,8 86х 111,7 18 230 48 39184 615 139,6 312,3 107х 22788 47007692 374, 167,5 72714 129х 27 48 946154 174,6 390,3 134х 28 485 при считывании информации с внешних дорожек. Поэтому в паспортах на накопители при водится среднее время доступа, определяемое как среднее значение при выполнении несколь ких случайных считываний данных с диска.

Разумеется, чем меньше время доступа, тем лучше, особенно в тех случаях, когда данные нужно находить и считывать быстро. Время доступа к данным на CD-ROM/DVD постоянно сокращается. Заметим, что этот параметр для накопителей CD-ROM намного хуже, чем для жестких дисков (100-200 мс для CD-ROM и 8 мс для жестких дисков). Столь существенная разница объясняется принципиальными различиями в конструкциях: в жестких дисках ис пользуется несколько головок, и диапазон их механического перемещения меньше. Накопи тели CD-ROM/DVD используют один лазерный луч, который перемещается вдоль всего диска. К тому же данные на компакт-диске записаны вдоль спирали и после перемещения считывающей головки для чтения данной дорожки необходимо ждать, когда лазерный луч попадет на участок с нужными данными. При чтении внешних дорожек время доступа боль ше, чем при чтении внутренних дорожек.

Время доступа к данным в современных накопителях CD-ROM/DVD существенно сни зилось по сравнению с первыми односкоростными моделями. Обычно, когда увеличивается скорость передачи данных, соответственно уменьшается время доступа. В табл. 10.15 приве дены стандартные значения этого параметра для накопителей CD-ROM различных типов.

Таблица 10.15. Стандартное время доступа к данным в накопителях CD-ROM Время доступа к данным, мс Тип накопителя Односкоростной (1х) Двухскоростной (2х) Трехскоростной (Зх) Четырехскоростной (4х) Шестискоростной (6х) Восьмискоростной-двенадцатискоростной (8х-12х) Шестнадцатискоростной-двадцатичетырехскоростной (16х-24х) Тридцатидвухскоростной-пятидесятидвухскоростной и выше (32х-52х) 85-75 и меньше Приведенные данные характерны для устройств высокого класса. В каждой категории на копителей (с одинаковой скоростью передачи данных) могут быть устройства с более высо ким или с более низким значением времени доступа. Повышение точности позиционирова Спецификации и типы накопителей CD/DVD ния и увеличение общей длины дорожки привели к тому, что в технических характеристиках накопителя обычно указывается две величины времени доступа: одна из них относится к чте нию DVD, а вторая — к считыванию данных с компакт-дисков. Время доступа к данным DVD обычно на 10-20 мс больше, чем для компакт-дисков.

Кэш-память Во многих накопителях CD/DVD-ROM имеются встроенные буфера, или кэш-память.

Эти буфера представляют собой устанавливаемые на плате накопителя микросхемы памяти для записи считанных данных, что позволяет передавать в компьютер за одно обращение большие массивы данных. Обычно емкость буфера составляет 256 Кбайт, хотя выпускаются модели как с большими, так и с меньшими объемами (чем больше— тем лучше!). Емкость буфера накопителей перезаписываемых CD/DVD достигает 2-8 Мбайт и более, что позволя ет избежать проблем с "недобором" данных и обеспечить более плавное выполнение записи.

Как правило, в более быстродействующих устройствах емкость буферов больше.

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 16 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.