Приводы cd-rom. Форматы и стандарты - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Приводы cd-rom. Форматы и стандарты - страница №1/1




Привод CD-ROM

Политехнический колледж КБГУ отделение ВМКСС - 335на тему «Приводы CD-ROM. Форматы и стандарты» выполнил: ст-т 3 к. Афаунов Э. принял(а):_______________ Нальчик, 2002. Оглавление Приводы CD-ROM. Форматы и стандарты 3 Форматы и стандарты 3 Основные принципы функционирования 6 1. Приводы CD-ROM. Форматы и стандарты Компакт-диски (CD-ROM), изначально разработанные для любителейвысококачественного звучания, проочно обосновались теперь на рынкекомпьютерных устройств. Благодаря своим малым размерам, большой емкости,надежности и долговечности они с успехом применяются в качестве устройстввнешней памяти. Попутно отметим, что наличие привода CD-ROM на вашемкомпьютере позволяет не только использовать диски с программами, но ислушать музыку. Собственно привод компакт-дисков не похож на обычные дисководы толькопотому, что на эти диски нельзя записывать информацию. Низкая скоростьпередачи (около 150 - 300 Кбайт/с) обуславливает необходимость правильнойорганизации данных на самом оптическом диске, иначе задержки в передачеданных могут достигать до 0,75 секунды, Кстати, на один компакт-диск можновместить 150000 страниц текста, что эквивалентно 17 Библиям. Теперь немногоистории. 2. Форматы и стандарты Музыкальные оптические компакт-диски пришли на смену виниловым("грампластинкам") в 1982 году примерно в то же время, когда появилисьпервые персональные компьютеры фирмы IBM. Эти устройства явилисьрезультатом плодотворного сотрудничества двух гигантов электроннойпромышленности - японской фирмы Sony и голландской Philips. Любопытно, чтострого определенная емкость компакт-дисков связана с интересной историей. Исполнительный директор фирмы Sony Акио Морита (кстати, именно онявляется автором плеера Walkman) решил, что компакт-диски должны отвечатьзапросам исключительно любителей классической музыки не более и не менее.После того как группа разработчиков провела опрос, выяснилось, что самымпопулярным классическим произведением в Японии в те времена была 9-ясимфония Бетховена, которая длилась 72,73 минуты. Видимо, если бы японцыбольше любили короткие симфонии Гайдна или оперы Вагнера (исполняемые подва вечера), развитие компакт-дисков могло пойти совсем по другому пути. Нофакт остается фактом, поэтому было решено, что компакт-диск должен бытьрассчитан всего на 74 минуты звучания, а точнее на 74 минуты и 33 секунды.Так родился стандарт, известный как "Красная Книга" (Red Book). Не вселюбители музыки могли согласиться с выбранной длительностью звучания, но,по сравнению с 45 минутами, предоставляемыми виниловыми пластинками, и ихнедолговечностью это было существенным шагом вперед. Когда 74 минутыпересчитали в байты, то получилось как раз 640 Мбайт. Напомним, что в работе над "Красной Книгой" (Red Book) кромеспециалистов фирмы Sony приняли участие и специалисты фирмы Philips. Этаспецификация, в частности, определяла минимальные требования к качествузаписи звука и регламентировала, например, такие характеристикиаудиокомпакт-дисков, как их размер, метод кодирования данных ииспользование единой спиральной дорожки. Две вышеназванные фирмы сыграли также ведущую роль при разработкепервой спецификации цифровых компакт-дисков - так называемой "Желтой Книги"(Yellow Book). Она послужила основой для создания компакт-дисков скомплексным представлением информации, то есть способных хранить не толькозвуковые, но также текстовые и графические данные (CD-Digital Audio, CD-DA). При этом привод, читая заголовок диска, сам определял его тип (аудио-или цифровые данные). В этом стандарте, однако, не регламентировалисьлогические и файловые форматы компакт-дисков, поскольку решение этихвопросов было полностью отдано на откуп фирмам-производителям. Это, вчастности, означало, что компактдиск, соответствующий требованиям "ЖелтойКниги", мог работать только на конкретной модели накопителя. Такоеположение дел, особенно в связи с большим коммерческим успехом компакт-дисков, разумеется, не могло удовлетворить производителей подобныхустройств. В общих интересах необходимо было срочно найти компромисс. Именно поэтому вторым стандартом "де-факто" для цифровых компакт-дисков стала спецификация HSG (High Sierra Group), или просто High Sierra.Этот документ носил, вообще говоря, рекомендательный характер и былпредложен основными производителями цифровых компакт-дисков с цельюобеспечить хотя бы некоторую совместимость. Данная спецификация определялауже как логический, так и файловый форматы компакт-дисков. Отметим, кстати, любопытную деталь: название спецификации повторяетназвание отеля и казино: одного из городков в Калифорнии, где собралисьобсудить свои вопросы лидеры в производстве CD-ROM. К сожалению, для HSG-спецификации подходящего цвета книги так и не нашлось. Впрочем, созданная спецификация оказалась настолько привлекательной,что принятый несколько позже международный стандарт ISO 9660 для цифровыхкомпакт-дисков в принципе совпадал с основными положениями HSG. Заметим,что все компакт-диски, соответствующие требованиям стандарта ISO 9660,который определяет их логический и файловый форматы, являются совместимымидруг с другом. В частности, этот документ определяет, каким образом найтина компакт-диске его содержание (Volume Table Of Contents, VTOC). Заметим,что базовый формат, предложенный в HSG-спецификации, во - многом напоминалформат флоппи-диска. Как известно, системная дорожка (трек 0) любой дискеты не только идентифицирует сам флоппи-диск (его плотность, типиспользуемой операционной системы), но и хранит информацию о том, как онорганизован по директориям, файлам и поддиректориям. Инициирующая дорожкаданных на компакт-диске начинается со служебной области, необходимой длясинхронизации между приводом и диском. Далее расположена системная область,которая содержит сведения о структурировании диска. В системной областинаходятся также директории данного тома с указателями или адресами другихобластей диска. Существенное различие между структурой компакт-диска и,например, дискетой заключается в том, что на CD системная область содержитпрямой адрес файлов в поддиректориях, что должно облегчить их поиск.Международный стандарт ISO 9660 описывает файловую систему на CD-ROM. ISO9660 первого уровня напоминает файловую систему MS-DOS: имена файлов могутсодержать до восьми символов, расширение имени файла (состоящее из трехсимволов) отделяется от имени файла точкой. Имена файлов не могут содержатьспециальных символов ("-", "~", "=", "+"). При именовании файловиспользуются символы только верхнего регистра, цифры и символ "_". Именакаталогов не мо гут иметь расширений. Каждый файл имеет версию - номерверсии отделяется от расширения символом ";". Каталоги могут иметь глубинувложенности 8. Стандарт ISO 9660 второго уровня позволяет использовать вименах файлов до 32 символов, накладывая описанные выше ограничения. Диски, созданные сиспользованием такого стандарта, не могут использоваться в рядеоперационных систем, включая и MS-DOS. Перед тем как продолжить наш рассказ, введем для компакт дисковпонятие сеанса. В следующем разделе мы поясним 6oлee подробно, какзаписываются данные на CD, а сейчас лишь отметим, что для большинствакомпакт-дисков вся хранимая впоследствии на них информация заносится заодин техноло-, гический цикл, или сеанс (single session). Как ужеговорилось оглавление диска, то есть указатель того, где и как на немхранится информация, содержится в VTOC. Однако после того как появиласьтехнология позволяющая дописывать информацию на специальные (дописываемые)CD-ROM, речь пошла уже о многосеансовых компакт-дисках и соответствующихприводах (multi session). Так, многосеансовые записи определены в форматахKodak PhotoCD и CD-ROM ХА (eXtended Architecture). В частности, технология фирмы Eastman Kodak PhotoCD предлагается вкачестве недорогого средства для создания и доступа к цифровым фотографиям.Например, по этой технологии на специальный (дописываемый) компакт-дискможно записать любые 35-мм слайды и негативы, причем как черно-белые, так ицветные Таблица 3.1 ные. Для того чтобы просматривать фотографии на зкранемонитора, необходим, разумеется, PhotoCD-совместимый привод. Такие приводыобладают способностью работать с многосеансовыми записями, то естьзаписями, сделанными именно в несколько приемов (сеансов). Обычный приводCD-ROM сможет прочесть (увы !) только первую запись (сеанс). Но одна записьможет, разумеется, содержать несколько фотографий. В таблице показаны основные типы разрешений, с которыми могутхраниться изображения на PhotoCD.|Разрешение |Применение ||(в линиях) | ||256 х 384 |Бытовые телевизоры и VGA-адаптеры низкого разрешения ||512 х 768 |Телевизоры S-VHS и VGA-адаптеры с 1 и более байт || |памяти ||1024 х 1536 |В настоящий момент не воспроизводимо ||2048 х 3072 |В настоящий момент не воспроизводимо | 3. Основные принципы функционирования Обычный процесс изготовления компакт-диска состоит из несколькихэтапов. Как правило, они включают в себя следующие операции: подготовкуинформации для записи на мастер-диск (первый образец), изготовление самогомастердиска и матриц (негатив мастер-диска), тиражирование компакт-дисков.Закодированная информация наносится на мастер-диск лазерным лучом, которыйсоздает на его поверхности микроскопические впадины, разделяемые плоскимиучастками. Цифровая информация представляется здесь чередованием впадин(неотражающих пятен) и отражающих свет островков. Копии негатива мастер-диска (матрицы) используются для прессования самих компакт-дисков. Отметим,что сформированные лазерным лучом впадины очень малы по размеру. Примерно30-40 впадин соответствуют толщине человеческого волоса, а это примерно 50мкм. В приводе компакт-дисков можно выделить несколько базовых элементов:лазерный диод, сервомотор, оптическую систему (включающую в себярасщепляющую призму) и фотодетектор (см рисунок). [pic] Итак, считывание информации с компакт-диска, так же как и запись,происходит при помощи лазерного луча, но, разумеется, меньшей мощности.Сервомотор по команде от внутреннего микропроцессора привода перемещаетотражающее зеркало. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч наконкретную дорожку. Такой луч, попадая на отражающий свет островок, черезрасщепляющую линзу отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует этокак двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается ипоглощается - фотодетектор фиксирует двоичный ноль. В качестве отражающейповерхности компакт-дисков обычно используется алюминий. Разумеется, всяповерхность компакт диска покрыта прозрачным защитным слоем. В отличие, например, от винчестеров, дорожки которых представляютконцентрические окружности, компакт-диск имеет всего одну физическуюдорожку в форме непрерывной спирали, идущей от наружного диаметра диска квнутреннему. Тем не менее одна физическая дорожка может быть разбита нанесколько логических. В то время как все магнитные диски вращаются с постоянным числомоборотов в минуту, то есть с неизменной угловой скоростью (CAV, ConstantAngular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловойскоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV,Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних стороносуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов.Именно этим обуславливается достаточно низкая скорость доступа к данным длякомпакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами. Как мы уже отмечали, в последнее время появились так называемыеперезаписываемые компакт-диски CD-R (CD-Recordable). Носители типа CD-Rмогут быть записаны самим пользователем на специальном CD-R-приводе. Восновном здесь применяются технологии, основанные на изменении отражающихсвойств вещества подложки компакт-диска под действием луча лазера. Кстати,заметим, что перезаписываемые компакт-диски в несколько раз дороже обычных.Дело в том, что в качестве светоотражающего слоя в них используется уже неалюминий, а золото. Между прочим, подобные компакт-диски обычно служат какмастерные для дальнейшего тиражирования. Тем не менее в ряде случаев CD-R-диски можно использовать и для долговременного архивирования какой-либоценной информации. Заметим, что читать CD-R-диск можно и на обычномприводе, но, разумеется, только первый сеанс записи. Когда смотришь на неполностью записанный CD-R, область с информацией выглядит более темной иона легко различима. Писать информацию привод начинает от внутреннихлогических дорожек к внешним (от меньших по диаметру к большим). Стоит отметить основную разницу между аудиокомпакт дисками и компакт-дисками с цифровыми данными. Понятно, что пропуск (неправильное чтение)любой впадины на поверхности диска может привести к потере целостностизаписанных данных. Это в свою очередь ведет к воспроизведению невернойинформации или невозможности запустить исполняемые модули записанныхпрограмм. Другое дело аудиокомпакт-диски. Здесь пропуск нескольких впадин надиске практически не сказывается на качестве звучания. Дело в том, что вданном случае на помощь приходит принцип интерполяции. Как известно,интерполяция позволяет отыскивать значения промежуточных величин по ужеизвестным значениям. Например, предположим, что на аудиодиске было записанотри последовательных значения 10, 13 и 20. Допустим, что второе число понекоторым причинам не прочиталось (например, из-за загрязнения илиповреждения поверхности диска). Линейная интерполяция для чисел 10 и 20дает 15 [(10+20)/2]. Разумеется, полученное значение не совпадает сисходным, что, однако, в данном случае для кодирования аналогового сигнала(музыки) не имеет Особого значения, поскольку слушающий музыку не ощутитэто на слух. Таким образом, понятно, что привод для CD-ROM с цифровой информацией -устройство более прецизионное, нежели плеер, предназначенный только дляаудиодисков.