• Save
54
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

54

on

  • 204 views

 

Statistics

Views

Total Views
204
Views on SlideShare
204
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
0
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    54 54 Document Transcript

    • Лекция №16.ОПТИЧЕСКИЕ НАКОПИТЕЛИ: CD-ROM, CD-R, DVD-ROM,DVD-RПлан лекции:1. Оптический накопитель CD-ROM.2. Оптические накопители CD-R и CD-RW.3. Оптические диски DVD-ROM.4. DVD-R и DVD-RW.CD-ROMНакопители CD-ROM с момента своего появления в 1984 г. прошли неменее славный путь, чем флоппи-дисководы. Сейчас найти ПК, в котором небыло бы нaкопителя, способного читать диски CD-ROM, даже труднее, чем ПКбез НГМД. Максимальные скорости вращения дисков выросли до 12 тыс.об./мин. Немногие из современных жестких дисков могут похвастатьсятакими скоростями, а ведь в CD-ROM с такой скоростью вращается сменныйноситель большего диаметра, который может быть не слишком хорошосбалансирован. При подобных скоростях повышенную вибрацию и, какследствие, увеличение частоты ошибок могут вызвать даже неравномерностьнанесения типографской краски в надпечатке диска или надпись, сделаннаяфломастером на одной из его половинок. Поэтому "гонка за X" прекратиласьпо достижении отметки 60Х, а на практике "надежной и достаточной"считается скорость 40Х. При этом следует понимат ь, что 40 или 60Х (6 или 9Мбайт/с) - всего лишь максимальная скорость передачи данных, котораядостигается только на внешних дорожках диска. Исключение составлялинакопители, выполненные по разработанной компанией Zen Researchтехнологии TrueX, когда читаются одновременно несколько дорожек.Благодаря этой технологии компании Kenwood удалось Д1 вести "X" до 72,однако выпуск таких устройств оказался экономически невыгодным и нынепрекращен.Накопленный в процессе совершенствования накопителей CD-ROM опытне пропал даром. В первых таких устройствах использовался режимпостоянной линейной скорости (constant linear velocity, CLV), пришедший изиндустрии аудио-CD. Скорость передачи данных в дисководе IX равнялась150 кбайт/с и была постоянной на всех дорожках, для чего при перемещенииголовки от центра диска к его периферии скорость вращенияпропорционально уменьшалась. Поскольку диск с данными не обязательнодолжен читаться на постоянной скорости, изготовители CD-ROM дляуменьшения времени доступа стали применять также присущие жесткимдискам режим постоянной угловой скорости (constant angular velocity, CAV)или комбинацию эта двух режимов. Называется эта технология partial-CAили zoned-CLV и предполагает разбиение диска по ра диусу на несколькозон, в каждой из которых исполь зуется своя скорость вращения, а чтениеможет про исходить как в режиме CAV, так и в CLV. Теперь эта технологияшироко используется в записывающих накопителях.
    • Общее устройство трехлучевой оптической системы накопителя CD-ROMВажным этапом в обеспечении совместимости четырех главных форматовкомпакт-дисков - CD-Digital Audio (CD-DA), CD-ROM, CD-Recordable (CD-R) иCD-Rewritable (CD-RW) - стало принятие ассоциацией изготовителейоптических устройств хранения данных (Optical Storage TechHeTlogyAssociation, OSTA) спецификации MultiRead. Устройства, помеченныесоответствующим логотипом, гарантируют возможность чтения дисков всехчетырех форматов.Интересную новинку представила на прошедшей недавно в Ганноверевыставке CeBIT2002 компания flexs-torm GmbH - первый в мире гибкий CD-диск. 0,1-миллиметровый flexCD может считываться существующиминакопителями с помощью специального адаптера, представляющего собойдва кружка из твердого пластика.Утверждается, что время изготовления flexCD в 10 раз меньше, чемтрадиционного CD-ROM, и составляет всего 0,3 с при значительно меньшихпроизводственных затратах. Предполагается, что он найдет широкоеприменение для распространения рекламных и других информационныхматериалов. Его легко можно будет вшивать в журналы, рассылать вконвертах или даже распространять в виде этикеток на упаковке каких-либопродуктов.CD-R, CD-RWОб оптических дисках с однократной записью (WORM) заговорили вконце 80-х. В 1990 г. появилась "Оранжевая книга II", устанавливавшаяспецификации для записываемых CD. В 1993 г. компания Philips выпустилапервый накопитель CD-R. В качестве "болванок" для записи использовалисьобычные поликарбонатные диски, покрытые специальным красителем(цианиновым, фталоцианиновым или азокрасителем), поверх которого
    • напылялся тончайший отражающий слой благородного металла, обычночистого серебра или золота. При записи лазерный луч, сфокусированный наслое красителя, физически "выжигал" его, образуя непрозрачные участки,аналогичные "ямкам" на обычном штампованном CD.Носители CD-R не полностью отвечают определению WORM(однократная запись, многократное чтение), поскольку часть II "Оранжевойкниги" предусматривает возможность многосеансовой записи. Каждый сеанссостоит из одной или нескольких дорожек данных, начального и конечного"пустых" участков и соответствующей записи в "содержании" (ТОС) диска.Наличие неиспользуемых участков приводит к потере при записи каждогоследующего сеанса 13,5 Мбайт пространства на CD-R.В конце прошлого века накопители CD-R, достигшие к тому временискоростей по записи/чтению 8Х/24Х, были вытеснены более универсальныминакопителями CD-RW, позволяющими записывать не только диски соднократной записью, но и перезаписываемые.В отличие от органических красителей, используемых для формированияактивного слоя в дисках CD-R, в CD-RW активным слоем являетсяспециальный поликристаллический сплав (серебро-индий-сурьма-теллур),который переходит в жидкое состояние при сильном (500-700°С) нагревелазером. При последующем быстром остывании жидких участков ониостаются в аморфном состоянии, поэтому их отражающая способностьотличается от поликристаллических участков. Возврат аморфных участков вкристаллическое состояние осуществляется путем более слабого нагреваниже точки плавления, но выше точки кристаллизации (примерно 200 °С).Выше и ниже активного слоя располагаются два слоя диэлектрика (обычнодвуокиси кремния), отводящих от активного слоя излишнее тепло в процессезаписи; сверху все это прикрыто отражающим слоем, а весь "сэндвич"нанесен на поликарбонатную основу, в которой выпрессованы спиральныеуглубления, необходимые для точного позиционирования головки и несущиеадресную и временную информацию.В накопителе CD-RW используются три режима работы лазера,отличающиеся мощностью луча: режим записи (максимальная мощность,обеспечивающая переход активного слоя в неотражающее аморфноесостояние), режим стирания (возвращает активный слой в отражающеекристаллическое состояние) и режим чтения (самая низкая мощность, невлияющая на состояние активного слоя).
    • Разрез носителя CD-RW или DVD+RWСамая большая проблема, которая всегда преследовала изготовителейустройств записи на оптические диски, - опустошение буфера. Посколькузапись идет с постоянной (линейной или угловой) скоростью, в буфередисковода постоянно должны присутствовать данные для записи. Если покаким-либо причинам (перегрузка ЦП другими задачами, проблемы винтерфейсе, сбой программы и т. п.) данные начинают поступать слишкоммедленно, может возникнуть ситуация, когда в буфере накопителя нетданных для записи следующего блока. В накопителях первых поколений этоприводило к безвозвратной порче "болванки" в случае CD-R илинеобходимости стирать и заново записывать CD-RW. В конце 2000 г. Sanyoзапатентовала технологию BURN-Proof (Buffer UndeRuN-Proof, т. е. защита отопустошения буфера), которая позволяла останавливать запись, если объемданных в буфере становился меньше определенного порога, и возобновлятьее с того же места при заполнении буфера. Сейчас вариации этих технологий(каждая фирма называет их по-своему: у Yamaha это "SafeBurn", у Acer -"Seamless Link", у Ricoh - "JustLink") применяются практически всемиизготовителями накопителей CD-RW.Plextor использует комбинацию технологии Sanyo и своей собственнойпод названием "PoweRec" (Plextor Optimised Writing Error Reduction Control).При этом процесс записи периодически приостанавливается по методикеBURN-Proof и производится проверка качества записи, чтобы установить,возможно ли наращивание скорости.Похоже, что процесс роста "X" в накопителях CD-RW, шедший впоследние год-два семимильными шагами, приближается к своемулогическому завершению, как это случилось в свое время с CD-ROM. Вовсяком случае, недавно компания ТЕАС выпустила накопитель со скоростямизаписи/перезаписи/чтения 40Х/12Х/ 48Х. Кроме 8-Мбайт буфера и временидоступа к данным всего 72 мс, новый накопитель - один из первых на рынке,
    • поддерживающих технологию EasyWrite, основанную на разработанныхгруппой Mount Rainier (в нее входят Philips, Microsoft, Compaq и Sony)спецификациях, которая позволяет осуществлять пакетную запись на CD-RW(путем переноса файлов аналогично записи на флоппи-диск) легко и быстро,без применения специальных драйверов типа Direct CD.Совсем недавно появилась информация о том, что разработаннаякалифорнийской компанией Calimetrics технология многоуровневой записиML (MultiLevel) получила реальное воплощение в созданном корпорацией TDKпрототипе накопителя CD-RW, позволяющем на те же самые носители и безизменения оптической части дисковода записывать до 2 Гбайт информации,т. е. утроить информационную емкость носителей. Скорость записи на CD-Rпри этом может достигать 48Х. Для этого достаточно лишь установить внакопитель разработанную и уже выпускаемую компанией Sanyo микросхемукодека ML ENDEC. TDK входит в созданный в конце 2000 г. ML Alliance, вкоторый кроме Calimetrics вошли Sanyo, Mitsubishi Chemical, Plextor, ТЕАС,Yamaha и Verbatim. ML-диски будут поддерживать также основныеизготовители ПО для записи CD-R и CD-RW Ahead Software (Nero) и Roxio(EasyCD Creator).Предполагается, что использование этой технологии позволит такжеподнять емкость и скорость передачи записывающих накопителей DVD+RWкак минимум в два раза.DVD-ROMНедостаточная емкость (650 или 700 Мбайт) CD-ROM и невозможностьдальнейшего повышения производительности заставили задуматься о новомформате оптических дисков. История его возникновения, в отличие отпростой и ясной истории создания CD, полна противоречий, столкновений иинтриг. По первоначальному замыслу новый диск должен был прийти насмену видеокассетам VHS. У истоков DVD (первоначально эта аббревиатурарасшифровывалась как "Digital Video Disk", т. е. "цифровой видеодиск", апозднее, когда на DVD стали записывать не только видео, превратилась в"Digital Versatile Disk", т. е. "цифровой многофункциональный диск"), стояли,с одной стороны, Matsushita Electric, Toshiba и кинокомпания Time/Warner,разработавшие технологию Super Disc (SD), а с другой - "родители" компакт-диска Sony и Philips со своей технологией Multimedia CD (MMCD). Посколькудва этих формата были абсолютно несовместимы друг с другом, в 1995 г. поддавлением гигантов индустрии ИТ (Microsoft, Intel, Apple и IBM) длявыработки единого стандарта была создана организация DVD Consortium, вкоторую вошли основные изготовители накопителей и носителей к ним,общим числом 11; впоследствии название было изменено на DVD Forum.Аналогично разноцветным "книгам", определяющим форматы компакт-дисков, существует 5 документов, описывающих форматы DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-R (однократно записываемый DVD) и DVD-RAM (DVD свозможностью многократной записи). В последнее время появилось такжедва новых формата многократно записываемых дисков - DVD-RW и DVD+RWи один - однократно записываемых DVD+R.
    • В отличие от CD-ROM, которые бывают только односторонними иоднослойными, DVD могут быть также двухслойными и двусторонними. Такимобразом, существует 4 варианта DVD-дисков: DVD-5 (одностороннийоднослойный, емкость 4,7 Гбайт), DVD-9 (односторонний двухслойный, 8,5Гбайт), DVD-10 (двусторонний однослойный, 9,4 Гбайт) и DVD-18(двусторонний двухслойный, 17 Гбайт).Каким же образом удалось разместить на точно таком же по размерамдиске в 7-25 раз больше информации? Прежде всего благодаря применениювместо ИК-лазера с длиной волны 780 нм лазера красного диапазона сдлиной волны 635 или 650 нм. Уменьшение длины волны позволилосократить минимальный размер "ямок" (углублений на покрытойотражающим слоем поверхности поликарбонатной основы диска, несущихинформацию) с 0,83 до 0,4 мкм, а шаг дорожек - с 1,6 до 0,74 мкм, что далообщий выигрыш в емкости в 4,5 раза. Остальное было получено за счетприменения более эффективных кодов коррекции ошибок, которыепозволили значительно уменьшить процент, отводимый на эти коды в каждомпакете данных.Возможность изготовления двухслойных дисков (отражающий материалпервого слоя является полупрозрачным, так что можно фокусировать лазерна лежащем над ним втором отражающем слое) позволила поднять емкостьеще почти в два раза (на самом деле несколько меньше, поскольку вполупрозрачном слое не удается достичь такой же плотности записи, как вполностью отражающем). Двухсторонний диск, который представляет собойкак бы два односторонних, склеенных отражающими слоями внутрь (общаятолщина диска при этом остается равной 1,2 мм), еще в два раза увеличилвозможную емкость DVD, хотя в этом случае возникает определенноенеудобство: диск приходится переворачивать вручную.Прямая перезапись в DVD+RWПовышение плотности размещения данных на диске привело кавтоматическому увеличению скорости передачи данных при той же скоростивращения носителя. Так, в накопителе CD-ROM IX данные передаются соскоростью 150 кбайт/с, тогда как в DVD-ROM IX скорость передачи достигает1250 кбайт/с, что соответствует 8Х CD-ROM. Современные накопители DVDдостигли скоростей 16Х, что, как несложно подсчитать, дает 128Х для CD-ROM! Для обеспечения совместимости накопителей DVD с носителями CDприменяются различные технические решения, в том числе сменафокусирующих линз, два лазера с длинами волн 780 и 650 нм или
    • специальный голографический элемент, обеспечивающий правильнуюфокусировку для каждого типа носителя. Принятие в качестве основногоформата файловой системы DVD разработанной OSTA спецификации UDF(Universal Disc Format), а точнее, ее подмножества, называемого MicroUDF,сняло проблемы, связанные с необходимостью разработки новых форматоввсякий раз, когда появляется новый класс данных, которые необходимозаписывать на диск. Поскольку эта спецификация включает и стандартнуюдля CD-ROM файловую систему ISO-9660, решаются проблемы совместимостис ОС, поддерживающими эту систему. Диски DVD-ROM используютпромежуточный формат UDF Bridge (в этом формате отсутствует поддержкаразработанного Microsoft для работы с длинными и Unicode-именами файловрасширения ISO 9660, названного Joliet), тогда как для дисков DVD-Videoприменяется полный формат UDF. Файлы DVD-Video не должны превышатьпо размеру 1 Гбайт, не должны фрагментироваться (каждый файл должензанимать одну связную область диска), а ссылки на них, записанные вформате 8.3, должны располагаться в каталоге VIDEO_TS, который долженбыть первым на диске. Аудиофайлы размещаются в отдельной области диска(DVD-Audio zone), а ссылки на них - в каталоге AUDIO_TS.Видео записывается на DVD обычно в формате MPEG-2. Диски DVD-Videoмогут использовать несколько различных систем защиты от копирования,самая известная и простая из которых, доставляющая массу неудобствпользователям, - региональное кодирование. Весь мир разбивается по этойсистеме на семь регионов (страны бывшего СССР попадают в пятый регионвместе с Индией, Африкой, Северной Кореей и Монголией). Диск DVD-Video,предназначенный, скажем, для первого региона (США), по идее, не долженсчитываться дисководом или плейером для пятого региона. На практике,однако, в России чаще всего используются многорегиональные дисководы идиски.DVD-R for General, DVD-R for Authoring, DVD-RAM, DVD-RW,DVD+RW, DVD+RВсего на данный момент существует шесть форматов записываемых DVD (вхронологическом порядке их появления): DVD-R for General, DVD-R forAuthoring, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW и DVD+R. Сейчас ситуацияскладывается так, что первые четыре формата, скорее всего, уйдут впрошлое. Альянс основных изготовителей записываемых оптическихнакопителей, в который входят такие "киты", как HP, Sony, Ricoh и др.,объединившихся вокруг технологий DVD+RW и DVD+R, похоже, не оставитим никаких шансов, хотя компания Pioneer, впервые предложившая форматDVD-RW в конце 1999 г. и добившаяся его одобрения в DVD Forum (DVD+RWпока такого одобрения не получил, несмотря на то, что все члены DVD+RWAlliance входят в число учредителей DVD Forum), не собирается пока сдаватьсвоих позиций.Важнейшее преимущество формата DVD+RW (и его разновидности дляносителей с однократной записью DVD+R) - совместимость записанных в немносителей с подавляющим большинством обычных накопителей DVD-ROM ибытовых DVD-плейеров. Диски формата DVD-RW обладают таким свойствомтолько при записи их в "совместимом" режиме, в котором невозможна записьс переменной битовой частотой и требуется так называемая "финализация"
    • диска, занимающая до 15 мин. Еще одна ценнейшая возможность -использование этих накопителей для записи (и, разумеется, чтения) дисковCD-R и CD-RW.DVD+RW представляет собой развитие технологии DVD-RW. Для записииспользуется технология фазового перехода, полностью аналогичнаяиспользуемой в CD-RW. Точное позиционирование головки обеспечиваетсяволнистыми канавками, проложенными вдоль всей спиральной дорожкидиска. Благодаря им появляется возможность так называемого связываниябез потерь, т. е. обеспечения связности записываемого видеофайла даже прибольших перерывах в передаче данных от ПК. Можно даже редактироватьотдельные участки уже записанного файла!Прямая перезапись в DVD+RWНакопители DVD+RW позволяют записывать одно-и двухсторонние дискиемкостью соответственно 4,7 и 9,4 Гбайт. Двухслойные диски неподдерживаются.Формат однократной записи DVD+R, в отличие от CD-R, которыйпредшествовал CD-RW, появился совсем недавно, после успешного стартаперезаписываемого DVD+RW. Первые накопители DVD+RW/+R началипоявляться только весной 2002 г. Один из первых таких накопителей, RicohMP5125A, записывает диски DVD+RW и DVD-R на скорости 2,4Х, диски CD-Rна скорости до 12Х, CD-RW - до 10Х. Максимальные скорости чтениясоставляют для DVD 8X, а для CD 32X, времена доступа соответственно 140 и120 мс. Совместимость - проблема, которая преследовала накопители DVD ссамого их рождения. Только в конце 1999 г. на рынке появились накопителитретьего поколения, в которых были решены проблемы совместимости сдисками CD-R, CD-RW, DVD-RAM и DVD+RW. В приведенной ниже таблицеобобщены данные о совместимости оптических носителей и дисководовразличных форматов ("Чт." означает возможность чтения носителя данноготипа в соответствующем накопителе, "Зап." - возможность записи). Заметим,что "Да" не означает, что любой накопитель данного типа будет читать(записывать) любой диск соответствующего типа. Это означает лишь, чтосказанное будет выполняться как правило.