Носители информации – материал, который предназначен для записи, хранения и последующего воспроизведения информации.
Носитель информации - строго определённая часть конкретной информационной системы, служащая для промежуточного хранения или передачи информации.
Носитель информации – это физическая среда, в которой она фиксируется.
В роли носителя могут выступать бумага, фотопленка, клетки мозга, перфокарты, перфоленты, магнитные ленты и диски или ячейки памяти компьютера. Современная техника предлагает все новые и новые разновидности носителей информации. Для кодирования информации в них используются электрические, магнитные и оптические свойства материалов. Разрабатываются носители, в которых информация фиксируется даже на уровне отдельных молекул.
Все машинные носители делятся на:
1. Перфорационные – имеют бумажную основу, информация заносится в виде пробивок в соответствующей строке и столбце. Объем информации – 800 бит или 100 Кб.
2. Магнитные носители – в качестве них используются гибкие магнитные диски и кассетные магнитные ленты.
3. (компакт-диски) – это металлизированный пластиковый компакт-диск, диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм. На одной из его сторон нанесен светоотражающий алюминиевый слой, который покрыт защитным лаком для предотвращения повреждений. Запись и считывание информации производится лазерным лучом на дорожке, идущей по спирали от центра.
Оптические носители информации – (компакт диски) это металлизированный пластмассовый диск, диаметром 120 мм. И толщиной 1,2мм. На одной из его сторон нанесен светоотражающий алюминиевый слой, который покрыт защитным лаком для предотвращения повреждений. Запись и считывание информации производится лазерным лучом на дорожке, идущей по спирали от центра.
Виды оптических дисков:
1. CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) – компакт-диск, без возможности записи информации.
2. CD-R (Compact Disk Recordable) – компакт-диск с возможностью однократной записи информации.
3. CD-RW (Compact Disk Rewritable) – компакт-диск с возможностью многократной записи информации.
4. DVD (Digital Versatile Disk) – цифровой многослойный диск для записи больших объемов информации (до 18 Гб).
ДОСТОИНСТВА: Надежность. Возможность записи больших объемов информации. Неизнашиваемость.
Компакт-диск (Compact Disk, CD) – это диск диаметром 120 мм (4,75 дюйма) или 80 мм (3,1 дюйма) и толщиной 1,2 мм. Глубина штриха равна 0,12 мкм, ширина – 0,6 мкм. Штрихи расположены по спирали, от центра к периферии. Длина штриха – 0,9–3,3 мкм, расстояние между дорожками – 1,6 мкм. Компакт-диски состоят из трех-шести слоев. Стандартный пятидюймовый диск может содержать 650–700 Мбайт информации, 74–80 минут высококачественного стереозвука с частотой дискретизации 44,1 кГц и глубиной оцифровки 16 бит или огромное количество звука в формате MP3. На трехдюймовые диски помещается около 180 Мбайт информации. Иногда встречаются диски, называемые «визитной карточкой» (business card). По внешнему виду и размеру они напоминают визитную карточку, а фактически являются трехдюймовыми дисками, обрезанными с двух сторон. На такой компакт-диск записывается от 10 до 80 Мбайт.
В конце 1970х компании Sony и Philips начали совместную разработку единого стандарта оптических носителей информации. Philips создала лазерный проигрыватель, а Sony разработала технологию записи на оптических носителях информации. По предложению корпорации Sony размер диска был равен 12см, т.к. данный объем позволял записать целиком Девятую симфонию Бетховена. В 1982 в документе, названном Red Book (Красная книга), был опубликован стандарт обработки, записи и хранения информации на лазерных дисках, а также физические параметры диска, т.е.: 1. Физический размер диска. 2. Структура диска и организация данных. 2. Запись данных единым потоком от центра к периферии. 3. Чтение данных с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity, CLV).
Все данные на диске разделены на фреймы (frames). Каждый фрейм состоит из 192 бит для музыки, 388 бит для данных модуляции и коррекции ошибок и одного контрольного бита. 98 фреймов составляют один сектор (sector). Секторы объединяются в дорожку (track). На диске может быть записано максимум 99 дорожек.
Во время записи и считывания информации при перемещении луча лазера от центра к периферии скорость вращения диска ↓. Это необходимо для обеспечения возможности считывать и записывать один и тот же объем информации за одно и то же время. Поэтому без применения технологии CLV при воспроизведении, например, музыкальных произведений, происходило бы изменение скорости исполнения.
Из-за относительно небольшого размера лазерных дисков по сравнению с виниловыми пластинками их стали называть компакт-дисками, или сокращенно CD (Compact Disk). Первые компакт-диски предназначались для записи и воспроизведения музыки и позволяли хранить до 74 минут высококачественного стереозвука. Стандарт таких дисков был назван CD-DA (Compact Disk Digital Audio – компакт-диск цифрового аудио).
С развитием компьютерной индустрии появилась потребность в технологии, позволяющей хранить на компакт-дисках не только цифровой звук, но и различные данные. Компьютерные программы не могли поместиться на дискетах, а объемы пользовательских файлов становились все больше и больше.
В 1984 был опубликован стандарт, названный Yellow Book (Желтая книга). Компании Sony и Philips реорганизовали структуру компакт-дисков и стали применять новые коды коррекции ошибок – EDC (Error Detection and Correction) и ECC (Error Correction Code). Основной единицей размещения данных стал сектор. Один сектор содержит: 12 байт для синхронизации, 4 байта для заголовков, 2048 байт для данных пользователя и 288 байт для коррекции ошибок. Для считывания компьютерных данных была разработана технология CAV (Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость). Технология CAV позволяет считывать информацию с диска быстрее, чем технология CLV, так как при перемещении луча лазера от центра к периферии поток данных увеличивается. Современные приводы компакт-дисков поддерживают обе технологии. Компьютерные лазерные диски были названы CD-ROM – Compact Disk ReadOnly Memory (дословно – «память только для чтения на компакт-дисках»). В конце 1990-х привод компакт-дисков стал стандартным компонентом любого компьютера и подавляющее большинство программ стали распространяться на компакт-дисках.
Потребительский рынок стремительно расширялся, объемы производства возрастали, и крупнейшие производители занялись разработкой технологии, позволяющей пользователю самостоятельно записывать любую информацию на компакт-диск. В 1988 году компанией Tajyo Yuden был выпущен первый в мире CD-R (Compact Disk Recordable – записываемый компакт-диск). Самой большой трудностью, с которой столкнулись разработчики записывающих приводов компакт-дисков, – это поиск материалов, имеющих высокую отражающую способность. Компания Tajyo Yuden с успехом справилась с поставленной задачей. Сплав золота и цианина, который они использовали для производства таких приводов, обладал отражающей способностью свыше 70 %. Этой же компанией был разработан метод нанесения активного органического слоя на поверхность диска, а также технология разделения диска на дорожки.
Диски DVD, DVD-R, DVD-RW, CD, CD-R, и CD-RW производятся различными фирмами: AMD, Amedia, Digitex, HP, Imation, MBI, Memorex, Philips, Smartbuy, Sony, TDK, Verbatim.
Строение DVD.
В декабре 1995 года 10 компаний, объединившихся в союз DVD Consortium, официально объявили о создании единого унифицированного стандарта – DVD. Аббревиатура DVD сначала расшифровывалась как Digital Video Disc (Цифровой видеодиск), но впоследствии ее значение было изменено на Digital Versatile Disc (Цифровой двухсторонний диск). Диск был полностью совместим со стандартами Red Book (Красная книга) и Yellow Book (Желтая книга). DVD внешне идентичен CD, но позволяет записывать информацию, большую по объему в 24 раза, то есть до 17 Гбайт. Это стало возможным благодаря изменению физических характеристик диска и применению новых технологий. Расстояние между дорожками уменьшилось до 0,74 мкм, а геометрические размеры пит – до 0,4 мкм для однослойного диска и 0,44 мкм для двухслойного диска. Увеличилась область данных, уменьшились физические размеры секторов. Нашел применение более эффективный код исправления ошибок – RSPC (Reed Solomon Product Code), стала возможной более эффективная битовая модуляция. Технология DVD предоставляет огромное количество форматов и четыре типа конструктивного исполнения двух размеров. Диск такого стандарта может быть как односторонним, так и двухсторонним. На каждой стороне может быть один или два рабочих слоя.
Запись однослойных DVD аналогична записи CD, а вот запись двухслойных дисков существенно отличается от описанного ранее процесса.
Двухслойные диски типов DVD-2 и DVD-9 имеют два рабочих слоя для записи информации. Эти слои разделяются с помощью специального полупрозрачного материала. Для выполнения своей функции такой материал должен обладать взаимоисключающими свойствами: хорошо отражать лазерный луч в процессе считывания наружного слоя и одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. По заказу корпораций Philips и Sony компания 3M создала материал, удовлетворяющий таким требованиям: обладающий коэффициентом отражения 40 % и необходимой прозрачностью. DVD имеют толщину 0,6 мм. Для физической совместимости с CD на DVD дополнительно приклеивалась поликарбонатная подложка толщиной 0,6 мм.
Спецификация компакт-дисков не предусматривает никакого механизма защиты от копирования - диски можно свободно размножать и воспроизводить. Однако начиная с 2002 года, различные западные звукозаписывающие компании начали предпринимать попытки создать компакт-диски, защищённые от копирования. Суть почти всех методов сводится к намеренному внесению ошибок в данные, записываемые на диск, так, чтобы на бытовом CD-плеере или музыкальном центре диск воспроизводился, а на компьютере - нет. В итоге получается игра в кошки-мышки: такие диски читаются далеко не на всех бытовых плеерах, а на некоторых компьютерах - читаются, выходит программное обеспечение, позволяющее копировать даже защищённые диски и т. д. Звукозаписывающая индустрия, однако, не оставляет надежд и продолжает испытывать всё новые и новые методы.
Так же существуют магнитооптические диски : FLOPTICAL = FLOPPY (дискета) + OPTICAL.
Поверхность магнитооптического диска покрыта специальным материалом, свойства которого меняются под воздействием температуры и магнитных полей. Все эти диски отличаются друг от друга диаметром и количеством работающих поверхностей. Объем информации – до 10 Гб.
Справочник DVD
DVD
DVD — это семейство оптических дисков, одинакового размера с компакт-дисками (CD), но значительно большей емкости хранения, достигнутой за счет увеличения плотности записи.
Появление DVD. DVD-форум
В основе появления DVD дисков лежала идея разработать такой носитель информации, который мог бы одинаково успешно использоваться в звуковой и видео аппаратуре, в компьютерной технике, игровых приставках. Это обеспечило бы сближение разных областей электроники.
Название DVD первоначально означало Цифровой Видео Диск (Digital Video Disc). Позднее в связи с принятием решения о расширении функций DVD аббревиатура стала читаться иначе — Цифровой Универсальный Диск (Digital Versatile Disk).
О разработке формата DVD был официально объявлено в сентябре 1995 г. группой из 10 компаний: Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner и Toshiba. В мае 1997 г. на базе этого консорциума был создан DVD-форум — открытая для вступления организация, насчитывающая сегодня более 200 членов.
Основные задачи этой организации — развитие и продвижение формата DVD, выработка согласованных спецификаций, а также лицензирование деятельности предприятий в области DVD технологии. В рамках форума действуют специальные рабочие группы по различным аспектам DVD технологии. На ряд спецификаций приняты международные стандарты.
Важнейшие преимущества DVD технологии
Сегодня DVD — это уже широко распространенная, проверенная временем и в тоже время динамично развивающаяся технология с огромным потенциалом.
- запись и воспроизведение высококачественного видео и аудио в реальном времени, эффективная работа с компьютерной мультимедийной информацией, а также обеспечение эффективного произвольного доступа к данным, хранимыми в виде множества мелких файлов;
- объем диска до 4,7 ГБ (около 2-х часов MPEG-2) на сторону для записи в один слой и 8,5 ГБ на сторону для двуслойной записи;
- возможность записи информации в два слоя на каждую из сторон;
- единая файловая система UDF;
- возможность записи и многократной перезаписи DVD дисков;
- обратная совместимость с существующими CD-дисками — геометрические размеры DVD и CD дисков идентичны, все DVD оборудование способно читать диски CD-Audio и CD-ROM (спецификация MultyRead).
Первые форматы DVD
Технология DVD первоначально опиралась 3 основных формата, наличие которых определено специфическими требованиями для различных областей применения DVD:
- DVD-ROM используется для записи данных, в том числе мультимедийных, используемых в компьютерных технологиях;
- DVD-Video применяется при записи видеоматериалов для их дальнейшего просмотра на видеотехнике или с помощью присоединенного к компьютеру DVD-ROM привода. Формат обеспечивает защиту от нелегального копирования информации;
- DVD-Audio используется при записи высококачественного многоканального звука. Кроме того, DVD-форумом рекомендована дополнительная поддержка видео, графики и другой информации.
Развиваемые форматы DVD
Только для чтения
- DVD-ROM
- DVD-Video
- DVD-Audio
- DVD-RAM
- DVD+RW (не поддержан DVD форумом)
- DVD-RW
- DVD-R (G)
- DVD-R (A)
- DVD-VR
Совместимость
Разработчики не смогли достичь единого подхода при выработке формата записываемых дисков. Конкуренция предопределила отсутствие поддержки одним устройством нескольких записывающих форматов. Поэтому диски, записанные в одном из форматов, как правило, не читаются на приводах других записываемых форматов. Попытка преодолеть разобщенность записывающих форматов предпринята компанией Panasonic, которая в апреле 2001 г. представила устройство, работающее с форматами DVD-RAM и DVD-R(G).
Некоторые устройства могут не понимать тот формат дисков DVD, который был предложен уже после их выпуска. Естественно, бытовая электроника может быть ориентирована на вполне конкретный сегмент потребительского рынка (DVD-Audio, DVD-Video, оба формата), и не обязательно должна обеспечивать чтение компьютерных дисков, что и определено DVD-форумом. В то же время компьютерные дисководы одинаково хорошо работают с видео, аудио, мультимедийными и другими компьютерными дисками.
Файловая система UDF
Большим достижением в обеспечении совместимости в технологии DVD стала принятая в 2000 году единая файловая система MicroUDF. Файловая система MicroUDF — это адаптированная для применения в DVD версия файловой системы UDF (Universal Disk Format), которая, в свою очередь, основана на международном стандарте ISO-13346. Эта файловая система постепенно идет на смену устаревшей ISO9660, созданной в свое время для использования в компакт-дисках. На переходный период (пока не выйдут из обращения компьютерные устройства и диски, работающие в формате ISO9660) будет использоваться файловая система UDF Bridge, которая является некоторой комбинацией MicroUDF и ISO9660. Для записи Audio/Video DVD дисков может использоваться только MicroUDF.
Возможности файловой системы MicroUDF следующие:
- независимость от используемой программно-аппаратной платформы (в этом смысле UDF — оптимальный выбор в архивных системах);
- большая емкость. Весь диск может быть представлен в виде единственного тома;
- оптимальная скорость передачи. Скорость чтения и записи данных в формате UDF может быть выше, чем производительность многих «родных» файловых систем, когда предаются большие файлы (например, в мультимедийных системах)
- максимальные возможные размеры файла;
- использование шрифтового формата UNICODE, что обеспечивает эффективную интернациональную поддержку;
- поддержка расширенных файловых атрибутов, что используется в некоторых «родных» операционных системах;
- поддержка длинных имен файлов с расширением ограничений операционной системы. Максимальная длина имени файла 255 символов;
- взаимозаменяемость DVD дисков в бытовой электронике и компьютерных системах.
Перспективы DVD
Наличие разных стандартов и спецификаций не говорит о том,
что DVD технология стоит на месте. Усилия различных компаний
сегодня направлены на внедрение технологии «голубого лазера» — с меньшей длиной волны. Это позволит увеличить плотность
записи на дисках с вытекающим отсюда улучшением и других
характеристик.
Компания Calimetrics Inc предложила
технологию ML (multilevel), позволяющую в три раза повысить
емкость стандартного DVD/CD. При этом нет необходимости
совершать какие-либо доработки в механизме и оптике
существующих приводов. Для внедрения новой технологии
достаточно воспользоваться набором микросхем, разработанного
этой компанией. Суть технологии заключается в возможности
использовать в качестве информационной характеристики глубину
питов (до 8 уровней) при работе с дисками. Отметим, что
аналогичную технологию, но для CD дисков, разрабатывает
компания TDK в сотрудничестве с другими фирмами.
Форматы DVD только для чтения
DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory)
Диски формата DVD-ROM предназначены для использования в компьютерной технике. Информация заносится на диск единственный раз — при его производстве.
Прогресс устройств DVD во многом повторяет путь, пройденный CD, и направлен главным обазом на улучшение скоростных характеристик и введение функции записи. Устройства DVD-ROM первого поколения использовали режим CLV и считывали с диска со скоростью 1.38 Мб/с (в традиционном обозначении для DVD это 1х). Устройства второго поколения могли читать DVD с вдвое большей скоростью — 2х (2.8 Мб/с). Современные DVD-ROM — устройства третьего поколения — используют режим контроля вращения (CAV) с максимальной скоростью чтения 4х-6х (5.5 — 8.3 Мб/с) и более. Современные DVD-ROM приводы (дисководы) поддерживают чтение практически всех форматов, включая диски CD.
DVD-Video
Формат DVD-Video предназначен для хранения и воспроизведения видео. Как и DVD-ROM, эта спецификация определяет возможность только чтения информации — воспроизведение записей с помощью видеоплееров (видеорекодеров). Спецификация базируется на формате DVD-ROM, но предусматривает специальный способ размещения данных, предотвращающий возможность побитового копирования дисков. Видеоматериалы в закодированном виде размещаются на диске в процессе его производства. Воспроизведение DVD-video возможно только на бытовых видеоплеерах (видеорекодерах) или на DVD-дисководах, подключенных к компьютеру. При использовании компьютерного оборудования декодирование информации осуществляется либо аппаратно, либо программными средствами. Современная спецификация обеспечивает запись на диск высококачественного видео (до 2-х часов в формате сжатия MPEG-2), а также многоканальное звуковое сопровождение на 8 языках, выбор экранного формата, титры на 32 языках, интерактивное управление посредством экранного меню, до 9 угловых направлений просмотра, защиту от нелегального копирования, разграничение просмотра видеопродукции по регионам, управление доступом детей к видеоматериалам.
DVD-Audio
Новое поколение музыкального формата после CD. Спецификацией формата определены высококачественный многоканальный звук, поддержка широкого диапазона качества звука (квантование 16, 20, 24 бит при частоте от 44,1 до 192 кГц), воспроизведение DVD плеерами CD дисков, поддержка дополнительной информации (включая видео, текст, меню, заставки, удобную навигационную систему), связь с осуществляющими информационную поддержку web-сайтами, расширение возможностей при появлении новых технологий.
Существуют две версии формата DVD-Audio: просто DVD-Audio — только для звукового содержания и DVD-AudioV — для звука с дополнительной информацией.
Выработаны специальные меры защиты дисков от пиратского копирования.
Форматы DVD для многократной записи
Многократная запись
Все известные спецификации перезаписываемых DVD дисков используют технологию многократной записи, основанную на физическом принципе смены фазового состояния (кристаллическое/аморфное) информационного слоя под воздействием лазера с длиной волны 650 (635) нм (phase-change recording). Считывание информации осуществляется путем определения оптических характеристик информационного слоя в различных его фазовых состояниях при отражении лучей лазера (того же, что и при записи).
Материал для многократной записи
В качестве рабочего используется материал AVIST, созданный компанией TDK в 1995 году. Характеристики этого материала практически идеально удовлетворяют требованиям технологии перезаписи DVD-дисков:
- высокая отражающая способность — до 25-35 %, что вполне достаточно для совместимости DVD-дисков при воспроизведении;
- легкость замены фазового состояния как при высоких, так и при низких скоростях записи, что особенно важно при работе с различными приложениями. Приложения, работающие с перезаписываемыми компакт-дисками (например CD-E), осуществляют запись со скоростью менее 3 м/с. Работа с данными в формате DVD-RAM требует от рабочего слоя более высокой скорости записи — от 3 до 6 м/с. При работе с видеоинформацией, подвергнутой компрессии, скорость записи должна превышать 6 м/с;
- отличное соотношение сигнал-шум и характеристики изменения фазы позволили компании TDK добиться сверхмалых размеров маркера (менее 0,66 мм);
- AVIST выдерживает как минимум 1000 циклов перезаписи даже на скоростях менее 3 м/с. При более высоких скоростях записи количество циклов перезаписи возрастает.
DVD-RAM (Digital Versatile Disc Random Access Memory)
Перезаписываемый формат, разработанный компаниями Panasonic, Hitachi, Toshiba.
Формат одобрен DVD-форумом в июле 1997 г. Оборудование и диски этого формата тестировались в течение 3-х месяцев в более чем 20 компьютерных компаниях-производителях всего мира. Свыше 160 участников форума проголосовало за принятие спецификации. На сегодня это самый распространенный DVD формат в компьютерной индустрии.
DVD-RAM приводы читают диски DVD-ROM. В свою очередь, диски DVD-RAM могут быть прочитаны только приводами DVD-ROM так называемого третьего поколения, выпускаемыми с середины 1999 г.
Первое поколение дисков DVD-RAM вмещало 2.6 ГБ на сторону. Диски современного — второго — поколения несут 4.7 ГБ на стороне или 9.4 ГБ для двусторонней модификации.
Выпускаются два типа односторонних DVD-RAM дисков — в картридже и без картриджа. Диски в картридже в основном предназначены для бытовой видеоаппаратуры, где необходимо исключить влияние внешних факторов при интенсивном ручном использовании. Картриджи в свою очередь могут быть двух видов — открываемые и цельные.
Важнейшие достоинства дисков формата DVD-RAM — это возможность перезаписи до 100 000 раз и наличие механизма коррекции ошибок записи.
Самое большое число циклов перезаписи среди всех DVD, механизм коррекции ошибок и произвольный доступ к диску как при записи, так и при чтении предопределили максимальную эффективность этого формата во вторичных устройствах хранения данных. Подавляющее большинство устройств массового хранения информации — роботизированные DVD библиотеки — использует именно эту технологию.
Диски DVD-RAM могут использоваться для записи и воспроизведения потокового видео на оборудовании, поддерживающем спецификацию DVD-VR (см. ниже).
DVD+RW (Digital Versatile Disc ReWritable)
Формат DVD+RW продвигается только его разработчиками — компаниями Hewlett-Packard, Mitsubishi Chemical, Philips, Ricoh, Sony и Yamaha (не поддержан DVD-форумом).
На дисках DVD+RW можно записать как потоковое видео или звук, так и компьютерные данные. Диски формата DVD+RW могут быть перезаписаны около 1000 раз.
На базе DVD+RW создан формат записи потокового видео — DVD+RW Video Format. Устройства и диски, работающие в этом формате, позиционируется на рынке как полностью совместимые с оборудованием, работающим в форматах DVD-Video. Это значит, что диски DVD+RW, содержащие видеоматериалы, могут быть воспроизведены на выпущенной ранее бытовой аппаратуре DVD.
Компания Philips заявила о начале выпуска своего DVD видеорекордера в сентябре 2001 г. Диски формата DVD+RW, записанные на этом устройстве, также читаются обычными DVD-Video плеерами. Это решение было предложено как ответный шаг на принятую DVD форумом спецификацию DVD-VR (см. ниже).
DVD-RW (Digital Versatile Disc ReRecordable)
Встречаются другие названия этого формата: DVD-R/W и реже DVD-ER.
DVD-RW — формат многократной записи, разработанный компанией Pioneer. Диски формата DVD-RW вмещают 4,7 ГБ на одну сторону, выпускаются в односторонней и двусторонней модификациях и могут быть использованы для хранения видео, аудио и других данных.
Диски формата DVD-RW могут быть перезаписаны до 1000 раз. В отличие от форматов DVD+RW и DVD-RAM диски DVD-RW могут быть прочитаны на приводах DVD-ROM первого поколения.
Компания TDK заявляет, что долговечность выпускаемых ею дисков DVD-RW составляет около 100 лет.
Форматы DVD для однократной записи
DVD-R
(Digital Versatile Disc Recordable)
DVD-R — формат однократной записи, разработанный компанией Pioneer.
Устройства на базе этого формата были первыми, которые
записывали на дисках DVD. Технология записи аналогична
используемой в CD-R и базируется на необратимом изменении под
воздействием лазера спектральных характеристик информационного
слоя, покрытого специальным органическим составом.
На диски DVD-R могут быть записаны как компьютерные данные, мультимедийные программы, так и видео/аудио информация. В зависимости от типа записанной информации диски могут быть прочитаны на других, совместимых с записанным форматом типах устройств, включая DVD-Video видеоплееры и большинство DVD-ROM приводов. Односторонние диски DVD-R вмещают 4,7 или 3,95 ГБ на сторону. Двусторонние диски выпускаются только общей емкостью 9,4 ГБ (4,7 ГБ на сторону). В настоящее время формат не поддерживает технологию записи в два слоя.
Долговечность дисков DVD-R оценивается сроком более 100 лет.
Для защиты от нелегального копирования разработаны две спецификации: DVD-R(A) и DVD-R(G). Две эти версии одной спецификации используют различную длину волны лазера при записи информации. Таким образом, диски могут быть записаны только на соответствующем их спецификации оборудовании. Воспроизведение дисков может осуществляться одинаково успешно на любом оборудовании, поддерживающем формат DVD-R.
DVD-R(A) (DVD-R for Authoring) используется в профессиональных приложениях. В частности, поддержка специального формата (Cutting Master Format) позволяет применять эти диски для записи исходной реплики информации (пре-мастеринг) вместо обычного использования для этих целей DLT лент.
DVD-R(G) (DVD-R for General) предназначена для более широкого применения. Диски этого формата защищены от возможности побитового копирования на них информации с других дисков. Формат поддерживается в устройствах массового хранения (например, в роботизированных DVD библиотеках, предлагаемых самой компанией Pioneer).
Спецификация DVD-VR основана на DVD-RAM и поддержана DVD-форумом. Формат DVD-VR позволяет записать в реальном времени до 2 часов высококачественного видео в формате MPEG-2 на односторонний диск DVD-RAM емкостью 4,7 ГБ и обеспечивает такие возможности, как редактирование уже записанных видеоматериалов, запись различных типов статических изображений. Электронику на базе этого формата выпускают, к примеру, компании Panasonic, Toshiba, Samsung, Hitachi.
Справочные таблицы
Таблица 1. Емкости DVD дисков
| Формат | Спецификация | Количество сторон | Количество слоев на сторону | Емкость, ГБ* |
|---|---|---|---|---|
| DVD-Video и DVD-ROM | DVD-5 | 1 | 1 | 4.7, или более 2 часов видео |
| DVD-9 | 1 | 2 | 8.5, или более 4 часов видео | |
| DVD-10 | 2 | 1 | 9.4, или более 4,5 часов видео | |
| DVD-14 | 2 | 1+2 | 13.2, или более 6,5 часов видео | |
| DVD-18 | 2 | 2 | 17.1, или более 8 часов видео | |
| DVD-RAM (DVD-VR) | DVD-RAM 1.0 | 1 | 1 | 2.6 |
| 2 | 1 | 5.2 | ||
| DVD-RAM 2.0 | 1 | 1 | 4.7 | |
| 2 | 1 | 9.4 | ||
| DVD-R | DVD-R 1.0 | 1 | 1 | 3.9 |
| DVD-R 2.0 | 1 | 1 | 4.7 | |
| 2 | 1 | 9.4 | ||
| DVD-RW | DVD-RW 2.0 | 1 | 1 | 4.7 |
| 2 | 1 | 9.4 |
* 1ГБ — 1 миллиард байт
Таблица 2. Основные параметры DVD дисков последних модификаций
| Параметр | Тип диска | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| DVD-ROM | DVD-RAM | DVD-RW | DVD+ RW | DVD-R | |
| Емкость одной стороны | 4,7 ГБ | 4,7 ГБ | 4,7 ГБ | 4,7 ГБ | 4,7 ГБ |
| Длина волны лазера | 650 | 650 | 650 | 650 | 650 (G) 635 (A) |
| Отража- тельная способность | 18-30% (двух- слойного) | 15-25% (2,6) | 18-30% | ||
| Способ записи | Оттиск с матрицы при производстве | Смена фазы | Смена фазы | Смена фазы | Смена цвета красителя |
| Форма записи | Не применимо | Wobbled Land& Groove | Wobbled groove | Wobbled groove | Wobble pre-groove |
| Межтре- ковое расстояние | 0,74 мкм | 0.615 мкм | 0.74 мкм | 0.74 мкм | |
| Минимальная длина пита | 0,40 | 0,28 | 0,40 | ||
| Число зон | Не применимо | 35 | Не применимо | Не применимо | Не применимо |
| Способ контроля вращения* | CAV | ZCLV CAV в пределах зоны |
CLV | CLV (для видео) или CAV (для данных) | CLV |
| Скорость записи данных | до 8,31 МБ/с (чтение) | 2,77 МБ/с | 11-26 Mbit/s, | 2,77 МБ/с | |
| Файловая система | Micro UDF и/или ISO9660 | UDF/UDF Bridge | UDF/UDF Bridge | UDF/UDF Bridge | Тип1 UDF Bridge Тип2 UDF |
| Стоимость односторон- него диска (дисковода) | $20-30($500) | $10-15 ($1000) | |||
* CLV — (Constant Linear Velocity) постоянная линейная скорость
CAV — (Constant Angular Velocity) постоянная угловая скорость
ZCLV — (Zone Constant Linear Velocity) зонная постоянная линейная скорость
| Форматы DVD дисков | Типы DVD приводов | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DVD-RAM | DVD-RW | DVD-R(G) | DVD-R(A) | DVD+ RW | DVD-Video | DVD-Audio | DVD-player (универ.) | |||||||||
| Ч | З | Ч | З | Ч | З | Ч | З | Ч | З | Ч | З | Ч | З | Ч | З | |
| DVD-ROM | + | − | + | − | + | − | + | − | + | − | + | − | − | − | + | − |
| DVD−R(G) | + | − | + | + | + | + | + | − | + | ? | + | − | + | − | + | − |
| DVD−R(A) | + | − | + | − | + | − | + | + | + | − | − | − | + | − | + | − |
| DVD−RAM | + | + | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | + | − |
| DVD-RW | + | − | + | + | + | + | + | − | + | − | + | − | + | − | + | − |
| DVD+RW | − | − | + | − | + | + | + | − | + | + | + | − | + | − | + | − |
| DVD-Video | + | − | + | − | + | − | + | − | + | − | + | − | − | − | + | − |
| DVD-Audio | + | − | + | − | + | − | + | − | + | − | − | − | + | − | + | − |
| DVD-AudioV | + | − | + | − | + | − | + | − | + | − | + | − | − | − | + | − |
Примечание — в некоторых случаях «+» означает, что чтение или запись не противоречат спецификациям DVD форума, однако такие устройства могут пока быть не представлены на рынке.
«-» означает, что спецификацией не определено обязательное требование по чтению или записи, однако на рынке могут быть устройства, обеспечивающее эту возможность
Не для кого не секрет, что история началась с грампластинки . Сохранять информацию в домашних условиях проблематично, да и хранился на ней только звук. Принцип работы - не секрет, так виниловый диск был популярен более ста лет, и до сих пор коллекционеры и ди-джеи пользуются и хранят их. Прикольно было смотреть, как иголка, во время прокручивания диска, ходила ходуном вроде бы на идеально ровной спирали. На этом и был построен принцип получения звука. При изменения глубины и ширины канавки, изменялась звуковая волна и дальше усилена трубой (граммофоны, патефоны). С развитием электроники, принцип снятии информации, был сделан на пьезоэлектрической игле и получили современный, до не давних пор, проигрыватель грампластинок.
Вот и подошли 70-е года. И произошёл скачок в носителях информации (магнитные ленты мы пропустим). Изобрели диск, сделанный из поликарбоната, обладавший прозрачностью, с алюминиевым напылением. Поликарбонат служил основой и защищал напыление от внешних воздействий, а на напылении по спирали были прожжены углубления. Принцип снятия и записи информации на этом и основан, как видите не далеко ушли от грампластинки. Тонкий луч отражался от поверхности напыления и приходил на светоприёмник, который в свою очередь определял изменения и относительно полученной информации создавались единицы и нули. А дальше по принципу азбуки Морзе информация преобразуется в музыку, фильмы, фотки, файлы и т.д.
Теперь разберёмся в обозначениях на CD-дисках :
А вот с DVD дисками, всё сложилось гораздо сложней. Этот диск был создан для хранения информации в большом объёме и занимались разработками большое колличество фирм (DVD-R и DVD-RW) . Разное напыления имели разнообразные характеристики и бытовые проигрыватели, различных фирм, начали конфликтовать с дисками, отсюда терялось универсальность. Поэтому объеденившись, изобрели новый тип диска, получивший название DVD+R и DVD+RW , стоят они, как ни странно, дешевле. Сейчас уже без разницы какой использовать диск, так как бытовые проигрыватели адаптировали. Есть разница только в перезаписывающих дисках, DVD-RW нужно полностью стирать перед записью, а DVD+R достаточно стереть "шапку" и наложить запись сверху.
Как говорится, сколько нам не давай а нам всё мало. По этому прогресс на этом не остановился, двухсторонние и двухслойные и два в одном диски. Ну с двухсторонними , всё просто, напыление нанесли с двух сторон, и как аудиокассету нужно переворачивать диск. Двухслойные - это один из близлежащих к лазеру слоёв, сделали полупрозрачным, и вставать с дивана для переворачивания диска не нужно. Ну а с последним вариантом, возмите два двухслойных и склейте между собой.
Вот мы и дошли до пика разработок современного мира оптического диска, это - HD-DVD и Blu-ray
.
HD-DVD
- это диск, который сделали на основе нашего трудяги, описанного выше, но использование синего лазера.
Blu-ray
- совершенно другая разработка, используется синий лазер.
Если вспомнить спектр (радугу), то будет видно, что с синего луча, можно получить гораздо тоньше луч, поэтому эти диски гораздо объёмней получились. Но об этом будет в следующей теме .
Вроде, на сегодняшний день, всё. Осталось только немного о хранении и использования диска рассказать. Диск - это не вкусно, грызть его не надо, ну если только у кого то недостаток пластмассы в организме. А так же это не инструмент по игре на нервах, по этому не надо когтями по нему водить. Желательно не гнуть, хоть и ломается сложно, но осколки могут попасть куда не следует, а это отразится на вашем организме. Так же постоянный изгиб нарушает, находящее внутри напыление, он трескается и нули единицы, уже не будут у вас совпадать. На солнце его не жарить, ему элемент D совсем не нужен, а превратиться в зюобразный продукт и его ни куда не пихнёте. Диск с трещиной в привод не вставлять, а то иначе придётся тратится либо на ремонт, либо на покупку нового.
Я надеюсь ВЫ грамотные и вам не надо всё по пунктам перечислять, к вещам нужно относится бережно и они ВАС за это отблагодарят.
В отличие от НМД оптический диск, имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от внутреннего диаметра к наружному. Но физическая дорожка может быть разбита на несколько логических. Если для НМД возможна запись на разные дорожки, то запись на оптические диски происходит последовательно по спирали.
Участок на оптическом СD-диске, на котором размещаются данные, называют Іпfоrтаtіоп Аrеа (информационным участком). Этот участок начинается с диаметра 44 мм, заканчивается за 2 ... 3 мм до края диска и содержит такие три зоны (по порядку их размещения от центра диска):
1) зону входного каталога (Lead-іn Zопе);
2) зону данных (Data Zопе), в которой размещаются данные, записанные на диск;
3) зону исходного каталога (Lead-out Zопе) с меткой конца диска.
В конце внешней дорожки и в начале внутренней дорожки размещается средняя зона (MiddleZопе), которая не содержит данные. Эту зону используют для того, чтобы луч лазера мог изменять фокусирование для считывания данных из внутренней дорожки.
Зона входного каталога в СD-дисках содержит содержание ТОС (Таblе оf Соntents), адреса записей, количество заголовков, суммарное время записывания, объем и название диска. Зона данных СD-диска имееет следующую структуру данных. Базовой единицей данных СD-диска есть кадр (frате), который содержит 24 кодированных байта, один байт управления и восемь байтов для корректировки ошибок. Фрейму предшествует 24 бит, любой из которых имеет фиксированное значение (шаблон) и три бита слияния (merge bits). Во время подведения лазера к фрейму именно по шаблону определяется начало фрейма; 98 кадров образовывают сектор, наименьшую адресную единицу данных СD-диска. Сектор содержит 3234 кодированных байта (2352 информационных байтов и 882 байта корректировки ошибок и управления). Из 2352 байт пользовательская информация может занимать 2048 (в режиме «1») или 2336 байт (в режиме «2»). Такая организация записи данных на СD-дисках и использование алгоритмов корректировки ошибок позволяет обеспечить качественное считывание информации с вероятностью ошибки на один бит 10-10.
Обобщенная структура накопителя на оптических дисках
Упрощенная структура НОД приведена на рис. 3.
Для НОД применяются несколько способов записи: абляционный - путем прожигания отверстий в непрозрачной среде носителя; с помощью локального изменения коэффициента отражения среды; перевод запоминающей среды из кристаллической фазы в аморфную и наоборот; трансформирование магнитного состояния структуры; изменение цвета локальной области. Первые два способа используются при «не стираемой» записи, а остальные - для многократной перезаписи информации на НОД.
При записи луч полупроводникового лазерного диода, управляемого данными записи через коллиматор, зеркало и линзу объектива прожигает отверстие в информационном слое диска. Наличие отверстия соответствует записи «1». При считывании неуправляемый лазерный луч (получаемый из делителя луча) выходит на рабочую поверхность через другой делитель луча, зеркало и объектив.
В режиме чтения зеркало перемещается. Свет от лазера проходит через поляризационно-разделительную призму, попадает на поляризационный фильтр (при этом свет поляризуется в определенной плоскости) , а потом фокусируется на поверхности оптического диска. Если луч лазера попадает на плоскую поверхность (lands) диска СD-RОМ или DVD-RОМ, свет отражается почти целиком. Если же свет попадает у углубления (ріts), то большая часть света рассеивается. Отраженный свет через делитель луча попадает на фотодиод, сигнал с которого обрабатывается электронными схемами считывания. Точная установка луча на дорожке обеспечивается сервоблоком дорожки, фокусировка - сервоблоком фокусировки, а постоянное число оборотов - сервоблоком вращения диска (см.рис. 3).
По возможностям записывания дисков дисководы оптических дисков разделяют на дисководы с возможностью как считывания, так и записывание дисков (записывающие дисководы) и дисководы только для считывания, а по типам дисков - на дисководы СD и дисководы DVD.
Рисунок 4
Оптический дисковод состоит из таких основных функциональных узлов:
-
загрузочного устройства;
- привода диска;
- оптического блока;
- привода дорожки;
- блока кодирования-декодирования данных;
- системы автоматического регулирования;
- аудиоблока;
- разъемов.
Загрузочное устройство дисководов бывает двух типов: контейнерный (caddy) и лоточный (tray). В дисководе первого типа загрузки в контейнерное устройство диск помещают в пластиковый контейнер и вставляют в дисковод (этот контейнер выполняет такие же функции, что и контейнер гибкого диска 3,5 дюйма). В дисководе второго типа диск помещают на лоток (рис. 3), который выдвигается после нажатия кнопки Еjесt. После повторного нажатия кнопки или легкого нажатия на лоток он всовывается в дисковод (pop-up-механизм).
На передней панели привода, кроме того, расположены: индикатор работы устройства (busy, лампочка), гнездо для подключения головных телефонов или стереосистемы (для прослушивания аудио дисков), регулятор громкости звука (также для аудиоCD).
Предусмотрено также отверстие, с помощью которого можно извлечь компакт-диск даже в аварийной ситуации, например, если даже не срабатывает кнопка Eject. В это отверстие необходимо ввести тонкий стержень на 2-3 см, тогда лоток выдвинется.
Оптический блок содержит оптическую систему дисковода, изображенную на рис. 4. Для считывания данных из дисков СD используют лазер с длиной волны 780 нм (в инфракрасном диапазоне), а для считывания из DVD-дисков - лазер с длиной волны 650 нм (красного цвета). Поэтому дисководы DVD, которые считывают из СD-дисков и DVD-дисков, обычно содержат два лазера с отдельными оптическими системами или общей оптической системой (с переключением на один или второй лазер).
Рисунок 5. Устройство оптического дисковода: 1 -
лоток; 2 -
привод дорожки; 3 -
интерфейсна шина управления; 4 -
оптическая система; 5 -
привод дисковода; 6 - диск
Для записывания данных на диск используют отдельный записующий лазер, который работает в импульсном режиме с изменяемой мощностью (для «прожигания» диска, изменения фазового состояния из кристаллического на аморфный и для возвращения в кристаллическое состояние). Обычно записующий и считываемый лазеры имеют общую оптическую систему. Поверхность оптического диска перемещается относительно лазерной головки c постоянной линейной скоростью, а угловая скорость меняется в зависимости от радиального положения головки. Таким образом, чтение внутренних дорожек осуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов. Сервомотор по команде от внутреннего микропроцессора привода перемещает отражающее зеркало. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч на дорожку. Луч проникает сквозь защитный слой пластика и попадает на отражающий слой алюминия, серебра или золота на поверхности диска. При попадании его на выступ, он отражается на детектор и проходит через призму, отклоняющую его на светочувствительный диод. Если луч попадает в ямку (пит), он рассеивается, и лишь малая часть излучения отражается обратно и доходит до светочувствительного диода. На диоде световые импульсы преобразуются в электрические- яркое излучение преобразуется в “1”, слабое – в “0”. Таким образом ямки воспринимаются дисководом как логические нули, а гладкая поверхность как логические единицы. Отметим, что сформированные лазерным лучом питы очень малы по размеру. Примерно 30-40 впадин соответствуют толщине человеческого волоса, а это примерно 50 мкм.
Привод дорожки по командами, которые поступают от встроенного микропроцессора, перемещает оптическую систему к нужной дорожке на диске для записывания или считывания. Во время записывания лазер выполняет нужную операцию («прожигание» или смену фазы) по командам блока кодирование-декодирование, а во время считывания отраженный от диска луч попадает на фотодетектор, сигналы из которого поступают в блок кодирования-декодирования и систему автоматической слежения.
Блок кодирования-декодирования представляет собой обработчик сигналов, записываемых на диск, или считываемых из диска. В его состав входят устройство кодирования, декодер, оперативное запоминающее устройство и контроллер управления. Устройство кодирования подготавливает данные для записывания на диск, выполняя перекодировки символов соответственно кодированиям ЕFМ (для СD-дисков) или RLL (2,10) (для DVD-дисков) и добавляет в данные синхросигналы и служебную информацию. Декодер выделяет из цифрового потока данные, восстанавливая их первоначальный вид. Оперативное запаминающее устройство выполняет функцию буферной памяти, а контроллер руководит режимами исправления ошибок данных, записанных во всех поддерживаемых дисководом форматах.
Во время записывания или считывание данных из диска возможны нарушения в позиционировании луча лазера вследствие радиальных биений диска. Для того чтобы избежать потерь данных, в оптических дисководах применяют систему автоматического слежения с помощью управляющих сигналов. Для выделения этих сигналов существует несколько способов. Однако наиболее распространенный - это способ, при котором луч лазера после первой линзы (см. рис. 1.) поступает на дифракционные решетки, где расщепляется на три луча, один из которых используется для считывания данных, а два другие применяются системой слежения за дорожкой. Импульсные сигналы из фотодетектора поступают в усилитель системы автоматического регулирования, где отделяются сигналы ошибок слежения и осуществляется корректирование считывающего сигнала.
Аудиоблок оптический дисковод унаследовал от СD-плейеров. Он превращает аудиоданные из цифровой формы в аналоговую. После усиления эти данные передаются или на внешнее устройство, или на наушники.
Рядом с разъемом интерфейса с компьютером и разъемом электропитания оптические дисководы имеют также разъемы для подключения к звуковой карте или аудиоблоку материнской платы.
На передней панели привода, кроме того, расположены: индикатор
работы устройства (busy, лампочка), гнездо
для подключения головных телефонов или стереосистемы (для прослушивания аудио дисков), регулятор громкости
звука (также для аудиоCD).
Предусмотрено также отверстие,
с помощью которого можно извлечь компакт-диск даже в аварийной ситуации, например, если даже не срабатывает кнопка Eject. В это отверстие необходимо ввести какую-нибудь тонкую палочку примерно на 2-3 см, тогда лоток выдвинется.
Характеристики оптических дисков и дисководов
Оптический диск
характеризуется своим типом
(СD-диск или DVD-диск) и емкостью
. Емкость диска определяют по его типу и размеру (диаметру). Выпускаются оптические диски диаметром 120 мм (4,7 дюйма) и 80 мм (3,1 дюйма).
СD-диски размером 120 мм имеют емкость 650 или 700 Мбайт (в зависимости от режима записывания), а диски размером 80 мм -
емкость 185 Мбайт. Для записывания данных иногда используют оптические визитные карточки (орtісаlbusiness саrds) -
диски СD-R прямоугольной формы размером 80 х 61 мм и емкостью 50 Мбайт.
Оптические дисководы имеют такие основные характеристики:
Совместимость;
- скорость передачи данных;
- среднее время доступа;
- емкость кэш-памяти;
- коэффициент ошибок;
- надежность;
- тип устройства;
- тип интерфейса;
- перечень поддерживаемых форматов;
- параметры аудиотракта.
Все дисководы оптических дисков имеют форм-фактор 5,25 дюйма и совместимы по размерами дисков, то есть могут считывать как 120-миллиметровые, так и 80-миллиметровые диски, а также оптические визитные карточки (для считывания дисков последних двух типов в лотке дисковода предусмотрено специальное углубление).
Совместимость разных типов дисководов
означает возможность считывания и записывания других типов дисков.
Скорость передачи данных -
это максимальная скорость, по которой выполняется обмен данных между дисководом и компьютером. Это важнейшая характеристика оптического дисковода, который почти всегда приводится вместе с названием модели, причем ее задают не количеством мегабайтов за секунду, как для других устройств внешней памяти, а коэффициентом увеличения относительно базовой скорости. Первые дисководы СО имели скорость передачи данных 150 кбайт/с, как и СD-плейери. Эта базовая скорость явным образом недостаточна для считывания, например, видеоданных. Поэтому скорости вращения дисководов и, соответственно, скорости передачи данных стали увеличиваться (сначала в два раза). Такие дисководы (со скоростью передачи данных 300 кбайт/с) стали называть дисководами 2х. В дальнейшем скорости дисководов еще большее повысились. Теперь дисководы имеют максимальную скорость передачи 54х (16,2 Мбайт/с) и выше (до 76х).
Для дисководов DVD вследствие большей плотности данных и высшей скорости вращения значение 1х соответствует скорости передачи данных 1,32 Мбайт/с, то есть дисковод DVD 1x приблизительно соответствет дисководу СD 9х. Максимальное значение для дисководов DVD теперь составляет 16х ли 21,13 Мбайт/с.
Приведенные цифры действительны для считывания данных. Для записывания данных максимальные скорости передачи данных ниже и теперь равняются 40х для записывания дисководов СD-R, 24х - для СD-RW и от 2х до 8х - для DVD. Обычно для дисководов СD-RW указывают в отдельности как скорость записывания, так и скорость считывания, а для записывающих дисководов DVD - скорость записывания DVD-дисков, скорость записывания СD-дисков, скорости считывания DVD-дисков и СD-дисков.
Для записывающих оптических дисков (R ли RW) обычно указывают максимально допустимую скорость их записывания или диапазон допустимых скоростей (например, 24х или 1х-24х).
Среднее время доступа - это время (в миллисекундах), нужен дисководу для пребывания на носителе нужных данных. Очевидно, что работа на внутренних участках диска требует меньшего времени доступа, чем считывание информации из внешних участков. Поэтому в паспорте дисковода приводится среднее время доступа, как среднее значение для выполнения нескольких считываний данных с разных (избранных случайно) участков диска. Среднее время доступа для дисководов СD-RОМ составляет 100 ... 200 мс, а для дисководов новых моделей DVD - 40 ... 250 мс.
Емкость кэш-памяти - это емкость оперативного запоминающего устройства оптического дисковода, используемого для увеличения скорости доступа к данных, записанных на носителе (буферная память). Если для управления дисководом использовать специальные программы-драйверы, то в кэш-память можно заранее записывать содержимое диска. Тогда обращение к фрагменту запрашиваемых данных происходит значительно быстрее. Емкость кэш-памяти современных устройств - от 64 до 2,048 Мбайт.
Буфер дисковода представляет собой память для кратковременного хранения данных, после считывания их с CD-ROM, но до пересылки в плату контролера, а затем в ЦП. Такая буферизация дает возможность дисковому устройству передавать данные в процессор небольшими порциями, а не занимать его время медленной пересылкой постоянного потока данных. Важной характеристикой дисковода является степень заполнения буфера , которая влияет на качество воспроизведения анимационных изображений и видеофильмов. Эта величина определяется как отношение числа блоков данных, переданных в буфер из накопителя и хранящихся в нем до момента начала их выдачи на системную шину, к общему числу блоков, которые способен вмещать буфер. Слишком большая степень заполнения может привести к задержкам при выдаче из буфера на шину; с дугой стороны, буфер со слишком малой степенью заполнения будет требовать больше внимания со стороны процессора. Обе эти ситуации приводят к скачкам и срывам изображения во время воспроизведения.
На пишущих приводах CD-ROM буферная память очень важна, так как она обеспечивает равномерность поступления информации на CD-R или CD-RW. Это позволяет более надёжно производить запись, так как нельзя допускать остановки записи дорожки, иначе может испортиться весь диск.
Уровень качества считывания характеризуется коэффициентом ошибок (Еror Rate). Этот параметр отображает способность оптического дисковода корректировать ошибки записывания-считывания. Обычно значение коэффициента ошибок составляет 10-10...10-12. Коэффициент ошибок представляет собой оценку вероятности искажения информационного бита во время его считывания. Если привод считывает данные из загрязненного или исцарапанного участка диска, он регистрирует группу ошибочных бит. Если ошибку не удается устранить за счет чрезмерности помехоустойчивого кода (применяемого во время записывания-считывания), то привод снижает скорость считывания данных с многоразовым его повторением. Если механизм корректирования ошибок не справляется с устранением сбоя, то на мониторе компьютера появляется сообщение «Сектор не найден» (Sector not found). В случае устранения сбоя дисковод переключается на максимальную скорость считывания данных.
Надежность оптических дисководов, выраженная через МТВF (средняя наработка на отказ - MeanTimeBetweenFailure) , составляет 50...125 тыс. ч, что почти на порядок превышает срок морального старения устройства.
Диски, выполненные методом горячего штампования (СD-RОМ и DVD-RОМ), обеспечивают до 10 000 циклов безошибочного считывания данных. Диски DVD-RАМ можно перезаписывать до 100 000 раз.
По типу устройства дисководы оптических дисков, как и другие устройства внешней памяти, могут быть как внутренними, так и внешними.
Подключение дисководов CD-ROM. Первый способ подключения основан на том, что один канал интерфейса IDE может поддерживать два встроенных устройства. Накопитель CD-ROM подключают к плате ввода-вывода через интерфейс IDE вместе с жестким диском по принципу master/slave. Однако в этом случае снижается скорость обмена данными с жестким диском. Одним из способов решения этой проблемы является подключение устройств CD-ROM к различным каналам одного интерфейса EIDE или к двум различным котроллерам IDE. Если CD-ROM имеет SCSI интерфейс, то его соответственно подключают к SCSI контроллеру. Существует также возможность подключения дисководов CD-ROM через контроллер звуковой карты. Также не следует забывать, что современные материнские платы могут содержать встроенные контроллеры SCSI и IDE, что вообще исключает необходимость в дополнительной плате ввода-вывода для подключения дисководов CD-ROM.
Подключение аудиоканалов.
Практически каждый дисковод CD-ROM обладает встроенным цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), а также выходным разъемом для вывода стереофонических сигналов. Если на компакт-диске находится аудиоинформация, ЦАП преобразует ее в аналоговую форму и подает сигнал на разъем, предназначенный для наушников, а так же на выходные аудио-разъемы дисковода, с которых в свою очередь, сигнал поступает на усилитель и акустическую систему непосредственно или через звуковую карту. Преимущество активного выхода заключается в том, что аудиосигнал с CD-ROM дополнительно обрабатывается звуковой картой.
Важной характеристикой дисковода СО-RОМ есть перечень
поддерживаемых им форматов записывания данных на компакт-диски.
Записывать данные на оптические диски можно в разных форматах. Для записывания таких данных, как документы, программы используют форматы СD-ROM (ISO) и DVD-ROM (ISO), а также СО-DОМ (UDF) и DVD-RОМ (UDF).
Форматы СD-RОМ (1S0) и DVD-RОМ (IS0), иногда их называют форматами СD-RОМ и DVD-RОМ, определены в стандарте IS0 9660. В этом стандарте приведены три уровня формата. Формат уровня 1 (lеvеl 1) определяет имена записываемых файлов как имена файлов МS DOS, то есть имена файлов могут содержать до восьми символов по заданным трем символам расширения. Записываемые файлы должны занимать несколько следующих один за одним секторов (нефрагментовання запись). Формат уровня 2 (lеvеl 2) разрешает использовать длинные имена файлов, а формат уровня 3 (lеvеl 3) дополнительно допускает записывать файлы на нескольких участках диска (фрагментированная запись) в пакетном режиме. Для того чтобы можно было записывать длинные имена, определенные в операционной системе Windows, фирма Місrosofі дополнила формат ISO 9660 уровня 1 спецификацией Joliet. Разновидностями формата IS0 9660 являются форматы СD-RОМ (Вооt) и DVD-RОМ (Вооt), в которых записывается на диск (кроме содержания) специальный участок (в начале диска), что разрешает использовать оптический диск как загрузочный.
Если стандарт ISO 9660 предназначен для обеспечения совместимости между дисками СD-RОМ и DVD-RОМ, используемыми в разных компьютерных системах, то формат UDF (UniversalDiskFormatі -
универсальный формат дисков) разработан для совместимости оптических дисков только для считывания (RОМ) и записываемых оптических дисков (R или RW) в разных операционных системах. Этот формат, так же, как и IS0 9660, разрешает использовать длинные имена файлов и записывать данные. Данные на оптический диск записывается небольшими порциями в режиме Расket Writing (для СD-дисків) или Іncremental Writing (для DVD-дисков).
Форматы Аиdіо СD
и Аиdіо DVD
используются для записывания музыки. Это два разных формата. Формат Аиdіо DVD
обеспечивает более качественное записывание музыки.
Форматы Video СD (VCD) и VideoDVD используют для записывания фильмов. Это также два разных формата с разными дополнительными возможностями (например, относительно выбора языка озвучивание фильма). Формат VideoDVD обеспечивает блее качественное записывание фильмов. Качественное воспроизведение фильма на СD-дисках обеспечивает формат Super Vіdео СD. Для записывания фильмов в формате Vіdео DVD на СО-диски используют формат mini-DVD.
Приведенные форматы - наиболее распространенные, поскольку разрешают записывать на оптические диски как музыку и фильмы, так и текстовые данные, графические данные и программы. Эти форматы поддерживают большинство дисководов и программы записывания на оптические диски. Существуют также и другие форматы, рассчитанные большей частью на такие виды данных, которые используются намного реже, например Photo СD фирмы Коdak, записывание и воспроизведение высококачественных цифровых фотографий. И фотографии, и музыку можно записывать в форматах IS0 9660 или UDF как обычные графические или звуковые файлы.
Новым, перспективным форматом есть формат Мt. (Моunt) Rаіnіеr , известный также как формат ЕаsуWrіtе. Этот формат записывает данные на оптический диск так же, как и на гибкий. Используя этот формат, к оптическому диску можно обращаться (для считывания или записывания) из любой прикладной задачи без вызова специальных программ считывания-записывания на оптические диски.
Форматы СD-дисков называют иногда по цвету обложки книг, в которых эти форматы описаны. Так, самый первый формат СD - Аudio СD описан в «красной» книге. В «желтой» книге описывается формат СD-RОМ (IS0), в «оранжевой» - форматы СD-R и СD-RW, в «зеленой» - формат СD-I (теперь почти не используют), в «голубой» - Еnhanced СD и в «белой» - Video СD.
Внешняя память
Оптические диски
Оптические (лазерные) диски в настоящее время являются наиболее популярными носителями информации. В них используется оптический принцип записи и считывания информации с помощью лазерного луча.
Информация на лазерном диске записывается на одну спиралевидную дорожку, начинающуюся от центра диска и содержащую чередующиеся участки впадин и выступов с различной отражающей способностью.
При считывании информации с оптических дисков луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность оптического диска имеет участки с различными коэффициентами отражения, то отраженный луч также меняет свою интенсивность (логические 0 или 1). Затем отраженные световые импульсы преобразуются с помощью фотоэлементов в электрические импульсы.
В процессе записи информации на оптические диски применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера.
Существует два типа оптических дисков:
CD-диски (CD - Compact Disk, компакт диск), на который может быть записано до 700 Мбайт информации; DVD-диски (DVD - Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск), которые имеют значительно большую информационную емкость (4,7 Гбайт), так как оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно.
DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8,5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию.
Кроме того, информационная емкость DVD-дисков может быть еще удвоена (до 17 Гбайт), так как информация может быть записана на двух сторонах.В настоящее время (2006 год) на рынок поступили оптические диски (HP DVD и Blu-Ray), информационная емкость которых в 3-5 раз превосходит информационную емкость DVD-дисков за счет использования синего лазера с длиной волны 405 нанометров.
Накопители оптических дисков делятся на три вида:
- Без возможности записи - CD-ROM и DVD-ROM
(ROM - Read Only Memory, память только для чтения).
На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна.- С однократной записью и многократным чтением -
CD-R и DVD±R (R - recordable, записываемый).
На дисках CD-R и DVD±R информация может быть записана, но только один раз. Данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, который разрушает органический краситель записывающего слоя и меняет его отражательные свойства. Управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование темных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как логические 0 и 1.- С возможностью перезаписи - CD-RW и DVD±RW
(RW - Rewritable, перезаписываемый).На дисках CD-RW и DVD±RW информация может быть записана и стерта многократно.
Записывающий слой изготавливается из специального сплава, который можно нагреванием приводить в два различных устойчивых агрегатных состояния, которые характеризуются различной степенью прозрачности. При записи (стирании) луч лазера нагревает участок дорожки и переводит его в одно из таких состояний.
При чтении луч лазера имеет меньшую мощность и не изменяет состояние записывающего слоя, а чередующиеся участки с различной прозрачностью интерпретируются как логические 0 и 1.Основные характеристики оптических дисководов:
емкость диска (CD - до 700 Мбайт, DVD - до 17 Гбайт) скорость передачи данных от носителя в оперативную память - измеряется в долях, кратных скорости
150 Кбайт/сек для CD-дисководов (Такая скорость считывания информации была у первых CD-дисководов) и
1,3 Мбайт/сек для DVD-дисководов (Такая скорость считывания информации была у первых DVD-дисководов)
В настоящее время широкое распространение получили 52х-скоростные CD-дисководы - до 7,8 Мбайт/сек.
Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32х кратной).
Поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость чтения Х скорость записи CD-R Х скорость записи CD-RW» (например, «52х52х32»).
DVD-дисководы также маркируются тремя числами (например, «16х8х6»время доступа - время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах (для CD 80-400мс). При соблюдении правил хранения (хранения в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.
Дополнительная информация о структуре дисков
Диск, созданный промышленным способом, состоит из трех слоев. На основу диска, созданного из прозрачного пластика методом штамповки наносится информационный узор. Для штамповки существует специальная матрица-прототип будущего диска, которая выдавливает дорожки на поверхности. Далее на основу напыляется отражающий металлический слой, а затем сверху еще и защитный слой из тонкой пленки или специального лака. На этот слой часто наносятся различные рисунки и надписи. Информация считывается с рабочей стороны диска через прозрачную основу.
Записываемые и перезаписываемые компакт-диски имеют дополнительно еще один слой. У таких дисков основа не имеет информационного узора, но между основой и отражающим слоем расположен регистрирующий слой, который может менять под воздействием высокой температуры.При записи лазер разогревает заданные участки регистрирующего слоя, создавая информационный узор.
DVD-диск может иметь два регистрирующих слоя. Если один из них выполняется по стандартной технологии, то другой - полупрозрачный, наносится ниже первого и имеет прозрачность около 40%. Для считывания двухслойных дисков применяются сложные оптические головки с переменным фокусным расстоянием. Луч лазера, проходя через полупрозрачный слой, сначала фокусируется на внутреннем информационном слое, а по завершении его чтения перефокусируется на внешний слой.
