1. Назначение CD-RW

CD-ROM диск - это общее название pяда цифpовых носителей инфоpмации, основанных на стандаpте Red Book и являющихсяего pасшиpениями, и пpедназначенных для использования вкомпьютеpных системах в качестве Постоянного ЗапоминающегоУстpойства (ПЗУ, или по-английски Read-Only Memory, ROM). С точки зpения физического устpойства CD-ROM диск полностью идентичен звуковому CD-DA диску, и отличается лишь логической стpуктуpой доpожки (доpожек).

Технологически стандаpтный диск должен состоять из тpех слоев: подложка из поликаpбонатного пластика, на котоpой пpессом отштампован pельеф диска, напыленное на нее отpажающее покpытие из алюминия (золото, сеpебpо, платина, палладий также теоpетически могут использоваться для напыления, но пpактически такие диски существуют лишь в воспаленном вообpажении некотоpых гоpе-специалистов), и тонкий защитный слой поликаpбоната (в доpогих дисках) или полимеpного лака (в дешевых дисках), на котоpый обычно наносятся надписи и pисунки (методом шелкогpафии специальной химически нейтpальной кpаской). Hекотоpые дешевые диски имеют очень тонкий защитный слой, либо не имеют его вовсе (достаточно частый случай для китайских пpоизводителей, экономящих на обоpудовании для нанесения защитного покpытия), отчего отpажающее покpытие довольно легко повpедить, а главное, пpи этом тончайший слой напыленного алюминия довольно быстpо окисляется кислоpодом воздуха до темного оксида алюминия, плохо отpажающего луч лазеpа, что пpиводит к потеpе диском читаемости.

Диски для CD-pекоpдеpов имеют более сложную стpуктуpу, в котоpую входит слой специального легкоплавкого пластика, и ввиду этого очень чувствительны к нагpеванию и воздействию пpямых солнечных лучей.

Инфоpмация записана на диск в виде спиpальной доpожки, идущей от центpа к кpаю диска, на котоpой pасположены углубления (так называемые питы). Инфоpмация кодиpуется чеpедованием питов (условно - логической 1) и пpомежутков между ними (условно - логических 0). Существенно, что инфоpмация на диске закодиpована помехоустойчивым кодом Рида-Соломона

(Reed-Solomon) с использованием чеpедования - так что мелкие сбои пpи чтении доpожки никак не отpажаются на достовеpности считанной инфоpмации. Доpожка может быть непpеpывной, либо делиться на фpагменты (напpимеp сессии в мультисессионных дисках). Число сессий в настоящее вpемя не может пpевышать 64, и наличие нескольких сессий допустимо не во всех стандаpтах записи.

Система однократной (CD-Recordable - записываемый CD) и многократной (CD-Erasable - стираемый CD, CD-ReWritable - перезаписываемый CD) записи компакт-дисков. CD-RW и CD-E обозначают одно и то же - диск с возможностью стирания и перезаписи, причем название CD-RW практически вытеснило CD-E. Терминами CD-R, CD-E и CD-RW обозначаются как устройства для записи, так и сами диски.

На CD-R организуется та же информационная структура, что и на штампованных дисках - TOC и набор дорожек различных типов. Это позволяет при помощи соответствующего программного обеспечения записывать звуковые, фото- и видеодиски, которые могут затем проигрываться в бытовых звуковых и видеопроигрывателях. Однако отражающая способность зеркального слоя и четкость питов у дисков CD-R ниже обычного, отчего некоторые устройства могут работать с ними неуверенно. В перезаписываемых дисках используется промежуточный слой из органической пленки, изменяющей под воздействием луча свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно, в результате чего меняется прозрачность слоя. Фиксация изменений состояния происходит благодаря тому, что материал регистрирующего слоя при нагреве свыше критической температуры переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания, а при нагреве до температуры значительно ниже критической восстанавливает кристаллическое состояние. Существующие диски выдерживают от тысяч до десятков тысяч циклов перезаписи. Однако их отражающая способность существенно ниже штампованных и однократных CD, что затрудняет их считывание в обычных приводах. Для чтения CD-RW формально необходим привод с автоматической регулировкой усиления фотоприемника (Auto Gain Control), хотя некоторые обычные приводы CD-ROM и бытовые проигрыватели способны читать их наравне с обычными дисками. Способность привода читать CD-RW носит название Multiread; ранние приводы маркировались "CD-E Enabled".

Перезаписываемый диск может иметь такую же структуру дорожек и файловую систему, что и CD-R, либо на нем может быть организована специальная файловая система UDF (Universal Disk Format - универсальный дисковый формат), позволяющая динамически создавать и уничтожать отдельные файлы на диске.

3. Принцип работы

Процесс записи компакт-дисков долгое время обозначался у компьютерных гуру (которым единственно был понятен и доступен) словами "жечь", "выжигать". Они довольно точно определяют процесс наполнения диска CD-R информацией. При его записи мощный лазерный луч выжигает в чувствительном слое заготовки точки, последовательностью которых кодируются нули и единицы, т. е. собственно информация. Известно также, что повторная запись данных на такой носитель невозможна по одной простой причине -- нельзя предварительно стереть то, что на нем уже есть. Представьте себе магнитофонную кассету, на которой новые песни записаны без стирания старых. Естественно, компьютер не сможет прочитать "двухэтажные" данные, так же как и вы вряд ли станете слушать двукратно записанную какофонию.

В этом свете возможность перезаписи оптического диска выглядит чем-то совсем уж мистическим и ассоциируется то ли с Фениксом, воскресающим из пепла, то ли с известной поговоркой о полезности пережигания этого самого пепла. И напрасно. Ни с тем, ни с другим принцип записи CD-RW не имеет ничего общего, а сам носитель, хоть и совместим по формату с CD-ROM и CD-R, использует совершенно другую технологию.

В диске CD-RW имеется чувствительный слой из вещества, которое в твердом состоянии может иметь два типа внутренней структуры -- кристаллический и аморфный, причем в первом случае эта субстанция прозрачнее, чем во втором. Позади чувствительного слоя находится отражающий, так что при чтении лазерный луч отражается от кристаллических участков сильнее, чем от аморфных, -- вот вам и последовательность светлых и темных точек, в которой кодируются данные.

Чтобы сделать участок чувствительного слоя "темным", его быстро нагревают мощным лазерным лучом (при этом кристаллическая решетка разрушается), который затем отключают, чтобы вещество остыло в аморфном состоянии. Чтобы сделать этот участок "светлым", его опять-таки прогревают лазером, но до более низкой температуры, причем медленно, постепенно наращивая мощность луча, а затем так же постепенно снижая ее. При этом кристаллическая решетка восстанавливается, и чувствительный слой снова становится прозрачным.

Казалось бы, никаких проблем -- светлые и темные точки на дисках CD-R и CD-RW точно такие же по размеру и так же располагаются, как и на CD-ROM, так что между этими устройствами должны царить мир и взаимопонимание. Это было бы так, если бы не одно "но": отражающая способность фабричного CD-ROM, на блестящем покрытии которого лежит только тонкий слой прозрачного лака, больше, чем у CD-R и CD-RW, "обремененных" еще и чувствительным слоем, также поглощающим свет. И если диски CD-R обычный привод CD-ROM читает практически всегда, то при работе с CD-RW у старых накопителей возникают проблемы. Их причина -- небольшая мощность лазера. Этот недостаток ликвидирован в новом поколении CD-ROM, работающих в режиме MultiRead. Заметим, что практически все такие устройства, выпущенные за последние два года, нормально считывают диски CD-RW.

Запись дисков CD-R выполняется при помощи специальных программ - Easy CD, CD Creator, CD Publisher, Direct CD, WinOnCD, CDRWin (Windows); UniteCD, RSJ (OS/2) и т.п. Процесс записи одной дорожки представляет собой единую операцию, которая не может быть прервана, иначе диск будет испорчен. Для обеспечения равномерности поступления записываемой информации на лазер все приводы имеют буфер, исчерпание данных в котором (Underrun) приводит к аварийному прерыванию записи. Исчерпание данных в буфере может быть вызвано запуском параллельных процессов, работой системы виртуальной памяти (swapping), захватом процессора "нечестными" драйверами устройств, зависанием программы или ОС. К сбою записи приводят также механические толчки привода.

Различается два основных режима записи CD-R: DAO (Disk At Once - весь диск за один прием) и TAO (Track At Once - одна дорожка за один прием). При записи методом TAO лазер включается в начале каждой дорожки и отключается в ее конце; в точках включения и выключения лазера формируются серии специальных блоков - run-in, run-out и link, предназначенные для связывания дорожек между собой. Стандартный промежуток содержит 150 таких блоков (2 секунды). При записи методом DAO лазер включен на протяжении записи всего диска.

Диск, записанный за один прием, является наиболее универсальным и считывается любыми CD-ROM с любым файловым диспетчером, однако после записи невозможно дописывание новых данных на диск, а режим DAO поддерживается не всеми записывающими приводами. Этот режим также желателен для записи мастер-дисков для последующего тиражирования путем штамповки - большинство типовых станков для изготовления матриц воспринимают только непрерывно записанные оригиналы.

Реализованная в приводе поддержка режима DAO может не работать при некоторых сочетаниях привода, его микропрограммы (firmware), интерфейса, драйверов интерфейса и записывающей программы. Если известно, что в других сочетаниях DAO поддерживается, нужно попытаться обновить прошивку, сменить драйверы или записывающую программу.

В режиме TAO пишутся многосессионные диски формата CD-ROM, допускающие последующую дозапись данных; это также наиболее простой способ записи CD-DA с паузами между дорожками. Сессия может быть как полностью записана за один прием - с формированием TOC, файловой системы (для CD-ROM) и зон Lead-In/Lead-Out (запись с закрытием сессии), так и в несколько приемов, с сохранением временных TOC в элементах PMA (запись с оставлением открытой сессии).

Перед началом собственно процесса записи привод выполняет калибровку лазера, используя область PCA. Теоретически, таких калибровок может быть не более 100, однако ряд современных приводов записывают в PCA вместе с параметрами оптимального режима записи свой номер модели, так что при последующих операциях над этим диском в приводах этого же типа калибровка выполняться не будет.

Если запись на однократный многосессионный диск по какой-либо причине была прервана, в ряде случаев имеется возможность использовать оставшееся свободным пространство диска. Для этого требуется программа записи, имеющая опцию закрытия сессии (Close Track/Session), после чего нужные данные записываются очередной сессией без импорта прерванной сессии (предшествующие ей сессии могут быть импортированы).

Поскольку конечная видимость каждого файла определяется процессом импорта оглавления, возможно исключение из каталога отдельных файлов и выборочная замена файлов с совпадающими именами. Старая копия файла продолжает оставаться на диске в одной из предшествующих сессий, однако в новый каталог помещается ссылка на новый экземпляр. Выборочное исключение файлов предыдущих сессий в каталог новой сессии дает эффект их "удаления". Видимость "удаленных" таким образом файлов впоследствии может быть "восстановлена" путем их импорта в новые сессии.

Для записи CD-RW, кроме сессионного метода, может применяться их предварительное форматирование - разбивка на секторы, подобно магнитным дискам. После форматирования диск CD-RW может использоваться, как обычный сменный диск - стандартные файловые операции копирования, удаления и переименования преобразуются драйвером привода CD-RW в серии операций перезаписи секторов диска. Благодаря этому для работы с дисками CD-RW не требуется специального программного обеспечения, кроме драйвера привода с поддержкой UDF (например, Adaptec DirectCD) и программы начальной разметки.

Некоторые версии записывающих программ (например, CDR Publisher, CDRWin с версии 3.0 или Adaptec Easy CD Creator с версии 3.0) позволяют записывать загружаемые (bootable) диски. Для загрузки с таких дисков BIOS компьютера должен поддерживать эту возможность (последние версии AWARD и Phoenix BIOS). Загружаемая часть CD-ROM записывается в виде образа загрузочной дискеты или винчестера, из которого при загрузке BIOS системной платы эмулирует диск A:.

Хотя запас быстродействия реально необходим только при работе с приводами, не поддерживающими пакетную запись, однако и при пакетной записи слишком частое переключение лазера приводит к повышению накладных расходов и ускоренному износу оптической системы.

Для проверки быстродействия в большинстве записывающих программ есть режимы тестирования - имитации полного процесса записи: либо с обходом обращения к CD-R, либо с переводом CD-R в специальный тестовый режим, в котором он, как и при записи, принимает данные, но не включает лазер на запись. Первый режим доступен с любым CD-R, однако не дает полной достоверности, второй требует поддержки со стороны привода и обеспечивает динамику, полностью аналогичную процессу записи (с точностью до записи служебных зон lead in и lead out, которая в тестовом режиме не имитируется). Узнать о поддержке тестового режима в CD-R можно, запросив его свойства в записывающей программе.

При поддержке приводом тестового режима лучше всего заранее провести серию тестов, загружая систему различными видами нагрузок до тех пор, пока запись не начнет прерываться - это даст примерное представление об имеющемся запасе быстродействия. Однако при замене компонент системы - как аппаратных, так и программных, и даже в различных режимах работы (например, с регистрацией в сети или без нее), поведение может существенно изменяться.

Снижать быстродействие системы могут:

Параллельно работающие приложения, в том числе системные процессы - например, оптимизаторы памяти или диска, серверы файлов, принтеров, баз данных или электронной почты, размещенные на записывающей машине, когда к ним происходит обращение по сети;

Наличие пассивного подключения к сети, при котором принимаемые пакеты могут вызывать срабатывание системных процессов;

Или программы защиты экрана (screen savers), автоматически активизируемые в паузах работы пользователя;

Чрезмерная фрагментация исходных дисков, повышающая накладные расходы на позиционирование по диску;

Недостаток оперативной памяти, вызывающий откачку (свопинг) на диск;

Динамическое изменение системой объема файлового кэша; при наличии критичных к скорости приложений рекомендуется задавать постоянный объем (файл System.ini, секция , ключи MinFileCache/MaxFileCache, значения в килобайтах);

Частое поступление системных прерываний - от модема, мыши, принтера и других устройств;

Работа других приводов CD-ROM (в Windows 95 это - одна из наиболее неоптимальных подсистем) или флоппи-дисководов;

Нахождение записывающего привода на одном кабеле с устройством, с которого в процессе записи поступают данные (файлы или образ);

Неподходящий режим параллельного порта (SPP/Normal вместо EPP) для внешнего CD-R с соответствующим адаптером;

Частая и долгая рекалибровка некоторых моделей винчестеров.

Если все перечисленные причины устранены, но быстродействия все равно не хватает - остается только снижать скорость записи.

Если статическое быстродействие системы достаточно для выбранной скорости записи, процесс все же может быть нарушен кратковременными задержками данных в результате "просадки" системы при запуске программ, опознании вставленных дискет и компакт-дисков, перечитывании сбойных участков на исходных носителях, при аварийном завершении параллельных программ и т.п. Запас надежности в этом случае можно приблизительно оценить по объему буфера CD-R, поделив его на скорость записи и получив время, на которое поток данных может изредка безболезненно прерываться.

Термин "скорость записи" определяет, насколько быстро данные могут быть записаны на CD-R диск. Маркировка 1х, 2х, 4x показывает, во сколько раз быстрее устройство записывает данные по сравнению с односкоростным эталоном. Под одной скоростью понимается скорость передачи данных, равная 150 Кб/сек (для Form 1, обычного для CD-ROM) или 172 Кб/сек (для Form 2, обычного для Video-CD). Таким образом, маркировка 2х значит, что данные могут записываться со скоростью 300 Кб/сек, а 4х - 600 Кб/сек. Необходимо принять во внимание, что реальная скорость может различаться в зависимости от режимов записи (Form 1, Form 2, CDDA), так как, к примеру, данные Form 1 записываются в режиме 2048 байт на блок, а звуковая информация CDDA в режиме 2352 байта на блок.

Обычно в описании приводов CD-ROM указывают число, показывающее, с какой скоростью данные могут быть считаны (например, 24x для Acer 624A). Маркировка CD-рекордеров содержит два числа. Первое - скорость записи, второе - скорость считывания (например, 4x8 для CD-рекордера Panasonic 7502B). Если же маркировка состоит из трех цифр, то это значит, что такой привод может работать еще и с CD-RW дисками, возможная скорость записи на которые - вторая цифра в маркировке.

Первое 4x-скоростное устройство записи (CD-рекордер) было произведено фирмой Yamaha, весьма активно настаивавшей на том, чтобы производители CD-R выпускали компакт-диски, совместимые с 4x-кратной скоростью записи. Таким образом, те диски, которые могли быть использованы в 4x-скоростных устройствах записи, сертифицировались как совместимые с 4х.

Маркировка дисков "Cертифицированы для записи на скоростях 1x, 2x, 4х" значит, что производитель CD-R диска гарантирует нормальное качество записи на нем при одной, двух и четырех скоростях. Производители 2x-, 4x- и 6x-скоростных устройств записи дают рекомендации по типу компьютера, а также типу применяемых CD-R для того, чтобы диск мог быть успешно записан. Если вы будете следовать данным рекомендациям, то все диски, которые записаны на скоростях 2х, 4х и 6х, будут идентичными вне зависимости от скорости записи. Если ваш компьютер не может поддерживать требуемую скорость передачи для высокоскоростного устройства, записывайте диски на скорости 2х. Лучше записывать диски на скоростях 2х и 1х, а не на 4x. В этом есть определенный смысл. Физические и химические процессы, протекающие при записи CD-R-дисков, дают лучший результат (более глубокие и более читаемые отметки на активной поверхности) при двукратной и менее высокой скорости записи, благодаря большей крутизне фронтов модуляции лазерного луча и большей длительности его воздействия на единицу (пит) информационной поверхности, а также более выгодному температурному режиму записи (на высоких скоростях записи из-за высокой мощности лазера наблюдается локальный разогрев активного слоя диска, то есть дорожка не успевает остывать за один оборот диска, передавая тепло соседнему витку дорожки, на который идет запись. В результате образуется концентрическая зона повышенной температуры диска, снижающая качество записи). В общем случае, диски с серебряным слоем (Metal Azo) более приспособлены к записи на высоких скоростях, чем диски с золотым слоем, из-за более высокой теплопроводности серебра, поэтому их можно рекомендовать любителям печатать коммерческие тиражи на скорости 4x и более. Аудиофилам же рекомендуется для записи звуковых CD (CDDA) использовать диски с фталоцианиновым слоем и записывать их на одинарной скорости - это обеспечивает наивысшее качество записи и ее долговечность.

Какие разновидности CD-R дисков бывают?

В общем и целом, все множество CD-R дисков делятся на brand-name (BN) версии и версии для производства (OEM). Диски BN-версий характеризует то, что они выпускаются с уже нанесенным на поверхность диска логотипом производителя и полиграфической вставкой. Такие диски обычно продаются в розницу и являются приемлемым решением для тех, кто собирается хранить на них архивы данных, время от времени создавать музыкальные сборники и т.п. Надписи на таких дисках возможно наносить специальным маркером или фломастером. Диски BN продаются упакованными в пластиковые коробки (jewel case), затянутые защитной пластиковой пленкой. 10 дисков обычно собираются в коробку. Диски для производства или OEM не имеют на своей внешней поверхности ни логотипа, ни каких-либо прочих надписей и графических элементов - поверхность "чистая". И хотя на ней, так же как и на поверхности дисков BN, можно делать надписи маркером, OEM-диски предназначены все же для печати на их поверхности текста и графики с помощью специальных CD-принтеров или нанесения собственного логотипа методом шелкографии или офсетной печати. Упаковываются OEM-диски таким образом, чтобы было возможно максимально удобно включить их в производственную технологическую цепочку. Наиболее распространенным типом упаковки являются стопки (bulk) и стопки на осях (spindle). В первом случае некоторое количество дисков (обычно 100) упакованы в термоусадочную пленку. В картонной коробке 6 стопок, а, следовательно, 600 дисков. Во втором случае диски насажаны на специальную ось (обычно это 125 дисков) и собраны в коробки по 500 дисков в каждой. Следует отметить, что диски для производства (OEM) более многофункциональны в смысле нанесения на них надписей тем или иным способом, и дешевы, нежели диски brand-name, которые имеет смысл приобретать только тогда, когда общая месячная потребность в дисках не превосходит нескольких десятков штук и нет никаких специальных требований к их оформлению.

Фоpматы записи CD-ROM описаны в опубликованных фиpмами Philips и Sony (и затем стандаpтизиpованных IEEE и ISO) стандаpтах записи данных на компакт-диски, известных специалистам под названиями Yellow Book ("желтая книга"), Green Book ("зеленая книга"), Orange Book ("оpанжевая книга"), White Book ("белая книга") и Blue Book ("синяя книга") - по цвету обложек соответствующих изданий. Все они являются pасшиpением основного стандаpта CD-DA (звуковых CD), описанного в Red Book ("кpасной книге").

Для записи данных используются отдельные доpожки диска. Многие фоpматы записи CD-ROM относятся не к диску в целом, а только к фоpмату отдельных доpожек, пpичем некотоpыми стандаpтами на одном диске допускается наличие доpожек pазличных фоpматов (Mixed mode). Впpочем, для их чтения вам понадобится особый пpоигpыватель (CD-ROM дpайв), поддеpживающий указанные стандаpты.

CD-DA ("Red Book", аудио-CD) фоpмат: Станадаpт pазpаботан совместно Philips/Sony и издан в виде книжки с кpасной обложкой. Стандаpт Red Book опpеделяет метод кодиpования даных на диске и специальную двухуpовневую схему опpеделения и коppекции ошибок, так называемые уpовни коppекции C1 и C2. Коppекция ошибок базиpуется на обpаботке EFM-фpеймов (EFM - Eight to Fourteen Modulation), состоящих из 588 бит каждый:

24 Sync-бита

33 блока данных по 14 бит каждый (462 бита)

3 бита-pазделителя на каждый блок данных (99 бит)

3 закpывающих бита

После обpаботки EFM данные pазделяются на два потока:

Аудио-сектоpы (собственно данные)

Субкоды (так называемые субканалы P...W)

Субкоды в свою очеpедь pазделяются на P-субканал, Q-субканал и R-W субканалы. P-субканал пpактически всегда пустой и обычно выполняет pоль флага паузы, Q-субканал содеpжит инфоpмацию о текущем вpемени, субканалы с R до W используются для специальных цифpовых данных (напpимеp, в CD-Midi и CD+G фоpматах).

Аудио-сектоp содеpжит 2352 байта данных. Для CD-A это отсчеты звука в коде PCM, в виде паp 16-бит данных, соответственно для левого и пpавого каналов (то есть 4 байта на каждый отсчет), наpезанные с частотой 44100Hz - итого 588 отсчетов.

Такой аудио-сектоp (588 16-бит стеpео отсчетов) пpинято называть "фpейм" (CD-frame), и делить в свою очеpедь на 24.5 "Audio-Frame" по 6 отсчетов (24 байта) каждый.

Один аудио-сектоp (CD-Frame) содеpжит 1/75 секунды звучания. Red Book вводит также понятие "адpеса" на диске. Адpес - это указатель на опpеделенный момент звучания диска, в фоpмате минуты:секунды:CD-фpеймы (так называемый M:S:F адpес).

Полезная часть диска по Red Book начинается с адpеса 0m:2s:0f, то есть на две секунды позже pеального начала диска. Эти "пpопущенные" 2 секунды называются "Вводная запись" (Lead-In).

Какие интеpфейсы имеются у CD-ROM дpайвов?

Их немного:

пpочие интеpфейсы пpименялись в единичных моделях и в настоящее вpемя не встpечаются.

Sony, Mitsumi, Panasonic - тpи устаpевших интеpфейса, поддеpживаемые многими стаpыми звуковыми каpтами и специальными адаптеpами. Mitsumi и Panasonic используют 40-контактный соединительный кабель как для IDE, а Sony - 34-контактный как для Floppy дисководов, (но обычный кабель для Floppy не подойдет). В настоящее вpемя не используются.

Phillips - pедкий интеpфейс, использовавшийся для внешних CD-ROM. В настоящее вpемя не используется.

PCMCIA - интеpфейс, пpименяемый для компактных внешних CD-ROM, подключаемых к маленьким компьютеpам-ноутбукам.

IDE - интеpфейс, пpименяемый обычно для подключения HDD, использующий 40-контактный кабель. Hа одном канале IDE (то есть на одном кабеле) могут находиться одно или два устpойства, в последнем случае одно из устpойств является ведущим (Master), а втоpое - ведомым (Slave). Роль, котоpую пpинимает на себя IDE-устpойство (Master/Slave), пеpеключается пеpемычками-джампеpами на каждом устpойстве, соответственно, вам пpидется включить на одном устpойстве Master, а на дpугом Slave. Следует помнить, что устpойство Slave не должно pаботать без Master, то есть единственное устpойство на шлейфе IDE всегда должно быть включено как Master.

Hесмотpя на то, что IDE CD-ROM использует интеpфейс IDE, он не является HDD-совместимым устpойством и использует собственный пpотокол обмена, обычно отвечающий стандаpту ATAPI (ATA Packet Interchange). Стандаpт ATAPI - это новый, очень мощный и быстpоpазвивающийся пpотокол обмена данными и командами между устpойствами и их дpайвеpами чеpез IDE интеpфейс. К сожалению, в настоящее вpемя ATAPI как стандаpт еще не устоялся и допускает массу "вольностей" со стоpоны пpоизводителей обоpудования, в частности CD-ROM, что часто пpиводит к тому, что несколько "ATAPI-совместимых" CD-ROM оказываются взаимно несовместимыми.

Методы, используемые для записи информации на DVD-диск, аналогичны принципам записи традиционного CD-диска. В настоящее время производятся CD-диски, предназначенные только для воспроизведения, CD-R-диски с возможностью однократной записи и многократно перезаписываемые диски CD-RW.
СD-ROM, DVD-ROM. Как видно из рис. 1, обычный компакт-диск (CD) состоит из прозрачной полимерной подложки (1), металлизированного отражающего слоя (2) с "дырками" (B), при помощи которых записана цифровая информация, и защитного слоя (3), необходимого для придания диску жесткости. Отражающий слой (2) в обычном CD-диске и является слоем, хранящим информацию. Он изготавливается фабричным методом и представляет собой своеобразную матрицу с "выштампованными" в определенных местах "дырками", которые означают логическую единицу. Отсутствие "дырки" подразумевает логический ноль. Считывание информации происходит при помощи лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. При отражении от "дырки" лазерный луч точно попадает на специальный детектор, который выдает "1". При отражении от поверхности луч проходит мимо детектора, который в этом случае распознает "0". Абсолютно те же принципы записи информации лежат в основе DVD-дисков первого поколения; они предназначены только для считывания информации, записанной на них фабричным способом (так называемый DVD-ROM).
CD-R, DVD-R. В конструкции однократно записываемого компакт-диска (CD-R) между подложкой (1) и отражающим слоем (2) находится пигментный слой (4) из металло-стабилизированного цианида (органическая субстанция). В данном случае именно пигментный слой, на котором фабрично "выдавлены" дорожки (A), вдоль которых движется лазерный луч, сохраняет информацию. При записи такого диска в специальных рекордерах лазерный луч повышенной мощности "выжигает" в требуемых местах пигментного слоя "дырки" (B). При считывании информации лазерный луч обычной мощности, свободно проходя сквозь "дырку" в пигментном слое (4), отражается от металлизированного слоя (2) и попадает на детектор, который распознает логическую единицу. При отсутствии "дырки" лазерный луч поглощается пигментным слоем, отражения лазерного луча не происходит, и детектор выдает логический ноль. Следует отметить наличие дополнительного шероховатого слоя для надпечатки (5), на котором пользователь после записи информации может нарисовать свою этикетку при помощи шариковой ручки, фломастера или даже специального струйного принтера.
CD-RW, DVD-RAM. Принцип записи на перезаписываемые DVD-диски (который первоначально разрабатывался для компакт-дисков с рабочим названием CD-Erasable) был предложен компаниями Philips, Ricoh и Hewlett-Packard и поддержан такими фирмами, как IBM, Sony, 3M, Olympus, Matsushita и Mitsumi. Конструкция перезаписываемого компакт-диска (CD-RW) напоминает CD-диск, но вместо отражающего слоя в нем используется специальное вещество (6), способное многократно изменять свою структуру. Такой материал был разработан компанией TDK и получил название AVIST; он обладает практически идеальными характеристиками.
Его высокой отражающей способности (25-35%) вполне достаточно для совместимости DVD-дисков при воспроизведении. Характеристики материала AVIST стабильны как при высоких, так и при низких скоростях записи, что особенно важно при работе с различными приложениями. В случае перезаписываемых компакт-дисков (например, CD-Erasable) запись осуществляется со скоростью ниже 3 м/c. Работа с данными в формате перезаписываемого DVD-RAM требует от рабочего слоя скорости записи от 3 до 6 м/c. При работе со сжатой видеоинформацией скорость записи уже должна быть выше 6 м/c.
Прекрасное соотношение сигнал/шум и характеристики изменения фазы позволили компании TDK добиться сверхмалых размеров маркера (менее 0,66 mm).
Новый материал AVIST выдерживает не менее 1000 циклов перезаписи на скоростях ниже 3 м/с. При более высоких скоростях записи это количество циклов перезаписи должно возрасти.
Как и на пигментном слое записываемого диска, на рабочем слое AVIST "выдавлены" дорожки (A), направляющие лазерный луч. При записи такого диска вещество под действием мощного лазерного луча меняет свою структуру в нужной точке поверхности, переходя из кристаллического состояния в аморфное. Поскольку такой переход обратим (т.е. вещество может быть переведено обратно в кристаллическое состояние), диск теоретически может быть перезаписан практически бесконечное число раз. Все зависит от свойств материала, применяемого в информационном слое (6), и по мере его дальнейшего совершенствования реально достижимое число циклов будет увеличиваться и составит не менее пяти миллионов перезаписей. Считывание производится лазерным лучом обычной мощности. При отражении от поверхности диска изменяется фаза лазерного луча в зависимости от того, произошло отражение от участка поверхности с аморфной или с кристаллической структурой. Изменения фазы отраженного луча распознаются детектором, который преобразует их в цифровой поток. Такой метод получил название Phase Change Technology (метод изменения фазы).

Однослойные DVD.
Как мы уже отмечали, DVD во многом подобен CD, но значительно отличается от него плотностью записи. Как ясно из описанных выше принципов записи, именно предельное количество "дырок", которое может быть размещено на поверхности диска, определяет его информационную емкость.
Первым шагом к созданию нового стандарта можно считать семикратное увеличение емкости CD-диска за счет увеличения плотности записи, которое стало возможным благодаря применению более совершенных источников лазерного луча.
На рис. 2 показаны различия размеров и плотности расположения "дырок" рабочего слоя у DVD- и CD-дисков.
Обычные дисководы CD-ROM используют источник лазерного излучения с длиной волны 780 нм, излучающий невидимый инфракрасный свет. В DVD-плеерах и в DVD-ROM применен излучающий красный свет лазер с длиной волны 650 (635) нм. Такое уменьшение длины волны позволило считывать более мелкие "дырки" рабочего слоя диска, размещенные в более плотно расположенных треках (дорожках записи). Соответствующее увеличение числовой апертуры линзы (Numerical Aperture - угол между крайними лучами светового конуса, попадающего в оптический прибор) с 0,45 до 0,60 дает возможность фокусировать лазерный луч с гораздо большей точностью. Только за счет повышения плотности записи удалось довести емкость диска до 4,7 Гбайт.
Кроме того, значительной модернизации подверглись схемы цифровой модуляции и коррекции ошибок. Современная высокоэффективная схема модуляции (EFM Plus) работает как в 8-, так и в 16-битном режимах, что обеспечивает совместимость с существующими CD-форматами, одновременно позволяя добиться более высокого качества при применении новых DVD-носителей. Новая схема коррекции ошибок (RS-PC Reed Solomon Product Code) примерно в 10 раз эффективнее той, что используется в современных системах считывания.

Двухслойные DVD.
Дальнейшее увеличение емкости диска достигнуто благодаря разработке двухслойного DVD-диска (стандарт DVD-9). Как видно из рис. 3, у двухслойного диска (нижняя схема) имеются целых два рабочих слоя для записи информации. Чтобы реализовать эту модель, для внешнего информационного слоя был создан специальный полупрозрачный материал. При считывании информации с такого диска лазерный луч сначала проходит сквозь этот полупрозрачный слой, фокусируясь исключительно на треках внутреннего слоя (принципы считывания описаны выше). Считав всю информацию с первого (внутреннего) слоя, лазерный луч автоматически меняет свою фокусировку, изменяя тем самым "глубину проникновения", и приступает к считыванию информации со второго (внешнего полупрозрачного) слоя. Наличие двух рабочих слоев позволяет увеличить емкость до 8,5 Гбайт. Поскольку фокусировка переключается почти мгновенно, а применение электронного буфера гарантирует отсутствие перерывов в исходящем цифровом потоке, двухслойную модель DVD-диска намечается использовать в приложениях, требующих большой и "непрерывной" емкости.
Первый слой двухслойного DVD-диска штампуется из обычных пластмасс на основе поликарбонатов и несет запись на одной стороне. Затем эта сторона заливается тонким слоем полупрозрачного материала, который в свою очередь покрывается пленкой фотополимерного материала, формирующего наружный рабочий слой. Фотополимерному материалу придается жесткость ультрафиолетовым облучением, и DVD-диск заливается прозрачным пластиком, служащим защитным слоем диска. Основная трудность заключается в создании полупрозрачного материала, разделяющего слои записи, поскольку требования, предъявляемые к нему, довольно противоречивы: он должен хорошо отражать лазерный луч (требуемый коэффициент отражения - около 40%) в процессе считывания наружного слоя и одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. Приоритет в разработке такого материала принадлежит компании 3M, работавшей по заказу Philips-Sony.

Двухсторонние DVD.
Общая толщина всех слоев DVD-диска (как однослойного, так и двухслойного) составляет всего 0,6 мм, что в два раза меньше толщины CD-диска. Для физической совместимости с традиционными компакт-дисками толщина DVD-диска должна равняться толщине CD-диска, т.е. 1,2 мм. В одностороннем однослойном диске (стандарт DVD-5) с задней стороны (с той, где у CD-диска находится этикетка) приклеивается дополнительная подложка толщиной 0,6 мм.
Но такая толщина позволяет изготовить двухсторонний однослойный диск (стандарт DVD-10). Эта идея была предложена компанией Toshiba. Конструктивно процесс производства выглядит следующим образом: два отдельных односторонних DVD-диска склеивают между собой задними сторонами. В результате общая толщина диска та же, что у стандартного CD, - 1,2 мм, но информации такой диск способен вместить в два раза больше; кроме того, за счет уменьшения толщины защитного слоя снижается вероятность ошибок считывания информации, происходивших в CD-дисках из-за случайных отклонений лазерного луча в прозрачном защитном слое.
Таким образом, комбинируя (да-нет) две технологии "удваивания" числа рабочих поверхностей, мы получаем специфицированные в стандарте четыре конструктивно отличающихся формата DVD.
Однослойный односторонний диск DVD-5, преимущественно используется для видеофильмов, так как его емкости вполне достаточно для 92% фильмов, равно как для большинства компьютерных приложений, которым вполне хватает емкости 4,7 Гбайт. Одновременно такой диск оказывается относительно дешевым носителем - его себестоимость всего на 14% превышает себестоимость изготовления традиционного CD-диска.
Следующий по сложности тип диска - односторонний двухслойный DVD-9. Этот тип диска наиболее широкое применение найдет в приложениях, где необходимым условием является большая емкость при недопустимости в перерывах при считывании.
Формат DVD-10 (двухсторонний однослойный диска), предложенный компанией Toshiba, предполагает переворачивание диска вручную после проигрывания одной стороны; его целесообразно использовать, например, для тиражирования очень длинных фильмов или сериалов, не помещающихся на однослойном одностороннем диске. Впоследствии при дальнейшем уменьшении общей толщины всех рабочих слоев диска возможно создание и сверхъемкого двухстороннего двухслойного DVD-17.

Ей в противовес в 1997 году компания Toshiba предложила карту стандарта Smart Media (далее SM), которую поддержали Olympus, Fuji, Samsung и некоторые другие производители. Ими комплектовались все цифровые фотоаппараты марки Olympus.

Компании Sony и SanDisk объединились для создания группы, которая займется разработкой карт флэш-памяти Memory Stick нового поколения, что может помочь Sony нарастить свой потенциал в борьбе против конкурентноголагеря Secure Digital, возглавляемого Matsushita Electric. Фирма Sony заявила о выпуске в апреле текущего года карты Memory Stick Pro емкостью 1 ГБ. Эта новость последовала сразу после того, как на выставке Consumer Electronics Show Matsushita и другие сторонники SD представляли образцы карт этого формата емкостью 1 ГБ, которые должны будут достигать скорости 20 МБ/сек и поступят в продажу в 4 квартале 2003 года. Давнее противостояние между компаниями Sony и Matsushita Electric (торговая марка Panasonic и Secure Digital), видимо, продолжится в будущем и на рынке компактных карт памяти.

Из твердотельных носителей, ориентированных на использование в цифровых устройствах и ПК, следует отметить появившиеся недавно внешние накопители USB Flash Drive. Это похожие на шариковую ручку устройства, совместимые с платформами Windows и Mac, имеют емкость от 32 МБ до 1 ГБ и могут записывать данные со скоростью 1000 КБ/с. Скорости и емкости этих устройств растут, но производитель на этом не останавливается: в конце прошлого года стали появляться на рынке и устройства, совмещающие в себе дополнительные функции, например, защиты данных, или встроенный MP3-плеер. Немногочисленные исследования данного рынка показывают, что распространение флэш-накопителей в России пока невелико.

Сегодня этот сегмент носителей развивается очень быстро, и можно ожидать, что после закономерного падения цен данный флэш-накопитель полностью закроет потребность в компактном носителе для переноса данных с компьютера на компьютер. Представляя собой весьма удобный вариант решения, будучи свободным от многих недостатков традиционных дисковых носителей информации и отличаясь, при этом, непревзойденной стойкостью к механическим воздействиям, флэш-диски, по-видимому, потеснят CD-RW и окончательно вытеснят с рынка магнитные диски

Внешние устройства (ВУ)

Внешними называются устройства, предназначенные для ввода , вывода и передачи информации, т.е. осуществляющие взаимодействие компьютера с внешним миром. Внешние устройства подключаются к процессору через контроллеры. Адаптеры – специальные устройства для управления работой ВУ на аппаратном уровне. На программном уровне ВУ управляются специальными программами – драйверами .

1) Монитор – устройство диалога для отображения вводимой и выводимой информации.

2) Клавиатура – клавишное устройство ввода числовой, текстовой и управляющей информации

3) Мышь – манипулятор для ввода графической и управляющей информации.

4) Принтер – устройство вывода текстовой и графической информации.

5) Сканер - устройство ввода графической информации.

6) Плоттер - устройство вывода графической информации.

7) Модем – устройство связи и телекоммуникации для дистанционной передачи информации в аналоговой форме.

8) Акустические колонки – устройства вывода звуковой информации.

9) Микрофон – устройство ввода звуковой информации.

10) Цифровая видеокамера – устройство ввода видеоинформации.

В соответствии с принципами фон-неймановской архитектуры компьютер должен иметь устройства для обработки информации (арифметической и логической), хранения, ввода и вывода, а также устройство для управления всей работой компьютера. Каким же образом в персональном компьютере реализуется этот принцип? Устройством, обрабатывающим информацию, является центральный процессор (ЦП). Он также обеспечивает согласование действий всей аппаратуры, входящей в состав компьютера. Располагается процессор в системном блоке. Там же расположены запоминающие устройства (память), предназначенные для хранения информации. Устройства ввода и вывода информации расположены вне системного блока. Они играют посредническую роль, обеспечивая взаимодействие человека и компьютера. Для ПК неотъемлемыми устройствами ввода являются клавиатура и мышь, за вывод отвечает монитор, отображающий на своем экране выводимую информацию.

Компьютер работает под управлением программы. Программа представляет собой последовательность команд, которые "понимает" процессор. Процессор считывает очередную команду, анализирует и выполняет. Считывание входных данных с устройств ввода и отправка результатов их обработки на устройства вывода выполняются под управлением процессора. Для хранения выполняемой команды и обрабатываемых данных в процессоре имеются специальные ячейки, так называемые регистры . Но в нём не предусмотрено место для хранения всей программы. Для этой важной цели служит внутренняя (основная) память компьютера. Наиболее существенную часть этой памяти составляет оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Именно в нем хранится выполняемая программа и данные, с которыми она работает. Но информация в ОЗУ хранится лишь до отключения компьютера от электропитания. Для долговременного хранения информации предназначена другая - внешняя память , в которой информация при выключении компьютера не стирается. Из внешней памяти выбирается и загружается в ОЗУ для выполнения программа, указанная пользователем. Носителями внешней памяти компьютера являются, например, магнитные и оптические диски. Все дополнительное оборудование, предназначенное для ввода, вывода, передачи, долговременного хранения информации, называют периферийными устройствами . Набор периферийных устройств современного ПК широк и разнообразен.

Архитектура компьютера

Под архитектурой компьютера понимается его принципы работы, логическая организация, структура, ресурсы, т. е. средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени. Архитектура современных ПК основана на магистрально-модульном принципе . Модульный принцип позволяет потребителю самому подобрать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости его модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информации. Магистраль или системная шина - это набор электронных линий, связывающих воедино по адресации памяти, передачи данных и служебных сигналов процессор, память и периферийные устройства.

Обмен информацией между отдельными устройствами ЭВМ производится по трем многоразрядным шинам, соединяющим все модули: шине данных, шине адресов ишине управления . Подключение отдельных модулей компьютера к магистрали на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров, а на программном обеспечивается драйверами. Контроллер принимает сигнал от процессора и дешифрует его, чтобы соответствующее устройство смогло принять этот сигнал и отреагировать на него. За реакцию устройства процессор не отвечает - что функция контроллера. Поэтому внешние устройства ЭВМ заменяемы, и набор таких модулей произволен.

Разрядность шины данных задается разрядностью процессора, т. е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Данные по шине данных могут передаваться как от процессора к какому-либо устройству, так и в обратную сторону, т.е. шина данных является двунаправленной. К основным режимам работы процессора с использованием шины передачи данных можно отнести следующие: запись/чтение данных из оперативной памяти и из внешних запоминающих устройств, чтение данных с устройств ввода, пересылка данных на устройства вывода.

Выбор абонента по обмену данными производит процессор, который формирует код адреса данного устройства, а для ОЗУ - код адреса ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине , причем сигналы передаются в одном направлении, от процессора к устройствам, т.е. эта шина является однонаправленной.

По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией, и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией.

Внешние устройства к шинам подключаются посредством интерфейса . Под интерфейсом понимают совокупность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором. В случае несовместимости интерфейсов (например, интерфейс системной шины и интерфейс винчестера) используют контроллеры . Чтобы устройства, входящие в состав компьютера, могли взаимодействовать с центральным процессором, в IBM-совместимых компьютерах предусмотрена система прерываний (Interrupts) . Система прерываний позволяет компьютеру приостановить текущее действие и переключиться на другие в ответ на поступивший запрос, например, на нажатие клавиши на клавиатуре. Ведь с одной стороны, желательно, чтобы компьютер был занят возложенной на него работой, а с другой - необходима его мгновенная реакция на любой требующий внимания запрос. Прерывания обеспечивают немедленную реакцию системы.

Архитектура компьютера строится согласно принципам фон Неймана.

1. Компьютер состоит из процессора, памяти и внешних устройств.

2. Единственным источником активности (не считая стартового и аварийного вмешательства человека-оператора) в ЭВМ является процессор, который в свою очередь управляется программой, находящейся в памяти компьютера.

3. Память состоит из ячеек, имеющих каждая свой адрес. Каждая ячейка хранит команду программы или некоторую единицу обрабатываемой информации, причем и команда и информация выглядят одинаково (машинное слово).

4. В любой момент процессор выполняет одну команду программы, адрес которой находится в специальном регистре процессора - счетчике команд.

5. Обработка информации происходит только в регистрах процессора. Информацию в процессор можно ввести из любой ячейки памяти или внешнего устройства и, наоборот, можно направить из процессора в любую ячейку или на внешнее устройство.

6. В каждой команде программы зашифрованы следующие предписания:

· из каких ячеек памяти взять обрабатываемую информацию;

· какие совершить операции с взятой информацией;

· в какие ячейки памяти направить полученную информацию;

· как изменить содержимое счетчика команд, чтобы знать, откуда взять для выполнения следующую команду.

7. Процессор исполняет программу команда за командой в соответствии с изменением содержимого счетчика команд в памяти, пока не получит команду остановиться.

В настоящее время активно используется принцип открытой архитектуры компьютера, который был заложен при разработке ПЭВМ IBM PC. В IBM PC была заложена возможность усовершенствования отдельных частей компьютера и использования новых устройств. Фирма IBM обеспечила возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей. Этот принцип, при котором методы сопряжения различных устройств с IBM PC был стандартизован, известен и доступен всем желающим, был назван принципом открытой архитектуры.

Реализация этого принципа такова. На основной электронной плате компьютера (системной, или материнской) размещены только те блоки, которые осуществляют обработку информации. Схемы, управляющие всеми другими устройствами компьютера - монитором, дисками и т.д., реализованы на отдельных платах, которые вставляются в стандартные разъемы на системной плате. При таком подходе фирмы IBM к разработке компьютеров другие фирмы получили возможность разрабатывать различные дополнительные устройства, а пользователи - самостоятельно модернизировать и расширять возможности компьютеров по своему усмотрению. Сейчас многие фирмы производят IBM-совместимые компьютеры и комплектующие к ним.

Состав компьютера

Обычно персональный компьютер состоит из трех частей: системный блок, клавиатура (для организации ввода информации в компьютер), монитор (для отображения текстовой и графической информации).

В системном блоке располагаются электронные схемы (микропроцессор, ОП, контроллеры устройств), блок питания (преобразует напряжение сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электрические схемы), НГМД (дисководы), НЖМД (винчестер). К системному блоку можно подключать дополнительные устройства ввода-вывода через специальные гнезда (разъемы) на задней стенке компьютера: принтер, мышь, сканер, графопостроитель, модем, факс- модем, звуковые колонки и т.д. Микропроцессор производит все вычисления и обработку информацию. Контроллеры и шина осуществляют обмен информацией между ОП и внешними устройствами (ВУ). Для каждого ВУ в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером, или адаптером. Все контроллеры взаимодействуют с МП и ОП через системную магистраль по передаче данных, называемую шиной. Блока питания со встроенным вентилятором для охлаждения устройств внутри системного блока. Его легко определить по заметным размерам. В зависимости от типа компьютера мощность блока питания бывает разной. Энергия расходуется компьютером постоянно и порой совершенно бесполезно, когда компьютер включен, но не используется. Поэтому и появились экономичные модели настольных компьютеров. Проработав некоторое время вхолостую, они впадают "в спячку" - выключается монитор, отключаются и "засыпают" другие энергоемкие устройства. Потребление электроэнергии при этом снижается в несколько раз. Но стоит вам коснуться клавиатуры или мышки, компьютер оживет. Такие компьютеры называют "экономически чистыми", или green - "зелеными".

Микросхемы центрального процессора и оперативной памяти расположены на самой большой электронной плате, которую называют системной или материнской платой (motherboard) . Современный центральный процессор представляет собой сверхбольшую интегральную схему (СБИС), размещенную на кремниевом кристалле и выполненную в виде микросхемы или чипа (англ. chip - чип), Называется он микропроцессором . А термин "сверхбольшая" относится не к размерам микросхемы, а к количеству заключенных в ней электронных элементов (до нескольких миллионов). В компьютерную систему могут входить и другие процессоры, отвечающие за обработку информации на своих участках, например, математический сопроцессор, ускоряющий некоторые виды математических операций.

Внутренняя память состоит из трех частей: оперативной (ОЗУ), постоянной (ПЗУ) и кэш -памяти . В отличие от оперативной и кэш-памяти, которые хранят данные, пока есть электропитание, ПЗУ является энергонезависимой и используется для хранения неизменяемой информации. В ней записаны программы, с помощью которых происходит тестирование устройств и загрузка операционной системы. Большая часть этих программ связана с обслуживанием процессов ввода-вывода, и содержимое ПЗУ часто называют BIOS (Basic Input/Output System , или базовая система ввода/вывода). Объем ПЗУ значительно меньше, чем ОЗУ, не превышает несколько сотен Кбайт. Раньше содержимое ПЗУ раз и навсегда формировалось на заводе, теперь современные технологии позволяют обновлять его, даже не извлекая из компьютерной платы.

Микросхемы оперативной памяти монтируются на маленькой плате, снабженной контактами, с помощью которых она вставляется в специальный разъем (слот) на материнской плате. Для расширения возможностей компьютера материнская плата снабжается несколькими такими разъёмами. Кэш-память служит для ускорения работы компьютера (подробнее о ней будет сказано чуть позже). Существует два вида кэш-памяти: внутренняя, размещаемая внутри процессора, и внешняя, устанавливаемая на системной плате.

Для согласованной работы устройств вывода (монитора, звуковых колонок и других) необходимы средства сопряжения этих устройств с компьютером: контроллеры (адаптеры) , управляющие работой устройства, специальные слоты на материнской плате для установки контроллера и кабели для соединения устройства с контроллером. Все эти средства сопряжения предназначены для стандартизации обмена информацией аппаратуры ПК и называются интерфейсом (по-английски inter - между, face - лицо). Различают аппаратный и программный интерфейс. Для подключения нового периферийного устройства к компьютеру необходимо иметь соответствующий контроллер и подходящую программу-драйвер. Скорее всего, один или два слота расширения на системной плате будут заняты постоянно - в них "воткнуты" видеоадаптер (от него идет кабель к монитору) и звуковая карта (провода от нее идут к колонкам и микрофону). Внешние по отношению к системному блоку устройства (клавиатура, мышь, принтер и другие) подключаются через порты - разъемы, расположенные на задней панели системного блока. Некоторые из устройств внешней памяти, хотя и размещаются внутри системного блока, оформлены в виде самостоятельных узлов. Широкие и плоские кабели идут от материнской платы к дисководу для 3,5-дюймовых дискет, к жесткому диску, к приводу лазерных компакт-дисков.

Похожая информация.

Несмотря на большое разнообразие моделей винчестеров прин­цип их действия и основные конструктивные элементы одинаковы. На рисунке 5 показаны основные элементы конструкции накопите­ля на жестком диске:

· магнитные диски;

· головки чтения/записи;

· механизм привода головок;

· двигатель привода дисков;

· печатная плата с электронной схемой управления.

Типовой накопитель состоит из герметичного корпуса (гермоблока) и платы электронного блока. В гермоблоке размещены все механические части, на плате - вся управляющая электроника. Внутри гермоблока установлен шпиндель с одним или несколь­кими магнитными дисками. Под ними расположен двигатель. Бли­же к разъемам, с левой или правой стороны от шпинделя нахо­дится поворотный позиционер магнитных головок. Позиционер соединен с печатной платой гибким ленточным кабелем (иногда одножильными проводами).

Гермоблок заполняется воздухом под давлением в одну атмос­феру. В крышках гермоблоков некоторых винчестеров имеется спе­циальное отверстие, заклеенное фильтрующей пленкой, которое служит для выравнивания давления внутри блока и снаружи, а также для поглощения пыли.

Рисунок 5 - Основные элементы конструкции накопителя на жестких дисках

Габаритные размеры винчестеров стандартизованы по парамет­ру, называемому формфактор (Form-Factor). Например, все HDD с формфактором 3,5" имеют стандартные размеры корпуса 41,6x101x146 мм.

Подложки магнитных дисков первых винчестеров из­готовлялись из алюминиевого сплава с добавлением магния. В со­временных моделях в качестве основного материала для дисковых пластин используется композиционный материал из стекла и ке­рамики с малым температурным коэффициентом расширения, что делает их менее восприимчивыми к изменениям температу­ры, более прочными. Магнитные диски выпускаются следующих размеров: 3,5"; 5,25"; 2,5"; 1,8".

Диски покрываются магнитным веществом - рабочим слоем. Он может быть либо оксидный, либо на основе тонких пленок.

Головки чтения/записи предусмотрены для каждой сто­роны диска. Когда накопитель выключен, головки касаются диска. При раскручивании дисков возрастает аэродинамическое давле­ние воздуха на головки, что приводит к их отрыву от рабочих поверхностей дисков. Чем ближе располагается головка к повер­хности диска, тем выше амплитуда воспроизводимого сигнала.

Механизм привода головок обеспечивает перемеще­ние головок от центра дисков к краям и фактически определяет надежность накопителя, его температурную стабильность и виб­рационную устойчивость. Все существующие механизмы привода головок делятся на два основных типа: с шаговым двигателем и подвижной катушкой.

Двигатель привода дисков приводит пакет дисков во вращение, скорость которого в зависимости от модели находится в пределах 3600 - 7200 об/мин (т.е. головки движутся с относи­тельной скоростью 60 - 80 км/ч). Скорость вращения дисков не­которых винчестеров достигает 15 000 об/мин. Жесткий диск вра­щается непрерывно даже тогда, когда не происходит обращения к нему, поэтому винчестер должен быть установлен только верти­кально или горизонтально.

Печатная плата с электронной схемой управ­ления и прочие узлы накопителя (лицевая панель, элементы конфигурации и монтажные детали) являются съемными. На пе­чатной плате монтируются электронные схемы управления двига­телем и приводом головок, схема для обмена данными с кон­троллером. Иногда контроллер устанавливается непосредственно на этой плате.

Вопросы для самоконтроля:

1. Накопители на гибких дисках. Конструкция, принцип действия, основные компоненты, технические характеристики FDD;

2. Логическая структура дискет;

3. Накопители на жестких магнитных дисках. Конструкция и принцип работы HDD, форм-факторы, типы;

4. Основные характеристики и режимы работы накопителей на жестких магнитных дисках. Контроллеры и подключение HDD;

5. Современные модели накопителей;

6. Логическая структура жесткого диска;

7. Форматирование жестких дисков;

8. Утилиты обслуживания жестких магнитных дисков.

Тема 4.2 Приводы CD-R (RW). DVD-R (RW)

Студент должен:

иметь представление:

· о назначении приводов CD-R (RW). DVD-R (RW)

знать:

· принцип действия и основные компоненты привода CD-ROM;

· эксплуатационные характеристики привода CD-ROM;

· принцип действия и основные компоненты привода DVD;

уметь:

· подключать приводы CD и DVD дисков;

Приводы CD-R, (RW), DVD-R (RW): принцип работы, конструкция и основные компоненты, технические характеристики.

Методические указания

Приводы CD-ROM

CD-ROM - компакт-диск (CD), предназначенный для хране­ния в цифровом виде предварительно записанной на него инфор­мации и считывания ее с помощью специального устройства, называемого CD-ROM-driver, - дисковода для чтения компакт-дисков.

Процесс изготовления CD-дисков включает несколько этапов.

На первом этапе создается информационный файл для последу­ющей записи на носитель. На втором этапе с помощью лазерного луча производится запись информации на носитель, в качестве которого используется стеклопластиковый диск с покрытием из фоторезистивного материала. Информация записывается в виде последовательности расположенных по спирали углублений (штри­хов), как показано на рисунке 6. Глубина каждого штриха-пита (pit) равна 0,12 мкм, ширина (в направлении, перпендикулярном плос­кости рисунка) - 0,8 - 3,0 мкм. Они расположены вдоль спираль­ной дорожки, расстояние между соседними витками которой со­ставляет 1,6 мкм, что соответствует плотности 16000 витков/дюйм (625 витков/мм). Длина штрихов вдоль дорожки записи колеблет­ся от 0,83 до 3,1 мкм.

Рисунок 6 - Геометрические характеристики компакт-диска (а) и его поперечное сечение (б)

На следующем этапе производятся проявление фоторезистивного слоя и металлизация диска. Изготовленный по такой техно­логии диск называется мастер-диском. Для тиражирования ком­пакт-дисков с мастер-диска методом гальванопластики снимает­ся несколько рабочих копий. Рабочие копии покрываются более прочным металлическим слоем (например, никелем), чем мас­тер-диск, и могут использоваться в качестве матриц для тиражи­рования CD-дисков до 10 тыс. шт. с каждой матрицы. Тиражирова­ние осуществляется методом горячей штамповки, после которой информационную сторону основы диска, выполненную из поли­карбоната, подвергают вакуумной металлизации слоем алюминия и диск покрывают слоем лака. Диски, выполненные методом го­рячей штамповки, в соответствии с паспортными данными обес­печивают до 10 000 циклов безошибочного считывания данных. Толщина CD-диска 1,2 мм, диаметр - 120 мм.

Привод CD-ROM содержит следующие основные функциональ­ные узлы:

· загрузочное устройство;

· оптико-механический блок;

· системы управления приводом и автоматического регулиро­вания;

· универсальный декодер и интерфейсный блок.

На рисунке 7 дана конструкция оптико-механического блока при­вода CD-ROM, который работает следующим образом. Электро­механический привод приводит во вращение диск, помещенный в загрузочное устройство. Оптико-механический блок обеспечивает перемещение оптико-механической головки считывания порадиусу диска и считывание информации. Полупроводниковый лазер генерирует маломощный инфракрасный луч (типовая длина волны 780 нм, мощность излучения 0,2 - 5,0 мВт), который попадает на разделительную призму, отражается от зеркала и фокусируется линзой на поверхности диска. Серводвигатель по командам, по­ступающим от встроенного микропроцессора, перемещает под­вижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт-диске. Отраженный от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отражается от зеркала и попадает на разделительную призму, которая направляет луч на вторую фоку­сирующую линзу. Далее луч попадает на фотодатчик, преобразую­щий световую энергию в электрические импульсы. Сигналы с фо­тодатчика поступают на универсальный декодер.

Рисунок 9 - Конструкция оптико-механического блока привода CD-ROM

Системы автоматического слежения за поверхностью диска и дорожки записи данных обеспечивают высокую точность считы­вания информации. Сигнал с фотодатчика в виде последователь­ности импульсов поступает в усилитель системы автоматического регулирования, где выделяются сигналы ошибок слежения. Эти сигналы поступают в системы автоматического регулирования: фокуса, радиальной подачи, мощности излучения лазера, линей­ной скорости вращения диска.

Универсальный декодер представляет собой процессор для об­работки сигналов, считанных с CD. В его состав входят два декоде­ра, оперативное запоминающее устройство и контроллер управле­ния декодером. Применение двойного декодирования дает возмож­ность восстановить потерянную информацию объемом до 500 байт. Оперативное запоминающее устройство выполняет функцию бу­ферной памяти, а контроллер управляет режимами исправления ошибок.

Интерфейсный блок состоит из преобразователя цифровых дан­ных в аналоговые сигналы, фильтра нижних частот и интерфейса для связи с компьютером. При воспроизведении аудиоинформа­ции ЦАП преобразует закодированную информацию в аналого­вый сигнал, который поступает на усилитель с активным фильт­ром низких частот и далее на звуковую карту, которая связана с наушниками или акустическими колонками.

Ниже приводятся эксплуатационные характеристики, которые необходимо учитывать при выборе CD-ROM применительно к кон­кретным задачам.

Скорость передачи данных (Data Transfer Rate - DTK) - Максимальная скорость, с которой данные пересылаются от но­сителя информации в оперативную память компьютера. Высокая скорость передачи данных привода CD-ROM необхо­дима прежде всего для синхронизации изображения и звука. При недостаточной скорости передачи возможны пропуск кадров ви­деоизображения и искажение звука.

Качество считывания характеризуется коэффици­ентом ошибок (Eror Rate) и представляет собой вероятность получения искаженного информационного бита при его считыва­нии.

Среднее время доступа (Access Time - AT) - это вре­мя (в миллисекундах), которое требуется приводу, чтобы найти на носителе нужные данные.

Объем буферной памяти - это объем оперативного запоминающего устройства привода CD-ROM, используемого для увеличения скорости доступа к данным, записанным на носителе. Буферная память (кэш-память) представляет собой устанавливаемые на плате накопителя микросхемы памяти для хранения счи­танных данных.

Средняя наработка на отказ - среднее время в ча­сах, характеризующее безотказность работы привода CD-ROM.

В процессе развития накопителей на оптических дисках разра­ботан целый ряд основных форматов записи информации на CD.

Формат CD-DA (Digital Audio) - цифровой аудио-компакт диск со временем звучания 74 мин.

Формат ISO 9660 - наиболее распространенный стандарт ло­гической организации данных.

Формат High Sierra (HSG) предложен в 1995,г. и обеспечивает чтение данных, записанных на диск в формате ISO 9660, с помо­щью приводов всех типов, что привело к широкому тиражирова­нию программ на CD и способствовало созданию компакт-дис­ков, ориентированных на различные операционные системы.

Формат Photo-CD разработан в 1990- 1992 гг. и предназначен для записи на CD, хранения и воспроизведения статической ви­деоинформации в виде высококачественных фотоизображений. Диск формата Photo-CD вмещает от 100 до 800 фотоизображений соответствующих разрешений - 2048 х 3072 и 256 х 384, а также сохраняет звуковую информацию.

Любой диск CD-ROM, содержащий текст и графические дан­ные, аудио- или видеоинформацию, относится к категории муль­тимедиа. Мультимедиа CD существуют в различных форматах для различных операционных систем: DOS, Windows, OS/2, UNIX, Macintosh.

Формат CD-I (Jntractive) разработан для широкого круга пользо­вателей как стандарт мультимедийного диска, содержащего раз­личную текстовую, графическую, аудио- и видеоинформацию. Диск формата CD-I позволяет хранить видеоизображение со звуковым сопровождением (стерео) и длительностью воспроизведения до 20 мин.

Формат CD-DV(Digital Video) обеспечивает запись и хранение высококачественного видеоизображения со стереозвуком в течение 74 мин. При хранении обеспечивается сжатие по методу MPEG-1 (Motion Picture Expert Group).

Чтение диска возможно с использованием аппаратного или программного декодера стандарта MPEG.

Формат 3DO разработан для игровых приставок.

Приводы CD-ROM могут работать как со стандартным интер­фейсом для подключения к разъему IDE (E-IDE), так и с высо­коскоростным интерфейсом SCSI.

Самые популярные дисководы CD-ROM в России - изделия с торговыми марками Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.

Накопители DVD

Решение проблемы увеличения емкости оптических носителей информации на базе совершенствования технологии производ­ства CD и приводов, а также имеющихся научно-технических ре­шений в области высококачественного цифрового видео привело к созданию CD-дисков повышенной емкости.

Качество изображения, хранимого в формате DVD, соизмеримо с качеством профессиональных студийных видеозаписей, причем качество звука также не уступает студийному. Считывание звуко­вой информации в формате DVD производится со скоростью 384 Кбайт/с, что позволяет организовать многоканальное звуко­вое сопровождение.

Такие возможности дисков формата DVD обусловлены улуч­шенными параметрами рабочей поверхности дисков. Так же как и CD, диск формата DVD имеет диаметр 120 мм. В приводе DVD используется полу­проводниковый лазер с длиной волны излучения в видимой об­ласти 0,63 - 0,65 мкм. Такое снижение длины волны (по сравне­нию с 0,78 мкм у обычного CD-привода) обеспечило возмож­ность уменьшения размеров штрихов записи (пит) практически в два раза, а расстояние между дорожками записи - с 1,6 до 0,74 мкм. Питы располагаются по спирали, как на виниловых долгоигра­ющих пластинках.

Приводы DVD-ROM поставляются как с аппаратным декоде­ром MPEG-2 в виде карты расширения для шины PCI, так и с программным декодером. Записывающие DVD-R и перезаписы­вающие дисководы DVD-RW способны работать с однослойными односторонними дисками емкостью до 4,7 - 5,2 Гбайт при скоро­сти записи информации около 1 Мбайт/с.

Вопросы для самоконтроля:

1. Приводы CD-R, (RW), принцип работы, конструкция и основные компоненты, технические характеристики;

2. DVD-R (RW): принцип работы, конструкция и основные компоненты, технические характеристики.

CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) – диск только для чтения.

Размер: 120 мм, толщина 1,2 мм (5”) 640-700 МБ (из них 8 МБ служебная информация)

Структура диска:

Поликарбонатная пластмасса (Back layer)

Тонкий слой алюминия

Защитный слой (лаковое покрытие/лакировка)

Этикетка диска (декоративное покрытие)

Информация на диске записывается вдоль одной спиральной дорожки (как на грампластинке), начало дорожки отсчитывается от центра диска к краю, т.е. дорожки диска имеют форму спирали. Лазерный луч определяет цифровую последовательность 0 и 1, записанных на CD, по форме микроскопических ямок (Pit-слой) на его спирали.

Принцип считывания информации c CD-ROM 4 этапа:

Лазерный луч, попадая на отражающий свет островок(возвышенность), отклоняется на фотодетектор, интерпретирующий его как двоичную 1. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается, фотодетектор фиксирует двоичный 0.

1. луч слабого лазера дисковода двигается через систему линз и фокусируется на спирали диска
2. луч «считывает», отражаясь от pit-слоя диска с разной интенсивностью
3. отраженный луч попадает в группу призм, преломляется и отражается на фотодетекторе
4. фотодетектор определяет интенсивность светового потока и передает микропроцессору дисковода, тот переводит все в цифровую последовательность (0 или 1).

Принцип записи на CD-ROM:

CD-ROM изготавливаются только в заводских условиях на специализированном промышленном оборудовании в 2 этапа:

1. Создается мастер-диск (матрица). На заготовке диска (рельефная подложка из поликарбоната, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет металла — алюминия) формируется спиралевидная дорожка вдоль которой лазерный луч «прожигает» в ней крохотные ямки. (pit-участки).
2. Штамповка тиража с мастер-диска. Матрица отправляется в производственный цех, где с нее штампуется множество копий. Потом рельефная основа металлизируется, добавляется еще один более тонкий слой лака, защищающего металлическую поверхность, сверху наносятся рисунки (этикетка).

Информация с лазерного диска считывается с помощью привода (CD-дисковода) Конструкция привода:

1. Плата электроники (Размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала)
2. Шпиндельный двигатель (электродвигатель) – служит для вращения диска в дисководе с постоянной или переменной линейной скоростью
3. Оптическая система считывающей головки состоит из оптической головки и системы ее позиционирования. В головке размещены маломощный лазерный излучатель, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель.

Система загрузки диска — может быть в двух вариантах:

1. специальный футляр для диска (caddy), вставляемый в приемное отверстие привода (как floppy-disk)
2. выдвижной лоток подноса (tray-механизм), который выдвигается из накопителя после нажатия кнопки Eject. На него устанавливается диск, задвигается диск повторным нажатием кнопки Eject (задвигать tray-механизм «в ручную» не следует, можно повредить дисковод.

На передней панели дисковода имеются:

1. кнопка Eject для выгрузки и загрузки диска
2. гнездо для подключения наушников (с электронным или механическим регулятором громкости)
3. индикатор обращения к приводу
4. в ряде моделей может быть кнопка Play/Next –для проигрывания звуковых дисков (при этом кнопка Eject используется для остановки проигрывания). Качество воспроизведения музыкальных дисков уступает стационарному проигрывателю, т.к. это вспомогательная функция CD-ROM, а не основная – качество близко к плееру.
5. небольшое отверстие для аварийного извлечения диска, (например, при выходе из строя лотка дисковода, при аварийном отключении питания). В отверстие нужно вставить шпильку (распрямленную скрепку) и аккуратно нажать, при этом снимается блокировка лотка и его можно выдвинуть вручную и извлечь диск.

На задней панели:

Почти все CD-приводы имеют на задней панели добавочно к обычному аналоговому выходу (в виде импульсов тока) цифровой выход для прямого подключения к звуковой карте, что позволяет обойти звуковую часть привода и использовать соответствующие схемы звуковой карты (звук качественнее).

Характеристики дисковода:

Главной характеристикой является скорость чтения данных , зависит от скорости вращения диска, увеличив скорость вращения можно повысить скорость чтения данных. В CD-ROM (2,4,8 скоростных) постоянная линейная скорость(CLV — Constant Linear Velocity), частота вращения является переменной величиной и обратно пропорциональна расстоянию от считывающей головки до центра. Пример: 2-х скоростной привод 200 об/мин (внутр. дорожка) 530 об/мин (внешняя дорожка) Начиная с 12 скоростных CD-приводов диапазон частот составляет 2400-6360 об/мин, эту скорость на сменном носителе реализовать тяжело, поэтому используется другой режим CAV (Constant Angular Velocity) – режим с постоянной угловой скоростью, в котором частота вращения постоянна и близка к max, а скорость чтения пропорциональна радиусу. На этом режиме работают 16, 24, 32, 40, 50 скоростные СD- дисководы. Скорость вынесенная в маркировку дисковода – это max скорость чтения, а не усредненная – а это значит что перед вами не 24 скоростной дисковод, а 14-16 скоростной (по среднему значению). Совет высокоскоростными приводами не увлекаться, т.к. чем выше скорость чтения данных тем меньше качество, надежность чтения, тем больше вылезает ошибок (особенно с пиратских копий). 40-50 скоростных приводов вполне достаточно.

Интерфейс подключения CD-привода к материнской плате:

1. EIDE (вторым с винчестером на одном шлейфе) или отдельно в IDE
2. SCSI (устанавливается в гнездо расширения ПК материнской платы) Вместе с CD-ROM.- поставляется дискета с программным обеспечением для установки CD-ROM под операционную систему- специальный шнур для подключения к звуковой карте- комплект крепежных винтов

Фирмы-производители: NEC, ASUSTEK, Toshiba, Sony, Pioneer, Panasonic Правила эксплуатации дисководов и дисков:

• Боятся пыли и грязи на поверхности дисков, это может повредить систему линз и приведет к отказу от чтения (проскакивание дорожек). Недопустимы отметины от рук(отпечатки), царапины, грязь.
• Нельзя хватать за поверхность диска пальцами, только за боковые поверхности.
• Если диск грязный, существует единственный способ его очистить: диск смочить чистящим составом (на основе изопропилового спирта), провести салфеткой из микрофибры от центра к краю, ни в коем случае по окружности, вдоль дорожек.
• Существуют специальные платформы (приводы) для чистки дисков.
• Осторожно относится к эксплуатации в дисководе дисков сомнительного производства (случаи разрыва дисков в дисководе при раскручивании и как следствие поломка привода)

CD-R — Compact Disk Recordable – диск с однократной записью и многократным чтением

Для записи информации на такой диск необходимы: специальный пишущий привод, заготовка диска (болванка или матрица CD-R), специальное ПО. Эти диски используются для создания архива данных, аудио-видео-диски, дистрибутив программного обеспечения Емкость такая же как у CD-ROM. Есть 780-800 МБ для записи звука 74 мин по 176 КБ

Структура диска:

Прозрачный защитный слой

Краситель (регистрирующий слой – цианин или фталоцианин)

Подложка

Металлическое покрытие (алюминий, серебро, золото и др. сплавы)

Защитный слой лака с этикеткой

Цианиновый краситель обладает сине-зеленым (цвет «морской волны») или насыщенно синим оттенком рабочей поверхности, фталоцианин, в большинстве случаев, практически бесцветен, с бледным оттенком салатового или золотистого цвета. Цианиновый краситель более терпим к предельным сочетаниям мощности чтения/записи, чем «золотой» фталоцианиновый, поэтому зачастую диски на основе цианинового слоя проще считывать на некоторых дисководах. Фталоцианин — несколько более современная разработка. Диски на основе этого активного слоя менее чувствительны к солнечному свету и ультрафиолетовому излучению, что способствует увеличению долговечности записанной информации и несколько более надежному хранению в неблагоприятных условиях.

Принцип записи на CD-R:

Сфокусированным мощным лазерным лучом (CD — рекодером) нагреваются небольшие области слоя красителя. Краситель предает тепло смежной с ним подложке, под действием тепла подложка изменяет свои свойства и начинает рассеивать свет (темнеет и становится непрозрачной). В областях, не нагреваемых лазером, подложка остается прозрачной и при считывании данных пропускает луч. Последний проходит до металлического слоя, отражается от него и через подложку попадает на светочувствительный датчик. Способ записи информации отличается от CD-ROM, результат же один и тот же – последовательность отражающих и неотражающих участков (Образуются pit-участки подобно CD-ROM), которые читает любой CD-ROM Считываются такие CD-R немного хуже, чем обычные CD-ROM диски, из-за наличия дополнительного слоя, уменьшающего коэффициент отражения. Большое значение имеет и качество формирования «питов» на диске, что зависит как от свойств органического красителя, так и от самого CD рекордера. Конструкция привода такая же, отличие структура диска и мощность лазера. Как выбрать CD-R диск При выборе болванки для записи лучше всего ориентироваться на производителя диска. Именно на производителя, а не на торговую марку продавца (например диски Taiyo Yuden (TY) продаются под торговыми марками как самой Taiyo Yuden, так и Sony, Philips, Hewlett Packard, TDK, Basf и некоторых других). На нашем рынке наиболее распространены диски следующих производителей (в скобках указаны некоторые торговые марки):

• Taiyo Yuden Company Limited (Taiyo Yuden,Sony, Philips, Hewlett Packard, TDK, Basf)
• Mitsui Chemicals (Hewlett Packard, Mitsui, Philips, Sony)
• TDK Corporation (3M, TDK)
• SKC Company Limited (SKC)
• Multi Media Masters & Machinery SA (Mirex, BASF)
• Mitsubishi Chemicals Corporation (Traxdata, Verbatim)
• Ritek Co. (Dysan, FujiFilm, Memorex, MMore, Philips, BASF, TDK, Samsung, Targa, Traxdata)
• Fuji Photo Film Co, Ltd.(FujiFilm)
• Kodak Japan Limited (BASF & Kodak)
• Princo Corporation (BTC, Princo & KingTech)
• CMC Magnetics Corporation (BASF, MMORE, Imation, Memorex)

Для записи аудиодисков стоит обратить внимание на качественные цианиновые CD-R. При выборе CD-R для записи данных, чтобы информация хранилась на них максимально долгое время, следует отдать предпочтение качественным фталоцианиновым дискам.

CD-RW — Compact Disk ReWritable – многократно записываемый диск.

Структура диска:

Защитный прозрачный слой

Комбинированный слой

Металлическое покрытие (алюминий и др.)

Защитный слой

Принцип записи на CD-RW: Запись информации производится специальным комбинированным слоем, который реверсивно изменяет свои характеристики. Записывающий слой изменяет свое состояние (из кристаллического — прозрачного в аморфное непрозрачное). Такой процесс называется фазовым переходом и широко применяется в магнитооптических устройствах. Запись на CD-RW основана на изменении отражающей способности поверхности. Эти диски более «капризны» при чтении, т.к. изменение отражательных свойств у них намного ниже, чем у CD-R CD-RW показывают более низкую скорость работы, в отличии от CD-R, но справляется со всеми задачами что и CD-R и дополнительно можно перезаписывать диски. Скорость 4-8-12-16-24x Запись на CD-R (RW) может производиться в 2-х режимах:

1. режим (односеансный) DAO (Disk At Once –весь диск за один сеанс) – записывается (нарезается) весь диск за 1 сеанс без перерывов. После записи на такой диск на него невозможно будет дописать новые данные.
2. режим (многосеансный) TAO (Track At Once – одна дорожка за один сеанс) – данными заполняется за несколько сеансов, информация в виде отдельных томов или пакетов (пакетный режим).

Существуют CD-рекордеры – это привод способный писать на CD и читать их. Все современные рекордеры работают с CD-R и CD-RW. Скорость вращения указывается в трех числах: Например 50x/24х/16x/ 50х — скорость чтения CD 24x — скорость записи на CD-R 16x- скорость записи на СD-RW

DVD-Диски Digital Video Disk (цифровой видеодиск)

Дисковый DVD-накопитель имеет более коротковолновый лазер, чем CD, поэтому дорожки на диске размещаются ближе к друг другу, а также увеличивается объем информации, хранящейся на участке дорожки данной длины. В результате на одной стороне DVD-диска можно записать до 4,7Гб данных. Существуют двухслойные диски с возможностью записи 8,5Гб данных на одной стороне, а также двухсторонние «перекидные» (Flippy) диски с записью на обеих сторонах емкость 17Гб.

Существуют следующие структурные типы DVD:

1. Single Side/Single Layer (односторонний/однослойный) – самый простой тип дисков емкость 4,7 Гб

2. Single Side/Dual Layer (односторонний/двухслойный) . Диски имеют два слоя данных, один из которых полупрозрачный. Оба слоя считывают с одной стороны и на таком диске можно разместить 8,5 Гб данных, то есть на 3,5 Гб больше, чем на однослойном/одностороннем диске

3. Double Side/Single Layer(двухсторонний/однослойный) . На таком диске помещается 9,4 Гб данных. Не трудно заметить что на таком диске вдвое больше емкости. Данные располагаются с двух сторон, придется переворачивать диск или использовать устройство, которое может прочитать информацию с обеих сторон диска самостоятельно

4. Double Side/Double/Layer (двухсторонний/двухслойный) . Самый сложный вариант. Обеспечивает возможность разместить на диске 17 Гб данных. Понятно, что такой диск по сути представляет собой два сложенных вместе односторонних/двухслойных.

Запись DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable) DVD-R — формат однократной записи, разработанный компанией Pioneer. Технология записи аналогична используемой в CD-R и базируется на необратимом изменении под воздействием лазера спектральных характеристик информационного слоя, покрытого специальным органическим составом. 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).

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. DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW.

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).

DVD-RAM (Digital Versatile Disc Random Access Memory) — перезаписываемый формат, разработанный компаниями Panasonic, Hitachi, Toshiba. Формат одобрен DVD-форумом в июле 1997 г. На сегодня это самый распространенный DVD формат в компьютерной индустрии. Диски современного — второго — поколения несут 4.7 ГБ на стороне или 9.4 ГБ для двусторонней модификации. Главной особенностью DVD-RAM являются специальные метки, нанесенные на матрицу диска при его производстве. Эти метки отмечают начало секторов. Особенность DVD-RAM в том, что его можно отформатировать в обычную файловую систему FAT32. Для записи диск DVD-RAM должен быть в картридже, причем зачастую картриджи намертво запаяны. Если все же извлечь диск DVD-RAM из картриджа, то появляется возможность использовать его в обычном приводе DVD-ROM.

DVD-RW (Digital Versatile Disc ReWecordable) — 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.

DVD+RW . Этот стандарт без благословения DVD Форума, является конкурирующим перезаписываемым форматом, предлагаемым Philips, Sony, Hewlett-Packard и другими, основана на технологии CD-RW. Дисководы DVD+RW будут читать диски DVD-ROM и CD, но не будут совместимы с DVD-RAM. Диски DVD+RW, способны хранить 2.8 гигабайта (3G) данных, используют технологию изменения фазы. DVD+RW приводы поддерживают запись в несколько сеансов. Благодаря более точному позиционированию лазера в процессе записи привод позволяет перезаписывать любую часть содержимого диска прямо на верх, не стирая старого содержимого. Это же позволяет осуществить и уникальную коррекцию ошибок при записи – плохо записавшийся сектор автоматически перезаписывается заново.

DVD+R. Технология записи DVD+R построена на тех же принципах, что и DVD+RW. Единственное отличие состоит в том, что для отражающего слоя используется материал, сходный с используемым на простых CD-R. По сравнению с DVD+RW недостатком DVD+R является то, что на них не работает коррекция ошибок, основанная на простой перезаписи сбойного сектора. Зато диски DVD+R лучше читаются на стационарных плеерах и простых DVD-ROM за счет более высокой отражающей способности записываемого слоя. Kodak Japan Limited.

Современные диски чаще всего попадают в одну из двух категорий – CD или DVD. Обе категории основаны на одном принципе записи и в то же время отличаются друг от друга объемом записанной на них информации и другими техническими характеристиками. Аббревиатура CD расшифровывается как Compact Disk – компактный диск, впрочем, обычно говорят «компакт-диск», аббревиатура DVD сначала означала Digital Video Disk – цифровой видеодиск, но впоследствии стала расшифровываться как Digital Versatile Disk – цифровой универсальный диск.

В чем же сходство и отличие компакт-дисков и DVD? Основное и, пожалуй, единственное сходство заключается в том, что они лазерные. Информация на них записывается на спиралевидную дорожку, наподобие обычной виниловой грампластинки. При этом каждый бит информации на дорожке хранится в виде питов – небольших пятен, или углублений на рабочем слое, и лэндов – ровных, нетронутых участков слоя. При считывании луч лазера попадает на питы и лэнды, после чего отражается в приемное устройство, фиксирующее результат чтения. Физический размер самих дисков один и тот же – диаметр CD и DVD составляет 12 см.

Примечание

Термины «пит» и «лэнд» произошли от английских слов pit – «углубление», «ямка», и land – «земля», «почва». Оба этих термина прочно вошли в компьютерную литературу, как и многие другие слова, имеющие англоязычное происхождение.

Список различий CD и DVD значительно обширнее.

Плотность записи информации на DVD значительно выше, чем на CD. На DVD питы физически меньше по размеру, расположены ближе друг к другу, как и соседние кольца спиральной дорожки. Все это в конечном счете дает значительный выигрыш в плотности информации на DVD по сравнению с компакт-дисками.

DVD имеют несколько рабочих слоев, а компакт-диски всегда однослойные. DVD может иметь до четырех рабочих слоев, по два на каждой из сторон диска. Чем больше рабочих слоев, тем больше и объем диска. Емкость стандартного компакт-диска равна 700 Мбайт, а на стандартный однослойный DVD можно записать на домашнем компьютере до 4,7 Гбайт. Отштампованные на заводе DVD на порядок вместительнее CD – их объем достигает 8,5 Гбайт.

Коррекция ошибок, которая присутствует и на CD, и на DVD, у последних на порядок выше.

Все эти различия приводят к тому, что устройства чтения и записи CD не могут читать и записывать DVD. Напротив, современные DVD-устройства могут записывать CD.

CD и DVD подразделяются на множество других категорий.

Созданные на заводе методом штамповки с матрицы, называемые дисками только для чтения и обозначаемые CD-ROM и DVD-ROM (ROM означает read only memory – «только для чтения»).

Позволяющие выполнять однократную запись с привода компьютера. Они обозначаются аббревиатурами CD-R, DVD-R, DVD+R (R означает wRitable – «записываемый»). На записываемые диски можно записать данные либо всего один раз (если «под завязку» заполнить диск информацией), либо в несколько приемов, или, как говорят, сеансов, каждый раз понемногу дописывая информацию, пока все доступное место на диске не заполнится. Стереть что-либо с записываемого диска невозможно.

Допускающие многократную перезапись, которые обозначаются CD-RW, DVD-RW, DVD+RW (RW означает ReWritable – «перезаписываемый»), DVD-RAM. В быту записываемые и перезаписываемые диски часто называют «болванками», или «заготовками». Перезаписываемые диски позволяют записывать и стирать информацию многократно. Производители перезаписываемых дисков гарантируют от 1000 до 100 000 циклов записывания/стирания.

Гарантия на считывание данных с CD-ROM составляет около 10 лет, с записываемых и перезаписываемых дисков – от 10 до 200 лет, хотя на практике это, естественно, пока не проверено. Перезаписываемые диски стоят чуть дороже записываемых, зато служат очень удобной и, главное, емкой заменой дискеты.

В последнее время на рынке появилось новое поколение оптических дисков – Blu-ray и HD DVD (High-Definition DVD – DVD высокого разрешения).

Диски Blu-ray (BD) получили свое название от комбинации слов blue («голубой») и optical rау («оптический луч»). Стандарт Blu-ray был разработан группой компаний по производству бытовой электроники и компьютеров во главе с Sony.

Диск Blu-ray используется для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой четкости, с повышенной плотностью. Основным отличием таких дисков от CD и DVD является большая емкость хранения данных, а также использование технологии голубого лазера с длиной волны всего лишь 405 мкм, в то время как в CD и DVD используется красный лазер с длиной волны 780 мкм и 650 мкм соответственно. Благодаря этому появилась возможность записывать данные более плотно и, таким образом, значительно увеличить емкость диска.

Структурный дизайн диска Blu-ray сильно отличается от структуры CD или DVD. Покрывающий слой CD – 1,2 мм толщиной; аналогичный слой DVD – 0,6 мм. Диск Blu-ray покрыт слоем всего в 0,1 мм толщиной; благодаря чему достигается оптимальная дистанция между дорожками данных и оптической системой устройств для чтения/записи дисков. Расстояние между дорожками на поверхности дисков Blu-ray – 0,32 мкм. Голубой лазер составляет примерно 1/5 ширины красного лазера, используемого в DVD. Отсюда следует, что с помощью голубого лазера можно достичь увеличения емкости хранения данных на 500 %.

Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 33 Гбайт данных, двухслойный диск может вместить 54 Гбайт – достаточно для записи на него приблизительно восьми часов HD-видео. Кроме того, в разработке находятся диски вместимостью 100 Гбайт и 200 Гбайт с использованием четырех и шести слоев соответственно.

Диск HD DVD имеет такую же базовую структуру, что и DVD, и много общего в технологии производства. Диск диаметром 120 мм состоит из двух склеенных оснований толщиной 0,6 мм. Дорожки на поверхности HD DVD образуются в процессе формовки расплавленного поликарбоната на металлической пластине матрицы. Однако в сравнении с обычным DVD, для HD DVD необходимо, чтобы расстояние между двумя дорожками на поверхности диска было меньше для достижения более высокой плотности записи (DVD – 0,74 мкм, HD DVD – 0,4 мкм).

Однослойный HD DVD имеет емкость 15 Гбайт, двухслойный – 30 Гбайт. Компания Toshiba также заявила о выпуске трехслойного диска, который будет хранить 45 Гбайт данных.

Форматы Blu-ray и HD DVD обратно совместимы с DVD и оба используют одни и те же методики сжатия видео: MPEG-2, Video Codec 1 (VC1, базируется на формате Windows Media 9) и H.264/MPEG-4 AVC.

Как записываются компакт-диски

Как уже говорилось, информация на CD и DVD хранится в виде питов и лэндов. В случае CD-ROM и DVD-ROM питы представляют собой углубления в рабочем слое, расположенные вдоль спиралевидной дорожки. Запись на CD-ROM и DVD-ROM производится путем штамповки на специальной пластмассе – поликарбонате. Начало записи находится возле центра диска. При чтении диска луч лазера движется по спирали от центра диска к его краю и при этом по-разному отражается от лэндов и питов. Отраженный луч попадает на приемник, который регистрирует переходы пит-лэнд как логическую единицу, а отсутствие перехода – как логический нуль. Таким образом, с диска считывается последовательность единиц и нулей, составляющих двоичный информационный код – основу основ компьютерной информации.

Запись на диски, как записываемые, так и перезаписываемые, производится лучом лазера. Среди различных слоев, образующих записываемый и перезаписываемый компакт-диск, есть специальный рабочий слой, на который и производится запись или, как иногда говорят, «прожиг» лучом лазера. Считывание информации с записываемых и перезаписываемых дисков происходит аналогично дискам CD-ROM и DVD-ROM, только роль питов при этом играют пятнышки, выжженные лучом лазера.

Большая часть программ, видеофильмов и компьютерных игр распространяются на CD-ROM и DVD-ROM, поскольку именно эти диски производятся промышленным способом. На домашнем же компьютере вы сможете создать только записываемые и перезаписываемые диски, используя для этого специальные устройства чтения и записи CD/DVD. Популярность этих устройств весьма велика, и ими оснащаются все современные персональные компьютеры.

Режимы записи компакт-дисков

CD и DVD могут быть записаны в трех режимах: TAO (track-at-once – «трек (дорожка) за раз»), SAO (session-at-once – «сессия (сеанс) за раз») и DAO (disk-at-once – «диск за раз»). Поясню, что это значит, – при создании дисков программа Nero предлагает выбрать один из этих режимов, и следует знать, что вы получите в результате.

TAO – диск записывается за несколько проходов, каждый раз по одной дорожке. Минимальная длина записанной дорожки – 300 блоков (600 Кбайт для типичного компакт-диска с данными). Максимально – 99 дорожек на диск. Лазер в процессе записи включается и выключается несколько раз, поэтому устройство записи оставляет между треками пару блоков, называемых «выход» и «вступление».

SAO – диск записывается за несколько сеансов (сессий). При этом исключаются разрывы между дорожками, и в то же время после каждой сессии диск остается «открытым» для последующих сессий, что дает возможность пополнять его новыми данными. Например, можно пополнять музыкальный диск аудиозаписями или заносить на архивный диск новые порции данных.

DAO – весь диск записывается целиком за один раз, при этом возможна запись многих дорожек. Запись не должна прерываться, и после завершения информация не может больше добавляться на диск – диск «закрывается» – финализируется.

Во всех этих режимах при каждом сеансе записи компьютерных или аудиоданных на соответствующей части компакт-диска создаются три зоны: Lead-in (вход), Program area (область данных или программ) и Lead-out (выход). У DVD каждая запись имеет практически такую же структуру – Lead-in, Data zone (зона данных) и Lead-out. У двухслойных DVD есть еще Middle zone (промежуточная зона) между слоями. В зонах расположена следующая информация:

В Lead-in и Lead-out – различная служебная информация;

В Program area и Data zone – собственно вся та информация, которая есть на диске в виде аудио-, видео-, текстовых, графических и других данных.

Зона Lead-in может быть стартовой частью либо всего CD или DVD, либо каждой сессии мультисессионного компакт-диска. В CD зона Lead-in содержит оглавление, называемое таблицей TOC (Table of Content – «таблица оглавления»). В частности, для аудиодисков в TOC записывается время начала каждой аудиодорожки, общее время записи. В DVD зона Lead-in содержит информацию, описывающую содержимое и тип диска.

Зона Lead-out – последняя часть CD-ROM или одной из сессий мультисессионного компакт-диска. В DVD она помещается сразу после зоны данных Data zone. Эта зона содержит специальную метку – идентификатор конца записи.

Если записать диск в режиме DAO, то есть весь диск за раз, то на нем будет единственная входная зона Lead-in, единственная выходная зона Lead-out и единственная зона данных Data zone. Если же записать один и тот же диск за несколько раз – в режимах TAO или SAO, то на диске будет создано несколько зон Lead-in и Lead-out, то есть такой диск станет мультисессионным.

Таким образом, выбирая в программе режим записи за множество сессий, можно многократно дописывать на диск порции информации. Если же выбрать режим однократной записи, то диск будет финализирован и на него больше не удастся ничего записать. В процессе знакомства с программой Nero будет описано, как выбирать режим записи при создании собственных дисков.

1.2. Форматы дисков

Итак, вы узнали, что оптические CD/DVD содержат информацию в виде записей, имеющих определенную структуру, или, как иногда говорят, формат . В зоны данных дисков может записываться самая разнообразная информация. Для большинства пользователей компьютеров наибольший интерес представляют аудиодиски с музыкой, диски с какими-то данными и видеодиски с фильмами. Вся полезная информация, хранимая на дисках, записывается на них в определенном формате, чтобы устройства воспроизведения (проигрыватели дисков) могли правильно прочитать и воспроизвести информацию, например показать вам фильм на DVD.

Внимание!

Подчеркнем, что существуют форматы дисков и форматы данных на дисках, хотя подчас эти термины путают. Следует четко отделить одно от другого: формат диска, например DVD-ROM, – это формат самого диска, его структуры, определяемой технологией его изготовления. А формат DVD-Video – это формат данных на диске. Например, DVD-Video можно изготовить на заводе путем штамповки DVDROM или записать на домашнем компьютере, используя заготовки DVD-R, DVDRW и другие с помощью пишущего привода CD/DVD. При этом на диск DVD-R записываются данные в формате DVD-Video.

Форматов записи данных на CD/DVD существует великое множество. Сейчас я вкратце опишу форматы, с которыми вам придется чаще всего сталкиваться при создании собственных компакт-дисков или DVD.

Все компакт-диски ведут свое происхождение от музыкального диска формата Audio CD, который определяет структуру записей цифровых музыкальных дисков. Компакт-диски, записанные в этом формате, будут читаться на бытовых проигрывателях, поэтому при записи музыкальных дисков следует выбирать формат Audio CD. С появлением музыкальных MP3-дисков популярность Audio CD несколько снизилась, но они все еще широко представлены в продаже. Основные характеристики формата Audio CD таковы.

Звук записывается в формате стерео с частотой до 44 КГц, что полностью покрывает весь диапазон частот, слышимых человеком.

На Audio CD можно записать не более 99 звуковых дорожек. Это следует учитывать при записи на диск Audio CD музыкальных файлов из различных источников.

Записывать диски Audio CD лучше в режиме DAO, что абсолютно исключает вероятность появления неприятных щелчков в паузах между записями, характерных при записи в режиме TAO. Переписать уже готовый компакт-диск Audio CD простым копированием в Проводнике Windows не получится. Для этого программа Nero предоставляет специальные инструменты, о которых будет рассказано в этой книге.

Дальнейшим развитием формата Audio CD стал SACD – Super Audio CD. По качеству воспроизведения эти диски выше стандартных компакт-дисков. Обычные проигрыватели компакт-дисков в состоянии воспроизводить гибридные диски Super Audio CD, которые имеют два слоя – один выполнен в обычном формате Audio CD, другой – в формате Super Audio CD.

Для DVD также имеется формат Audio DVD. Качество звука в нем может быть выше, чем у дисков Audio CD, но даже эксперты часто не в состоянии отличить по качеству Audio DVD от Super Audio CD. И тот и другой форматы не пользуются широкой популярностью. Хотя диски в формате Audio DVD выходят, но далеко не столь крупными тиражами, как обычные Audio CD.

CD Extra и Mixed-mode

CD Extra (или Enhanced CD – компакт-диск расширенной архитектуры) представляет собой диск с двумя сессиями записи. Первая сессия содержит звуковые данные, например музыкальные, а вторая сессия – произвольные данные. Обычные бытовые проигрыватели, поддерживающие формат Audio CD, могут прочитать на CD Extra только первую сессию со звуковыми данными.

Mixed-mode CD – диск смешанного формата, на котором могут храниться как аудиозаписи, так и произвольные компьютерные данные. При этом первой на диске располагается запись с компьютерными данными, а вторая и последующие записи содержат аудиоданные. Поэтому бытовые проигрыватели не могут читать такие диски.

Первым форматом хранения видеоданных на компакт-дисках был Video CD (VSD). Такой диск хранит видеоданные в сжатом виде, определяемом специальным форматом MPEG-1, и допускает воспроизведение видео с разрешением 352 x 240 для системы NTSC и 352 x 280 для PAL/SECAM. Качество воспроизведения видео у таких дисков не идет ни в какое сравнение с DVD-Video, и на сегодняшний день диски формата Video CD устарели. Video CD может читаться на проигрывателе CD-Interactive (CD-I) и на всех современных компьютерных приводах.

Более высоким качеством воспроизведения видео – нечто среднее между Video CVD и DVD-Video – обладают диски формата Super Video CD (SVCD). Хотя диски этого формата мало распространены, программа Nero позволяет их создавать.

Формат miniDVD позволяет записать на компакт-диск файлы в формате DVDVideo. Малая емкость компакт-диска позволяет поместить на него видео длительностью проигрывания не более 15–20 минут.

Наиболее распространенным форматом хранения видео является DVD-Video. Диски этого формата могут читаться на всех бытовых проигрывателях DVD. Такие диски могут хранить некоторое количество голливудских блокбастеров и содержать меню, звуковые дорожки на нескольких языках, субтитры, несколько точек съемки под разными углами.

Довольно интересны видеодиски MPEG-4, формат которых пока не признан как официальный формат дисков. Видеофильм в формате MPEG-4 представлен единственным файлом, часто с расширением AVI, который можно записать на любой перезаписываемый диск или отштамповать в формате CD-ROM и далее использовать в качестве носителя видеоданных для проигрывания на компьютере.

Официально диски MPEG-4 выпускаются для просмотра именно на компьютере. Впрочем, можно сказать, что и по телевизору, так как в настоящее время мало найдется видеокарт, не имеющих видеовыхода на телевизор. Таким образом, запускаете фильм на компьютере, а смотрите его на телевизоре.

Диски данных Data CD/DVD

Формат Data CD/DVD предназначен для хранения произвольной информации, то есть для записи произвольных файлов. В качестве этих файлов могут использоваться аудиозаписи, видео, архивные данные. Как правило, диски этого формата используются для работы на компьютере, однако некоторые DVD-проигрыватели могут читать и воспроизводить информацию на дисках, например проигрывать фильмы или музыку, отображать фотогалереи. Чтобы приводы компакт-дисков и DVD могли прочитать файлы на диске данных, в оглавление диска записывается таблица, содержащая адреса всех файлов. С помощью этой таблицы привод находит на дорожке диска начало файла и считывает нужную информацию. Рассмотрим эту технологию подробнее.

1.3. Файловые системы CD и DVD

Чтобы проигрыватель дисков или компьютерный привод мог правильно читать информацию на CD/DVD большинства форматов, на дисках создается файловая система, подобная создаваемой на жестких дисках компьютера. Файловая система представляет собой определенную информацию, добавляемую на диск, с помощью которой формируется структура папок и файлов на диске. Файловая система также хранит вспомогательные данные об информации, расположенной на диске. Все эти данные файловая система предоставляет считывающему устройству, чтобы оно могло получить доступ к файлам на диске. В том или ином виде файловая система присутствует практически на любом компакт-диске или DVD, за исключением Audio CD.

Файловые системы бывают различных типов. Вкратце рассмотрим некоторые из них.

Для CD-ROM стандартной файловой системой является ISO 9660 с различными модификациями. Для других форматов CD файловая система ISO 9660 имеет различные модификации. Не вдаваясь в подробности, хотелось бы только отметить, что файловая система ISO 9660 вначале подразумевала следующие ограничения для папок и файлов:

В имени файла могут употребляться только заглавные буквы, цифры и символ подчеркивания;

Длина имени файла не может быть больше восьми символов, длина расширения – не более трех символов;

Глубина вложения папок, включая корневой каталог, – не более восьми;

У названия папки не может быть расширения.

Таким образом, файловая система ISO 9660 изначально была полностью совместима с операционной системой MS-DOS. В дальнейшем было разрешено увеличить количество символов в имени файла до 32 и более. Поэтому при записи дисков в настоящее время у вас не возникнет проблем с файлами, у которых имена состоят более чем из восьми символов, что часто бывает в операционной системе Windows.

Альтернативной ISO 9660 файловой системой, применяемой для дисков данных, является Joliet, разработанная Microsoft, чтобы обеспечить поддержку длинных имен файлов и кодировку символов Unicode, что важно для международного использования технологий CD/DVD. Файловая система Joliet допускает имена файлов до 64 символов, глубина вложения папок ограничена восемью, а общая длина полного путевого имени не должна превышать 255 символов, включая пробелы.

Для всех DVD используется файловая система UDF (Universal Disk Format – универсальный формат дисков). В соответствии с UDF на самом верхнем уровне иерархии диск представляет собой том, содержащий следующие части:

Видеозону в папке VIDEO_TS , в которой расположены видеоданные;

Аудиозону в папке AUDIO_TS , в которой расположены аудиоданные;

Зону данных, занимающую всю остальную часть диска.

Видеофайлы должны располагаться в папке VIDEO_TS и иметь формат VOB (Video Object – видеообъект). Их размер не может быть более 1 Гбайт, и они должны быть записаны в виде непрерывной последовательности. Имя файлов должно состоять не более чем из восьми символов, расширение – из трех символов. Файлы формата VOB могут включать в себя не только видео– и аудиоданные, но и вспомогательные изображения, а также данные для навигации по записанному видеофильму, позволяющие перемещаться по меню DVDи фрагментам видеофильма.

Файлы, не отвечающие требованиям UDF, не будут считываться бытовым проигрывателем DVD, то есть вы не сможете просмотреть DVD-фильм на бытовом проигрывателе, если он записан на диск с отступлениями от указанных выше правил. Аудиофайлы должны находиться в папке AUDIO_TS . Зона данных может содержать любые папки, хранящие записанную на диск информацию. Максимальная длина имени файлов данных – не более 255 символов.

Средства записи дисков пакета Nero 8 Premium позволяют выбирать файловую систему на записываемом CD/DVD, предлагая при выполнении отдельных операций оптимальный вариант. Как правило, выбранная по умолчанию файловая система оптимальна для решения большинства задач, но в некоторых случаях приходится устанавливать ее вручную.

1.4. Устройства чтения/записи CD и DVD

В настоящее время существуют устройства, которые могут только читать CD и DVD, но не могут их записывать, и устройства, которые могут и читать, и записывать диски. Первый тип устройств называется приводами CD-ROM или DVD-ROM. Они сравнительно дешевы, но им на смену идут устройства второго типа, которые называются пишущими приводами CD и DVD и уже сопоставимы по цене с приводами CD-ROM и DVD-ROM.

В заводских условиях для изготовления компакт-дисков используется специальное оборудование, штампующее диски формата CD-ROM и DVD-ROM. Но в данном случае интерес представляют бытовые устройства записи CD и DVD, в просторечии называемые «драйвами» (от англ. drive – «накопитель»), «приводами», «резаками», «писаками», «писалками». В этой книге они будут называться приводами. Они реализованы в виде компьютерных периферийных устройств, как внешних, так и встроенных в системный блок.

Наиболее распространены в настоящее время приводы CD-RW и DVD-RW. При этом привод CD-RW может записывать CD-RW и CD-R. Привод DVDRW обычно может записывать следующие форматы: CD-RW, CD-R, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW/-RW. Реже поддерживается запись DVD-RAM, хотя это наиболее распространенный формат в бытовых, не компьютерных устройствах. Существуют также комбинированные приводы, с маркировкой combo – так их обычно помечают в прайс-листах и ценниках магазинов. Они могут читать DVD и записывать CD-R/-RW.

В целом тенденция такова, что не только CD-, но и DVD-записывающие устройства медленно, но неуклонно уходят в прошлое. На смену им идут приводы Blu-ray с объемом записи до 25–50 Гбайт, HD DVD с объемом записи 50 Гбайт. В обоих приводах для записи используется лазер, генерирующий свет синего спектра, что дает возможность выполнять более плотную запись.

Скоростные характеристики CD– и DVD-приводов

Чем быстрее вращается диск в приводе, тем быстрее с него можно считывать данные, конечно, с учетом некоторых других факторов. Если на диске нет никаких дефектов, он будет читаться на максимальной скорости, поддерживаемой приводом.

При записи диска влияние скорости вращения на быстродействие не так просто. С одной стороны, определенную скорость записи поддерживает сама заготовка диска. На более высокой скорости записать диск нельзя, поэтому поддерживающий высокую скорость записи привод не сможет записывать диски быстрее, чем это позволяет заготовка. По этой причине скорость записи на одном и том же приводе будет различной для записываемых и перезаписываемых CD и DVD. Обычно перезаписываемые диски записываются на более медленной скорости, чем записываемые. Таким образом, скоростей всего две:

Скорость чтения данных с диска – зависит от привода;

Скорость записи данных на диск – зависит как от привода, так и от самого диска.

Рассмотрим эти характеристики по отдельности.

Скорость приводов

Часто на передней панели привода компакт-дисков можно встретить надпись вроде 52х – это означает, что максимальная скорость чтения компакт-дисков равна 52. Под этим, в свою очередь, подразумевается, что скорость вращения диска и, как следствие, скорость считывания данных с диска равна 52 единицам. Что же это за единицы?

За однократную скорость компакт-диска, обозначаемую как 1х, принята скорость считывания данных 150 Кбайт/с. Таким образом, десятискоростной привод должен считывать данные со скоростью 1500 Кбайт/с, а 50-скоростной – практически 15 Мбайт/с – чего на практике обычно не бывает.

Для DVD однократная скорость 1х совсем не то же самое, что для компакт-дисков, и равна 1380 Кбайт/с, а для приходящего на смену нового формата Blu-ray скорость 1х равна 300 Кбайт/с.

Внимание!

В погоне за скоростью производители порой забывают о надежности, и тогда диск, раскрутившийся до запредельной скорости, разлетается в приводе на мелкие кусочки. Привод в этом случае тоже, скорее всего, будет испорчен.

Иногда встречаются и 54-скоростные приводы. Но следует учесть, что высокие скорости – это также и повышенный шум, особенно когда производитель не позаботился о надлежащей звукоизоляции. Для этой проблемы есть свое решение – принудительное снижение скорости вращения диска. Для этого нужно, чтобы:

Сам привод поддерживал снижение скорости;

Была программа, позволяющая устанавливать желаемую скорость.

С первым не все так гладко, как хотелось бы. Отдельные приводы содержат чуть ли не полный спектр скоростей от первой до последней, у других – только максимум. Исходя из практики, можно порекомендовать приводы от фирмы ASUSTek (на панели привода чаще написано ASUS), которые поддерживают широчайший диапазон скоростей – от 4х до максимума с шагом в две скорости. Кроме того, хороши приводы от фирмы NEC с шагом в четыре скорости. А вот некоторые модели приводов поддерживают только максимальную скорость и работают очень шумно. Учитывайте эту особенность при выборе нового привода.

Скорость дисков

Часто диски маркируются величинами скоростей записи, которые они поддерживают. Например, на диске написано 2–10х – это значит, что на диск можно записать информацию с максимальной скоростью 10х, а минимальной – 2х. Казалось бы, в чем проблема? Однако она есть. Некоторые компакт-диски имеют относительно высокую скорость перезаписи. Некоторые не такие уж старые приводы CD-RW не могут перезаписывать диски на высоких скоростях. Если это так, то диск останется лежать у вас мертвым грузом «до лучших времен», пока вы не купите новый привод, который поддерживает высокие скорости. Внимательно выбирайте диски для записи, соотносите их с возможностями вашего привода. Программа Nero 8 включает в себя утилиту снижения скорости дисков, и работа с ней еще будет описана в данной книге.

Итак, в этой главе вы познакомились с основами технологий оптических дисков и теперь, вооружившись знаниями, можете приступить к освоению самой программы Nero. По своей мощности и эффективности она не знает себе равных, но и требования, которые она предъявляет к своим пользователям, также достаточно серьезны. Однако мы к этому готовы – множество настроек, предоставляемых программой для эффективного выполнения операций с CD/DVD, не станут препятствием. Тем более что новейшая версия программы Nero 8 Premium Reloaded снабжена так называемой интеллектуальной панелью для управления работой с многочисленными программами пакета Nero 8. Она значительно облегчает выполнение многочисленных операций работы с дисками, позволяя буквально за пару щелчков кнопкой мыши создавать диски профессионального качества. К ее изучению мы и приступим в следующей главе.