Что такое cd dvd rom. Параметры накопителей CD-ROM. Запись диска CD-R за несколько сеансов

4. Накопитель CD/DVD-ROM

В наши дни накопитель CD/DVD-ROM является неотъемлемой составной частью компьютера, так как практически все программное обеспечение сейчас распространяется на компакт-дисках, а отдельные программы мультимедиа - на DVD. Дисководы DVD поддерживают как обычные компакт-диски, так и DVD, что делает их более универсальными. В современных системах уже давно существует возможность загрузки с накопителей CD-ROM/DVD-ROM.

Для достижения желаемого эффекта при использовании CD-ROM рекомендуется выбирать накопитель с интерфейсом EIDE минимум 32х или 40х либо DVD-ROM со скоростью 8х.

Я рекомендовал бы приобрести как CD-RW, так и DVD-ROM. Это пока еще не самые дешевые устройства, но, приобретя их, вы сразу ощутите преимущества их использования: запись собственных компакт-дисков, 4,7-17 Гбайт данных на DVD и многое другое. Еще одной причиной одновременной установки дисковода CD-RW и CD-ROM/DVD является возможность сохранения содержимого оптического диска без необходимости его копирования на жесткий диск.

Запись собственных компакт-дисков поможет сохранять данные, затрачивая минимум усилий. Дисководы CD-RW используются для записи носителей как CD-RW (многократная запись), так и CD-R (однократная запись). Обратите внимание, что многие старые дисководы CD-ROM (без надписи MulliRead) не поддерживают диски CD-RW, в то время как практически все дисководы для компакт-дисков совместимы со стандартом CD-R.

Совет. Для обеспечения максимальной надежности записи дисков CD-RW необходима одна из технологий, благодаря которой можно предотвратить переполнение буфера. К таким технологиям, устраняющим возможность неправильной записи (и, следовательно, порчи) дисков относятся BURN-proof, JustLink или Waste-Proof.

5. Клавиатура и мышь

Очевидно, что для компьютера понадобятся клавиатура и устройство позиционирования курсора, например мышь. Выбор конкретной модификации этих устройств напрямую зависит от личных предпочтений пользователя. Разным пользователям нравятся разные типы клавиатур, поэтому придется перепробовать немало моделей, прежде чем вы найдете наиболее подходящую. Одним нравятся клавиатуры с упруго нажимающимися клавишами, которые можно хорошо "прочувствовать", другие предпочитают "мягкие" клавиатуры, допускающие легкое нажатие клавиш.

Существует два типа разъемов для клавиатур, поэтому при покупке удостоверьтесь, что разъем клавиатуры совпадает с разъемом, установленным на системной плате. Оригинальные 5-контактные разъемы DIN и более новые 6-контактные разъемы mini-DIN электрически совместимы, что позволяет приспособить разъем клавиатуры того или иного типа к имеющейся клавиатуре. Наиболее современным интерфейсом клавиатуры является шина USB; разъемы USB получили самое широкое распространение, не в последнюю очередь благодаря компьютерам типа "legacy-free", содержащим исключительно порты USB.

При использовании клавиатуры USB, как и любого другого устройства этого типа, необходима поддержка USB на уровне базовой системы ввода-вывода (BIOS). Если вы хотите использовать клавиатуру USB вне графического пользовательского интерфейса Windows, то системная BIOS должна поддерживать технологию, называемую Legacy USB или USB Keyboard and Mouse. Эта функция поддерживается практически всеми современными BIOS. В то же время постарайтесь найти модель, которая работает и с традиционными портами клавиатуры, что позволит использовать клавиатуру USB как в новых, так и в более ранних системах.

То же самое относится и к другим устройствам позиционирования курсора (например, к мыши). Каждый может выбрать наиболее подходящий вариант среди множества разнообразных модификаций. Прежде чем окончательно решить, что именно приобрести, перепробуйте несколько вариантов. Если в вашей системной плате есть встроенный порт мыши, убедитесь, что выбранный вами разъем совпадает с ним. Мышь с таким разъемом обычно называется мышью типа PS/2, так как впервые порт мыши этого типа был использован в системах PS/2 компании IBM. Во многих компьютерах для подключения мыши используется последовательный порт, но если у вас есть возможность воспользоваться портом мыши, встроенным в системную плату, лучше использовать его. Некоторые мыши USB без каких-либо проблем работают с портом PS"2, но в основном мыши этого типа предназначены только для порта USB. Думаю, наиболее приемлемым вариантом является двухрежимная мышь, работающая в любых системах. Не забывайте также о существовании беспроводных версий мыши.

Совет: Не экономьте на клавиатуре и мыши! "Неудобная" клавиатура и мышь могут стать причиной заболевания! Лично я рекомендую высококачественные клавиатуры с емкостными датчиками.

Универсальная последовательная шина (USB) постепенно вытесняет все другие стандартные порты ввода-вывода. Интерфейс USB поддерживает технологию РпР и позволяет подключать в один порт до 127 внешних устройств, причем скорость передачи данных шины USB составляет около 60 Мбайт/с. Как правило, в USB-порт, интегрированный в системную плату, подключается концентратор USB, а все устройства подключаются уже непосредственно к нему. В настоящий момент порты USB присутствуют практически во всех системных платах.

Спектр устройств, подключаемых к USB, необычайно широк. К ним относятся модемы, клавиатуры, мыши, дисководы CD-ROM, акустические системы, джойстики, накопители на магнитной ленте и дисководы на гибких дисках, сканеры, видеокамеры, МРЗ-плейеры и многие другие. Тем не менее при подключении нескольких устройств к одному низкоскоростному порту USB 1.1 могут возникнуть определенные проблемы, для решения которых следует перейти к интерфейсу USB 2.0. При покупке новой системы обращайте особое внимание на наличие портов USB 2.0.

Пакетном режиме, что позволяет без вмешательства оператора выполнить целую серию тестов. Можно составить программу автоматизированной диагностики, наиболее эффективную в том случае, если вам необходимо выявить возможные дефекты или выполнить одинаковую последовательность тестов на нескольких компьютерах. Эти программы проверяют все типы системной памяти: основную (base), расширенную (expanded) и...

Разными возможностями. Подобное разделение РС могло основательно запутать не только обычных пользователей, но и специалистов по техническому обеспечению. Впрочем, даже такая классификация все же лучше, чем никакая. Сегодня существует пять классов компьютеров, причем мобильные выделены в отдельную группу: требования к подобным устройствам весьма специфические. Разделение на категории позволит...

... (Wide Area Information Server) сервере; news - группа новостей телеконференции Usenet; telnet - выход на ресурсы сети Telnet; ftp - файл на FTP - сервере. host. domain - доменное имя в сети Интернет. port - число, которое необходимо указывать, если метод требует номер порта. Пример: http://support. vrn.ru/archive/index.html. Префикс http://указывает, что далее следует адрес Web-страницы, / ...

N ОС-6). Следует отметить, что замену частей компьютера невыгодно рассматривать как модернизацию. Для бухгалтера это лишняя работа. На сумму модернизации в бухгалтерском учете нужно увеличить первоначальную стоимость компьютера. А значит, расходы на модернизацию придется списывать не сразу, а постепенно, по мере начисления амортизации. Поэтому на практике модернизацию компьютера при возможности...

Встретить в наше время компьютер без дисковода CD-ROM/DVD практически невозможно. На компакт-дисках CD и DVD-дисках записываются самые разнообразные программы, музыка, документы, цифровые фотографии и т.д. Можно приобрести как диски с уже записанными данными (например, музыкальный компакт-диск или DVD с фильмом), так и специальные диски, на которые вы сможете (один или несколько раз, в зависимости от диска и дисковода) записать любую нужную вам информацию.

Кроме не совсем корректного названия «дисковод », устройства для чтения и записи CD/DVD-дисков также называются оптическими накопителями. Слово накопитель вообще относится ко всем устройствам, предназначенным для хранения или чтения данных. Например, жесткий диск можно назвать дисковым накопителем. Слово «оптический» обозначает метод считывания данных с дисков. В дисководах CD/DVD чтение и запись данных с дисков проводится с помощью специального лазерного луча.

Всего существует несколько типов дисководов CD-ROM и DVD , с поддержкой записи и без нее. Рассмотрим их подробнее.

Обычный дисковод CD — ROM позволяет только считывать данные с дисков CD , CD — R и CD — RW . Записывать с его помощью данные на любые диски нельзя. Такие дисководы стоят дешевле всего, однако уже устарели и в новые компьютеры не устанавливаются.
Дисковод CD — ROM с возможностью записи. В отличие от предыдущего варианта, с помощью такого дисковода можно записывать данные на диски с однократной (CD-R) или многократной (CD-RW) записью.
Дисковод DVD . Этот дисковод объединяет в себе возможности двух предыдущих дисководов, т.е. позволяет записывать и считывать данные с компакт-дисков, а также может считывать данные с дисков DVD.
Дисковод DVD с возможностью записи. Это наиболее универсальный и популярный вариант дисковода, который рекомендуется для покупки. С помощью такого дисковода вы сможете считывать и записывать любые диски, включая CD, CD-R, CD-RW, DVD+-R/RW.
Так же с каждым годом становятся все более и более популярными дисководы с поддержкой чтения дисков Blu-rey

Основные типы оптических дисков

Как вы уже поняли, возможности записи зависят не только от дисковода, но и самих дисков. Изучим основные из существующих в настоящий момент типы оптических дисков.

CD , или компакт-диск. Самый простой вариант оптического диска. На таких дисках продается или музыка (музыкальные компакт-диски) или различные программы. Записать что-либо на такой диск нельзя.
Диск CD-R . На такой диск можно один раз записать нужную вам информацию. Дописать ее потом уже нельзя. На один диск CD-R можно записать до 880 Мбайт данных - в зависимости от объема диска. Такие диски чаще всего используются для хранения важной информации, изменения которой в будущем не понадобится. Это может быть музыка, видео файлы и т.п.
Диск CD-RW . Этот диск обладает таким же объемом, что и диски CD-R, однако данные на него можно записывать много раз и удалять те данные, что вам не нужны. Всего такой диск рассчитан примерно на 1000 циклов перезаписи, чего более чем достаточно, например, для периодичной записи документов Word, их последующего удаления и записи новых файлов. Диски CD-RW стоят дороже, чем диски CD-R.
Диск DVD-ROM, или DVD Video. Именно на таких дисках продаются DVD-фильмы. Что-либо записать на такой диск нельзя. При этом объем однослойного диска DVD составляет 4,7 Гбайт, что в несколько раз больше, чем объем дисков CD.
Диск DVD — R и диск DVD + R . Так же, как и на диски CD-R, на диски DVD-R и DVD+R можно один раз записать нужные вам данные. К сожалению, в свое время компании - производители оптических дисков и дисководов ополчились друг на друга и стали непримиримыми врагами, в результате чего появилось два совершенно несовместимых друг с другом стандарта, DVD+R и DVD-R. К счастью, производители оптических дисководов решили эту проблему и теперь для большинства дисководов совершенно не важно, какой диск брать; поддерживаться будут оба типа дисков.
Диск DVD + RW и DVD — RW . По аналогии с дисками CD-RW на диски DVD+RW и DVD-RW можно многократно записывать данные Учитывая объем диска, равный 4,7 Гбайт, это очень удобно для хранения и резервного копирования самых различных данных, например вашей музыкальной коллекции и т.п. Проблема несовместимости стандартов существует и здесь, и решена она таким же образом - выпуском универсальных малоформатных дисководов, поддерживающих любые типы дисков.
Диск blu — rey обладаем огромным объемом который позволяет записать до 80 гигабайт информации! Согласитесь это очень много для оптического накопителя! В большинстве случаев на такие диски записываю видео с повышенной четкостью, что позволяет достичь максимального качества фильма! Стоимость такого накопителя может достигать до 2000 рублей!

Скорость работы оптического дисковода

Скорость работы оптического дисковода обычно указывается таким образом 52х/24х/52х . Это значит, что диски CD-R записываются со 52х, запись дисков CD-RW происходит со скоростью 24х , а чтение дисков CD-R/RW - также со скоростью 52х. При этом показатель 1х означает скорость передачи данных, равную 153 Кбайт/с. Теперь подсчитаем скорость действия дисковода со скоростью считывания 52 х. Для этого умножим 52 на 153, в результате получится 7956 Кбайт/с, т.е. почти 8 Мбайт/с.

По сравнению с дисководами CD-ROM, дисководы DVD с возможностью перезаписи считывают и записывают данные куда быстрее. Скорость 1х накопителя DVD-ROM равна 1,35 Мбайт/с, что аналогично скорости 9х для CD-ROM. Поэтому быстродействие современных дисководов DVD-ROM со скоростью чтения 20х соответствует скорости 180х для дисководов CD-ROM (27 Мбайт/с), хотя, конечно, такой скорости для дисководов CD-ROM не существует.

Любая аппаратная или программная часть компьютера использует процессор. Загрузкой процессора называют время, которое процессор затрачивает на выполнение определенной задачи. Низкая загрузка процессора при выполнении задачи говорит о том, что остальные устройства и программы быстрее получат к нему доступ. Применительно к накопителям CD/DVD-ROM на загрузку процессора влияет три фактора: скорость накопителя CAV , размер буфера и тип интерфейса.

Прямой доступ к памяти

В настоящее время практически во всех компьютерах устанавливается контроллер Bus Master IDE , который позволяет помещать данные непосредственно в оперативную память, минуя процессор. При использовании подобных контроллеров загрузка процессора накопителем CD/DVD-ROM (независимо от типа интерфейса) снижается до 11%.

Практически все современные накопители CD-ROM (12x и выше) и системные платы поддерживают передачу данных непосредственно в память. Чтобы определить, есть ли в вашей системе поддержка прямого доступа к памяти, щелкните на пиктограмме Система (System) в окне Панель управления (Control Panel) . Во вкладке Устройства (Device Manager) щелкните на знаке "+" возле группы устройств Контроллеры жестких дисков (Hard Disk Controllers) . Если в списке есть устройство Bus Master , значит, в вашей системе поддерживается прямой доступ к памяти. Для установки прямого доступа к памяти недостаточно иметь контроллер Bus Master IDE , нужны еще устройства (жесткие диски и накопители CD-ROM ), которые будут поддерживать этот режим. Узнайте тип установленных в вашей системе накопителей и проконсультируйтесь у производителей о поддерживаемых свойствах. Жесткие диски и накопители CD-ROM , которые поддерживают режимы MultiWord DMA Mode 2 (16,6 Мбайт/с), UltraDMA Mode 2 (33 Мбайт/с), UltraDMA Mode 4 (66 Мбайт/с) или более быстрые, могут использовать прямой доступ к памяти.

Для того чтобы активизировать прямой доступ к памяти жесткого диска или накопителя CD-ROM , дважды щелкните на нем во вкладке Устройства диалогового окна Свойства: Система и в появившемся окне свойств данного устройства во вкладке Настройка (Settings ) установите флажок DMA .

Интерфейс

Под интерфейсом накопителя CD-ROM понимается физическое соединение накопителя с шиной расширения. Поскольку интерфейс - это канал, с помощью которого данные передаются от накопителя к компьютеру, его значение чрезвычайно велико. Для подключения накопителя CD-ROM к компьютеру используются следующие типы интерфейсов:

SCSI/ ASPI (Small Computer System Interface/Advanced SCSI Programming Interface) ;
IDE/AT API (Integrated Device Electronics/AT Attachment Packet Interface) ;
параллельный порт;
порт USB ;
Fire Wire (IEEE-1394) .

Механизм загрузки

Существует три принципиально разных типа загрузки компакт-дисков: в контейнеры накопителя, в выдвижные лотки и механизмы автозагрузки.

Выдвижные лотки

В большинстве простых накопителей на компакт-дисках для установки диска используются выдвижные лотки . Для того чтобы заменить диск, необходимо выдвинуть лоток из накопителя, вынуть диск, положить его в прозрачную пластмассовую коробочку, вынуть новый диск из другой такой же коробочки, положить в лоток и задвинуть его обратно.

Контейнеры

Когда-то этот механизм загрузки дисков использовался в большинстве высококачественных накопителей на компакт-дисках, а также в дисководах CD-R и DVD-RAM . Диск устанавливается в специальный, плотно закрывающийся контейнер с подвижной металлической заслонкой. У него есть крышка, которую откидывают исключительно для того, чтобы поместить диск в контейнер или вынуть его; все остальное время крышка остается закрытой. При установке контейнера в накопитель металлическая заслонка специальным механизмом сдвигается в сторону, открывая лазерному лучу путь к поверхности компакт-диска.

Механизм автозагрузки

В некоторых моделях накопителей используется механизм автозагрузки, т.е. вы помещаете компакт-диск в щель на передней панели, а механизм автозагрузки самостоятельно "засасывает" его внутрь. Однако этот механизм не позволяет использовать диски диаметра 80 мм, а также прочие диски с модифицированными физическими форматами или формами.

Другие особенности накопителей на компакт-дисках

Безусловно, достоинства устройств в первую очередь определяются их техническими характеристиками, но существуют и другие немаловажные факторы.

Помимо качества конструкции и надежности, при выборе накопителя необходимо учитывать такие его свойства:

защита от пыли;
автоматическая очистка линз;
тип накопителя (внешний или внутренний).

Автоматическая очистка линз

Если линзы лазерного устройства загрязнены, считывание данных замедляется, поскольку очень много времени уходит на повторные операции поиска и чтения (в худшем случае данные могут вообще не считываться). В подобной ситуации следует использовать специальные чистящие диски. Некоторые современные высококачественные модели накопителей имеют встроенное устройство очистки линз.

Записывающие накопители на компакт-дисках

Существует два основных типа записываемых компакт-дисков и накопителей: записываемые CD-R (Recordable) и перезаписываемые CD-RW (Rewritable) .

Большинство записывающих накопителей CD-ROM - это устройства WORM (write once, read many - однократная запись, многократное чтение), предназначенные для длительного хранения. Фактическим стандартом этого типа устройств стали накопители CD-R Они идеально подходят для резервного копирования системы и подобных операций. Однако при частом резервном копировании или архивировании, несмотря на низкую стоимость носителя, становится невыгодно использовать устройства CD-R В данном случае следует обратить внимание на устройства многократной записи CD-RW .

Накопители CD-R

Диски CD-R , на которые уже записаны какие-либо данные, могут воспроизводиться или считываться практически любым стандартным накопителем CD-ROM . Диски этого типа весьма удобны для хранения архивных данных и создания мастер-дисков, которые могут тиражироваться и распространяться среди служащих небольших компаний.

Диски CD-R работают по тем же принципам, что и стандартные CD-ROM , отражая лазерный луч от поверхности диска и отслеживая изменения отражательной способности при появлении переходов "впадина-площадка" или "площадка-впадина". На обычных компакт-дисках спиральная дорожка выдавливается или штампуется в поликарбонатной массе. В свою очередь, диски CD-R содержат рисунок впадин, выжженный на приподнятой спиральной дорожке. Таким образом, впадины представляют собой темные (выжженные) участки, отражающие меньшее количество света. В целом отражательная способность впадин и площадок остается такой же, как и на штампованных дисках, поэтому обычные дисководы CD-ROM и проигрыватели музыкальных компакт-дисков читают как штампованные диски, так и CD-R .

Запись CD-R начинается еще до того, как вы вставите диск в накопитель. Процесс изготовления носителей CD-R и стандартных компакт-дисков практически одинаков. В том и в другом случае выполняется прессование расплавленной поликарбонатной массы с использованием формообразующей матрицы. Но вместо штамповки впадин и площадок матрица формует на диске спиральную бороздку (которая называется изначальной бороздкой (pre)groove )). Если смотреть со стороны считывающего (и записывающего) лазера, расположенного под диском, эта канавка представляет собой спиральный выступ, а не углубление.

Границы спирального выступа (изначальной бороздки) имеют определенные отклонения от продольной оси (так называемые колебания). Амплитуда колебаний по отношению к расстоянию между витками дорожки достаточно мала. Расстояние между витками равно 1,6 микрона, а величина поперечного отклонения выступа достигает всего лишь 0,03 микрона. Колебания канавки CD-R модулируют некоторую дополнительную информацию, которая считывается накопителем. Сигнал синхронизации, определяемый колебаниями дорожки, модулируется вместе с временным кодом, другими данными и называется абсолютным временем изначальной дорожки ( Absolute Time In Pre - groove - ATIP ). Временной код выражается в формате "минуты: секунды: кадр" и вводится в Q -подкоды кадров, записанных на диске. Сигнал ATIP позволяет накопителю распределить необходимые области на диске перед фактической записью кадров. Технически сигнал позиционирования представляет собой уход частоты и определяется несущей частотой 22,05 кГц и отклонением 1 кГц. Для передачи информации используются изменения частоты колебаний.

Процесс изготовления CD-R завершается нанесением с помощью метода центрифугирования равномерного слоя органического красителя. Затем создается золотой отражающий слой. После этого поверхность диска покрывается акриловым лаком, затвердевающим в ультрафиолетовых лучах, который используется для защиты ранее созданных золотого и окрашенного слоев диска. Исследования показали, что алюминий, используемый с органическим красителем, подвержен сильному окислению. Поэтому в дисках CD-R используется золотое покрытие, обладающее высокой коррозионной стойкостью и имеющее максимально возможную отражательную способность. На поверхность диска, покрытую слоем лака, методом трафаретной печати наносится слой краски, используемый для идентификации и дополнительной защиты диска. Лазерный луч, применяемый при чтении и записи диска, вначале проходит через прозрачный поликарбонатный слой, слой органического красителя и, отразившись от золотого слоя, снова проходит через слой красителя и поликарбонатной массы, после чего улавливается сенсором оптического датчика накопителя.

Отражающий слой и слой органического красителя имеют те же оптические свойства, что и неразмеченный компакт-диск. Другими словами, дорожка незаписанного (чистого) диска CD-R воспринимается считывающим устройством компакт-дисков как одна длинная площадка. Лазерный луч дисковода CD-R имеет одну и ту же длину волны (780 нм), но мощность лазера, используемого для выполнения записи, в частности для нагрева окрашенного слоя, в 10 раз выше. Лазер, работающий в импульсном режиме, нагревает слой органического красителя до температуры 482-572 °F (250-300 °С). При этой температуре слой красителя буквально выгорает и становится непрозрачным. В результате лазерный луч не доходит до золотого слоя и не отражается обратно, чем достигается тот же эффект, что и при погашении отраженного лазерного сигнала, происходящем при чтении штампованных компакт-дисков.

Во время чтения диска накопитель считывает несуществующие впадины, в качестве которых выступают участки с низкой отражательной способностью. Эти участки появляются при нагревании органического красителя, поэтому часто процесс записи диска называют выжиганием . Выжженные участки красителя изменяют свои оптические свойства и становятся не отражающими. Изменение этих свойств возможно лишь один раз, поэтому CD-R называются носителями с однократной записью.

Накопители CD-RW обратно совместимы с устройствами CD-R и позволяют читать или записывать данные на носители CD-R .

Для CD-RW характерно следующее :

они могут перезаписываться;
имеют более высокую стоимость;
отличаются меньшей скоростью записи;
имеют более низкую отражательную способность.

Помимо высокой стоимости и возможности перезаписи данных, носители CD-RW отличаются также более низкой (в два и более раза) скоростью записи. Это связано с тем, что при выполнении записи на обработку каждой области диска лазеру требуется больше времени. Диски CD-RW также имеют более низкую отражательную способность, что ограничивает их читаемость. Носители CD-RW , например, не читаются многими стандартными накопителями CD-ROM и CD-R Поэтому для записи музыкальных дисков или совместимости с накопителями разных типов лучше пользоваться дисками CD-R . Следует заметить, что технология MultiRead , поддерживаемая в настоящее время практически всеми накопителями со скоростью 24х и выше, позволяет читать диски CD-RW без каких-либо проблем. Наличие этой возможности определяется по логотипу MultiRead , нанесенному на корпус накопителя CD-ROM .

Чтобы создать подобие впадин на поверхности диска, в накопителях и носителях CD-RW используется процесс изменения фазы состояния. Диски создаются на поликарбонатной подложке, содержащей предварительно отформованную спиральную канавку волнистой формы, колебания которой определяют информацию позиционирования. Верхняя часть основы покрывается специальным диэлектрическим слоем (изоляцией), после чего наносится записывающий слой, еще один слой диэлектрика и алюминиевый отражающий слой. Затем поверхность диска покрывается акриловым лаком, затвердевающим в ультрафиолетовых лучах, который используется для защиты ранее созданных слоев диска. Диэлектрические слои, расположенные выше и ниже записывающего слоя, предназначены для экранирования поликарбонатной подложки и отражающего металлического слоя от интенсивного нагрева, используемого во время процесса записи с изменением фазы состояния.

Запись дисков CD-R осуществляется посредством нагрева определенных участков органического красителя (т.е. слоя записи). В свою очередь, записывающий слой CD-RW представляет собой сплав серебра, индия, сурьмы и теллурия (Ag-In-Sb-Te ), обладающий возможностью фазовых превращений. В качестве отражающей части записывающего слоя используется сплав алюминия, который ничем не отличается от применяемого в обычных штампованных дисках. Во время операции считывания или записи данных лазерное устройство расположено с нижней стороны диска. Если смотреть со стороны лазера, спиральная канавка будет выглядеть как выступ, причем записывающий слой диска будет располагаться на его верхней плоскости.

Сплав Ag-In-Sb-Te , используемый в качестве записывающего слоя, имеет поликристаллическую структуру с отражательной способностью 20%. Во время записи данных на диск CD-RW лазер может работать в двух режимах, которые называются Р-записью и Р-стира-нием. В режиме Р-записи лазерный луч нагревает материал записывающего слоя до температуры 500-700 °С (932-1229 °F), что приводит к его плавлению. В жидком состоянии молекулы сплава начинают свободно перемещаться, в результате чего материал теряет свою кристаллическую структуру и переходит в аморфное (хаотическое) состояние. Отражательная способность материала, застывшего в аморфном состоянии, снижается до 5%. При чтении диска области с различными оптическими свойствами воспринимаются так же, как и впадины обычного штампованного диска CD-ROM .

В режиме стирания слой активного материала нагревается примерно до температуры 200°C (392°F), которая значительно ниже точки плавления, но достаточна для размягчения материала. При нагреве активного слоя до указанной температуры с последующим медленным охлаждением происходит преобразование структуры материала на молекулярном уровне, т.е. переход из аморфного в кристаллическое состояние. При этом отражательная способность материала повышается до 20%. Области, имеющие более высокую отражательную способность, выполняют ту же функцию, что и зоны штампованного компакт-диска.

Хотя такой режим работы лазера и называется Р-стиранием, непосредственного стирания данных не происходит. Вместо этого применяется технология прямой перезаписи данных , при использовании которой участки CD-RW , имеющие более низкую отражательную способность, не стираются, а просто перезаписываются. Другими словами, во время записи данных лазер постоянно включен и генерирует импульсы различной мощности, создавая тем самым области аморфной и поликристаллической структуры с различными оптическими свойствами.

Совместимость накопителей: спецификации MultiRead

Для указания совместимости того или иного накопителя ассоциация OSTA (Optical Storage Technology Association) разработала промышленный стандарт, систему тестирования и логотип, которые должны гарантировать определенные уровни совместимости. Все это называется спецификациями MultiRead . В настоящее время существуют следующие уровни спецификации:

MultiRead для накопителей CD-ROM ;
MultiRead2 для накопителей DVD-ROM .

Кроме того, разработан аналогичный стандарт MultiPlay , который предназначен для владельцев устройств DVD-Video и CD-DA .

Стандарты MultiRead и MultiRead2 для накопителей CD/DVD

Носитель	MultiRead	MultiRead2
CD-DA ( Digital Audio )	x	x
CD-ROM	x	x
CD-R	x	x
CD-RW	x	x
DVD-ROM	-	x
DVD-Video	-	x
DVD-Audio	-	x
DVD-RAM	-	x

х - накопитель будет считывать с этого носителя.

Наличие одного из этих логотипов гарантирует соответствующий уровень совместимости. Если вы приобретаете накопитель CD-ROM или DVD и хотите считывать перезаписываемые или записываемые диски, убедитесь, что на накопителе есть логотип MultiRead. Для накопителей DVD версия MultiRead будет намного дороже в связи с дополнительной стоимостью механизмов, работающих с двумя лазерами. Практически все накопители DVD-ROM , используемые в компьютерных системах, имеют сдвоенный механизм считывания, что позволяет считывать данные с дисков CD-R и CD-RW .

Shape CD (фигурный компакт-диск) - оптический носитель цифровой информации типа CD-ROM , но не строго круглой формы, а с очертанием внешнего контура в форме разнообразных объектов, таких как силуэты, машины, самолеты, сердечки, звездочки, овалы, в форме кредитных карточек и т. д.

Обычно применяется в шоу-бизнесе как носитель аудио- и видеоинформации. Был запатентован рекорд продюсером Марио Коссом в Германии (1995). Обычно диски с формой, отличающейся от круглой, не рекомендуют применять в компьютерных приводах CD-ROM , поскольку при высоких скоростях вращения диск может лопнуть, что может привести к полному выходу привода из строя.

Стандарты перезаписываемых устройств и дисков DVD

Совместимость накопителей и носителей DVD

Накопители	CD-ROM	CD-R	CD-RW	DVD-Video	DVD-ROM	DVD-R	DVD-RAM	DVD-RW	DVD+RW	DVD+R
Проигрыватель DVD-Video	R	?	?	R	-	R	?	R	R	R
Накопитель DVD-ROM	R	R	R	R	R	R	?	R	R	R
Накопитель DVD-R	R	R/W	R/W	R	R	R/W	-		R	R
Накопитель DVD-RAM	R	R	R	R	R	R	R/W	R	R	R
Накопитель DVD-RW	R	R/W	R/W	R	R	R/W	-	R/W	R	R
накопитель DVD+R/RW	R	R/W	R/W	R	R	R	R	R	R/W	R/W
накопитель DVD-Multi	R	R/W	R/W	R	R	R	R/W	R/W	R	R
Накопитель DVD+/-R/RW	R	R/W	R/W	R	R	R/W	R	R/W	R/W	R/W

История перезаписываемых устройств и DVD началась в апреле 1997 года, когда компании, входящие в группу DVD Forum , представили спецификации для перезаписываемых дисков DVD ,

Дисковод DVD-ROM (накопитель на DVD-ROM (DVD-ROM drive, DVD-R/RW drive) - устройство компьютера, предназначенное для чтения оптических дисков с высокой плотностью записи (DVD), а также воспроизведения звуковых, видео- и компакт-дисков. Модели пишущих дисководов DVD-RW, которые к 2006 году стали преобладать на рынке, способны не только читать, но и записывать/перезаписывать диски различных форматов (DVD и CD).

Данные считываются/записываются на DVD тем же способом, что и на обычные компакт-диски (см. Дисковод CD-ROM), но в приводах DVD используется лазерный луч с уменьшенной (до 0, 63-0, 65 мкм против 0, 78 мкм в CD-ROM) длинной волны, который позволяет различать питы меньших размеров (0, 4 мкм против 0, 83 мкм в CD-ROM), что вместе с уменьшением расстояния между витками дорожки и другими технологическими особенностями существенно увеличивает плотность записи на диск. Кроме того, использование в DVD-дисководах более узкого луча лазера привело к снижению защитного слоя диска в два раза, что позволило создать двуслойные диски DVD (DB, double layer) и еще в два раза повысить емкость носителя. Современные приводы DVD способны менять фокусировку лазерного луча, обеспечивая чтение данных с расположенных друг под другом слоев одностороннего диска. Для чтения/записи двухсторонних дисков могут использоваться дисководы с двумя независимыми лазерными головками. Современные дисководы способны менять длину волны и мощность излучения для чтения/записи различных форматов компакт-дисков (DVD и CD). Подобно приводам CD-ROM накопители на DVD различаются по скорости передачи данных, скорости доступа, емкости буфера, поддержке тех или иных форматов дисков (в т.ч. DVD-R/RW, DVD+R/RW, CD-R/RW) и методов записи, а также другими характеристиками.

Скорости чтения/записи DVD-дисков обозначаются посредством множителя (x1, x2 и т.д.) подобно обозначениям соответствующих скоростей CD-ROM, однако единицей скорости здесь является не 150 Кб/c, а 1, 321 Мб/c (скорость чтения видеофильмов). Для воспроизведения видеофильмов с DVD значение максимально возможной скорости чтения неважно, так как все фильмы воспроизводятся с одинаковой скоростью, однако скорость дисковода может быть важна при записи/чтении данных.

Массовый выпуск этих накопителей начался в конце 1996 года, однако широкое их внедрение задерживалось в течение более года. Это было связано, в частности, с тем, что первые версии накопителей не позволяли проигрывать обычные CD-ROM. Кроме того, еще не началось массовое производство записей на DVD-ROM и у пользователей достаточное число записей еще отсутствовало. Тем не менее, уже изначально предполагалось, что DVD-накопители и диски должны в течение относительно короткого срока вытеснить с рынка соответствующие изделия технологии CD-ROM. Начало активного выпуска и распространения накопителей и дисков указанного вида можно отнести примерно ко второй половине 1997 года. Наибольшую активность в использовании нового носителя проявили американские производители кинопродукции и игровых программ.

В конце 1997 года появилась технология второго поколения (DVD-2). Продукция, выпущенная по этой технологии, лишена ряда недостатков более ранних выпусков устройств, которые не могут читать носители CD-R и CD-RW, приобретающие все большую популярность по мере снижения цен на них. Кроме того, эти дисководы работают быстрее, чем дисководы DVD-1. На этих носителях к началу 1998 года выпущено значительное число игр и фильмов в формате MPEG-2.

Когда в начале 80-х годов прошлого века компании Sony и Philips выпустили звуковые компакт-диски (Compact Disc - CD), никто не мог предположить, каким ценным носителем информации они станут в недалеком будущем. Долговечность, возможность произвольного доступа и высокое качество звука CD привлекли к ним всеобщее внимание и способствовали их широкому распространению. Первый накопитель CD-ROM (CD-ROM drive) для РС был выпущен в 1984 г., но прошло несколько лет прежде чем он стал почти обязательным компонентом высококачественных РС. Сейчас же на CD-ROM распространяются игры, программные приложения, энциклопедии и другие мультимедийные программы (образно говоря, сейчас "из дорогой роскоши накопитель CD-ROM превратился в дешевую необходимость"). Собственно, "мультимедийная революция" многим обязана дешевым CD-ROM большой емкости. Если звуковой CD был рассчитан на воспроизведение высококачественного цифрового звука в течение 74 минут, то компьютерный CD-ROM может хранить 660 МБ данных, более 100 фотографий высочайшего качества или телефильм продолжительностью 74 минуты. Многие диски хранят все эти виды информации, а также и другую информацию.

Накопители CD-ROM играют важную роль в следующих аспектах вычислительной системы:

Поддержка программного обеспечения : Самая важная причина того, что современный РС должен иметь накопитель CD-ROM, является огромное число программных приложений, распространяемых на компакт-дисках. Сейчас гибкие диски для этого практически не применяются.
Производительность : Поскольку сейчас много программ используют накопитель Cd-ROM, важное значение приобретает производительность накопителя. Конечна, она не столь критична, как производительность жесткого диска и таких компонентов РС, как процессор и системная память, но все же имеет важное значение.

Благодаря массовому производству современные накопители CD-ROM стали быстрее и дешевле, чем раньше. Сейчас на CD-ROM распространяется подавляющее большинство программных приложений, а многие программы (например, базы данных, мультимедийные приложения, игры и фильмы) можно выполнять непосредственно с CD-ROM, причем часто в сети. Современный рынок накопителей CD-ROM предлагает внутренние, внешние и портативные устройства, однодисковые и многодисковые устройства с автоматической сменой дисков, накопители с интерфейсами SCSI и EIDE, а также множество стандартов.

Большинство накопителей CD-ROM имеют на лицевой панели удобные органы управления, позволяющие использовать накопитель для воспроизведения и прослушивания звуковых компакт-дисков. Обычно имеются такие органы управления:

Выход на стерео-наушники : Небольшое гнездо (джек - jack) для подключения наушников и прослушивания звукового CD.
Поворотная ручка для управления громкостью : Для регулировки громкости звукового выхода.
Кнопки Start и Stop : Предназначены для того, чтобы начать и остановить воспроизведение звукового CD. В некоторых накопителях эти кнопки являются единственными органами управления.
Кнопки Next Track и Previous Track : Эти кнопки позволяют перейти к следующей дорожке и предыдущей дорожке звукового CD.

Накопители CD-ROM появились после того, как отсеки накопителей в РС были стандартизованы, поэтому они рассчитаны на стандартный отсек накопителя 5.25". Высота накопителя CD-ROM составляет 1.75", что соответствует стандартному отсеку "половинной высоты" (half-height). Большинство накопителей имеют металлический кожух, в котором имеются отверстия для крепящих винтов, что обеспечивает простой монтаж накопителя в отсеке. Для установки диска обычно применяется выдвижной лоток (tray).

Структура диска CD-ROM

Накопитель CD-ROM можно сравнить с накопителем на гибком диске, так как в обоих накопителях применяется сменный (removable) носитель. Его можно сравнить и с накопителем на жестких дисках, так как оба накопителя имеют большую емкость. Однако CD-ROM не является ни гибким, ни жестким диском. Если в накопителях на гибком и жестких дисках используется магнитный (magnetic) носитель, то в CD-ROM применяется оптический (optic) носитель. Базовый CD-ROM имеет диаметр 120 мм (4.6") и представляет собой своеобразный "сэндвич" толщиной 1.2 мм из трех покрытий: задний слой прозрачного поликарбонатового пластика, тонкая алюминиевая пленка и лаковое покрытие для защиты диска от внешних царапин и пыли.

В традиционном производственном процессе на чистом поликарбонатовом пластике штампуются миллионы крошечных впадин, называемых питами (pits), на спирали, которая разворачивается от центра диска наружу. Затем питы покрываются тонкой алюминиевой пленкой, которая придает диску характерный серебряный цвет. Типичный пит имеет ширину 0.5 мкм, длину от 0.83 до 3 мкм и глубину 0.15 мкм. Расстояние между дорожками (шаг дорожек - pitch) составляет всего 1.6 мкм. Плотность дорожек составляет более 16 000 дорожек на дюйм (Tracks Per Inch - TPI); для сравнения - у гибкого диска TPI равно 96, а у жесткого диска 400. Длина развернутой и вытянутой спирали составляет около четырех миль.

Конечно, с компакт-дисками необходимо обращаться аккуратно. Наиболее чувствительна к повреждениям рабочая сторона диска. Несмотря на то, что алюминиевый слой защищен от повреждений и коррозии лаковым покрытием, толщина этого защитного слоя составляет всего 0.002 мм. Неосторожное обращение или пыль могут привести к появлению небольших царапин и тончайших трещин, через которые проникает воздух и окисляет алюминиевое покрытие, превращая диск в неработоспособный.

Принцип работы накопителя CD-ROM

За исключением очень сложных способов контроля ошибок работа накопителя CD-ROM очень похожа на работу плейера звуковых компакт-дисков. Данные хранятся так же, как на всех CD. Информация хранится в секторах емкостью 2 КБ на спиральной дорожке, которая начинается в центре диска и "раскручивается" к внешнему краю диска. Секторы можно считывать независимо.

Плейер считывает информацию с питов и лэндов (lands) спиральной дорожки CD, начиная от центра диска и двигаясь к внешнему краю. Для считывания используется инфракрасный лазерный луч с длиной волны 780 нм, который генерирует маломощный арсенид-галлиевый полупроводник. Луч проходит через слой прозрачного покрытия на металлическую пленку. Несмотря на то, что лазер маломощный, он может повредить сетчатку, если попадет в незащищенный глаз. При вращении диска со скоростью от 200 до 500 оборотов в минуту (Rotations Per Minute - RPM) луч отражается от питов и частота света изменяется.

Области вокруг питов, называемые лэндами , также участвуют в процессе считывания. Отраженный свет проходит через призму на фотодатчик, выходной сигнал которого пропорционален объему воспринятого света. Свет, отраженный от питов, отличается по фазе на 180 градусов от света, отраженного от лэндов, и разности в интенсивности измеряются фотоэлектрическими ячейками и преобразуются в электрические импульсы. В результате последовательность питов и лэндов переменной длины, отштампованная на поверхности диска, интерпретируется как последовательность единиц и нулей, из которых восстанавливаются хранящиеся на диске данные (с помощью цифро-аналогового преобразователя цифровые данные звукового CD превращаются в звуковые сигналы). Так как поверхности носителя непосредственно "касается" только лазерный луч, износа носителя не происходит.

Все было бы относительно просто, если бы поверхности дисков CD-ROM были абсолютно плоскими и могли вращаться без горизонтальной девиации. Фактически же в составе накопителя потребовались сложные электронные схемы, обеспечивающие фокусировку лазерного луча на поверхности диска и направления его точно на считываемую дорожку.

Было разработано несколько методов обеспечения радиального слежения за дорожкой, но наиболее распространен трехлучевой метод. Лазерный луч не просто направляется на поверхность диска, а излучается полупроводниковым устройством и проходит через дифракционную решетку, которая формирует два дополнительных источника света с каждой стороны основного луча. При пропускании через коллиматорные линзы три луча становятся параллельными, а затем они проходят через призму, которая называется поляризующим расщепителем луча (polarised beam splitter). Расщепитель разрешает прохождение входящих лучей, а возвращающиеся отраженные лучи поворачиваются на 90 градусов на фотодиод, который интерпретирует сигнал.

Измеряются интенсивности двух боковых лучей, которые должны быть одинаковыми пока лучи остаются на каждой стороне дорожки. Любое боковое смещение диска приводит к разбалансу и серво-двигатель корректирует объектив. Вертикальное смещение учитывается разделением приемного фотодиода на четыре квадранта и размещением их посередине между горизонтальными и вертикальными фокальными точками луча. Любое отклонение диска приводит к тому, что пятно становится эллиптическим, вызывая разбаланс токов между противоположными парами квадрантов. При этом объектив перемещается вверх или вниз, обеспечивая круговую форму пятна.

Технология компакт-дисков предусматривает встроенные системы исправления ошибок, которые способные скорректировать большинство ошибок, вызываемых физическими частицами на поверхности диска. В каждом накопителе CD-ROM и каждом плейере звуковых компакт-дисков для обнаружения ошибок применяется перекрестно-перемежающийся код Рида-Соломона (Cross Interleaved Reed Solomon Code - CIRC), а стандарт CD-ROM обеспечивает второй уровень исправления с помощью алгоритма Layered Error Correction Code. В коде CIRC кодер добавляет информацию о двумерном паритете для исправления ошибок, а также перемежает данные на диске для защиты от пакетных ошибок. Возможно исправлять пакеты ошибок до 3500 битов (длина 2.4 мм) и компенсировать пакеты ошибок до 12 000 битов (длина 8.5 мм), вызываемые небольшими царапинами.

Цифровой звук

На пластинках и магнитофонных кассетах звуковой сигнал записывается как аналоговый сигнал . Поэтому все несовершенства записи мы слышим как помехи (шипение и свист) или другие дефекты. Для устранения этих дефектов в компакт-дисках применяются цифровые способы хранения "отсчетов" (samples) как чисел. Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой называется дискретизацией (sampling), или оцифровкой (digitising). Аналоговый сигнал опрашивается много раз в секунду и при каждом опросе амплитуда измеряется и округляется до ближайшего представимого значения. Очевидно, чем выше частота дискретизации (sampling rate) и чем точнее присваиваемые амплитудам значения (динамический диапазон - (dynamic range), тем лучше представление оригинала.

Для CD применяются частота дискретизации 44.1 кГц и 16-битовый динамический диапазон. Это означает получение 44 100 отсчетов в секунду и амплитуда сигнала в момент каждого отсчета описывается 16-битовым числом, что дает 65 536 возможных значений. Такая частота дискретизации обеспечивает частотную характеристику, достаточную для звуков с высотой 20 кГц. Однако некоторые "аудиофилы" (audiophiles) считают, что этого недостаточно для передачи психоакустических эффектов, которые возникают за пределами восприятия слухом человека. Звук записывается на двух дорожках для достижения стереоэффекта.

Несложные вычисления показывают (44 100 отсчетов в секунду * 2 байта * 2 канала), что одна секунда звука описывается 176 400 байтами с соответствующей скоростью передачи данных 176.4 КБ/с. Односкоростной накопитель CD-ROM передает данные именно с такой скоростью, но часть потока данных содержит информацию для исправления ошибок, что уменьшает эффективную скорость передачи данных до 150 КБ/с. Компакт-диск может хранить 74 минуты закодированных данных стереозвука, что с учетом служебных потерь на обнаружение и исправление ошибок дает стандартную емкость компакт-диска 680 МБ. В таблице приведены все рассмотренные параметры.

Скорость вращения

Постоянная линейная скорость

Первое поколение односкоростных накопителей CD-ROM опиралось на конструкцию плейеров звуковых CD. Для вращения диска применялась технология постоянной линейной скорости (Constant Linear Velocity - CLV), т.е. диск вращался так же, как звуковой CD, что обеспечивало скорость передачи данных 150 КБ/с. Дорожка данных должна проходить под головкой считывания с одной и той же скоростью на внутренних и внешних частях диска. Для этого приходится изменять скорость вращения диска в зависимости от позиции головки. Чем ближе к центру диска, тем более быстрее должен вращаться диск, чтобы обеспечить постоянный поток данных. Скорость вращения диска в плейерах звуковых CD составляет от 210 до 540 об/мин.

Поскольку на внешнем краю диска имеется больше секторов, чем в центре, в технологии CLV используется серво-двигатель, который замедляет скорость вращения диска при переходе на внешние дорожки, чтобы поддерживать постоянную скорость передачи данных от лазерной головки считывания. Внутренняя буферная память накопителя управляет скоростью вращения, используя кварцевый генератор для тактирования данных на выходе буфера с определенной скоростью и поддержания буфера заполненным на 50%, когда в него считываются данные. Если данные считываются слишком быстро, порог заполнения 50% превышается и посылается команда замедления скорости вращения шпиндельного двигателя.

Если звуковые CD необходимо считывать с постоянной скоростью, то такое требование для дисков CD-ROM совсем не обязательно. По существу, чем быстрее считываются данные, тем лучше. По мере совершенствования технологии CD-ROM скорость постоянно повышалась и в 1998 г. появились накопители с 32-кратной скоростью передачи данных в 4.8 МБ/с.

Например, четырехскоростной накопитель, использующий технологию CLV, должен вращать диск со скоростью около 2120 об/мин при считывании внутренних дорожек и 800 об/мин при считывании внешних дорожек. Переменная скорость вращения необходима также при считывании звуковых данных, которые всегда считываются с постоянной скоростью (150 КБ/с) независимо от скорости передачи компьютерных данных. Важнейшими факторами в накопителях с переменной скоростью вращения диска являются качество шпиндельного двигателя, вращающего диск, и программа, которая управляет работой накопителя, а также система позиционирования, которая должна быстро и точно перемещать головку считывания в нужную позицию для доступа к данным. Простого повышения скорости вращения недостаточно.

Еще одним фактором оказывается уровень использования времени центрального процессора: при повышении скорости вращения и, следовательно, скорости передачи данных, увеличивается и то время, которое процессор должен расходовать на обработку данных от накопителя CD-ROM. Если одновременно время процессора требуют и другие задачи, то накопителю CD-ROM доступны меньшие возможности обработки данных и скорость передачи данных будет снижаться. Правильно спроектированный накопитель CD-ROM должен минимизировать время использования процессора при заданных скорости вращения и скорости передачи данных. Ясно, что внутренняя производительность быстрого накопителя должна быть больше, чем у медленного.

Для накопителей CD-ROM всегда приводится емкость буфера данных. Конечно, буфер емкостью 1 МБ определенно лучше буфера емкостью 128 КБ с точки зрения скорости передачи данных. Однако без хорошей программы управления накопителем незначительное повышение производительности почти не оправдывает расходов на дополнительную буферную память.

Постоянная угловая скорость

Технология CLV оставалась доминирующей технологией накопителей CD-ROM до тех пор, пока компания Pioneer, выпустившая первый четырех-скоростной накопитель, не выпустила в 1996 г. десяти-скоростной накопитель DR-U10X. Этот накопитель работал не только в режиме с обычной постоянной линейной скоростью, но и в режиме с постоянной угловой скоростью (Constant Angular Velocity - CAV). В этом режиме накопитель передает данные с переменной скоростью, а шпиндельный двигатель вращается с постоянной скоростью, как жесткий диск.

На общую производительность сильное влияние оказывает время доступа (access time). По мере повышения скорости CLV-накопителя время доступа часто ухудшается, так как труднее обеспечить резкие изменения скорости вращения шпиндельного двигателя, необходимые для поддержания постоянной и высокой скорости передачи данных из-за инерции самого диска. В CAV-накопителе поддерживается постоянная скорость вращения, что повышает скорость передачи данных и снижает время поиска, когда головка перемещается к внешнему краю. Если в первых CLV-накопителях время доступа составляло 500 мс, то в современных CAV-накопителях оно уменьшилось до 100 мс.

Революционная конструкция накопителя компании Pioneer позволяла работать в режимах CLV и CAV, а также в смешанном режиме. В смешанном режиме режим CAV применялся для считывания вблизи центра диска, а при подходе головки к внешнему краю накопитель переключался в режим CLV. Накопитель компании Pioneer означал конец эры накопителей только с режимом CLV и переход к так называемым накопителям Partial CAV как основному виду накопителей Cd-ROM.

Такое положение сохранялось до разработки нового поколения цифровых сигнальных процессоров (Digital Signal Processor - DSP), которые могли обеспечить 16-кратную скорость передачи данных, и осенью 1997 г. компания Hitachi выпустила первый накопитель CD-ROM, использующий только технологию CAV (Full CAV). В нем были преодолены многие проблемы накопителей Partial CAV, в частности, необходимость контролировать позицию головки и изменять скорость вращения для поддержания постоянной скорости передачи данных и поддерживать примерно постоянное время доступа. В новом накопителе не требовалось ожидать успокоения скорости вращения шпиндельного двигателя между переходами.

Большинство 24-скоростных Full CAV накопителей CD-ROM в конце 1997 г. использовало постоянную скорость вращения диска 5000 об/мин со скоростью передачи данных 1.8 МБ/с в центре и повышением ее до 3.6 МБ/с на внешнем краю. К лету 1999 г. была достигнута 48-кратная скорость передачи данных с внешней дорожки в 7.2 МБ/с при скорости вращения диска 12 000 об/мин, которая соответствовала скорости вращения многих скоростных жестких дисков.

Однако при вращении диска с такой высокой скоростью возникли проблемы чрезмерного шума и вибрации часто в виде свистящего звука, вызываемого выбрасыванием воздуха из корпуса накопителя. Поскольку диск CD-ROM зажат в центре, самая сильная вибрация возникает на внешнем краю диска, т.е. там, где скорость передачи данных максимальна. Так как только в небольшом числе CD-ROM данные хранятся на внешнем краю, большинство скоростных накопителей на практике редко обеспечивали теоретическую максимальную скорость передачи данных.

Применения

Вскоре возник вопрос о том, какие приложения используют достоинства скоростных накопителей CD-ROM. Большинство мультимедийных дисков были оптимизированы на использование 2-скоростных и, в лучшем случае, 4-скоростных накопителей. Если видео записано так, чтобы воспроизводиться в реальном времени при скорости передачи данных 300 КБ/с, то превышать двукратную скорость не нужно. Иногда более быстрый накопитель мог быстро считывать информацию в буферный кэш, откуда затем она воспроизводилась, освобождая накопитель для другой работы, но этот прием применялся редко.

Считывание огромных изображений с дисков PhotoCD оказывается идеальным применением скоростного накопителя CD-ROM, но необходимость распаковки изображений при считывании с диска требует только 4-кратной скорости передачи данных. Фактически единственным применением, в котором действительно необходима высокая скорость передачи данных, является копирование последовательных данных на жесткий диск, т.е., другими словами, инсталлирование программных приложений.

Быстрые накопители CD-ROM оказываются действительно быстрыми только при передаче последовательных данных, но не произвольном доступе. Идеальным применением для высокой продолжительной скорости передачи данных является высококачественное цифровое видео, записанное с соответствующей высокой скоростью. Видео стандарта MPEG-2, реализованное в цифровых универсальных дисках (Digital Versatile Disc - DVD), требует скорости передачи примерно 580 КБ/с, а стандарт MPEG-1 согласно Белой Книге для VideoCD требует скорость всего 170 КБ/с. Таким образом, стандартный CD-ROM емкостью 660 МБ будет считан всего за 20 минут, поэтому высококачественное видео будет иметь практический интерес только на дисках DVD со значительно большей емкостью.

Интерфейсы

Сзади накопителей CD-ROM имеются три основных подключения: питание, звуковой выход на звуковую карту и интерфейс данных.

Сейчас в большинстве накопителей CD-ROM применяется интерфейс данных IDE, который теоретически можно подключить к IDE-контроллеру, имеющемуся практически в каждом РС. Оригинальный жесткий диск с интерфейсом IDE был рассчитан на шину AT и старый интерфейс IDE позволял подключать два жестких диска - ведущий (master) и ведомый (slave). Впоследствии спецификация ATAPI разрешила одному из них стать накопителем IDE CD-ROM drive. Интерфейс EIDE сделал еще один шаг вперед, добавив второй канал IDE еще для двух устройств, которыми могли быть жесткие диски, накопители CD-ROM и ленточные накопители.

Работа с одним из этих устройств должна быть закончена до обращения к любому другому устройству. Подключение накопителя CD-ROM к тому же каналу, к которому подключен жесткий диск, снизит производительность РС, так как более медленный накопитель CD-ROM будет блокировать обращения к жесткому диску. В РС с двумя жесткими дисками IDE накопитель CD-ROM необходимо изолировать, подключая его ко вторичному каналу IDE, а жесткие диски следует подключить как ведущий и ведомый к первичному каналу. Жесткие диски будут конкурировать друг с другом, но без участия медленного накопителя CD-ROM. Недостаток интерфейса EIDE состоит в ограничении числа подключаемых устройств четырьмя и все устройства должны монтироваться как внутренние, поэтому возможность расширения может быть ограничена размером корпуса РС.

Стандарт SCSI-2 допускает подключение к одному хост-адаптеру до 12 устройств, которые могут быть внутренними и внешними. SCSI позволяет всем устройствам на шине быть активными одновременно, хотя передавать данные может только одно устройство. Физическая локализация данных в устройствах требует относительно много времени, поэтому пока одно устройство использует шину, любое другое устройство может позиционировать головки для производства операций считывания и записи. Новейшая спецификация Fast Wide SCSI поддерживает максимальную скорость передачи данных 20 МБ/с по сравнению со скоростью EIDE 13 МБ/с, а благодаря наличию встроенного "интеллекта" SCSI-устройства требуют меньшего внимания процессора по сравнению с IDE-устройствами.

Преимущества интерфейса SCSI по сравнению с IDE проявляются и при использовании ресурсов РС, в частности линий запросов прерываний IRQ. Из-за большого числа дополнительных карт и устройств современные РС предъявляют повышенные требования к использованию IRQ, оставляя мало места для дальнейшего расширения. Для первичного интерфейса EIDE обычно выделяется линия IRQ 14, а для вторичного IRQ 15, поэтому четыре устройства добавляются за счет двух линий прерываний. Интерфейс SCSI менее требователен к ресурсам, так как независимо от числа устройств на шине требуется только одна линия IRQ для хост-адаптера.

В общем, интерфейс SCSI предоставляет больший потенциал для расширения РС и обеспечивает лучшую производительность, но он значительно дороже интерфейса IDE. Современное предпочтение внутренним EIDE-накопителям оказывается более удобным и дешевым, чем техническое совершенство, поэтому интерфейс SCSI выбирается только для внешних накопителей CD-ROM.

Сравнение DMA и режима PIO

Традиционно в накопителях CD-ROM для передачи данных применялся программируемый ввод-вывод (Programmable Input/Output - PIO), а не прямой доступ к памяти (Direct Memory Access - DMA). Это было оправдано в первых разработках, потому что аппаратная реализация была проще и подходила для устройств с малой скоростью передачи данных. Недостаток этот способа заключается в том, что передачей данных управляет процессор. По мере повышения скорости передачи данных в накопителях CD-ROM возрастала и нагрузка на процессор, поэтому 24- и 32-скоростные накопители полностью занимали процессор в режиме PIO. Нагрузка на процессор зависит от нескольких факторов, в частности, от используемого режима PIO, схемы моста IDE/PCI в компьютере, емкости и схемы буфера накопителя CD-ROM и драйвера устройства накопителя CD-ROM.

Передача данных с использованием DMA всегда эффективнее и занимает только несколько процентов времени процессора. Здесь специальный контроллер управляет передачей данных прямо в системную память и от процессора требуется только начальное распределение памяти и минимальное квитирование (handshaking). При этом производительность зависит от устройства, а не от системы. DMA-устройства должны обеспечивать одну и ту же производительность независимо от системы, к которой они подключены. DMA давно был стандартным средством большинства SCSI-систем, но только недавно он стал широко применяться для интерфейсов и устройств IDE.

Технология TrueX

Чтобы разрешить пользователям выполнять приложения прямо с компакт-диска без передачи на жесткий диск, компания Zen Research при разработке технологии TrueX предприняла оригинальный подход для повышения производительности накопителей CD-ROM - улучшить скорость передачи данных и время доступа, а не просто вращать диск быстрее. В обычном CD-ROM используется один сфокусированный лазерный луч для считывания цифрового сигнала, закодированного дорожками крошечных питов на поверхности диска. В методе компании Zen Research применяются специализированная большая интегральная схема (Application-Specific Integrated Circuit - ASIC) для освещения нескольких дорожек, одновременного обнаружения их и параллельного считывания с дорожек. В составе ASIC имеются аналоговые интерфейсные элементы, например цифровая фазовая подстройка частоты (Digital Phase-Locked Loop - DPLL), цифровой сигнальный процессор, контроллер серво-двигателя, преобразователь параллельных данных в последовательные и интерфейс ATAPI. При необходимости можно подключить внешнюю схему интерфейса SCSI или IEEE 1394.

Расщепленный лазерный луч, используемый совместно с матрицей детекторов нескольких лучей, освещает и обнаруживает несколько дорожек. Обычный лазерный луч пропускается через дифракционную решетку, которая расщепляет его на семь дискретных лучей (такие накопители называются многолучевыми - multibeam), освещающих семь дорожек. Семь лучей подаются через зеркало на объектив и далее на поверхность диска. Фокусировка и слежение обеспечиваются центральным лучом. Три луча с каждой стороны от центра считываются матрицей детекторов, когда центральный луч находится на дорожке и сфокусирован. Отраженные лучи возвращаются по тому же тракту и направляются зеркалом на матрицу детекторов. В многолучевом детекторе имеются семь детекторов, выровненных с отражающими дорожками. Для фокусировки и слежения предусмотрены обычные детекторы.

Несмотря на то, что механические элементы накопителя CD-ROM несколько изменены (вращение диска и движение головки считывания остались теми же самыми), формат носителя диска соответствует стандарту CD или DVD, а для поиска и слежения применяется обычный подход. Технологию TrueX можно использовать в накопителях CLV и CAV, но компания Zen Research ориентируется на CLV, чтобы обеспечить постоянную скорость передачи данных для всего диска. В любом случае, более высокая скорость передачи достигается при меньшей скорости вращения диска, что снижает вибрацию и повышает надежность.

Компания Kenwood Technologies выпустила первый 40-скоростной накопитель TrueX CD-ROM в августе 1998 г., а через полгода разработала 52-скоростной накопитель. В зависимости от рабочей среды и качества носителя накопитель Kenwood 52X TrueX CD-ROM обеспечивает скорость передачи данных 6.75 - 7.8 МБ/с (45х - 52х) по всему диску. Для сравнения укажем, что обычный 48-скоростной накопитель CD-ROM обеспечивает на внутренних дорожках скорость 19х и достигает скорости 48х только на внешних дорожках. При этом его скорость вращения более чем в два раза выше по сравнению с накопителем компании Kenwood Technologies.

Стандарты CD-ROM

Чтобы разобраться в самих компакт-дисках и в том, какие накопители их могут читать, необходимо прежде всего познакомиться с форматами дисков. Обычно стандарты на CD выпускаются в виде книг с цветными обложками и сам стандарт называется по цвету обложки. Все накопители CD-ROM совместимы со стандартами Желтой Книги (Yellow Book) и Красной Книги (Red Book), а также имеют встроенные цифро-аналоговые преобразователи (Digital-to-Analog Converter - DAC), что позволяет прослушивать звуковые диски Красной Книги через наушники или звуковой выход.

Красная Книга (Red Book)

Красная Книга является самым распространенным стандартом CD и описывает физические свойства компакт-диска и кодирование цифрового звука. Он определяет:

Спецификацию звука для 16-битовой импульсно-кодовой модуляции (Pulse Code Modulation - PCM).
Спецификацию диска, включая его физические параметры.
Оптические стили и параметры.
Отклонения и частоту блоковых ошибок.
Систему модуляции и исправления ошибок.
Систему управления и отображения.

Каждый фрагмент музыки, записанный на CD, удовлетворяет стандарту Красной Книги. Он, в основном, допускает звучание в течение 74 минут и разбиение информации на дорожки (tracks - трэки). Более позднее добавление к Красной Книге описывает опцию CD Graphics с использованием каналов субкода (subcode) от R до W. Добавление описывает различные применения каналов субкода, включая графику и MIDI.

Желтая Книга (Yellow Book) Желтая Книга выпущена в 1984 г. для описания расширения CD для хранения компьютерных данных, т.е. CD-ROM (Compact-Disc Read-Only Memory). Эта спецификация содержит следующее:

Спецификацию диска, которая является копией части Красной Книги.
Систему модуляции и исправления ошибок (из Красной Книги).
Оптические стили и параметры (из Красной Книги).
Систему управления и отображения (из Красной Книги).
Структуру цифровых данных, которая описывает структуру сектора, ECC и EDC для диска CD-ROM.

CD-ROM XA

Как отдельное расширение Желтой Книги спецификация CD-ROM XA содержит следующее:

Формат диска, включая канал Q и структуру сектора при использовании секторов Режима 2.
Структура поиска данных, опирающаяся на формат ISO 9660, включая чередование файлов, которое недоступно для Режима данных 2.
Кодирование звука с использованием уровней В и С модуляции ADPCM.
Кодирование видеоизображений, т.е. неподвижных изображений.

Сейчас применяются только такие форматы CD-ROM XA, как форматы CD-I Bridge для Photo CD VideoCD plus системы Playstation компании Sony.

Зеленая Книга (Green Book)

Зеленая Книга описывает диск CD-Interactive (CD-I), плейер и операционную систему и содержит следующее:

Формат диска CD-I (структура дорожки и сектора).
Структура поиска данных, опирающаяся на формат ISO 9660.
Звуковые данные с использованием уровней А, В и С модуляции ADPCM.
Кодирование в реальном времени неподвижных видеоизображений, декодер и визуальные эффекты.
Compact Disc Real Time Operating System (CD-RTOS).
Базовая (минимальная) спецификация системы.
Расширение для видеофильмов (картридж MPEG и программное обеспечение).

Диск CD-I может хранить 19 часов звука, 7500 неподвижных изображений и 72 минуты полноэкранного полнодвижущегося видео (MPEG) в стандартном формате CD. Сейчас диски CD-I устарели.

Оранжевая Книга (Orange Book)

Оранжевая Книга определяет диски CD-Recordable с многосеансовой (multisession) возможностью. Часть I определяет магнитооптические перезаписываемые диски CD-MO (Magneto Optical); часть II определяет однократно записываемые диски CD-WO (Write Once); часть III определяет перезаписываемые диски CD-RW (Rewritable). Все три части содержат следующие разделы:

Спецификация диска для незаписанных и записанных дисков.
Pre-groove модуляция.
Организация данных, включая связывание.
Многосеансовые и гибридные диски.
Рекомендации по измерению отражательной способности, управлению мощностью и др.

Белая Книга (White Book)

Формат диска, включая использование дорожек, информационную область VideoCD, область воспроизведения сегмента, аудио/видео дорожки и дорожки CD-DA.
Структура поиска данных, удовлетворяющая формату ISO 9660.
Кодирование MPEG аудио/видео дорожки.
Кодирование элемента сегмента воспроизведения для видео-последовательностей, неподвижного виде и дорожек CD-DA.
Дескрипторы последовательности воспроизведения для запрограммированных последовательностей.
Поля пользовательских данных для сканирования данных (допускается быстрое сканирование вперед и назад).
Примеры последовательностей воспроизведения и управления воспроизведением.

До 70 минут полнодвижущегося видео закодированы в стандарте MPEG-1 со сжатием данных. Белая Книга называется также Digital Video (DV). Диск VideoCD содержит одну дорожку данных, записанную в режиме CD-ROM XA Mode 2 Form 2. Она всегда является первой дорожкой на диске (Track 1). На этой дорожек записываются структура файла ISO 9660 и прикладная программа CD-I, а также VideoCD Information Area, которая содержит общую информацию о диске VideoCD. После дорожки данных записывается видео на одной или нескольких последующих дорожках во время одной и той же сессии. Эти дорожки также записываются в режиме Mode 2 Form 2. Сессия закрывается после записи всех дорожек.

Синяя Книга (Blue Book)

Синяя Книга определяет спецификацию Enhanced Music CD для многосессионных прессованных дисков (т.е. незаписываемых дисков), содержащих сессии звука и данных. Диски могут воспроизводиться любым плейером звуковых компакт-дисков и на РС. Синяя Книга содержит следующее:

Спецификация диска и формат данных, включая две сессии (звук и данные).
Структура каталогов (ISO 9660), включая каталоги для информации CD Extra, изображения и данные. Определяются также формат информационных файлов CD Plus, форматы файлов изображений и другие коды и форматы файлов.
Формат данных неподвижных изображений MPEG.

Компакт-диски, соответствующие спецификации Синей Книги, называются также CD-Extra или CD-Plus. Они содержат смесь данных и звука, записанных в отдельных сессиях для предотвращения воспроизведения дорожек данных и возможного повреждения высококачественных домашних стерео-систем.

CD-I Bridge

CD-I Bridge представляет собой спецификацию компаний Philips и Sony для дисков, предназначенных для воспроизведения на плейерах CD-I и в РС. Она содержит следующее:

Формат диска, определяющий диски CD-I Bridge как удовлетворяющие спецификации CD-ROM XA.
Структура поиска данных в соответствии с ISO 9660. Обязательно требуется прикладная программа CD-I, которая хранится в каталоге CDI.
Кодирование звуковых данных, которое включает в себя ADPCM и MPEG.
Кодирование видеоданных для совместимости с CD-I и CD-ROM XA.
Многосессионная структура диска, включая адресацию секторов и пространство тома.
Данные для CD-I, так как все плейеры CD-I должны считывать данные CD-I Bridge.

Photo CD

Спецификация Photo CD определена компаниями Kodak и Philips на основе спецификации CD-I Bridge. Она содержит следующее:

Общий формат диска, включая компоновку программной области, индексную таблицу, дескриптор тома, область данных, перекос субкода Q-канала, клипы CD-DA и читаемые микроконтроллером секторы.
Структуры поиска данных, включая структуру каталогов, файл INFO.PCD и систему читаемых микроконтроллером секторов.
Кодирование данных изображений, включая описание кодирования изображений и пакеты изображений.
Файлы ADPCM для одновременного воспроизведения звука и изображений.

Очень много информации по накопителям CD-ROM содержится на сайте http://www.cd-info.com/ .