Типы интерфейсов

Как и для жестких дисков, основное разделение приводов CD-ROM на классы производится по типу интерфейса. Для подключения к компьютеру в приводах CD-ROM могут использоваться следующие интерфейсы:

• стандартные интерфейсы типов IDE, EIDE/ATAPI;

• стандартные интерфейсы SCSI;

• нестандартные интерфейсы, применяемые производителями CD-ROM в одной или серии моделей своих приводов.

Интерфейс IDE хорошо известен и широко используется как интерфейс на­копителей на жестких дисках. Попытка устранения ограничений по скорос­ти передачи данных для интерфейса IDE и ограничений по емкости накопи­телей привели к появлению модифицированного интерфейса EIDE/ATAPI, предложенного фирмой Western Digital. Этот интерфейс поддерживает ра­боту до четырех устройств, в том числе приводов CD-ROM. Включение при­вода CD-ROM с интерфейсом EIDE в систему компьютера осуществляется с помощью драйверов привода и/или операционной системы без изменения установок программы Setup BIOS, т.е. не требуется информирование BIOS о наличии нового периферийного устройства. Для новых моделей IDE приводов CD-ROM начинают все шире использоваться скоростные варианты интерфейса, то есть поддерживающие режим UltraATA/33.

Приводы с интерфейсом SCSI относятся к более высокому классу. Для них характерен более сбалансированный подход, в частности, скорость чтения чрезмерно не форсируется, используются большие объемы кэш-памяти.

Интерфейс SCSI предусматривает подключение к одному адаптеру до семи устройств, в том числе приводов CD-ROM. Интерфейс SCSI является наиболее универсаль­ным, имеет явные преимущества при просмотре видеоизображений, однако его аппаратная реализация дороже, чем реализация интерфейса EIDE.

Стандарты записи данных на cd

На протяжении всей истории развития накопителей на оптических дисках создано несколько стандартов на форматы представления данных на CD. Боль­шинство этих форматов были описаны в так называемой “радужной серии книг”. Первой в этой серии появилась “красная книга” (красная обложка кни­ги дала ей название), изданная фирмами Phillips и Sony, в которой описан диск CD-DA.

Предшественником цифрового диска был аналоговый компакт-диск CD-A размером 120 мм и длительностью звучания 60 мин.

В “красной книге” были определены основные требования к качеству запи­си звука, описан метод кодирования данных, обоснованы размеры диска (form-factor). В “желтой книге” были расширены способы представления данных на CD, обоснованы стандарты для текстовой и графической инфор­мации. В дальнейшем они были определены Международной организацией по стандартизации ISO. В этой же книге указано, что на диске лю­бой фирмы-изготовителя должен записываться раздел с оглавлением тома. “Зеленая книга” регламентирует форматы для мультимедийных дисков типа CD-I (Interactive).

“Оранжевая книга” описывает физический формат для записываемых и сти­раемых CD. Основные параметры Video CD, предназначенных для хранения в цифровой форме и воспроизведения видеоизображения, были описаны в “белой книге”, анонсированной в 1993 г. Следующая – “синяя книга” – опи­сывает комбинированный формат CD Extra, позволяющий создать диск с дву­мя типами записей: аудиоинформации и цифровых данных. В сентябре 1995 г. фирма Sony, совместно с восьмью другими фирмами, направила свои усилия на создание единого унифицированного стандарта на формат записи данных на CD – DVD.

Рассмотрим основные форматы записи информации на CD.

Формат CD-DA – цифровой аудиокомпакт-диск со временем звучания 74 мин.

Формат ISO 9660 – наиболее распространенный стандарт логической орга­низации записанных данных.

С появлени­ем формата High Sierra стало возможным чтение данных, записанных на диск в формате ISO 9660 с помощью приводов всех типов, что, в свою очередь, привело к массовому тиражированию программ на CD.

Формат Photo-CD разработан компаниями Kodak и Philips в 1990–92 гг. и пред­назначен для записи на CD, хранения и воспроизведения высококачествен­ных фотоизображений (статической видеоинформации). На диске формата Photo-CD может храниться от 100 (разрешение 2048 х 3072 точек) до 800 (раз­решение 256 х 384 точек) фотоизображений, а также звуковая информация.

Формат CD/XA (extended Architecture) – расширенный формат CD, позво­ляющий объединять аудиоинформацию и видеоизображения для их синх­ронного воспроизведения.

Формат CD-I разработан для широкого потребительского рынка как стандарт мультимедийного диска, который может содержать различного рода энцик­лопедии, аудио- и видеоинформацию, развлекательные программы и игры. На диске формата CD-I возможно хранение видеоизображения со звуковым сопровождением (стереозвук) с длительностью воспроизведения до 20 минут.

Диск формата CD-DV позволяет записывать и хранить до 74 мин высококаче­ственного видеоизображения со стереозвуком. Хранение данных основано на методе сжатия MPEG-1 (Motion Picture Experts Group). Для чтения дисков, кроме привода, требуется аппаратный или программный декодер стандарта MPEG.

Формат 3DO разработан для игровых CD-приставок, например Mega-CD фир­мы Sega.

Иногда в литературе встречается так называемый формат Multimedia CD-ROM, однако это не стандарт, а описательный термин для любого CD, допус­кающего запись данных, аудио- и видеоинформации.

CD-RW и CD-R

Приводы CD-R дают возможность считывать данные с компакт-дисков и делать запись только на одноразовые (Recordable) диски. Устройства CD-RW (ReWritable) позволяют осуществлять запись на многоразовые, перезаписываемые диски и более универсальны, чем CD-R.

На диск CD-R можно последовательно добавлять новые файлы или их новые версии, но когда он заполнится, нельзя удалить старые файлы, чтобы высвободить место. Накопитель типа CD-RW позволяет работать с диском CD-RW во многом так же, как с любым другим носителем информации, т.е. обновлять и удалять файлы по мере необходимости.

Помимо относительно низкой стоимости самого устройства, рост их популярности обусловило то, что с увеличением объема используемых программ, баз данных, развитием мультимедийных технологий возникла потребность в архивировании и резервном хранении больших объемов информации (десятки-сотни мегабайт).

Технические характеристики. Скорость записи, перезаписи и чтения указывается в единицах, кратных стандартной скорости аудиозаписи (153,8 Кб/с), например 4х. Маркировка CD-RW 4 x 8 x 32 означает, что скорость перезаписи, записи на одноразовых дисках и чтения равна 4, 8 и 32 соответственно. Иногда встречается маркировка типа 16 х 10 х 40, но всегда наименьшее число обозначает скорость перезаписи (rewrite).

Интерфейс IDE применяется в большинстве устройств. Появляются и модели с более совершенным интерфейсом USB. Сейчас некоторые фирмы начали выпуск моделей с еще более современным интерфейсом IEEE 1394 (он же Fire Ware). Скоростные устройства SCSI в последнее время предлагаются редко.

Объем буфера имеет значение, в первую очередь, для записи на высоких скоростях. У современных моделей он обычно составляет 2 Мб.

Устройство должно читать как обычные диски CD-ROM, так и записываемые CD-R и перезаписываемые CD-RW.

Ранее выпускавшиеся модели пишущих и перезаписывающих устройств имели относительно низкую скорость чтения (4х–6х). Большинство же современных программ требуют не менее чем 8-скоростного устройства, а мультимедийные приложения и игры – еще больше. Наиболее скоростные приводы на данный момент:

- 16 х 12 х 32 Teac;

- 16 x 12 x 32 Yamaha;

- 18 x 8 x 32 Teac.

Строение CD-R диска. В структуре CD-R диска можно выделить четыре основных слоя, наносимых поэтапно

Изначально изготавливается пластмассовая основа диска – поликарбонат, которая составляет основную часть CD-R и придает ему необходимую прочность и форму. Далее на готовую пластмассовую форму наносится активный слой. Именно этот слой позволяет осуществлять запись на диск и определяет его надежность и качество считывания информации в дальнейшем. На сегодняшний день широко используется два типа активного слоя: цианин и фталоцианин.

Затем диск покрывается специальным слоем светоотражающего материала. В обычных CD-ROM для этой цели применяется алюминий, в CD-R дисках применяется чистое серебро, позволяющее добиться 65–80% коэффициента отражения.

Завершающим этапом изготовления диска является нанесение защитного слоя, на который в дальнейшем возможно нанесение изображений. Наиболее распространенным и простым в изготовлении защитным слоем является специальный лак. Лакировка диска не дает стопроцентной гарантии сохранности данных при внешних механических или химических воздействиях. Более высокую степень защиты дает нанесение дополнительных покрытий, которые делают CD более устойчивым к царапинам и химическим воздействиям.

Приведенные данные характерны для высококачественных уст­ройств. В каждой категории накопителей (с одинаковой кратностью) могут быть устройства с более высоким или более низким значением среднего вре­мени доступа.

Объем буферной памяти (Buffer Memory – ВМ) – это объем оперативного запоминающего устройства привода CD-ROM, используемого для увеличе­ния скорости доступа к данным, записанным на носителе. Буферная память (или кэш-память) представляет собой устанавливаемые на плате накопителя микросхемы памяти для хранения считанных данных. Благодаря буферной памяти данные в компьютер могут передаваться с постоянной скоростью.

Накопители DVD

У стройства для чтения дисков высокой плотности DVD-ROM по техническим характеристикам, объемам выпуска и цене достигли, наконец, степени полной готовности к быстрому и массовому внедрению в компьютеры любого уровня. В чем же состоят отличия DVD от обычного CD-ROM? Во-пер­вых, лазерный луч для считывания DVD имеет длину 650 нм или 635 нм против 780 нм в CD-ROM. Это позволило увеличить число питов почти вдвое; соответственно, емкость также увеличилась. Однако для чтения DVD необходим привод нового поколения DVD-ROM. Во-вторых, в DVD применены более продвинутые способы коррекции ошибок и новый формат секторов. Все эти меры в совокупности дали емкость одного инфор­мационного слоя в 4,7 Гб (это примерно 2 часа качественного видео). Это минимальная емкость, которую может иметь односторонний однослойный диск DVD (Single Side/Single Layer, DVD-5). Кроме него, существу­ют следующие разновидности DVD:

Односторонний двухслойный (Single Side/Dual Layer, DVD-9): счи­тывание обоих слоев идет с одной и той же стороны (это возмож­но за счет того, что один из слоев данных полупрозрачный). Ем­кость DVD этого типа составляет 8,5 Гб (4 часа видео).

Двухсторонний однослойный (Dual Side/Single Layer, DVD-10): по сути, представляет собой два самостоятельных однослойных DVD-5, расположенных по разным сторонам диска, следовательно, и емкость его составляет 9,4 Гб (4,5 часа видео). Кстати, перево­рачивать диск на другую сторону придется вручную, если только вы не готовы разориться на двухсторонний DVD-привод, существен­но более дорогой.

Двухсторонний двухслойный (Dual Side/Dual Layer, DVD-18): это, как вы уже, наверное, догадались, по сути, два самостоятельных двух­слойных DVD-9, расположенных по разным сторонам диска. Емкость этого «бутерброда», соответственно, составляет 17 Гб (8 часов видео).

Луч лазера в обычном приводе CD-ROM имеет длину волны 780 нм, а в устройствах DVD — от 635 нм до 650 нм, благодаря чему плотность записи DVD существенно выше.

Диск DVD имеет такой же диаметр, как и обычные компакт-диски, однако это уже не одинарный диск толщиной 1,2 мм. Он состоит из двух отдельных дисков толщиной 0,6 мм каждый, со­единенных между собой своими тыльными сторонами. Благодаря такой структуре информационный слой, с которого производится считывание данных, удален от внешней поверхности только на 0,6 мм вместо прежних 1,2 мм. Это обеспечивает более точную фокусировку лазера для чтения более плотно расположенных данных.

Точная фокусировка достигается также изменением длины волны лазера. В отличие от CD-ROM, который работает с лазером инфракрасного диапазона с длиной волны 780 нм, для DVD при­меняется красный лазер с длиной волны 650 или 635 нм.