135455 (Оптические и магнитно-оптические накопители), страница 2

С 1990 года сеанс перестал быть аналогом диска. При записи на диск нескольких сеансов возникает, соот­ветственно, и несколько оглавлений (TOC). Для того, чтобы зафиксировать момент завершения записи дан­ных, необходимо выполнить специальную процедуру завершения, которая сформирует и запишет, в частно­сти, заголовочную и финальную области, место для которых предварительно резервируется. До завершения такой записи нет возможности работать с диском на обычном проигрывателе. Однако такое завершение на многосеансовом диске может быть как окончательным (записан последний сеанс), так и промежуточным (записан не последний сеанс).

Чтобы представить себе механизм такого завершения, следует отметить, что в многосеансовых дисках в заголовочной области имеется указатель на начало следующего сеанса (его заголовочной области). Призна­ком промежуточного завершения служит указатель на начало еще не существующей заголовочной области на "чистом" месте CD-R. (Работа с CD-R представлена в Оранжевой книге). Отсутствие такого указателя является признаком окончательного завершения диска.

Диск может существовать и без завершения: такой диск не будет обрабатываться стандартным читающим CD-ROM накопителем, однако он должен обрабатываться на устройстве записи, чтобы можно было про­должить и завершить запись. Записывающий накопитель значительно более "сообразительное" устройство, чем обычный проигрыватель (недаром он стоит на порядок больше). Такой накопитель умеет "читать между строк", то есть считывать информацию из прообраза (pre-groove) дорожки, имеющийся на "чистом" (Оран­жевом) диске. Такой прообраз - неглубокая непрерывная канавка с небольшим колебанием (Wobble), час­тота которого при номинальной скорости диска составляет 22,05 кГц (половина частоты дискретизации). Путем частотной модуляции этого колебания в прообразе записаны временные характеристики, называемые ATIP (Absolute Time in Pregroove - абсолютное время в прообразе дорожки), которые записывающий нако­питель может прочитать и таким образом легко найти точку продолжения записи.

Единственная сложность состоит в том, что до завершения записи нельзя сохранить TOC. Выйти из по­ложения можно за счет использования специальной зоны CD-R - области регистрации (PMA - Program Memory Area). В этой области записывается предварительная редакция TOC, что позволяет продолжить и завершить сеанс.

Рис.8. Элемент оглавления (ТОС)

Накопитель, умеющий обрабатывать многосеансовые диски, обнаружив указатель на следующий сеанс, ищет его и последовательно считывает все TOC в память. После этого все сеансы доступны для чтения. Ста­рые и некоторые дешевые типы накопителей не имеют такой возможности. Поэтому на многосеансовых (multisession) дисках такие накопители "увидят" только первый сеанс. В случае, когда многосеансовая работа связана с замещением файлов, этот накопитель может "предъявить" перезаписанные данные как действительные. Чтобы рассмотреть этот вопрос подробнее, потребуется представление о файловой структуре CD-ROM.

Файловая структура CD-ROM

    Файловая структура CD-ROM разрабатывалась как совместимая с Unix, VAX/VMS и MS-DOS системами и производными от них. Наиболее популярным стал стандарт ISO 9660, основанный на результатах конференции в отеле High Sierra в Неваде, поэтому иногда его называют файловой системой High Sierra. Этот стандарт, создававшийся с целью максимального расширения области использования, достаточно жесткий в своих ограничениях (глубина вложенности каталогов - до 8, расширения в именах каталогов запрещены и т.д.). Более либеральным является пока не завершенный стандарт файловой системы ECMA 168 "Франкфуртские предложения". Согласно ISO 9660, на CD-ROM может быть один или более томов, причем сеанс не может включать несколько томов, но том может пересекать границу сеанса.

    Основными элементами файловой структуры CD-ROM являются:

первичный дескриптор тома (PVD - Primary Volume Descriptor); он всегда находится в шестнадцатом секторе сеанса и содержит ссылки на таблицу путей (PT - Path Table) и корневой каталог (RD - Root Directory);

таблица путей (PT) содержит адреса каталогов (DF - Directory Files).

    Если файловая структура охватывает более одного сеанса, то ссылки из корневого каталога последующих сеансов включают в себя ссылки на каталоги предыдущих сеансов и таким образом каталоги предшествующих сеансов становятся доступными в последующих сеансах. На этом базируется возможность обновления файлов. Несмотря на невозможность стирания, эффект "перезаписи" сохраняется для пользователя: это достигается путем перезаписи в последующем сеансе каталогов, содержащих ссылки на замещаемый файл. Файл, разумеется, также записывается в последующем сеансе, и в новую редакцию каталога включается ссылка на него. При стандартном доступе к файлам будут использоваться ссылки из корневого каталога последнего сеанса, и файл будет выглядеть обновленным, хотя возможность доступа к предшествующей версии при помощи специальной ссылки сохранится.

    Возможен также вариант, когда записываемый позже сеанс является независимым, в этом случае ссылки на сеансы будут аналогичны ссылкам на различные разделы физического диска. Для нормальной работы файловой системы с CD-R весьма желателен накопитель, "понимающий" многосеансовые (multisession) диски. Проверить, обладает ли накопитель такими способностями, легко - достаточно посмотреть каталог многосеансового диска: примитивный проигрыватель "увидит" только каталоги и файлы первого сеанса.
    Видно что, форматы записи оказываются довольно тесно связанными с устройством накопителя CD-ROM.

Форматы CD

    Очень кратко следует рассмотреть основные форматы, образуемые на CD за счет использования различных секто­ров, дорожек, стандартов.

    Самый старый формат - CD-DA - аудиодиск: единственный сеанс, следовательно, одна заголовочная и дна финальная область, между которыми находятся только дорожки первого типа.

    Следующий по времени - CD-ROM: также единственный сеанс, одна заголовочная область и одна финальная. Между ними находятся дорожки второго типа (формально могут быть и дорожки третьего типа, но на практике они не используются). Этот формат читается любым CD-ROM-накопителем, в том числе и старыми, не различающими несколько сеансов.

    Смешанный диск (Mixed Mode) содержит в единственном сеансе дорожки CD-DA и CD-ROM. Обычный накопитель должен отключать воспроизведение звука, обнаруживая дорожку CD-ROM.

    Более современный вариант диска для multimedia-приложений, использующих звук и видео в реальном времени - CD-ROM XA. Его дорожки данных могут содержать сектора различных форм для хранения данных и сжатых аудио- видеопоследовательностей.

    CD-I (или Зеленый диск). По типу секторов - такой же как CD-ROM XA, однако отличается организацией работы с ним (в частности TOC). Работает на соответствующих ему накопителях.

    CD-I Ready тип 1 - специальная разновидность диска CD-DA, на первой дорожке которого перед первым фрагментом сохраняется дополнительная информация в расширенной преамбуле. Аудио-проигрыватель не должен "замечать" эту информацию (он должен воспринимать ее как обычные 2 секунды тишины перед фрагментом). Увы! Не все старые проигрыватели такие "умные" и могут позиционироваться по оглавлению.
    CD-I Ready тип 2 предлагается для устранения неприятностей, характерных для работы старых типов проигрывателей с дисками предыдущего типа. В нем используется неспособность этих накопителей увидеть второй сеанс (на этом диске два сеанса: первый - обычный аудио, второй - CD-I).

    Для работы одновременно на накопителях CD-ROM XA и CD-I используется так называемый переходной диск CD (CD-Bridge). Это односеансовый диск, у которого первая дорожка CD-I, а остальные CD-ROM. Использование его базируется на разных позициях описания начала данных в накопителях CD-ROM XA и CD-I. В первом случае точка входа находится по адресу 00 мин 02 сек 16 сектор смещение 1024, а во втором случае в том же секторе, но со смещением 0. К этому типу дисков относится Photo-CD.

    Video CD - компакт-диски, использующие сектора пятого типа (вторая форма) и соответствующие Белой книге - относительно молодому стандарту (1993 год), определяющему способ хранения видеоинформации с быстрым интерактивным доступом. Предполагается, что Зеленая книга будет доработана для соответствия дискам Белой книги.

    Многосеансовые (multisession) диски могут состоять из сеансов только CD-ROM или только CD-Bridge и при этом быть как окончательно завершенными (рис. 9), так и допускающими запись дополнительных сеан­сов (рис. 8).

Рис. 8. Многосеансовый диск, завершенный промежуточно

Рис. 9. Многосеансовый диск, завершенный окончательно

    Заметим, что запись сеанса подразумевает кроме записи полезной информации еще и запись заголовочной (включая TOC) и финальной областей. Суммарный объем этих областей около 20 МБ, поэтому:

запись мелких сеансов приводит к непроизводительному расходованию емкости диска;

невозможно "дописать" диск, если на нем осталось свободным менее 20 МБ.

Перспективные типы CD

    Существующие сегодня CD-ROM "родились" от аудиодисков, технологическая готовность выпуска кото­рых существует уже более 15 лет. За это время возникли и новые технологические возможности, и доста­точный рынок для создания устройства, ориентированного на эффективное хранение данных, и удобные средства доступа к ним. Возможности формата, основанного на Красной книге, почти исчерпаны (одно только хранение оглавления в Q-фрейме подканала при пустующих секторах рубит под корень возможности использования небольших сеансов). Естественно, что мир стремится к созданию более современных CD. Такие CD давно ждут на рынке, для них не только придумали название (High Density Compact Disk - HD CD), но и успели поменять его на MMCD (MultiMedia CD). Ожидается, что за счет уменьшения длины волны считывающего лазера удастся уменьшить размеры пита и расстояние между дорожками. В совокуп­ности с улучшением структуры хранения информации и более современными средствами коррекции оши­бок, возможно, удастся достичь емкости 3,7 ГБ на диск. Еще большую емкость обещает мультиповерхност­ная технология, при которой запись осуществляется на нескольких (для начала на двух) слоях, расположен­ных один над другим. Выбор считываемого слоя обеспечивается фокусировкой луча именно на нем, а чрез­вычайно короткофокусная оптика позволяет уменьшить помеху от другого слоя до приемлемой величины.
    Ресурсы расширения возможностей CD станут немного понятнее после знакомства с устройством накопи­теля и различными вариантами построения его узлов.

DVD диски

    О том, что обычные CD-ROM диски, рожденные для записи звука, не так уж хорошо подходят для ком­пьютеров общеизвестно. После нескольких лет обсуждения (и до­вольно жесткой конкуренции) различных вариантов улучшенных оптических дисков, имевших звучные на­звания 15 сентября 1995 года было наконец достигнуто принципиальное согласие между различными груп­пами разработчиков о технических основах создания нового диска. В 1995г. (8 декабря) крупнейшие производители CD-ROM приводов и связанных с ними устройств (Toshiba, Matsushita, Sony, Philips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi and Mitsubishi Electric) подписали окончательное соглашение, утвердив не только «тонкости» формата, но и название новинки DVD (Digital Video Disk). Впрочем споры вокруг нового стандарта не завершились с принятием соглашения - даже название не находит единогласной поддержки в рядах основателей: весьма распространенной является версия расшифровки аббревиатуры как Digital Versatile Disk - цифровой многофункциональный диск. Экстремисты полагают даже, что DVD следует рас­сматривать просто как «новое слово» в английском языке. И возможно они правы, если судьба новинки бу­дет так успешна, как предвещают и вызовет революцию не только в вычислительной технике, но и в быто­вой электронике.

Отсутствие единого понимания как технических, так и юридических характеристик нового изделия за­трудняет подготовку производства. Несмотря на быстро расширяющийся круг участников лицензионных соглашений и начало выпуска первых устройств, прошедший в США 10-11 ап­реля 1996 года «Первый DVD форум» также не дал окончательной редакции стандартов нового носи­теля информации. Однако, массовый выпуск DVD устройств фактически уже начался в четвертом квартале 1996 года.

DVD - сколько, где и как

DVD может существовать в нескольких модификациях. Самая про­стая из них похожа на обычный диск, отличающийся только тем, что отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину (1.2 мм) слое поликарбоната, а на слое половинной толщины (0.6 мм). Вторую половину составляет плоский верхний слой (рис. 10). При этом емкость такого диска достигает 4.7 Гбайт, что обеспечивает более двух часов видео телевизионного качества (компрессия MPEG-2). При этом без особого труда на диске могут дополнительно сохраняться высококачественный стереозвук (на не­скольких языках!) и титры (также многоязычные). Если оба слоя несут информацию (в этом случае нижнее отражающее покрытие полупрозрачное - рис. 11), то суммарная емкость составляет 8.5 Гбайт (некоторое уменьшение емкости каждого слоя вызывается необходимостью уменьшить взаимные помехи при считы­вании дальнего слоя). Toshiba и Time Warner предлагают использовать также двухсторонний двухслойный диск. В этом случае его емкость составит 17 Гбайт!