Попов И.И., Матвеев А.А., Максимов Н.В. Архитектура электронно-вычислительных машин и систем (2004) (1186255), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Компакт-диски, соответствующие требованиям стандарта ISO9660, который определяет их логический и файловый форматы, являются совместимыми друг с другом. В частности, этот документ определяет,каким образом найти на компакт-диске его содержание (Volume Table OfContents, VTOC).279Базовый формат, предложенный в HSG-спецификации, во - многом напоминал формат флоппи-диска. Системная дорожка (трек 0) любой дискеты не только идентифицирует сам флоппи-диск (его плотность, тип используемой операционной системы), но и хранит информацию о том, как он организован по директориям, файлам и поддиректориям.
Инициирующая дорожка данных на компакт-диске начинается сослужебной области, необходимой для синхронизации между приводом идиском. Далее расположена системная область, которая содержит сведения о структурировании диска. В системной области находятся такжедиректории данного тома с указателями или адресами других областейдиска. Существенное различие между структурой компакт-диска и, например, дискетой заключается в том, что на CD системная область содержит прямой адрес файлов в поддиректориях, что должно облегчитьих поиск.Международный стандарт ISO 9660 описывает файловую системуна CD-ROM. ISO 9660 первого уровня напоминает файловую системуMS-DOS: имена файлов могут содержать до восьми символов, расширение имени файла (состоящее из трех символов) отделяется от именифайла точкой.
Имена файлов не могут содержать специальных символов("-", "~", "=", "+"). При именовании файлов используются символы только верхнего регистра, цифры и символ "_". Имена каталогов не могутиметь расширений. Каждый файл имеет версию - номер версии отделяется от расширения символом ";". Каталоги могут иметь глубину вложенности до 8. Стандарт ISO 9660 второго уровня позволяет использовать в именах файлов до 32 символов, накладывая описанные выше ограничения.
Диски, созданные с использованием такого стандарта, не могут использоваться в ряде операционных систем, включая и MS-DOS.Для большинства компакт-дисков вся хранимая впоследствии наних информация заносится за один технологический цикл, или сеанс(single session). Оглавление диска, то есть указатель того, где и как нанем хранится информация, содержится в VTOC. Однако после того какпоявилась технология позволяющая дописывать информацию на специальные (дописываемые) CD-ROM, речь пошла уже о многосеансовыхкомпакт-дисках и соответствующих приводах (multi session). Так, многосеансовые записи определены в форматах Kodak PhotoCD и CD-ROMХА (eXtended Architecture).В частности, технология фирмы Eastman Kodak PhotoCD предлагается в качестве недорогого средства для создания и доступа к цифровымфотографиям. Например, по этой технологии на специальный (дописываемый) компакт-диск можно записать любые 35-мм слайды и негативы,причем как черно-белые, так и цветные данныеные.
Для того чтобы просматривать фотографии на экране монитора, необходим, разумеется,PhotoCD-со вместимый привод. Такие приводы обладают способностьюработать с многосеансовыми записями, то есть записями, сделаннымиименно в несколько приемов (сеансов). Обычный привод CD-ROM смо280жет прочесть только первую запись (сеанс). Но одна запись может, разумеется, содержать несколько фотографий.В таблице показаны основные типы разрешений, с которыми могут храниться изображения на PhotoCD.Разрешение(в линиях)256 х 384512 х 7681024 х 15362048 х 3072ПрименениеБытовые телевизоры и VGA-адаптеры низкого разрешенияТелевизоры S-VHS и VGA-адаптеры с 1 и более байтпамятиВ настоящий момент не воспроизводимоВ настоящий момент не воспроизводимоОсновные принципы функционированияОбычный процесс изготовления компакт-диска состоит из нескольких этапов.
Как правило, они включают в себя следующие операции: подготовку информации для записи на мастер-диск (первый образец), изготовление самого мастер-диска и матриц (негатив мастердиска), тиражирование компакт-дисков. Закодированная информациянаносится на мастер-диск лазерным лучом, который создает на его поверхности микроскопические впадины, разделяемые плоскими участками. Цифровая информация представляется здесь чередованием впадин(неотражающих пятен) и отражающих свет островков.
Копии негативамастер-диска (матрицы) используются для прессования самих компактдисков.Сформированные лазерным лучом впадины очень малы по размеру. Примерно 30-40 впадин соответствуют толщине человеческого волоса, а это примерно 50 мкм.В приводе компакт-дисков можно выделить несколько базовыхэлементов: лазерный диод, сервомотор, оптическую систему (включающую в себя расщепляющую призму) и фотодетектор.Итак, считывание информации с компакт-диска, так же как и запись, происходит при помощи лазерного луча, но, разумеется, меньшеймощности. Сервомотор по команде от внутреннего микропроцессорапривода перемещает отражающее зеркало. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч на конкретную дорожку. Такой луч, попадаяна отражающий свет островок, через расщепляющую линзу отклоняетсяна фотодетектор, который интерпретирует это как двоичную единицу.Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается - фотодетектор фиксирует двоичный ноль.
В качестве отражающей поверх-281ности компакт-дисков обычно используется алюминий. Поверхностькомпакт-диска покрыта прозрачным защитным слоем.В отличие от винчестеров, дорожки которых представляют концентрические окружности, компакт-диск имеет одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от наружного диаметрадиска к внутреннему. Тем не менее, одна физическая дорожка можетбыть разбита на несколько логических.В то время как все магнитные диски вращаются с постояннымчислом оборотов в минуту, то есть с неизменной угловой скоростью(CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейнуюскорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity).
Таким образом,чтение внутренних треков осуществляется с увеличенным, а наружных с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обуславливается болеенизкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению свинчестерами.В настоящее время весьма распространены перезаписываемыекомпакт-диски CD-R (CD-Recordable). Носители типа CD-R могут бытьзаписаны самим пользователем на специальном CD-R-приводе. В основном здесь применяются технологии, основанные на изменении отражающих свойств вещества подложки компакт-диска под действием лучалазера. Перезаписываемые компакт-диски в дороже обычных, так как вкачестве светоотражающего слоя в них используется не алюминий, азолото.
Подобные компакт-диски могут служить в качестве матриц(мастер-диск) для дальнейшего тиражирования.Тем не менее в ряде случаев CD-R-диски можно использовать идля долговременного архивирования какой-либо ценной информации.Заметим, что читать CD-R-диск можно и на обычном приводе, но, разумеется, только первый сеанс записи. Когда смотришь на не полностьюзаписанный CD-R, область с информацией выглядит более темной и оналегко различима. Писать информацию привод начинает от внутреннихлогических дорожек к внешним (от меньших по диаметру к большим).Стоит отметить основную разницу между аудиокомпакт-дискамии компакт-дисками с цифровыми данными. Понятно, что пропуск (неправильное чтение) любой впадины на поверхности диска может привести к потере целостности записанных данных.
Это в свою очередь ведет к воспроизведению неверной информации или невозможности запустить исполняемые модули записанных программ.Другое дело аудиокомпакт-диски. Здесь пропуск нескольких впадин на диске практически не сказывается на качестве звучания. Дело втом, что в данном случае на помощь приходит принцип интерполяции.Как известно, интерполяция позволяет отыскивать значения промежуточных величин по уже известным значениям.Предположим, что на аудиодиске было записано три последовательных значения 10, 13 и 20. Допустим, что второе число по некоторым282причинам не было считано (например, из-за загрязнения или повреждения поверхности диска). Линейная интерполяция для чисел 10 и 20 дает15 [(10+20)/2]. Разумеется, полученное значение не совпадает с исходным, что, однако, в данном случае для кодирования аналогового сигнала(музыки) не имеет Особого значения, поскольку слушающий музыку неощутит это на слух.Таким образом, понятно, что привод для CD-ROM с цифровой информацией - устройство более прецизионное, нежели плеер, предназначенный только для аудиодисков.Накопитель на компакт-диске (СD-ROM)Большие запоминающие устройства можно создавать и на основеоптической технологии.
Хорошо знакомые вам компакт-диски (CD), используемые в аудиосистемах, стали первым практическим результатомприменения этой технологии. Вскоре после их появления указанная технология была принята в компьютерной среде, для которой разработанывысокоемкие, доступные только для чтения носители, получившие название CD-ROM.Используемая в CD-системах оптическая технология основана наприменении лазерного луча. Лазерный луч направляется на поверхностьвращающегося диска, вдоль дорожек которого располагаются впадины,отражающие сфокусированный луч в направлении фотодетектора, фиксирующего записанные на диске двоичные данные.
Лазер излучает когерентный свет, состоящий из синхронизированных волн одинаковой длины. Если объединить два одинаковых луча в одной фазе, получится более яркий луч, а если сдвинуть лучи на полфазы, они погасят друг друга.Но если два таких луча будут направлены на фотодетектор, то в первомслучае он зафиксирует яркое пятно, а во втором — темное.При вращении диска возможны три разных позиции источника луча и детектора относительно впадин и площадок на его поверхности. Когда свет отражается только от впадины или только от площадки, детектор фиксирует яркое пятно. Однако на границе впадины, глубина которой равна четверти длины волны лазера, ситуация меняется. Волна, отраженная от впадины, смещается на 180° по фазе относительно волны,отраженной от площадки, и они гасят друг друга. Таким образом, награницах впадина—площадка и площадка—впадина детектор не видитотраженного луча и фиксирует темное пятно.
На рисунке показано несколько переходов между площадками и впадинами. Если каждый переход, фиксируемый как темное пятно, обозначается двоичным значением1, а поверхность впадины или площадки — двоичным значением 0, результирующая двоичная последовательность будет такой, как на этомрисунке. Она не является непосредственным представлением хранящихся на диске данных. Для CD применяется сложная система кодированияинформации. Каждый байт представлен 14-разрядным кодом, позво283ляющим выявлять и исправлять ошибки, но мы не будем обсуждать егоподробно.Впадины располагаются вдоль дорожек диска. Строго говоря, надиске имеется только одна физическая дорожка, раскручивающаяся поспирали от центра диска к его внешнему краю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
