Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Внешняя память на магнитооптических накопителях.Содержание книги
Поиск на нашем сайте
В основе работы магнитооптических накопителей лежит явление изменения оптических свойств поверхности носителя под воздействием магнитного поля при точечном нагреве до высокой температуры лучом мощного лазера. Технология записи такова: луч лазера нагревает точку на диске, а электромагнит изменяет магнитную ориентацию этой точки в зависимости от того, что необходимо записать – «0» или «1». По окончании процесса записи вещество (магнитный слой – собственно носитель информации) охлаждается и перестает реагировать на изменения магнитного поля, отсюда высокая надежность хранения информации. Считывание производится лазерным лучом меньшей мощности, отражаясь от намагниченных по-разному для нулей и единиц точек, луч различным образом изменяет поляризацию. Магнитооптические диски и приводы созданы достаточно давно и имеют определенные достоинства, но не получили массового распространения из-за малой скорости записи и высокой стоимости. Внешняя память на FMD ROM-накопителях. Разработчиками флуоресцентных многослойных дисков (FMD) предложено следующее решение: материал, содержащий записанную информацию, не отражает, как подложка в DVD или CD, а излучает световые волны. Использовано явление флуоресценции, т. е. при освещении лучом лазера с определенной длиной волны вещество подложки излучает свет, сдвигая спектр падающего излучения в длинноволновую область, причем величина сдвига зависит от толщины слоя. Таким образом, выбрав такую толщину слоя, чтобы спектр отраженного света получался смещенным относительно длины волны излучающего лазера на строго определенную величину, например на 50 нм, можно высокой достоверностью записывать информацию вглубь диска и затем считывать ее без потерь данных. Излучаемый флуоресцентным слоем свет некогерентен и хорошо контрастирует с отраженным светом лазера, что является дополнительной гарантией надежности считывания. Разработчики FMD-ROM утверждают, что, используя синий лазер (480 нм), и увеличивая число слоев, можно довести объем информации до десятков терабайт на один диск. Флэш-накопитель. Флэш-накопитель – это портативный носитель информации с интерфейсом USB. Накопитель содержит перепрограммируемую электрическими сигналами микросхему памяти, схему контроллера и интерфейс USB. У этого типа памяти есть немало достоинств:
Накопители на гибких магнитных дисках Дата добавления: 2013-12-23; просмотров: 14. Основные типы устройств ввода/вывода Устройства ввода/вывода Как правило периферийные устройства компьютеров делятся на устройства ввода, устройства вывода и внешние запоминающие устройства (осуществляющие как ввод данных в машину, так и вывод данных из компьютера). Основной обобщающей характеристикой устройств ввода/вывода может служить скорость передачи данных (максимальная скорость, с которой данные могут передаваться между устройством ввода/вывода и основной памятью или процессором). На рис. 9.3. представлены основные устройства ввода/вывода, применяемые в современных компьютерах, а также указаны примерные скорости обмена данными, обеспечиваемые этими устройствами.
Рис. 9.3. Примеры устройств ввода/вывода В рамках данного обзора мы рассмотрим наиболее быстрые из этих устройств: магнитные и магнитооптические диски, а также магнитные ленты.
Гибкие диски используются как долговременная сменная память компьютера. Конструктивно диски представляют собой тонкие пластинки диаметром 5.25 и 3.5 дюйма, изготовленные из лавсана, покрытые оксидом железа или сплавом кобальта (высокая плотность). Некоторые пластинки по краю внутреннего отверстия имеют кольцо жесткости, повышающее устойчивость диска к деформации при зажиме их внутри дисковода. Для защиты от пыли и касаний предметов пластинки помещают в пластмассовый чехол. В чехле диска на 5.25 имеются отверстия (рис. 4.1) для зажима механизма вращения диска (1) с кольцом жесткости (5), для контакта с магнитными головками (2), для фиксации начала дорожки (маркер) (3), для запрещения/разрешения записи (4). В диске на 3.5 чехол твердый, отверстие доступа к диску закрывает металлическая задвижка, предохраняющая пластину от повреждений.
Рис. 4.1. Гибкий диск
В рабочем режиме диск вращается электромотором с постоянной скоростью 300 или 360 (высокая плотность) оборотов в минуту. К отверстию в чехле (2) с двух сторон подводятся магнитные головки, которые последовательно осуществляют запись (считывание) информации на дорожки пластины. Головки могут перемещаться внутрь или к краю пластины дискретно при помощи шагового двигателя, фиксируясь на определенных номерах дорожек. Способ записи информации как на гибкий, так и на жесткий диски можно пояснить с помощью рис. 4.2. Дорожка диска двигается относительно магнитной головки (МГ) по часовой стрелке (НД). Магнитный материал (ММ) на определенном участке около зазора намагничивается полем, создаваемым катушкой записи. Величина поля определяется током записи I. Ток выбирается таким образом (I = Im), чтобы на поверхности диска под зазором оставалась остаточная намагниченность (ориентация магнитных доменов N®S), оптимальная для длительного хранения и воспроизведения. При смене направления тока с +Im на (-Im) в катушке записи изменяется ориентация доменов в магнитном материале. Очевидно, что максимальная продольная плотность записи (ВРI) определяется минимальным размером участка L, который может обрабатывать накопитель без искажений. Так 3.5² НГМД имеют BPI = 17500 (1.44 Мб), а 5.25 - BPI = 9800 (1.2 Мб). На рис. 4.2, а показан пример записываемой последовательности 01001..., где за направление +Im принята запись логической единицы, а за (-Im) – запись нуля. При считывании информации намагниченные участки диска оказываются под зазором головки и магнитные силовые линии замыкаются через сердечник катушки в определённом направлении. В момент смены направлений этих линий tсз (смена знака) в катушке считывания будет создаваться напряжение е считывания. Для повышения чувствительности головки считывания к наличию информации моменты подачи тока Im синхронизируют (меняют знак принудительно), устанавливая постоянные размеры L под каждый бит последовательности. А для получения высокой плотности записи BPI обрабатывают одновременно несколько битов входной последовательности и определенным образом ее перекодируют, размещая с учетом частоты синхронизации на тех же размерах дорожки более длинные входные последовательности закодированных нулей и единиц. Для перекодирования обычно используется метод ограничения длины "пробела" (RLL), в котором при кодировании оговаривается минимальное и максимальное количество битовых ячеек (без зон смены знака), которые можно расположить между двумя реально записанными зонами смены знака на диске. Дальнейшему увеличению плотности способствовала технология PRML, при которой аналоговый сигнал с головки считывания преобразуется в цифровую последовательность. Последовательность затем разбивается на наборы данных, которые анализируются и корректируются с наименьшей вероятностью ошибки. Способ увеличения плотности BPI за счет уменьшения размеров единичных ячеек с горизонтальной намагниченностью (рис 4.2, а) имеет ограничения, при которых резко увеличивается вероятность их спонтанного размагничивания. Новый способ увеличения плотности BPI, предложенный Fujitsu (рис 4.2, б), заключается в использовании дополнительного магнитного материала (ДММ) и вертикального намагничивания, он позволяет увеличить плотность записи в 8 раз.
Рис. 4.2. Схема записи/считывания информации на магнитный диск:
При любом способе записи нумерация дорожек начинается с края и сверху пластины от нулевой до тридцать девятой или семьдесят девятой. Ширина дорожки зависит от радиальной плотности записи ТРI и составляет 0.33 мм при 360 Кб (ТРI=48 дорожек на дюйм и 40 дорожек на одну сторону) или 0.16 мм для дисков 1.2 Мб при TPI = 96 и высокой плотности записи. НГМД 3.5" емкостью 1.44 Мб имеют TPI = 135. Каждая дорожка разбивается на секторы. Секторы нумеруются по порядку 1, 2, 3... начиная с нулевой дорожки от маркера, в сторону противоположную вращению пластины (рис. 4.1). Программа FORMAT.COM размечает диск на необходимую плотность, число секторов и дорожек. Эта же программа контролирует исправность секторов и заносит характеристики форматирования диска в FAT в начальные секторы. Режим форматирования и записи информации на диски с разной плотностью должен определяться типом дисковода и материалом покрытия пластины. Дискеты с обычным покрытием (SD) на 360 Кб и двойной плотности (DD) на 720 Кб используют режим напряженности магнитного поля для записи/стирания информации в области головки 300 эрстед, а дискеты с высокой плотностью (HD) – 600 эрстед. Причем дисководы с высокой плотностью на 1.2 Мб и 1.44 Мб используют другой способ записи – метод туннельного стирания, при котором запись осуществляется в виде полосок, а около них пространство размагничивается. Такой способ записи уменьшает влияние смежных дорожек друг на друга и позволяет увеличить поперечную плотность записи. Разный режим работы дисководов на 300 и 600 эрстед может способствовать ошибкам при форматировании, записи, хранении и чтении дискет. Основные характеристики накопителей на гибких дисках представлены в табл. 4.1. Все диски имеют 2 рабочие стороны, размер сектора 512 байт, 80 дорожек шириной 0.115, толщину магнитного слоя 1-2.5 мкм. Время доступа к данным в гибких дисководах зависит от способа вращения, записи и кодирования информации. Таблица 4.1
Накопители на гибких дисках постоянно совершенствуются. Из-за большей надежности и компактности дискеты на 3.5 вытеснили дискеты 5.25.Был разработан новый стандарт для дискет размером 3.5 емкостью 2.88 Мб. Эти гибкие дискеты с повышенной точностью позиционирования головок емкостью 2.88 Мб называют ED-дискетами (Extra High Density). BIOS должен поддерживать обмен с этим НГМД. Запоминающая пластина в ED диске изготавливается из магнитного слоя феррита бария с ДММ. Это позволяет использовать метод вертикальной записи, при котором магнитные домены оказываются ориентированными в вертикальной, а не в горизонтальной плоскости, чем достигается более высокая продольная плотность записи BPI.
Сменные накопители на магнитных дисках
Потребность перемещения больших объемов информации с одного ПК на другой и архивации данных привела к созданию мобильных внешних устройств хранения информации большого объёма. Благодаря развитию технологий и увеличению объемов информации на смену флоппи-диску пришли магнитные диски на сменных накопителях. На данный момент существуют несколько стандартов сменных накопителей на магнитных дисках. Первым сменным накопителем класса емкости до 1 Гб стал 3.5" диск Zip емкостью 94 Мб (затем 250 Мб) американской компании Iomega, выпущенный в 1995 г. Он вращался со скоростью 3 000 об/мин и имел время доступа около 30 мс. Принцип записи на магнитных дисках сменных накопителей отличается от флоппи-диска: - увеличенной плотностью записи на диск; - применением магниторезестивного эффекта; - позиционированием головок считывания. У сменного накопителя переносным является не только носитель информации, но и весь дисковод, который подключается к слоту в корпусе ПК. Одной из разновидностей сменных накопителей является LS-120 (LS – laser servo) фирмы Imation, использующий гибкие магнитные диски с емкостью дискет 120 Мб. В дисководе реализована так называемая флоптическая технология, которая осуществляет позиционирование головки чтения/записи на служебную дорожку с помощью лазера, а операции чтения и записи выполняются обычным магнитным способом. Эта технология позволила повысить плотность записи и получить большую емкость гибкой дискеты. В связи с этим появились такие накопители как SyQueat, Zip, Jaz, MO, ORB и др. Мобильный дисковод LS-120, помимо своих дискет емкостью 120 Мб, позволяет читать стандартные дискеты емкостью 1.44 Мб. Преимуществом дисковода LS-120 является высокая емкость дискеты (120 Мб) при достаточно низкой цене и высокая скорость чтения/записи (200 – 300 Кб/с) – в несколько раз выше, чем гибкого диска (0.06 Мб/с). Дисковод высокой плотности HiFD, разработанный фирмами Sony и Fujitsu, – съемный накопитель, подключаемый к параллельному порту, рассчитанный на использование дисков размером 200 Мб. HiFD также поддерживает формат дискет 1.44 Мб и обеспечивает скорость чтения до 3.6 Мб/с. Основные стандарты сменных накопителей на магнитных дисках емкостью свыше 1 Гб изготавливаются фирмами Iomega (накопитель Jazz 2 Гб) и Castlewood (накопитель Orb 2.2 Гб). В конструкции Jazz в качестве носителя используется жесткая дисковая пластина, а в Zip – гибкий диск. Емкость картриджа Zip составляет 100 Мб, Zip 250 Mb – 250 Мб, картриджей Jazz – 540 и 1070 Мб, а картриджа Jazz 2 Gb – 2 Гб. Накопитель на сменных дисках Orb имеет сменный жесткий диск размером 3.5, заключенный в картридж (магниторезистивные головки MR из особого магнитного материала). Он комплектуется сменными дисками емкостью 2.2 Гб. Скорость вращения диска ровна 5 400 об/мин. Максимальная скорость передачи данных может достигать 12.2 Мб/с (2 Мб/с у накопителя с интерфейсом LPT). Характеристики переносных магнитных накопителей приведены в табл. 4.2. Из таблицы видно, что время доступа к данным в них составляет менее 84 мс, они обладают значительной емкостью и позволяют архивировать данные или переносить их из одних ЭВМ в другие.
1.2. Накопители на магнитооптических дисках Магнитооптические (МО) накопители являются одними из самых старейших представителей устройств со сменным носителем информации. Современные МО сочетают в себе большую емкость, высокую долговечность и надежность, возможность переносить данные, а также делать копии программ и операционных систем. Производителем и фактически монополистом на рынке МО накопителей является фирма Fujitsu. Существуют 2 вида МО накопителей: 5.25 и 3.5 дюйма. МО диски 5.25 с двухсторонней записью изготавливаются емкостью 650 Мб, 1.3 Гб, 2.6 Гб и 4.6 Гб. МО диски односторонние 3.5 изготавливаются емкостью 128 Мб, 230 Мб, 540 Мб, 640 Мб и 1.3 Гб. Эти МО позволяют делать резервные копии не только с ПК, но и с небольших серверов. Наибольшее распространение получили современные МО накопители 3.5" емкостью 640 Мб и 1.3 Гб. MO накопитель объединяет в себе магнитные и лазерные технологии. Во время процесса записи интенсивный лазерный луч фокусируется на диске, покрытом особым кристаллическим сплавом, который может сохранять магнитное поле. После нагревания сплава до критической температуры 145ОС (точка Кюри) [14] кристаллы сплава становятся свободными и перемещаются под воздействием пишущей головки, которая изменяет намагниченность кристаллов сплава. Величина вертикальной намагниченности участка около 0.5 кв. микрона (участок намагничен – логическая "1") позволяет изменять направление поляризации (эффект Керра) или не изменять характеристики чтения отраженного маломощного лазерного луча (участок размагничен – логическая "0"). В процессе чтения/записи головки не соприкасаются с поверхностью носителя, что способствует надежности МО. К недостаткам МО накопителей следует отнести низкую скорость записи данных (из-за медленной скорости нагрева участков для записи), а также несовместимость с флоппи-дисководом. Характеристики МО накопителей MCD3130SS Fujitsu3.5" и Т6-5200 Maxoptix 5.25" представлены в табл. 4.2. |
быстрое время доступа;
компактность;
долговечность.
34. ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ: ПРИНЦИПЫ, УСТРОЙСТВО, ПЕРСПЕКТИВЫ
Самым мелким (и на сегодня независимым от типа диска) элементом формата служит EFM-фрейм (Eight to Fourteen Modulation - кодирование 8 в 14). Он содержит 33 байта: первый байт - управления и идентификации - и 32 байта, полученных путем помехоустойчивого кодирования 24 полезных байтов данных
(см. рис. 1). 98 таких фреймов собирают вместе и образуют аудио-сектор, содержащий 24*98=2352 байта данных и 98 байтов управления и идентификации.
[pic]
Байты управления и идентификации аудио-сектора путем объединения одноименных разрядов байтов управления образуют восемь фреймов подканала
(Subcode Channel), обозначаемых латинскими буквами P, Q,..., W. Каждый фрейм подканала начинается с двух битов синхронизации, кроме которых содержит еще 12 байтов. Два последних байта используются для подсчета собственной контрольной суммы, так как механизм коррекции ошибок в информационном фрейме не распространяется на байты управления и идентификации (эти байты при записи предшествуют уже закодированной информационной части фрейма).
Фреймы подканала образуют основной механизм хранения служебной информации, как то: идентификационные номера диска и дорожки, номер дорожки на диске, временные параметры отдельных фрагментов записи и т.д. P-фрейм используется для хранения флажков паузы, которые имеются, в частности, между музыкальными фрагментами. Этот фрейм подканала предназначался для самых простых аудио-проигрывателей, устройство управления которых не обладало достаточным быстродействием для реализации других механизмов поиска требуемого фрагмента. Фреймы подканалов от R до W могут использоваться различными приложениями, в частности, для вывода текста на "экран" одновременно со звуком или для выдачи команд MIDI (musical instrument digital interface) - цифрового интерфейса управления музыкальными инструментами. К более подробному рассмотрению структуры Q-фрейма подканала мы вернемся позже.
24 байта данных каждого EFM-фрейма, собранные вместе (всего 2352 байта), образуют данные аудио-сектора, иногда называемого сектором Красной книги.
(Напомним, что в CD-технике стандарты принято именовать по цвету обложки публикации). Способ использования этих данных в значительной степени определяет тип диска (количество различных типов диска перевалило за полтора десятка). Обычно выделяют пять типов секторов.
Между аудио-сектором (наименьшим форматно- зависимым элементом) и диском
(самым "крупным" элементом формата) существует еще две ступени. Это дорожки
(tracks) и сеансы (sessions).
Деление на дорожки довольно старое и связано с разделением аудио- диска на отдельные музыкальные фрагменты для облегчения поиска фрагментов и управления воспроизведением звука. Тем не менее деление на дорожки сохранилось и в CD-ROM, так как обеспечивает удобный доступ к фрагментам записи и позволяет сгруппировать сектора одного типа для упрощения работы системы управления накопителем на CD-ROM.
Сеансы - позднее нововведение, связанное с подготовкой в 1990 году CD-R
(CD Recordable - записываемые CD). CD-R появились на рынке в 1992 году.
Сеанс объединяет все необходимые компоненты, обеспечивающие возможность работы с CD-R обычных проигрывателей ("читающих" накопителей). Таким образом, сеанс является своего рода "квантом" записи. Данные незавершенного сеанса записи не могут быть прочитаны обычными средствами. До 1990 года понятие сеанса было тождественно понятию диска, однако с появлением CD-R стало возможно записывать диски порциями. Типичный пример Photo-CD - компакт-диск для хранения изображений, подразумевающий, по идее создания, что данные будут дописываться на него по мере накопления. Чтобы рассмотреть интересующую нас классификацию дисков, придется описать типы секторов, дорожек и сеансов.
Типы секторов
Первым типом сектора, естественно, был и остается аудио-сектор, иначе называемый сектором Красной книги. Это просто 2352 байта, рассматриваемых как 16-разрядные отсчеты двух или четырех звуковых каналов, то есть как 588 стерео- или 294 квадро-отсчета. Мнемоническое правило: "цвет дорожки не меняется" - подразумевает, что в пределах одной дорожки все сектора должны определяться одним стандартом. Если это стандарт Красной книги, то мы получаем дорожку, содержащую только аудио-сектора. Использовать такие дорожки в компьютерных приложениях крайне невыгодно (аудио-данные можно неплохо сжать для экономии места).
Все остальные типы секторов имеют одинаковое начало: 12 байтов синхронизации (00h, 10 байт FFh, 00h) и четырехбайтовый заголовок.
Оставшиеся 2336 байтов используются по-разному, что определено в двух стандартах: Желтой и Зеленой книгах.
Принятая в 1985 году Желтая книга определила CD-ROM, а позднее дополнилась и CD-ROM XA (Compact Disc Read Only Media eXtended Architecture). В этом стандарте определились два типа секторов данных: вид 1 (mode 1) и вид 2
(mode 2). Причиной разделения секторов данных на два вида явились различные требования к достоверности воспроизведенной информации. Такие требования для аудио- и видео- информации значительно мягче, чем для программ (в самом деле, случайная ошибка в воспроизведении музыкального фрагмента может быть замаскирована, а в худшем случае вызовет щелчок в динамике, тогда как искажение даже одного байта программы обычно вызывает ее необратимое разрушение). Для программ, архивов (в общем случае, для произвольных файлов данных) нужны дополнительные средства коррекции ошибок. С другой стороны, жалко тратить дополнительные усилия и расходовать место на диске для коррекции ошибок в аудио- и видеоданных.
Для обеспечения повышенной достоверности в секторе Желтой книги первого вида (далее сектор второго типа; первый - аудио) выделяется 4 байта кода, обнаруживающего ошибки (EDC - Error Detection Code), и 276 байтов кода, корректирующего ошибки (ECC - Error Correction Code). Эти дополнительные средства борьбы с ошибками, используемые после того, как данные обработаны кодами уровней C1 и C2, называют третьим уровнем коррекции ошибок (C3). В результате обеспечивается снижение вероятности ошибки до уровня 10-15...10-
16 (разумеется, имеются в виду случайные источники ошибок: пыль, незначительные повреждения или дефекты материала основы и т.п., а не коррекция ошибок от разрушающих повреждений диска).
Таким образом, сектор второго типа имеет вид, показанный на рис. 2.
[pic]
Рис.2. Сектор второго типа (первый вид сектора Желтой книги)
[pic]
Рис.3. Сектор третьего типа (второй вид сектора Желтой книги)
Сектор третьего типа (второй вид сектора Желтой книги) отличается отсутствием средств коррекции ошибок, и таким образом объем полезных данных удается довести до 2336 байтов (рис. 3).
Именно сектора второго типа и образовали первые CD-ROM. Этот тип секторов применяют и сейчас. Что касается секторов третьего типа, то их постигла неудача: современные приложения их практически не используют. Накопители хотя и способны выполнить чтение таких дисков, но для дальнейшей работы требуются специальные программные средства, которые обеспечили бы декодирование и взаимодействие с этими данными.
Сектора второго и третьего типа не могут находиться на одной дорожке.
Вероятно, это и послужило основной причиной постепенного отказа от таких секторов в пользу секторов CD-ROM XA, совпадающих по структуре с секторами данных Зеленой книги (CD-I: compact disc interactive system) - рис. 4, 5.
Поскольку сектора четвертого и пятого типов принадлежат к одному виду
(только к разным формам), то они могут находиться одновременно на одной дорожке. Таким образом, становится возможным воспроизведение видео- и аудиоданных совместно с секторами данных без междорожечного перемещения головки считывания. Это необходимо для нормальной работы multimedia- приложений в реальном времени.
[pic]
Рис.4. Сектор четвертого типа: первая форма второго
вида секторов данных CD-ROM XA / Зеленой книги
[pic]
Рис. 5. Сектор пятого типа: вторая форма второго
вида секторов данных CD-ROM XA / Зеленой книги
Дорожки, сеансы, диски
Следующая ступень группировки данных - дорожки. Наиболее развито это понятие для CD-DA, но существуют дорожки и на Желтых дисках (т.е. дисках, соответствующих стандарту Желтой книги - CD-ROM) и на Зеленых дисках (CD-
I). И наконец, совокупность заголовочной области с оглавлением (Lead-In содержащая TOC - Table Of Contents), области данных (совокупности дорожек) и финальной (Lead-Out) области образуют сеанс (Session). В простейшем случае сеанс занимает весь диск (рис. 6)
[pic]
Рис 6. Компакт диск
Для адресации дорожек в пределах сеансов, секторов в пределах дорожек и сеансов (или диска) используется понятие времени (эта традиция связана с развитием CD первоначально для аудио-приложений). Различают ОТНОСИТЕЛЬНОЕ время (Relative Time), измеряемое в минутах (MIN), секундах (SEC) и фреймах
(FRAME) от первого ненулевого аудио-отсчета дорожки, и АБСОЛЮТНОЕ время
(Absolute Time), измеряемое в минутах (AMIN), секундах (ASEC) и фреймах
(AFRAME) от начала области данных. Во всех случаях под фреймом понимается фрейм подканала, соответствующий сектору. Во всех видах дорожек счет времени происходит в Q-фрейме подканала. Структура такого фрейма показана на рис. 7. Под номер дорожки (TNO) отведены две десятичные цифры (от 01 до
99), которые и определяют максимальное количество дорожек. Значение TNO=00 соответствует паузе, а TNO=AA - финальной области сеанса. В секторах данных информация о времени дублируется в заголовках, в которых также приводится вид сектора: десятичное число от 0 до 2 (см. рис. 2 - 5). Диски CD-ROM XA, кроме того, содержат дополнительное разделение секторов на файлы (для секторов данных - форма 1) или каналы (для секторов с аудио- видеоинформацией - форма 2). Номер файла (от 0 до 255) или канала (от 0 до
15 для аудио- и от 0 до 31 для видеоканала) содержится в подзаголовке, дважды повторяясь в байтах 1, 5 и 2, 6 соответственно. Кроме того, в заголовке содержатся, также повторяясь в байтах 3 и 7, признаки (флаги) типа сектора - данные, аудио, видео- а также метод кодирования (байты 4 и 8 подзаголовка). Сектора, принадлежащие одним и тем же файлам (или каналам), благодаря наличию номеров файла и канала, могут идти не подряд, а перемежая друг друга и обеспечивая необходимую последовательность доступа в реальном времени. Записываемое в заголовочной области оглавление хранится полностью в Q-фреймах, в соответствующих этим фреймам секторах заголовочной области -
"аудио-тишина". Формат такого фрейма показан на рисунке 8. Две десятичных цифры (POINT) задают номер дорожки (от 01 до 99; в этом случае параметры
PMIN, PSEC, PFRAME задают расположение этой дорожки), либо принимают специальные значения - A0, A1, A2. В последнем случае те же параметры PMIN,
PSEC, PFRAME задают номера начальной и конечной дорожки (для аудиодисков и
CD-ROM), а так же расположение финальной области. Благодаря универсализации дорожек удается сделать CD-проигрыватели нечувствительными к различиям между аудио- дисками и CD-ROM. Обычный проигрыватель делит CD на три группы: аудио и CD-ROM (Красные/Желтые) - признак: PSEC=00 при POINT=A0; CD-
I (Зеленые) - признак: PSEC=10 при POINT=A0; Переходные (Bridge) - признак:
PSEC=20 при POINT=A0.
Различие между аудио и CD-ROM обеспечивается за счет третьего бита полубайта управления (см. рис. 7).
[pic]
Рис.7. Структура Q- фрейма (музыкальная дорожка или дорожка данных)
Многосеансовые (multisession) диски и процедуры завершения записи (fixate)
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.
[pic]
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
|
| Поделиться: |
