Оптический накопитель
Оптический накопитель - практически
обязательный компонент современного компьютера, причем
сейчас уже мало кто довольствуется обычным накопителем
CD-ROM - большинство устанавливает записывающие накопители
CD-RW, а те, кто старается идти в ногу со временем или
чуть впереди, даже DVD-RW (или DVD+RW, или универсальные).
Вверх
CD-ROM
Накопители CD-ROM с момента своего
появления в 1984 г. прошли не менее славный путь, чем
флоппи-дисководы и, как и они, практически завершили
его. Сейчас найти ПК, в котором не было бы накопителя,
способного читать диски CD-ROM, даже труднее, чем ПК
без флоппи-дисковода. Максимальные скорости вращения
дисков выросли до 12 тыс. об/мин! Немногие из современных
жестких дисков могут похвастаться такими скоростями,
а ведь в CD-ROM с такой скоростью вращается сменный
носитель большего диаметра (120 мм против 90), который
может быть не слишком хорошо сбалансирован. При подобных
скоростях повышенную вибрацию и, как следствие, увеличение
частоты ошибок могут вызвать даже неравномерность нанесения
типографской краски в надпечатке диска или надпись,
сделанная фломастером на одной из его половинок.
Поэтому "гонка за X" прекратилась
по достижении отметки 60Х, а на практике "надежной
и достаточной" считается скорость 40Х. При этом
следует понимать, что 40 или 60Х (6 или 9 Мбит/с) -
всего лишь максимальная скорость передачи данных, которая
достигается только на внешних дорожках диска.
Накопленный в процессе совершенствования
накопителей CD-ROM опыт не пропал даром. В первых таких
устройствах использовался режим постоянной линейной
скорости (constant linear velocity, CLV), пришедший
из индустрии аудиоСО. Скорость передачи данных в дисководе
IX равнялась 150 кбит/с и была постоянной на всех дорожках,
для чего при перемещении головки от центра диска к его
периферии скорость вращения пропорционально уменьшалась.
Поскольку диск с данными не обязательно должен читаться
на постоянной скорости, изготовители CD-ROM для уменьшения
времени доступа пытались применять также присущий жестким
дискам режим постоянной угловой скорости (constant angular
velocity, CAV), но в конечном счете пришли к комбинации
этих двух режимов. Называется эта технология partial-CAV
или zoned-CLV и предполагает разбиение диска по радиусу
на несколько зон, в каждой из которых используется своя
скорость вращения, а чтение может происходить как в
режиме CAV, так и CLV. Теперь эта технология широко
используется в записывающих накопителях.
Вверх
Записываемые CD
Об оптических дисках с однократной
записью (WORM) заговорили в конце 80-х. В 1990 г. появилась
"Оранжевая книга II", устанавливавшая спецификации
для записываемых CD. В 1993 г. компания Philips выпустила
первый накопитель CD-R. В качестве "болванок"
для записи использовались обычные поликарбонатные диски,
покрытые специальным красителем (цианино-вым, фталоцианиновым
или азокрасителем), поверх которого напылялся тончайший
отражающий слой благородного металла, обычно чистого
серебра или золота. При записи лазерный луч, сфокусированный
на слое красителя, физически "выжигал" его,
образуя непрозрачные участки, аналогичные "ямкам"
на обычном штампованном CD.
Носители CD-R не полностью отвечают
определению WORM (однократная запись, многократное чтение),
поскольку часть II "Оранжевой книги" предусматривает
возможность многосеансовой записи. Каждый сеанс состоит
из одной или нескольких дорожек данных, начального и
конечного "пустых" участков и соответствующей
записи в "содержании" (ТОС) диска. Наличие
неиспользуемых участков приводит к потере при записи
каждого следующего сеанса 13,5 Мбайт пространства на
CD-R.
В конце прошлого века накопители
CD-R, достигшие к тому времени скоростей по записи-чтению
8Х/24Х, начали вытесняться более универсальными накопителями
CD-RW, позволяющими записывать не только диски с однократной
записью, но и перезаписываемые диски.
В отличие от органических красителей,
используемых для формирования активного слоя в дисках
CD-R, в CD-RW активным слоем является специальный поликристаллический
сплав (серебро-индий-сурьма-теллур), который переходит
в жидкое состояние при сильном (500-700°С) нагреве
лазером. При последующем быстром остывании жидких участков
они остаются в аморфном состоянии, поэтому их отражающая
способность отличается от поликристаллических участков.
Возврат аморфных участков в кристаллическое состояние
осуществляется путем более слабого нагрева ниже точки
плавления, но выше точки кристаллизации (примерно 200°С).
Выше и ниже активного слоя располагаются два слоя диэлектрика
(двуокиси крем-нйяХотводящих от активного слоя излишнее
тепло в процессе записи; сверху все это прикрыто отражающим
слоем, а весь "сэндвич" нанесен на поликарбонатную
основу, в которой выпрессованы спиральные углубления,
необходимые для точного позиционирования головки и несущие
адресную и временную информацию.
В накопителе CD-RW используются три
режима работы лазера, отличающиеся мощностью луча: режим
записи (максимальная мощность, обеспечивающая переход
активного слоя в неотражающее аморфное состояние), режим
стирания (возвращает активный слой в отражающее кристаллическое
состояние) и режим чтения (самая низкая мощность, не
влияющая на состояние активного слоя).
Самая большая проблема, которая всегда
преследовала изготовителей устройств записи на оптические
диски, - опустошение буфера. Поскольку запись идет с
постоянной (линейной или угловой) скоростью, в буфере
дисковода постоянно должны присутствовать данные для
записи. Если по каким-либо причинам (перегрузка ЦП другими
задачами, проблемы в интерфейсе, сбой программы и т.
п.) данные начинают поступать слишком медленно, может
возникнуть ситуация, когда в буфере накопителя нет данных
для записи следующего блока. В накопителях первых поколений
это приводило к безвозвратной порче "болванки"в
случае CD-R или необходимости стирать и заново записывать
CD-RW В конце 2000 г. Sanyo запатентовала технологию
BURN-Proof (Buffer UndeRuN-Proof, т. е. защита от опустошения
буфера), которая позволяла останавливать запись, если
объем данных в буфере становился меньше определенного
порога, и возобновлять ее с того же места при заполнении
буфера. Сейчас вариации этой технологии (каждая фирма
называет ее по-своему: у Yamaha это "SafeBurn",
у Acer - "Seamless Link", у Ricoh - "JustLink")
применяются практически всеми изготовителями накопителей
CD-RW. Похоже, что процесс роста "X" в накопителях
CD-RW, шедший в последние годы семимильными шагами,
приближается к своему логическому завершению, как это
случилось в свое время с CD-ROM. "На марше"
накопители со скоростями записи/перезаписи/чтения 52Х-24Х-52Х
(носители CD-RW для них должны соответствовать новой
спецификации Ultra Speed - US-RW, описывающей диски
со скоростями перезаписи от 4Х до 24Х). Вышла версия
0.9 спецификации записываемых дисков повышенной емкости
(High Capacity Recordable Disc System) с длительностью
проигрывания 98,5 мин. С почти годичной задержкой относительно
первоначально намеченных сроков начался этап повсеместного
внедрения стандарта Mount Rainier в серийные модели
накопителей (их стали называть накопителями CD-MRW).
Напомним, что этот стандарт, разработанный совместно
компаниями Philips, Sony, Compaq (HP) и Microsoft, обеспечивает
возможность работы с носителем CD-RW как с обычным жестким
или магнитооптическим диском, т. е. записи на него файлов
простым перетаскиванием мышью, без предварительной подготовки
диска и его "финализации" по окончании записи
и без применения специальных драйверов типа Direct CD.
Вверх
DVD-ROM
Недостаточная емкость (650 или 700
Мбайт) CD-ROM и невозможность дальнейшего повышения
производительности заставили задуматься о новом формате
оптических дисков. История его возникновения, в отличие
от простой и ясной истории создания CD, полна противоречий,
столкновений и интриг. По первоначальному замыслу новый
диск должен был прийти на смену видеокассетам VHS. У
истоков DVD (первоначально эта аббревиатура расшифровывалась
"Digital Video Disk", т. е. "цифровой
видеодиск", а позднее, когда на DVD стали записывать
не только видео, превратилась в "Digital Versatile
Disk", т. е. "цифровой многофункциональный
диск"), стояли, с одной стороны, Matsushita Electric,
Toshiba и кинокомпания Ti-me/\\forner, разработавшие
технологию Super Disc (SD), а с другой - "родители"
компакт-диска Sony и Philips со своей технологией Multimedia
CD (MMCD). Поскольку два этих формата были абсолютно
не совместимы друг с другом, в 1995 г. под давлением
гигантов индустрии ИТ (Microsoft, Intel, Apple и IBM)
для выработки единого стандарта была создана организация
DVD Consortium, в которую вошли основные изготовители
накопителей и носителей к ним, общим числом 11; вяоследствшг
название было изменено на DVD Forum.
Аналогично разноцветным "книгам",
определяющим форматы компакт-дисков, существуют пять
документов, описывающих форматы DVD-ROM, DVD-Video,
DVD-Audio, DVD-R (однократно записываемый DVD) и DVD-RAM
(DVD с возможностью многократной записи). В последнее
время появились также два новых формата многократно
записываемых дисков - DVD-RW и DVD+RW и один - однократно
записываемых DVD+R.
В отличие от CD-ROM, которые бывают
только односторонними и однослойными, DVD могут быть
также двухслойными и двухсторонними. Таким образом,
существует четыре варианта DVD-дисков: DVD-5 (односторонний
однослойный, емкость 4,7 Гбайт), DVD-9 (односторонний
двухслойный, 8,5 Гбайт), DVD-10 (двусторонний однослойный,
9,4 Гбайт) и DVD-18 (двусторонний двухслойный, 17 Гбайт).
Каким же образом удалось разместить
на точно таком же по размерам диске в 7-25 раз больше
информации? Прежде всего благодаря применению вместо
ИК-лазера с длиной волны 780 нм лазера красного диапазона
с длиной волны 635 или 650 нм. Уменьшение длины волны
позволило сократить минимальный размер "ямок"
(углублений на покрытой отражающим слоем поверхности
поликарбонатной основы диска, несущих информацию) с
0,83 до 0,4 мкм, а шаг дорожек - с 1,6 до 0,74 мкм,
что дало общий выигрыш в емкости в 4,5 раза. Остальное
было получено за счет применения более эффективных кодов
коррекции ошибок, которые позволили значительно уменьшить
процент, отводимый на эти коды в каждом пакете данных.
Возможность изготовления двухслойных
дисков (отражающий материал первого слоя является полупрозрачным,
так что можно фокусировать лазер на лежащем над ним
втором отражающем слое) позволила поднять емкость еще
почти в два раза (на самом деле несколько меньше, поскольку
в полупрозрачном слое не удается достичь такой же плотности
записи, как в полностью отражающем). Двухсторонний диск,
который представляет собой как бы два односторонних,
склеенных отражающими слоями внутрь (общая толщина диска
при этом остается равной 1,2 мм), еще в два раза увеличил
возможную емкость DVD, хотя в этом случае возникает
определенное неудобство: диск приходится переворачивать
вручную.
Повышение плотности размещения данных
на диске привело к автоматическому увеличению скорости
передачи данных при той же скорости вращения носителя.
Так, в накопителе CD-ROM IX данные передаются со скоростью
150 кбит/с, тогда как в DVD-ROM IX скорость передачи
достигает 1250 кбит/с, что соответствует 8Х CD-ROM.
Современные накопители DVD достигли скоростей 16Х, что,
как несложно подсчитать, дает 128Х для CD-ROM! Для обеспечения
совместимости накопителей DVD с носителями CD применяются
различные технические решения, в том числе смена фокусирующих
линз, два лазера с длинами волн 780 и 650 нм или специальный
голографический элемент, обеспечивающий правильную фокусировку
для каждого типа носителя.
Принятие в качестве основного формата
файловой системы DVD разработанной OSTA спецификации
UDF (Universal Disc Format), а точнее, ее подмножества,
называемого MicroUDF, сняло проблемы, связанные с необходимостью
разработки новых форматов всякий раз, когда появляется
новый класс данных, которые необходимо записывать на
диск. Поскольку эта спецификация включает и стандартную
для CD-ROM файловую систему ISO-9660, решаются проблемы
совместимости с ОС, поддерживающими эту систему. Диски
DVD-ROM используют промежуточный формат UDF Bridge (в
этом формате отсутствует поддержка разработанного Microsoft
для работы с длинными и Unicode-именами файлов расширения
ISO-9660, названного Joliet), тогда как для дисков DVD-Video
применяется полный формат UDF. Файлы DVD-Video не должны
превышать по размеру 1 Гбайт, не должны фрагментироваться
(каждый файл должен занимать одну связную область диска),
а ссылки на них, записанные в формате 8.3, должны располагаться
в каталоге VIDEO_TS, который должен быть первым на диске.
Аудиофайлы размещаются в отдельной области диска (DVD-Audio
zone), а ссылки на них - в каталоге AUDIOJTS.
Видео записывается на DVD обычно
в формате MPEG-2. Диски DVD-Video могут использовать
несколько различных систем защиты от копирования, самая
известная и простая из которых, доставляющая массу неудобств
пользователям - региональное кодирование. Весь мир разбивается
по этой системе на семь регионов (страны бывшего СССР
попадают в пятый регион вместе с Индией, Африкой, Северной
Кореей и Монголией). Диск DVD-Video, предназначенный,
скажем, для первого региона (США), по идее, не должен
считываться дисководом или плейером для пятого региона.
На практике, однако, в России чаще всего используются
многозонные дисководы и диски.
Вверх
Записываемые DVD
Всего на данный момент существует
шесть форматов записываемых DVD (в хронологическом порядке
их появления): DVD-R for General, DVD-R for Authoring,
DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, DVD+R. Первые два формата сейчас
практически трансформировались в один - DVD-R, - а третий
уходит в прошлое. Альянс основных изготовителей записываемых
оптических накопителей, в который входят такие "киты",
как HP, Sony, Ricoh и др., объединившихся вокруг технологий
DVD+RW и DVD+R, похоже, не оставит им никаких шансов.
Первый
в мире универсальный накопитель DVD+-RW Sony DRU-500A
Важнейшее свойство формата DVD+RW
(и его разновидности для носителей с однократной записью
DVD+R) - совместимость записанных в нем носителей с
подавляющим большинством обычных накопителей DVD-ROM
и бытовых DVD-плееров. Еще одна ценнейшая возможность
- использование этих накопителей для записи (и, разумеется,
чтения) дисков CD-R и CD-RW.
DVD+RW - развитие технологии DVD-RW,
впервые предложенной компанией Pioneer в конце 1999
г. Для записи используется технология фазового перехода,
полностью аналогичная используемой в CD-RW. Точное позиционирование
головки обеспечивается волнистыми канавками, проложенными
вдоль всей спиральной дорожки диска. Благодаря им появляется
возможность так называемого "связывания без потерь",
т. е. обеспечения связности записываемого видеофайла
даже при больших перерывах в передаче данных от ПК.
Можно даже редактировать отдельные участки уже записанного
файла.
Накопители DVD-RW и DVD+RW позволяют
записывать одно- и двухсторонние диски емкостью, соответственно,
4,7 и 9,4 Гбайт. Двухслойные диски не записываются.
Формат однократной записи DVD+R, в отличие от CD-R,
который предшествовал CD-RW, появился после успешного
старта перезаписываемого DVD+RW.
Совместимость - проблема, которая
преследовала накопители DVD с самого их рождения. Только
в конце 1999 г. на рынке появились накопители третьего
поколения, в которых были решены проблемы совместимости
с дисками CD-R, CD-RW, DVD-RAM и DVD+RW. В таблице обобщены
данные о совместимости оптических носителей и дисководов
различных форматов. Заметим, что "Да" не означает,
что любой накопитель данного типа будет читать (записывать)
любой диск соответствующего типа. Это означает лишь,
что сказанное будет выполняться как правило.
Сейчас война стандартов, похоже,
завершается - уже несколько фирм выпустили универсальные
накопители (их называют накопителями DVD±R/RW),
записывающие (и, естественно, читающие) диски всех шести
форматов (к четырем форматам записываемых DVD добавляются
CD-R и CD-RW).
Вверх
Выбор
Прежде всего - не советуем покупать
накопитель CD-ROM. Во-первых, у вас не будет возможности
посмотреть получающие все более широкое распространение
фильмы на DVD или поработать с энциклопедией, умещающейся
на одном DVD-ROM вместо 10 CD-ROM. Во-вторых, вам вряд
ли удастся приобрести достаточно качественную модель,
поскольку эти сходящие со сцены и предельно подешевевшие
устройства выпускаются на устаревшем оборудовании, и,
даже купив CD-ROM известной марки (например, ТЕАС),
вы рискуете фактически оказаться владельцем накопителя,
выпущенного никому не известной китайской фирмой (подробности
см. www.atlant.ru/comar/lib/agr3/artll768).
По-видимому, оптимальным вариантом
с точки зрения сочетания цены и функциональных возможностей
на сегодняшний день следует признать пару из накопителей
DVD и CD-RW или комбинированный накопитель DVD/CD-RW,
способный читать CD- и DVD-дис-ки всех видов и записывать
CD-R и CD-RW. Следует учитывать, что комбинированные
накопители, как правило, обладают худшими параметрами,
чем отдельные.
Будущее же, несомненно, за накопителями
DVD±RW, но мы бы порекомендовали дождаться окончательного
завершения войны форматов и, конечно, снижения цен на
эти пока еще, прямо скажем, не общедоступные устройства
и носители для них.
Вверх
|
