4.2.3. Память на компакт-дисках
В середине 90-х годов в базовую конфигурацию персональных компьютеров перестали включать дисководы гибких дисков диаметром 5,25 дюйма (120 мм), а на этом месте стали устанавливать дисководы CD-ROMтакого же размера. АббревиатураCD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory)переводится на русский язык как: Постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска.
Стандартный компакт-диск может хранить от 650 до 800 Мбайт данных. Используются также диски диаметром 80 миллиметров, то есть трехдюймовые, объемом около 180-210 Мб. Их преимущество – меньшие размеры (но не стоимость). Иногда встречаются диски, называемые business card CD - компакт-диск, похожий на визитную карточку, как по внешнему виду, так и по размеру. Фактически это обрезанные с двух сторон трехдюймовые диски. На такой диск записывается от 10 до 70 Мб, в зависимости от степени обрезания краев диска.
Компакт-диск – это самый экономичный вид памяти. Объем памяти компакт-диска в сотни раз превышает память гибкой дискеты, а стоимость больше чем у дискеты всего лишь в несколько раз. Популярность этого вида памяти выросла с появлением дисков однократной (CD-R) и многократной (CD-RW) записи. Однако полностью вытеснить другие внешние носители оптическая память не смогла из-за сложностей, возникающих в процессе записи, а именно:
на компакт-диске нельзя отредактировать или удалить отдельный файл, можно только очистить весь диск;
добавлять информацию можно только на так называемые мультисессионные диски;
компакт-диски специальных форматов (например, Audio) способны к чтению/записи только файлов определенного типа – выбрав неудачный формат при первом форматировании, и записав не те данные, вы уже не сможете ничего ни прочитать, ни записать – фактически испортите диск.
Строение компакт-дисков.
В компакт-диске двоичный код считывается с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Код записывается на спиральной дорожке, идущей от центра диска к его периферии.
Информация на компакт-диск может быть записана тремя путями (см. рисунок 6).
Методом штамповки микроскопических углублений на верхнюю часть нижнего защитного слоя. Углубления, называемые также питами образуют информационный узор. Это CD-диски, в них фабричная запись никаким изменениям не поддается, но качество записи – самое высокое.
Диски однократной записи или CD-R. Здесь между основой и отражающим слоем расположен регистрирующий слой из специального органического вещества, который необратимо темнеет при нагревании лазерным лучом.
Диски многократной записи или CD-RW. Здесь в регистрирующем слое находятся неорганические кристаллы, они в одном режиме освещения лазером темнеют, а в другом темные места опять превращаются в светлые. Таким образом, можно создать запись, а потом стереть ее и многократно повторить этот процесс. Но качество записи на CD-RW ниже, чем на CD-R.
Рис. 6. Участки поперечного разреза компакт-дисков: а – верхний слой из пластмассы или лакового покрытия; б – светоотражающий слой из алюминия или золота; в – информационный узор компакт-диска; г – регистрирующий слой записывающих дисков; д – нижний пластмассовый слой
Во всех вариантах при считывании лазерный луч в углублениях или в непрозрачных местах изменяет свою интенсивность, что фиксируется фотоэлементом и преобразуется в цифровой код.
Наиболее уязвима не нижняя, а верхняя часть компакт-диска. Слой лака и металлической фольги может повредиться, если на нем с нажимом написать что-то ручкой или карандашом. Диск становится неработоспособным. Следует писать только фломастером или маркером. А нижний слой нужно очищать от грязи и не царапать.
Многие дисководы имеют на передней панели небольшое отверстие для аварийного извлечения диска. Разогнув канцелярскую скрепку и вставив ее конец в отверстие, вы приоткроете дисковод, после чего сможете вручную достать диск.
Запись информации на CD-R и CD-RW.
Для записи дисков требуется специальный записывающий (Re-Writable) дисковод, способный как читать, так и записывать диски.
Память компакт-диска может быть разбита на несколько самостоятельных участков (сессий), тогда диск называетсямультисессионным. В связи с таким разбиением, возможно несколько вариантов:
на мультисессионные CD-R и CD-RW можно добавлять новые записи;
новые файлы на CD-RW с одной сессией можно записать только после полной очистки диска.
диск CD-R с одной сессией для записи закрыт;
При записи файлов на компакт-диски сектор данных (то есть наименьшая единица хранения) равен двум килобайтам. Но на запись первой сессии дополнительно требует 22 мегабайта, а на запись каждой последующей сессии – 13 мегабайт. То есть, после каждой записи емкость диска немного уменьшается. Но по сравнению со всем объемом диска (650-800 Мб) это не так много.
Старые дисководы могут неправильно работать с мультисессионными дисками. На них может быть видна только первая сессия, или не видна последняя. И наоборот, многие старые диски могут не читаться на новых дисководах, такое тоже случается.
При записи компакт-диска лазер включается на повышенную мощность. Лазер перемещается вдоль дорожки, записывая нужную информацию. Прервать этот процесс невозможно. Если компьютер не успеет передать очередную порцию информации для записи, процесс будет прерван и используемая заготовка испорчена. Для защиты прерывания потока информации в современных устройствах имеется буфер размером в несколько мегабайт.
В современных моделях CD-ROMможет использоваться специальная технология, которая позволяет временно прервать запись и возобновить ее после поступления очередной порции данных. Но все же надежнее процесс записи диска не прерывать.
Форматы записи на компакт-диски.
К распространенным форматам относятся следующие.
Data CD – компакт-диск, содержащий различные файлы, без каких-либо ограничений. Это обычное средство хранения данных для компьютера.
Audio CD – музыкальный компакт-диск, который можно прослушать не только на компьютере, но на CD-плеере. В этом формате на компакт-диски записываются wma-файлы, используемые для высококачественной записи звука.
Mp3-диски. На них записывается музыка в сжатом, архивированном звуковом формате mp3. Звук, записанный в этом формате, обладает худшим качеством, чем в wma, но зато занимает намного меньше места. На один mp3 диск можно записать содержимое нескольких Audio CD дисков.
Каждый вид музыкальных дисков находит своего потребителя. Для прослушивания на высококачественном музыкальном центре, конечно, требуются Audio CD. А для карманного плеера разница в качестве все равно не ощущается, дешевле и удобнее использовать диски mp3.
Mixed-mode CD (компакт-диски смешанного типа). На компакт-диск записываются данные и музыка, причем музыка может быть воспроизведена на обычном музыкальном проигрывателе компакт-дисков, а данные вместе с музыкой можно прочитать на компьютере. Такая запись часто используются в мультимедийных играх.
Video CD, записанный на этот диск видеофильм может быть просмотрен на компьютере и на цифровом видеомагнитофоне.
Kodak CD-PROM – формат разработан компанией Kodak для хранения высококачественной графики: фотографий, рисунков и пр. Эти диски обладают оригинальной гибридной технологией: на одних участках заштампован неизменный программный код, на другие можно записывать графику. Проявив фотопленки, служба Kodak может передать клиенту компакт-диск с фотографиями, снабженный сервисным программным обеспечением.
Кроме KodakCD-PROM, существуют и другие фирменные компакт-диски.
Специальные форматы CD(все кромеData-CD) настроены на запись и воспроизведение файлов определенного формата. Диск, созданный как специальный, воспринимает записанные на нем данные как музыку, или фильм, или изображение. Если на такой диск записать, скажем, текстовый файл, тоCD-ROMзаписанный двоичный код как текст не воспримет, а будет пытаться его воспроизвести как музыку или видео. Не найдя нужной для воспроизведения информации, компьютер зависает.
Скорость чтения/записи данных.
Это основной параметр, характеризующий как компакт-диск, так и дисковод. Скорость измеряется в кратных долях. За единицу измерения (1х) принята скорость чтения в первых серийных образцах (созданных в 70-х годах ХХ века), составлявшая 150 Кбайт/сек.
При тогдашним стандартном объеме памяти в 650 Мбайт это обеспечивало прослушивание диска за 74 минуты. Первые диски были чисто музыкальными, и такое время позволяло целиком записать на диск симфоническое произведение классической музыки.
В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения CD-ROMс производительностью 32х-48х. Максимальная применяемая скорость составляет 56х. Легко определить время чтения/записи данных для разных скоростей:
для 8х оно составит 9 минут 15 секунд;
для 32х – примерно 2 минуты 20 секунд;
для 52х – около 1 минуты 25 секунд.
Современные CD-ROMобладают средствами, позволяющими еще больше уменьшить это время, вплоть до 30 секунд. Но все равновремя чтения дисков на CD-ROM в миллионы раз больше времени доступа к данным на жестком диске, не говоря уже об оперативной памяти.
Некачественные компакт-диски могут портить механизм привода CD-ROM. Несбалансированный, бракованный диск в дисководе будет гудеть, при более высокой скорости дисковод может начать вибрировать. Некачественный диск внутриCD-ROMможет даже «взорваться» – разорваться на части. ПриводыCD-ROMустойчивы к такому разрыву, но придется дисковод разбирать и удалять остатки диска. На дискахCDскорость чтения не указывается,CD-ROMсам ее определяет.
На дисках CD-Rобычно указывают максимальную скорость чтения и набор скоростей, при которых можно осуществлять запись. Для дисков CD-RW указываются три различных скорости. Первой принято указывать максимальную скорость первичной записи компакт-дисков, затем идет скорость перезаписи, и последней указывается скорость чтения. Таким образом, дискCD-RWс обозначением 24/10/40 может записывать диски на скорости до 24x150=3600 Кбайт/сек, перезаписывать на скорости до 10x150=1500 Кбайт/сек, а читать компакт-диски со скоростью 40x150=6000 Кбайт/сек.
Если на заготовках написано, что они поддерживают скорости выше 10х, то очень вероятно, на второй или на четвертой скорости они не будут надежно работать. Если же у вас заготовка поддерживает скорости до 8х, то на десятой скорости вы записывать не сможете, даже при наличии соответствующего устройства. Все же для гарантии качества записи лучше высокой скоростью не увлекаться, ограничиться минимальной, лучше всего 4-8х.
Скорость чтения и записи зависит не только от заготовок, но и от используемого устройства CD-ROM. Устаревшие читающие дисководы могут не поддерживать современные форматы, особенно на дискахCD-RиCD-RW, они для современных дисков непригодны и их лучше заменить. Низкоскоростной записывающий дисковод может оказаться непригодным для дисков с высокой скоростью записи.
DVD-диски (Digital Versatile Disk).
Versatile– значит многосторонний, универсальный. А первоначальноDVDзначило: цифровой видео диск, поскольку он создавался как замена видеокассетам.DVD-технология является дальнейшим развитиемCD-технологии, поэтому у дисковDVDиCDмного общего. Далее в основном будут описаны отличия.
Таблица 2. Виды DVD.
-
Название
Конструкция
Емкость, Гб
DVD-5
1-сторонние 1-слойные
4,7
DVD-9
1-сторонние 2-слойные
8,5
DVD-10
2-сторонние 1-слойные
9,4
DVD-14
1-слойные с одной стороны и 2-слойные с другой
13,24
DVD-18
2-сторонние 2-слойные
17,1
Физическая основа DVD-дисков та же, что и уCD, только питы мельче и меньше длина волны света лазерного луча, используемого для чтения и записи. Длина волны светового потока лазера уCD-дисководов составляет 0,76 мкм, уDVD-дисководов – 0,65-0,635 мкм, это снижение дало возможность уменьшить площадь пита в несколько раз. За счет более тонкой структуры емкость дисковDVDдостигает гигабайтных величин.
DVD может иметь одну или две рабочие стороны, и один или два рабочих слоя на каждой стороне. В двухслойных дисках лазерный луч сначала считывает информацию на нижнем, более глубоком слое, а затем перефокусируется на верхний, полупрозрачный слой.
В зависимости от числа слоев и сторон имеется несколько вариантов (табл 1). Цифра в названии получается путем округления емкости диска до целого числа в большую сторону. Вместимость можно определить на глаз: определить количество рабочих сторон и обратить внимание на их цвет: двухслойные стороны обычно имеют золотистый цвет, а однослойные – серебряный. Разумеется, наиболее распространен односторонний однослойный DVD.
На DVDможно записать примерно те же данные, что и наCD:
DVD-Video – записывают видео на одну дорожку, звук – на другую;
DVD-Audio – содержит неархивированные аудиоданные высокого качества;
DVD-Data – содержит любые данные, читаемые компьютером;
смешанное содержимое.
Эти данные записываются в одной файловой системе, и, в отличие от CD, нет фундаментальных различий в аудиозаписи и записи данных. А значит, на аудиоDVD-RWвпоследствии можно будет записывать данные.
У DVDнамного выше скорость чтения/записи данных: единица скорости равна 1,32 Мб/сек, это в 8,8 раз больше, чем у компакт-диска. То есть, цифры скорости 4х, 10х и др. означают скорость примерно в 9 раз большую, чем уCD.
У DVDесть два стандарта записи:DVD-R(W) иDVD+R(W). Первоначально, в 1997 году появилсяDVD-R(W). Но цена лицензии на эту технологию была слишком велика, и поэтому несколько производителей объединились и в 2002 году разработали стандартDVD+R(W). Разгорелась «война форматов». Но сейчас накал борьбы снизился, поскольку приводыDVDв основном переориентировались на чтение/запись обоих форматов. Однако старые или дешевые плееры могут поддерживать только один стандарт, в основном этоDVD-R(W), появившийся на 5 лет раньше.