vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

6

Стратегии чтения и записи

Понятие "стратегия" по отношению к процессу чтения и записи оптических дисков связано с природой процесса работы оптического привода с носителями. Дорожка с данными закручена на диске по спирали – от центра к краю. Скорость, с которой метки на спиральной дорожке "пролетают" под считывающей головкой, зависит не только от угловой скорости вращения диска, но и от того, в каком месте дорожки (на каком расстоянии от центра) происходит доступ. При равной скорости вращения данные в начале диска читаются и записываются медленнее, чем данные в конце диска, примерно в

2.4 раза.

Первые оптические приводы были предназначены для воспроизведения музыкальных дисков. Для обеспечения стабильной работы необходимо было обеспечить стабильную линейную скорость "пролета" меток под головкой. Поэтому скорость вращения плавно регулировалась таким образом, чтобы скорость чтения оставалась постоянной. Такая стратегия управления вращением диска получила название CLV – Constant Linear Velocity (рис.3). При чтении начала диска обороты диска максимальны, с приближением к внешнему ободку они снижаются.

Когда началось использование дисков CD-ROM для хранения компьютерных данных, разработчики захотели увеличить скорость чтения. Поначалу прирост скорости достигался простым увеличением оборотов двигателя, вращающего диск, без изменения стратегии. Именно так, с использованием CLV, но с повышением оборотов в несколько раз, работали приводы CD-ROM первых поколений. Однако обороты, необходимые для чтения данных на скорости 16х в начале диска, уже подвергают механику оптического привода слишком большим нагрузкам. Да, в конце диска обеспечить высокую скорость можно и на приемлемых оборотах, но в начале этого сделать уже не удается.

Применение стратегии CAV – Constant Angular Velocity – позволило производителям приводов и дальше наращивать скорости. Только теперь уже речь не идет о постоянной скорости чтения. Стратегия CAV предполагает удержание постоянной скорости вращения диска вне зависимости от места, где выполняется чтение. Электроника современного привода автоматически подстраивается под нужный поток данных. При стратегии CAV реальная скорость чтения данных в начале диска отличается от скорости чтения в конце диска, как мы уже говорили, в 2.4 раза.

(Заметим, что удержание высоких оборотов диска возможно только при непрерывном чтении данных. Если необходимо перемещение между различными секторами, например, при запуске программы с диска, то привод обороты понижает, иначе он не сможет "поймать" дорожку. Соответственно падает и скорость работы).

Существуют две гибридных стратегии, используемых при выполнении записи. Стратегия Z-CLV (Zoned CLV) предусматривает удержание постоянной скорости записи (и постоянной мощности лазера) не на всем протяжении диска, а в пределах одной зоны (их обычно 2-4). Это особенно важно для капризных дисков типа RW, которые очень чувствительны к мощности лазера. В пределах каждой зоны скорость вращения изменяется в одинаковом диапазоне, но скорость записи остается постоянной.

Стратегия P-CAV (Partial CAV) предполагает разделение диска на две части. В начальной части диска используется стратегия CAV – с удержанием максимально возможной скорости вращения. С того места диска, где скорость обмена данными достигает заданной цифры, начинает применяться стратегия CLV: обороты снижаются, а скорость обмена остается постоянной. Такое искусственное ограничение необходимо в случае, когда рабочий слой диска не способен воспринимать данные на большой скорости. Применение

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

7

P-CAV позволяет максимально быстро записать диск, не превысив ни безопасных оборотов, ни безопасной скорости записи.

Рис.3

Современные приводы обычно используют все виды стратегий в зависимости от типа диска и выбранной скорости записи. Для дисков RW обычно применяются стратегии CLV или Z-CLV, диски R записываются либо по стратегии CAV, либо P-CAV. Скорость чтения тоже можно ограничить, воспользовавшись специальными утилитами. Обычно для скоростей ниже 12х выбирается стратегия CLV, для высоких скоростей применяется CAV

или P-CAV.

Характеристики оптических накопителей

Основными характеристиками приводов CD-ROM являются следующие:

-скорость передачи данных (Data Transfer Rate — DTR);

-среднее время доступа (Access time— AT);

-объем буферной памяти (Buffer Memory);

-коэффициент ошибок (Error Rate);

-средняя наработка на отказ (Mean Time Between Failure —MTBF);

-тип интерфейса.

Скорость передачи данных — это максимальная скорость (в Кбайт/с), с которой привод может пересылать данные в память компьютера. Это наиболее важная характеристика привода.

Первое поколение приводов CD-ROM, как и проигрыватели Audio CD {СD-DA), имело скорость передачи данных 150 Кбайт/с. Скорость передачи данных у приводов следующих поколений кратна этому значению. Соответственно они называются двух-, трех-, четырехскоростными (обозначаются как 2х,3х, 4х и т. д.).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

8

Среднее время доступа — это время, которое требуется приводу для нахождения на носителе нужных данных (реальное время доступа зависит от места расположения конкретных данных на диске). При считывании данных на внутренних дорожек диска время доступа будет меньше, чем при считывании с внешних дорожек. Поэтому в документации на накопители приводится среднее время доступа, определяемое как среднее значение при выполнении нескольких считываний данных с различных (выбранных случайным образом) участков диска. Приводы с большей скоростью передачи данных имеют, как правило, меньшее время доступа. Типовые значения среднего времени доступа современных приводов CD-BOM находятся в диапазоне 80-300 мс.

Объем буферной памяти. Под объемом буферной, памяти понимается емкость встроенного оперативного запоминающего устройства привода CD-RОM. Буферная память используется для уменьшения времени доступа к данным на CD и увеличения производительности компьютера в целом. Благодаря буферной памяти данные в память компьютера могут передаваться с постоянной скоростью. Поясним это на примере. Считываемые данные обычно находятся на различных участках диска; Время доступа к данным, находящимся на разных дорожках, различно. Это приводит к задержкам поступления данных. Такие задержки практически незаметны при работе с текстом, но при считывании видеоизображений или звукового сопровождения возникающие паузы просто недопустимы. Если управление приводом CD-ROM осуществляется интеллектуальным драйвером, то в буфер может быть заранее записано оглавление [иска, что, в свою очередь, способствует более быстрому обращению к. фрагменту запрашиваемых данных. ...

Оптимальный объем буферной памяти определяется многими факторами. Читается, что для приводов CD-ROM 2х объем памяти должен составлять е менее 64 Кбайт, а для CD-ROM 4х и более — не менее 256 Кбайт. Современные приводы CD-ROM оснащаются буферной памятью емкостью 128-512 Кбайт. Частично компенсировать недостаточный объем буферной памяти .привода СD-ROM позволяют программы (драйверы) буферизации, или кэширования дисков, использующие для этого ОЗУ компьютера.

Коэффициент или скорость ошибок - представляет собой оценку вероятности искажения информационного бита при его считывании приводом CD-ROM, Данный параметр косвенно отражает способность привода корректировать ошибки записи/воспроизведения, что непосредственно отражается на «читаемости» компактдиско». Как правило, паспортное значение коэффициента ошибок составляет около 10-12 с коррекцией ошибок.

При считывании данных с загрязненного или поцарапанного участка диска привод регистрирует сбой (точнее, пакет или группу ошибочных битов). Если ошибку не удается устранить за счет избыточности помехоустойчивого кода, применяемого при записи/считывании с CD, то привод пытается считывать данный участок диска на пониженной скорости до тех пор, пока попытка не закончится удачей. Современные приводы с интеллектуальной коррекцией ошибок после этого снова переключаются на максимальную частоту вращения до обнаружения следующей ошибки. В большинстве случаев в результате таких ошибок время чтения файла значительно увеличивается.

Средняя наработка на отказ — это среднее время (в часах), характеризующее безотказность работы привода CD-ROM. Данный параметр характеризует надежность привода как технического устройства.

У первых моделей приводов CD-ROM средняя наработка на отказ составляла не менее 30 тыс. ч (около 3,5 лет круглосуточной работы). У современных моделей этот показатель лежит в пределах 50-125 тыс. ч, что почти на порядок превышает срок морального старения модели накопителя.

Тип интерфейса. Для подключения к компьютеру в приводах CD-ROM могут использоваться следующие интерфейсы:

- IDE, E-IDE (ATAPI);

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

9

-SATA;

- SCSI.

3. Задания к лабораторной работе и порядок их проведения

Задание 1

Информационная утилита

Nero Info Tool для сбора сведений об оптическом накопителе

Порядок проведения задания:

1. Откройте программу Nero Info Tool. Главное окно программы имеет несколько вкладок.

2.Откройте вкладку DRIVE (ПРИВОД) (рис. 4).

Здесь отображаются такие характеристики привода, как его тип (Туре), скоростные параметры (Write Speed и Read Speed), размер буфера (Buffer size), версия микропрограммы (Firmware Version), серийный номер (Serial number). Также в этой вкладке отображается информация о поддерживаемых стандартах чтения и записи. Таким образом, утилита Nero Info Tool отображает все сведения в удобном для анализа виде.

3.Определите параметры вашего ОН, сохраните результаты.

4.Откройте вкладку DISK (ДИСК).

Рис.4

Данная вкладка содержит следующую информацию о диске: тип (Туре), объем записанной информации (Capacity), а также название изготовителя, тип диска и возможные скорости его записи. Кроме этого, в данной вкладке отображается информация о структуре диска (точнее, о типе файловой системы (File Systems), названии

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

11

Оцениваемые показатели привода на данной вкладке.

Transfer Rate – главным предназначением этого теста является измерение скорости считывания данных с того или иного носителя. Во время его прохождения программа рисует два графика. Первый имеет зеленый цвет и показывает текущую скорость чтения на данном участке диска, второй рисуется желтым цветом и отображает скорость вращения шпинделя. Также эти графики позволяют определить используемую технологию чтения/записи дисков в приводе.

DAE Quality – проверяет качество извлечения аудиотреков с CD-Audio дисков. Программа копирует несколько первых секторов с аудио компакт-диска на жесткий диск, а потом производит считывание и сравнение тех же секторов с записанными на винчестер. В зависимости от совпадения результатов проверки выставляется оценка от 0 до 10. Также данный тест позволяет определить наличие функции "точный поток" у привода;

Seek/Access Time – данный параметр указывает время поиска, либо время доступа к носителю. Во втором случае, в отличие от первого, помимо поиска необходимой дорожки происходит считывание одного сектора, на что естественно затрачивается еще несколько дополнительных миллисекунд.

Настроить данный параметр можно в меню File->Options программы. Сам тест проводится для трех различных случаев: Random – программа произвольно выбирает участки диска и измеряет скорость поиска/доступа, 1/3 – происходит считывание одной трети диск с его начала, Full – привод производит считывание данных со всего диска от начала до конца;

CPU Usage – здесь Nero CD-DVD Speed измеряет степень загрузки процессора при чтении диска на скоростях 1х, 2х, 4х и 8х;

Burst Rate – показывает скорость передачи данных к приводу. Стоит отметить, что корректно данный тест проходится только при поддержке приводом функции кэширования;

Spin Up/Down Time – этот показатель определяет возможности накопителя по раскручиванию/остановки вставленного носителя. Первый параметр определяет время остановки диска, а второй – время, которое проходит с полной остановки до начала чтения данных. В данном случае меньшее время обозначает лучший результат;

Load/Eject Time – измеряет время выдвижения и закрытия лотка привода, а также интервал, который проходит до начала считывания данных. Чем ниже этот интервал, тем быстрее накопитель может начать работу со вставленным диском.

Другие показатели, отображаемые программой:

- Скорость (Speed) — показывает скорость чтения в единицах базовой скорости 150 кбит/с (например, 4х = 4 х 150 = 600 кбит/с) — для CD и в единицах базовой скорости 1,38 Мб/с — для DVD.

-Среднее (Average) — показывает среднюю скорость.

-Начало (Start) показывает скорость в начале диска.

-Конец (End) — показывает скорость в конце диска.

3. Загрузите любой диск с данными в привод вашего компьютера.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

13

Рис.7

При помощи Advanced DAE Quality Test предоставляется возможность определять насколько качественно накопители могут извлекать аудио данные с CD-DA компактдисков.

Во время прохождения теста определяются следующие параметры:

Data Errors – по данному показателю можно определить количество неверно прочитанных аудио-сэмплов;

Sync Errors – ошибки синхронизации. Они возникают при невозможности считывания данных из секторов диска. В этом случае происходит либо чтение из соседнего сектора, либо сектор просто пропускается.

On The Fly Copying – определяет возможность привода извлечения аудиоданных на скоростях 1х, 2х, 4х, 6х, 8х, 10х, 12х и 16х.

Помимо этого также определяются некоторые дополнительные параметры:

Offset – определяет показатель смещения. Обычно большинство приводов не способно считывать аудиоданные с того места, где они начинаются. Данный параметр как раз и показывает на сколько точно (или не точно) рассматриваемый накопитель начинает чтение. Таким образом чем меньше значение смещения, тем

точнее будут извлечены аудиотреки;

Read Leadin, Leadout, CD Text, Subchannel Data – эти показатели определяют возможность устройства считывать данные из служебных областей диска. В частности, если будет установлена галочка напротив Leadin и Leadout, то это означает наличие поддержки чтения вводных и выводных областей CD-Audio диска, что положительно влияет на точность копирования диска. Данные CD Text представляют собой информацию об исполнителе, а также название трэка, альбом и т. д. Что касается чтения субканальных данных (Subchannel Data), то ее поддержка говорит о возможности получения идеальных копий диска.

8.Загрузите тест Advanced DAE Error Correction Test , выбрав тест из меню Запуск теста (Run

test).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

14

Результаты теста, в качестве примера, представлены на рис.8.

Рис.8

В отличие от предыдущего этот тест показывает, на сколько хорошо рассматриваемый привод может работать с ошибками C2. В частности определяется, какое количество таких ошибок должно быть найдено (C2 Errors) и сколько их было найдено на самом деле (C2 Missed). Помимо этого также находятся ошибки синхронизации (Sync Errors) и ошибки сравнения (Compare Errors). Последние определяются путем копирования аудиосэмпла на жесткий диск с последующим его сравнением с тем, что находится непосредственно на диске. Окончательный результат определяет очки качества (Quality Scores), а также точность нахождения ошибок C2 (C2 Accuracy).

Стоит отметить, что применяемый при прохождении данного теста компакт-диск имеет очень серьезные механические повреждения рабочей поверхности.

Содержание отчета.

Отчет должен содержать:

1.Краткие общие сведения об оптических приводов и дисков;

2.Параметры и характеристики оптических приводов и дисков;

3.Результаты и анализ тестирования оптических приводов и дисков;

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

15