6.3.3. Файловые системы компакт-дисков

Первые накопители на компакт-дисках имели множество несовместимых файловых систем. Это было обусловлено отсутствием в первой спецификации хранения данных на CD описания файловой системы и универсальных файловых форматов. Первой попыткой ввести стандарт на файловые системы компакт-дисков является спецификация High Sierra, которая сделала компакт-диски универсальными компьютерными носителями. В настоящее время наиболее известными файловыми системами для компакт-дисков являются системы: ISO 9660, CDFS, Joliet и UDF.

Стандарт ISO 9660 имеет три уровня:

• первый уровень накладывает на файлы и каталоги жёсткие ограничения:

  • файлы не могут быть фрагментированы;

  • имена файлов могут быть записаны только в формате 8.3, поддерживающимся MS DOS, и содержать только символы A – Z, 1 – 9 и подчеркивание;

  • имя каталога не может содержать более 8 символов и не должно иметь расширение;

  • максимальный уровень вложенности каталогов не более восьми;

• второй уровень разрешает имена файлов и каталогов длиной до 30 символов (включая расширение для файлов);

• третий уровень разрешает длину имён файлов и каталогов до 30 символов и фрагментацию файлов.

Диск в стандарте ISO 9660 (рис. 6.6) имеет следующие элементы:

• область идентификации и синхронизации;

• системная область;

• оглавление тома;

• область данных.

Данные в таком томе начинаются с 16 сектора первой дорожки. На много сессионном томе создаётся несколько аналогичных структур.

Область идентификации и синхронизации

Системная область

Оглавление тома

Область данных

Рис. 6.6. Структура односессионного тома на компакт-диске в стандарте ISO 9660

Стандарт CDFS разработан для операционных систем Windows NT и соответствует второму уровню стандарта ISO 9660.

Длина имени файла или каталога, превышающая 30 символов, в настоящее время встречается достаточно часто. Поэтому стандарт ISO 9660 имеет расширение Joliet. Стандарт поддерживает:

• имена файлов и каталогов длиной до 64 символов Unicode (т.е. до 128 байт);

• расширения имён каталогов;

• не ограниченный уровень вложенности каталогов;

• многосессионную запись.

Кроме Joliet существуют также расширения стандарта ISO 9660:

• Rock Ridge для накопителей CD-ROM, поддерживающий запись дополнительной информации для файловых систем UNIX/POSIX;

• Mount Rainier, обеспечивающий эффективную обработку данных, содержащихся на носителях CD-RW и DVD+RW.

Формат UDF ориентирован на пакетную запись, т.е. на запись небольших объёмов данных на диски CD-R/RW. В целом напоминает стандарт записи на магнитные носители, поддерживает имена файлов до 255 символов, требует дисководы CD-R/RW или обычные дисководы CD-ROM, соответствующие требованиям спецификации MultyRead. Имеет следующие особенности: в именах файлов могут быть символы верхнего и нижнего регистров, максимальная длина пути до 1023 символа.

В зависимости от данных различают ряд форматов записи данных на компакт диски:

• CD-DA – формат для записи звуковых данных;

• CD-ROM – для алюминиевых дисков, изготавливаемых прессованием;

• Смешанный формат – комбинирует данные CD-ROM и CD-DA;

• CD-ROM/XA – формат для смешанной записи компьютерных данных и графических, звуковых и видео данных с поддержкой запис в несколько сеансов;

• PhotoCD – формат для графических данных с поддержкой многосеансовой записи;

• VideoCD – формат для высококачественной записи видеофильмов;

• Enhanced CD – формат, поддерживающий запись в два сеанса данных для мультимедиа и компьютерных данных;

• CD-I – для интерактивных мультимедийных приложений, запускающихся на компьютерах с телевизором вместо монитора;

• CD-I Brige – для интерактивных мультимедийных приложений, запускаемых на обычных компьютерах;

• CD-UDF – универсальный дисковый формат.

Формат CD-DA предусматривает создание диска, на который данные записываются за один сеанс работы. На диске может быть создано до 99 дорожек, расположенных последовательно друг за другом (рис. 6.7,а). В начале диска записывается заголовок сеанса Lead-in длительностью 120с, в конце – область Lead-out, заполненная нулями и позволяющая плееру обнаружить конец диска. Между дорожками с данными вставляются зазоры длительностью в 2 с. Данные записываются блоками по 2352 байта, средства контроля ошибок при чтении данных не предусмотрены.

Формат CD-ROM (рис. 6.7,б) в настоящее время используется, как правило, для алюминиевых компакт-дисков, создаваемых по технологии прессования. Формат предусматривает создание на диске одной дорожки, ограниченной областями Lead-in и Lead-out. Данные не диск записываются блоками двух типов:

• Mode-1 – для компьютерных данных длиной 2352 байта, из которых 2048 байт занимают данные, а 304 байта – служебные области для обнаружения ошибок;

• Mode-2 – для сжатых графических, звуковых или видеоданных длиной 2336 байт.

Lead-in 120 c

Дорожка

Зазор 2 с

. . .

Дорожка

Зазор 2 с

Lead-Out 000000000

а)

Lead-in

. . .

Lead-Out 000000000

блоки данных б)

Lead-in

Компьютерные данные (CD-ROM, Mode-1)

Зазор

CD-DA

Зазор

. . .

Зазор

CD-DA

Зазор

Lead-Out 000000000

в)

Lead-in

CD-ROM, Mode-1

CD-DA

. . .

CD-ROM, Mode-1

CD-DA

Lead-Out 000000000

г)

Lead-in	CD-ROM, Mode-1	CD-DA	. . .	CD-ROM, Mode-1	CD-DA	Lead-Out 000000000
Lead-in	CD-ROM, Mode-1	CD-DA	. . .	CD-ROM, Mode-1	CD-DA	Зазор
	CD-ROM, Mode-1	CD-DA	. . .	CD-ROM, Mode-1	CD-DA	Lead-Out 000000000

д)

Lead-in	CD-DA	Зазор	CD-DA	. . .	CD-DA	Зазор	CD-DA	Lead-Out 000000000
Lead-in	CD-ROM, Mode-1	CD-ROM, Mode-1		. . .	CD-ROM, Mode-1		CD-ROM, Mode-1	Lead-Out 000000000

е)

Рис. 6.7. Форматы данных на компакт-дисках: CD-DA (а), CD-ROM (б), смешанный (в), односеансовый CD-ROM/XA (г), многосеансовый CD-ROM/XA с двумя сеансами (д), Enhanced CD (е)

Смешанный формат (рис. 6.7,в) предусматривает запись на одном диске компьютерных и звуковых данных на дорожках CD-ROM (Mode-1) и CD-DA соответственно. Он позволяет добавить к программам высококачественное звуковое сопровождение. При проигрывании диска на обычном плеере делается попытка первым воспроизвести компьютерные данные как звук.

Формат CD-ROM/XA является расширением формата CD-ROM, имеющим ряд особенностей:

• чередование блоков компьютерных данных с блоками графических, звуковых и видео данных (рис. 6.7,г);

• поддержка многосеансовой записи (рис. 6.7,д).

На рис. 6.7,д показан диск с данными, записанными в два сеанса. Каждый сеанс ограничивается областями Lead-in и Lead-out, дорожки во втором сеансе разделены зазором.

Формат предусматривает применение для компьютерных данных секторов типа Form 1 (с коррекцией ошибок) и секторов Form 2 (без корректирующего кода) – для мультимедийных. При таком способе записи возможно организовать многопоточное чтение данных и параллельное выполнение программы и воспроизведение звукового или видео сопровождения. Возможно создание дисков смешанного формата, в которых после дорожки с секторами типа Form 1 следуют несколько звуковых дорожек с секторами Form 2.

Формат PhotoCD применяется в основном для записи графических данных и поддерживает многосеансовую запись. На физическом уровне этот формат реализован как многосеансовый формат CD-ROM/XA.

Формат Enhanced CD (рис. 5.6,е), он же CD Extra и CD Plus, обеспечивает помещение на один диск компьютерных данных и данных для мультимедиа, причем компьютерные данные записываются во втором сеансе. Это обеспечивает возможность проигрывания данных мультимедиа на обычном плеере.

Формат VideoCD используется для записи на компакт-диски видеофильмов. Первая дорожка диска записана в формате CD-ROM/XA. На ней хранятся информация о компакт-диске и программы. Следующие дорожки содержат видео информацию , сжатую по стандарту MPEG.

Форматы CD-I и CD-I Brige – предназначены для интерактивных мультимедийных приложений. Первый из них используется для приложений, написанных для небольших компьютеров, использующих вместо монитора обычные телевизоры, второй – для приложений, запускающихся на обычных компьютерах. Формат CD-I Brige представляет собой набор спецификаций, определяющих способ записи информации в формате CD-I на дисках CD-ROM/XA и используется для дисков PhotoCD и VideoCD.

Контрольные вопросы:

1. Определите понятия "файл", каталог", родительский каталог", "надкаталог", "вложенный каталог", "путь".

2. Какие типы файлов поддерживают операционные системы?

3. Что такое последовательный и прямой доступ к данным файла?

4. Что такое атрибуты файла?

5. Что такое файловая система? Каково её назначение?

6. Что такое система управления файлами? Каковы функции файловой системы?

7. Что такое монтируемые файловые системы? Поясните структуры файловых систем (одноуровневую, иерархическую, сетевую).

8. Поясните структуры файловых объектов в файловых системах FAT16, FAT32, VFAT.

9. Поясните структуру логического диска с файловой системой FAT16.

10. Поясните структуру логического диска с файловой системой VFAT.

11. Опишите размещение файлов на диске с таблицей FAT.

12. Дайте характеристику файловых систем FAT16, FAT32, VFAT.

13. Дайте характеристику файловой системы NTFS.

14. Поясните структуру тома файловой системы NTFS.

15. Каковы средства самовосстановления файловой системы NTFS?

16. Что такое объектная модель безопасности файловой системы NTFS?

17. Поясните стандарт ISO 9660 и его расширения.

18. Поясните структуру односессионного тома компакт диска.

19. Поясните формат записи CD-DA;

20. Поясните формат записи CD-ROM;

21. Поясните смешанный формат записи данных;

22. Поясните формат записи CD-ROM/XA;

23. Поясните формат записи PhotoCD;

24. Поясните формат записи VideoCD;

25. Поясните формат записи Enhanced CD;

26. Поясните формат записи CD-I и CD-I Brige;

27. Поясните формат записи CD-UDF.