Реферат: Компакт-диски. Классификация. Принципы чтения и записи. Реферат компакт диски

Реферат - Компакт-диск - Информатика

Изобретение цифрового компакт-диска традиционно приписывается двум компаниям: либо голландцы из Philips его придумали сами, либо им помогали японцы из Sony. Произошло это в самом начале 1980-х. Но есть другая версия: CD изобрёл американский физик ещё в 1960-х.

Авторство вышеназванных фирм подтверждают многие источники, к примеру, популярная энциклопедия Wikipedia. Если верить ей, Philips и Sony совместно разработали цифровой компакт-диск в 1980-м, а спустя два года в городе Лангенхаген (Langenhagen), близ Ганновера, началось его массовое производство.

Потом подключились Microsoft и Apple, чьими стараниями CD превратился в CD-ROM, который в 1987 году совершил революцию в мире персональных компьютеров. Вот, стало быть, и вся история появления компакт-диска.

Теперь «альтернативная» точка зрения. В 1931 году в Бремертоне (Bremerton), штат Вашингтон, родился Джеймс Расселл (James T. Russell).

Своё первое изобретение он совершил в шесть лет — построил кораблик с дистанционным управлением, в трюме которого по волнам ходил его завтрак.

В 1953 году Расселл закончил колледж в Портленде и стал бакалавром физики. В качестве физика он и устроился на работу в лабораторию компании General Electric, где затеял ряд экспериментальных проектов.

Считается, что Джеймс Расселл был одним из первых, кто стал пользоваться цветным телевизионным экраном и клавиатурой в качестве человеко-машинного интерфейса. Он же первым спроектировал и построил агрегат для сварки пучком электронов.

В 1965 году, когда базирующийся в штате Огайо институт Battelle Memorial открыл в Ричлэнде Тихоокеанскую северо-западную лабораторию (Pacific Northwest Laboratory), Расселл стал её старшим научным сотрудником. Тогда он уже знал, в каком направлении будет работать. Дело в том, что физик был страстным любителем классической музыки. И, как многие меломаны того времени, Расселл часто расстраивался из-за ухудшающегося со временем качества записи на виниловых пластинках.

Пытаясь внести усовершенствования, учёный даже пытался использовать в качестве звукоснимателя иголки кактуса.

Однажды в субботу днём Расселл решил набросать схему лучшей, по его мнению, цифровой системы записи и воспроизведения звука.

В итоге он «родил» действительно революционную идею — придумал устройство, в котором отсутствовал физический контакт между компонентами процесса проигрывания записи.

На тот момент Расселл был знаком с цифровой записью данных на перфокартах и магнитной ленте, но понял, что лучший способ — использовать свет.

0 и 1, темнота и свет — раздумывал физик — если двоичный код достаточно хорошо уплотнить, в нём можно хранить не просто мелодии, а целые энциклопедии.

В институте учёному, хотя и не сразу, но пошли навстречу, разрешив работать над персональным проектом по переводу аналогового сигнала в цифру.

И через пару лет Расселл изобрёл первую оптико-цифровую систему записи и воспроизведения, которую запатентовал в 1970 году.

Он нашёл способ записи на жёсткий фоточувствительный диск данных в виде крошечных «битов», светлых и тёмных, каждый — микрон в диаметре.

Лазерный луч считывал двоичный код, а компьютер преобразовал данные в электронный сигнал, который тогда было сравнительно просто преобразовать в слышимую или видимую «трансляцию». Вот это и было первым цифровым компакт-диском.

В 1970-е изобретатель продолжил совершенствовать своё детище, пытаясь приспособить его к любой форме данных.

Как и множество разработок, опередивших своё время, CD поначалу не слишком заинтересовал инвесторов. Но в 1971 году рисковый бизнесмен Эли Джекобс (Eli Jacobs) основал корпорацию Optical Recording и пригласил Расселла в команду, которая должна была

Идея была такая: распространять телевизионные программы на небольших пластмассовых носителях, рассылая их по почте, чтобы люди могли в любой момент посмотреть любимую передачу.

По сути, речь шла о том, что сейчас называется видеомагнитофонами и кассетами для них.

В 1974 году на выставке в Чикаго компания представила оптико-цифровую телевизионную машину для записи и воспроизведения, первое устройство, которое переводило цветное изображение в цифру, но мир не перевернулся, инвесторы не отреагировали.

Через год, летом 1975-го, в лабораторию Расселла наведались представители Philips и невысоко оценили его работу: «Они сказали, что „это очень хорошо для хранения данных, но вы не можете приспособить это для видео или аудио“, — вспоминал физик.

Нужно сказать, что за несколько лет до посещения лаборатории голландская компания выпустила свой лазерный диск для аналогового оптического видеоплеера.

В Нидерландах были убеждены, что аналог — единственно возможный вариант: „Philips тогда вложила $60 миллионов в разработку лазерного диска, никто не говорил им, что они совершают ошибку“, — рассказывал Расселл.

Два месяца спустя после экскурсии по лаборатории изобретателя Philips представила компакт-диск — практически точно такой же.

В конечном счёте, не только Philips, но и Sony, и другие компании вплотную занялись продвижением технологии Расселла, не упоминая его имени.

Сам Расселл, впрочем, не монополизировал права на технологию: „Трудно сказать, сделали ли эти люди всё сами, независимо от меня. Ведь в том, что у двух или более человек, находящихся в разных местах, может родиться одна и та же идея, ничего необычного нет. Вполне возможно, мы работали параллельно. Но позже они заплатили за это“.

Действительно, Sony и Philips выплатили лицензионные платежи от продаж проигрывателя компакт-дисков. Деньги получили институт Battelle Memorial, корпорация Optical Recording и её хозяин Джекобс.

В 1992 году Time Warner и другие производители дисков подали на Optical Recording в суд, заплатив, в конечном счёте, $30 миллионов за нарушение патентов, так как суд решил — у корпорации эксклюзивные права на технологию CD.

Тем не менее, из всех этих денег Расселл ни разу не получил ни цента, так как 26 патентов на „компакт“ принадлежали его работодателю, то бишь — Optical Recording.

Однако и это изобретателя не остановило. Он продолжил работать над оптическими системами хранения данных и придумал нового конкурента накопителям на жёстких дисках — оптическую память произвольного доступа (Optical random-access memory — ORAM).

В этой системе нет вращающегося диска и вообще — ни одной движущейся части, данные считываются светом. В 1991 году Расселл вместе с партнёром Полом Наем (Paul Nye) создал компанию Ioptics — специально для ORAM. Но даже, несмотря на многомиллионные инвестиции от Microsoft, дело не выгорело, система оказалась невостребованной.

Чем сейчас занимается изобретатель, „породивший“ за свою жизнь более 50 патентов, сказать сложно. Последние упоминания о нём в прессе датированы 2000 годом, когда 53-летний Расселл был удостоен премии Vollum Award за выдающийся вклад в развитие науки и техники.

Разумеется, во всей этой истории можно усмотреть стремление американцев приписать себе изобретение всех жизненно важных вещей.

Но даже если это так, Джеймс Рассел пионером в своём деле быть не перестанет. Поэтому, справедливости ради, пусть наряду с новаторством Philips и Sony живёт и эта версия появления CD.

/>1. Компакт-диски

– это носители информации, предназначенные для хранения информации в цифровой форме (в виде набора чисел). Семейство компакт-дисков включает в себя носители различных типов, оптимизированных для хранения и использования специфичных видов информации. Несмотря на разнообразие типов КД, всем им присущи общие черты, или характеристики.

2. Физические характеристики компакт-диска

Геометрические размеры. Все члены семейства КД представляют собой диск диаметром 120 мм, имеющий в центре отверстие диаметром 15 мм. Толщина диска – 1.2 мм.

3. Конструкция компакт-диска

Конструктивно диск представляет собой трехслойный «пирог»:

/>

Подложка из оптически прозрачного материала (поликарбонат), которая изготавливается методом литья под давлением. При изготовлении подложки на одной из ее поверхностей формируется информационный рисунок, состоящий из ямок (питов) и промежутков между ямками (лэндов). На информационный рисунок напыляется тонкий отражающий слой. Поверх отражающего слоя наносится слой лака, защищающий диск от повреждений. Как правило, на защитный лак наносится лейбл.

4. Способ считывания информации

/>

Для чтения информации с КД используется луч лазера инфракрасного диапазона (ИК). Луч подается на вращающийся диск со стороны подложки, отражается от отражающего слоя и возвращается на специальный фотоприемник. При попадании луча на питы и лэнды интенсивность отраженного луча меняется. В итоге, на выходе фотоприемника формируется электрический сигнал, повторяющий по форме информационный рисунок на поверхности компакт-диска.

5. Особенности оптического способа считывания информации

Успешное считывание информации зависит от состояния поверхности КД. Царапины, пыль и загрязнения затрудняют, а иногда и делают невозможным считывание информации с КД.

Применение лазера ИК-диапазона позволяет использовать для изготовления КД не только прозрачный поликарбонат, но и цветной тоже, вплоть до очень темных. При этом темные материалы являются светонепроницаемыми только в видимом диапазоне светового спектра. В ИК-диапазоне такой материал остается прозрачным.

Базовый формат – CD Audio

Исторически первым в семействе КД появился Compact Disc Digital Audio (CD DA).

6. Что находится внутри кадра

Внутри кадра находится набор чисел, представляющих закодированный звук. Процесс преобразования звука в набор чисел описан в Лекции №1а (Основы цифрового кодирования информации). В этой же лекции даны основы двоичной арифметики и определения бита, байта и двоичного слова.

На компакт-диске размещается два звуковых канала (стереозвук). Выборка звуковых отсчетов производится с частотой 44100 Гц (44,1 кГц) и разрядностью 16 бит (2 байта) на каждый канал. Поскольку в одной секунде КД содержится 75 кадров, один кадр содержит в себе 44100/75 = 588 отсчетов звукового сигнала. Размер кадра определяется следующим образом:

588 отсчетов * 2 канала * 2 байта = 2352 байта.

Знание частоты выборки (44,1 кГц) необходимо в случае передачи заказа на цифровом носителе, отличном от КД. К примеру, на DAT -кассете или в компьютерном файле (WAV -формат) звук может быть записан с частотой выборки 48 кГц. В этом случае при подготовке мастер-диска приходится выполнять пересчет частоты аппаратными или программными средствами. Субъективно это меняет звучание, что может вызвать претензии заказчиков к качеству звука. Поэтому от очень требовательных заказчиков желательно получать цифровые носители звука со стандартной частотой дискретизации (это касается, в основном DAT -кассет и WAV -файлов).

7. Принципы доступа к информации

Для аудио-диска объектом выбора обычно является трек. Для того чтобы выбрать любой трек, достаточно информации, записанной в TOC.

Для CD-ROM, как и для любого компьютерного носителя, объектом выбора являются файлы и папки (директории). Папки тоже являются файлами особого назначения. Поэтому записей в TOC недостаточно для доступа к объектам CD-ROM.

Для доступа к файлам на дисках CD-ROM формируется файловая структура (ФС). ФС – это набор служебных записей, описывающих местоположение и атрибуты файлов и папок. Файловые структуры бывают разные, и любая из них может быть размещена на CD — ROM. Так, например, на дисках для ПК Макинтош может быть сформирована файловая система HFS (Hierarchical File System), которая используется на жестких дисках ПК Макинтош. Такие диски читаются только на ПК Макинтош.

Для обеспечения универсальности дисков CD-ROM была разработана файловая система ISO 9660. Диски с этой файловой системой совместимы с операционными системами ПК Windows, MacOS и Unix. Базовый вариант этой файловой системы накладывает ограничение на длину имени файла и символы, которые можно было использовать в названии файла (схема «8+3», до 8 символов в имени файла и до 3 символов в расширении). В имени файла можно использовать только символы английского алфавита, цифры и знак подчеркивания. Метка диска не должна быть длиннее 11 символов и не должна содержать пробелы.

Метка диска (Volume Label) – идентифицирует диск при его загрузке в привод CD-ROM. В проводнике Windows метка диска отображается справа от значка привода CD-ROM.

В 1995 году было введено дополнение к ISO 9660 (Joliet Specification), позволяющее использовать в именах файлов длинные имена, символы национальных алфавитов и пробелы (система кодирования Unicode).

Файловая система Joliet формируется на КД в дополнение к ФС ISO 9660. Фактически на диске присутствуют две файловые системы. Те компьютеры, которые не поддерживают Joliet, показывают имена файлов из ФС ISO 9660. При формировании файловой структуры ISO 9660 длинные имена урезаются и в конце добавляются знак «~» и цифра.

Есть еще один вариант формирования длинных имен, реализованный в некоторых программах записи. Он называется Extended ISO 9660. Позволяет размещать на диске только одну ФС (ISO 9660), но при этом разрешена длина имени файла до 128 символов. Разрешаются только символы английского алфавита, цифры и знак подчеркивания.

Часто задается вопрос — сколько информации войдет на КД? Однозначного ответа на этот вопрос нет.

Причина этому следующая:

В ISO 9660 минимально адресуемый фрагмент информации называется логическим блоком. По умолчанию он равен размеру полезной информации в кадре (сектору) – 2048 байт. Если, к примеру, файл имеет размер 100 байт, то в блоке (а значит и кадре) остальное место останется незанятым. Если на диске размещается 1000 файлов размером 100 байт, то на диске реально будет занято 1000*2048 = 2048000 байт, а не 100000 байт.

Таким образом, чем больше будет на диске маленьких файлов, тем больше будет размер незанятого пространства.

Для усредненных расчетов можно использовать следующую формулу:

Объем На Диске = Суммарный Размер Файлов + Количество Файлов * (Размер Блока / 2)

8. Режимы записи

Track — At — Once – Трек За Один Проход – рекордер записывает первый трек, после чего производится запись информации об этом треке в служебную область диска (PCA), затем производится запись следующего трека и т.д. В завершение, производится запись вводной и выводной дорожек. При использовании этого метода возможна запись отдельных треков в разное время и на разных рекордерах. Трек при этом оформляется в виде пакета, который начинается пятью блоками «вбегания» (Run — In Blocks) и завершается двумя блоками «выбегания» (Run — Out Blocks ). Между пакетами вставляются связующие блоки (Link Blocks), в которых отсутствуют «питы» и «лэнды».

Disc — At — Once – Диск За Один Проход – рекордер последовательно записывает вводную дорожку, область программы и выводную дорожку. При этом выключения лазера не происходит. Этот режим наиболее приемлем для записи мастер-диска.

Session — At — Once – Сессия За Один Проход – развитие предыдущего режима записи. Абсолютно ему аналогичен за исключением того, что в TOC добавляется информация, разрешающая запись следующей сессии.

Incremental Packet Writing – Пакетная Запись с Приращением – похожа на режим TAO, только в пакет заключается не трек, а отдельный файл. Позволяет добавлять на диск по одному файлу за один сеанс записи. Режим удобен для пользователей, но абсолютно не приемлем для записи мастер-диска. Диск с такой структурой не может быть воспроизведен на литом диске. Во-первых, между файлами находятся Link -блоки, в области которых нет модуляции, и при попытке их чтения происходит ошибка записи. Во-вторых, Run — In, Run — Out и Link -блоки в этом формате не учитываются при вычислении адреса блока с информацией, они пропускаются при нумерации секторов. Поэтому, даже если переписать такой диск сектор за сектором в другом режиме, заменив эти блоки нулевыми, вся система адресации сместится и информация станет недоступна.

Одним из чрезвычайно полезных новшеств Windows XP является возможность записи информации на записываемые и перезаписываемые компакт-диски (CD-R и CD-RW). В последнее время популярность устройств записи компакт-дисков чрезвычайно выросла, и они превратились из экзотического дорогого оборудования в необходимый и удобный инструмент. Для записи файлов на компакт-диск следует вставить заготовку в устройство и скопировать с помощью проводника нужные файлы на данный диск. Однако реально на диск не будет ничего записано. Для дальнейшей работы следует открыть в проводнике компакт-диск.

Вы можете увидеть, что все файлы, находящиеся на диске, разделены на две группы — действительно записанные на диск и готовые для записи, но пока не записанные. Вверху списка файлов в правой части окна проводника расположены файлы и папки, ранее записанные на компакт-диск. Если вы вставили чистую заготовку, на ней, естественно, не будет записанных файлов. В нижней части списка расположены файлы, которые вы только что скопировали на диск. Физически они пока не записаны на компакт-диск, а располагаются в специальной папке, предназначенной для временного хранения. Эти файлы вы можете удалить, в то время как файлы, уже физически записанные на компакт-диск, удалить нельзя. Если вы хотите удалить все файлы, предназначенные для записи, следует нажать кнопку расположенную на панели задач. Копируйте и перемещайте файлы на компакт-диск пока вы не сформируете нужный набор файлов. После этого вы готовы к физической записи информации на диск. Эта процедура часто называется прожигом. Нажмите кнопку на панели задач, и будет запущен мастер прожига компакт-дисков. В первом диалоге мастера вам предлагается ввести имя создаваемого диска. По умолчанию в качестве имени предлагается текущая дата, но вы можете ввести любое другое имя. Если вы установите флажок в нижней части диалога, по окончании прожига диалог мастера автоматически закроется. Нажмите кнопку Далее (Next), и вы перейдете к следующему диалогу мастера.

Одновременно начнется прожиг компакт-диска. О том, кака; конкретно операция выполняется в настоящий момент, можно узнать из сообщений мастера. Кроме того, процент выполнения операции отображается с помощью прогресс-индикатора. Время записи зависит от объема записываемой информации и скорости записи. Например, записать 640 мегабайт на восьмой скорости займет около десяти минут. По окончании прожига на экране появится последний диалог мастера. Если вы установите в нем флажок, то сможете записать вторую копию диска. В противном случае просто нажмите кнопку Готово (Ready), чтобы закрыть диалог. На этом запись на компакт-диск закончена. Вы можете использовать его как обычный компьютерный компакт-диск.

Если вы попытаетесь извлечь диск, не записав подготовленные файлы, на экране появится диалог, в котором с помощью переключателя вы сможете выбрать один из трех вариантов. Можно записать файлы сейчас, сохранить файлы во временной папке для последующей записи или удалить подготовленные файлы, не записывая их на компакт-диск.

Если в качестве заготовки вы используете перезаписываемый диск, называющийся CD-RW, вы можете очистить его, удалив все файлы. После этого диск можно использовать для записи точно так же, как и новый. Нажмите кнопку [§g на панели задач, и начнет работу мастер очистки диска. В первом диалоге мастера не требуется ничего вводить, просто нажмите кнопку Далее (Next), чтобы перейти ко второму диалогу мастера.

При этом начнется очистка диска. Процент выполнения очистки демонстрируется с помощью прогресс-индикатора. По окончании очистки появится заключительный диалог мастера. Он информирует об успешном завершении операции. Нажмите кнопку Готово (Ready), чтобы закрыть диалог.

Возможно, вы захотите настроить некоторые параметры записи диска. Для этого нужно перейти в папку Мой компьютер (My Computer) и щелкнуть правой кнопкой мыши на значке устройства для записи компакт-дисков. В появившемся вспомогательном меню следует выбрать команду Свойства (Properties), и на экране появится диалог настройки параметров. Перейдите на вкладку Запись (Recording) этого диалога, щелкнув мышью на соответствующем ярлычке.

Флажок в верхней части диалога разрешает запись компакт-дисков на данном устройстве. Если убрать флажок, Windows XP не будет записывать на нем диски. В верхнем списке выбирается жесткий диск, на котором будет размещаться папка с временными файлами. Так как в этой папке должны поместиться все файлы, подготовленные вами для записи на компакт-диск, требуется 700 мегабайт свободного места на выбранном жестком диске. Во втором списке выбирается скорость записи. Перечень доступных скоростей определяется используемым вами устройством. Следует напомнить, что заготовки компакт-дисков также поддерживают не все скорости записи. Если у вас нет проблем с чтением записанных дисков, лучше использовать максимально возможную скорость. Если установлен флажок в нижней части диалога, после прожига диск будет извлечен из устройства. Убрав флажок, вы оставите диск в дисководе. Настроив параметры, нажмите кнопку ОК, чтобы закрыть диалог и запомнить настройки.

Как вы видите, записать файлы на компакт-диск в операционной системе Windows XP достаточно просто. Однако следует сделать небольшое отступление, чтобы рассказать, в каком формате записываются диски. Все диски создаются как мультисессионные, то есть содержащие несколько отдельных сессий, которые могут быть записаны в разное время. Наличие множества сессий позволяет записывать информацию отдельными частями, превращая CD-R и CD-RW в удобное средство ведения рабочего архива. Однако следует помнить, что запись первой сессии требует дополнительно двадцать два мегабайта, а запись каждой последующей сессии отнимает тринадцать мегабайт. Впрочем, это не так много, учитывая, что на диск можно записать 650-700 мегабайт информации, а на некоторые современные диски и еще больше. Хотя нужно учитывать, что часто записывая небольшие файлы, вы впустую тратите много места. Не все дисководы и операционные системы могут работать с мультисессионными дисками. В ДОС обычно видна только первая сессия, а в Windows 95 — последняя. На устаревших дисководах CD-ROM также часто видна только первая сессия. Так что, диски, записанные в Windows XP, могут неверно читаться на устаревших компьютерах. Если же вы не планируете читать диски на таких компьютерах, проблем в совместимости не возникнет. Кстати, при записи используется файловая система Joliet, которая позволяет записывать длинные имена, использовать пробелы и русские буквы. Все это не поддерживается в операционной системе ДОС. Вы наверно заметили, что многие компакт-диски автоматически запускаются при вставке их в устройство чтения дисков. В Windows XP можно настроить автоматическое воспроизведение музыкальных произведений и видеофильмов, просмотр рисунков и некоторые другие действия. Если же вы хотите запускать свою собственную программу или желаете, чтобы созданный вами диск автоматически запускался и в предыдущих версиях Windows, вам следует разместить в корневом каталоге текстовый файл с именем autorun.inf. В нем располагаются команды автозапуска. С их помощью можно создавать достаточно сложные сценарии, но для начала вполне достаточно использовать такие команды:

[autorun]

icon=myicon.ico

open=myprogram.exe

Естественно, следует указать названия ваших собственных файлов вместо myicon.ico и myprogram.exe. Команда open запускает нужную программу, а команда icon меняет значок диска в проводнике Windows. Конечно, данные файлы также должны быть расположены на компакт-диске.

Многие сталкиваются с проблемой того, что информация на компакт — диске становиться недоступной из — за того, что поверхность диска легко царапается, при этом приводя его в негодность. Иногда, таким образом, многие лишаются ценной информации, которую просто — напросто невозможно прочесть из — за того, что поверхность диска — повреждена. Для устранения этой проблемы были придуманы коробочки для каждого в отдельностьи компактного диска для того, что бы уберечь от повреждений. Но, как вы сами понимаете, этот способ не всегда остается эффективным и по большому счету — неудобный, потому как занимает очень много места. Поэтому, был придуман очень необычный концепт, который предназначен для того, что бы уберечь диск от внешних повреждений. Благодаря тонкой пленочке прозрачного пластика вы можете больше не беспокоиться, отдав ваш любимый фильм посмотреть друзьям, потому как в любом случае царапин на нем не останется. Самое интересное это то, что вам не нужно будет снимать этот чудо — чехол даже когда вы будете вставлять его в дисковод, потому как специально разработанный пластик не мешает считывать с него имеющуюся информацию. В общем, если бы данное изобретение было создано несколько лет назад, то наверняка имело бы большую популярность. В наше же время, эта новинка может и станет популярной, но не настолько насколько могла бы быть несколько лет назад. Но таким образом можно «заламинировать» хранящиеся у вас дома диски, которые вам ценны. Например, диск со свадьбы или дня рождения.

www.ronl.ru

Реферат - Компакт-диски. Классификация. Принципы чтения и записи

Министерство образования РФ

Иркутский государственный технический университет

Кафедра АС

Курсовая работа

«Компакт-диски. Классификация. Принципы чтения и записи »

Выполнил: ст. гр. АСУ-99-1

Беляев В. А.

Принял: Бахвалов С. В.

Иркутск, 2002 год

Содержание

Общие сведения о компакт-дисках………………3

Формат компакт-диска……………………………4

Классификация…………………………………….5

Принцип записи CD-R…………………………….6

Принцип записи CD-RW………………………….7

Способы записи……………………………………8

Литература…………………………………………11

В 1982 году фирмы Sony и Philips завершили работу над форматом CD-аудио (Compact Disk), открыв тем самым эру цифровых носителей на компакт-дисках. Принцип работы этих дисков – оптический. Чтение и запись осуществляется лазером. В компакт-диске данные кодируются и записываются в виде последовательности отражающих и не отражающих участков. Отражение интерпретируется как единица, «впадина» — как ноль. Приведу некоторые технические параметры компакт-дисков. Рабочая длина волны лазера — 780 нм. Диаметр компакт-диска 120 мм. Толщина диска 1,2 мм. Объем диска 680 Мб (74 мин аудио). Вес 14-33 г. Цепочка углублений (pits) расположена по спирали как в грампластинке, но в направлении от центра (фактически CD является устройством последовательного доступа с ускоренной перемоткой). Интервал между витками — 1.6 мкм, ширина пита — 0.5 мкм, глубина — 0.125 мкм (1/4 длины волны луча лазера в поликарбонате), минимальная длина — 0.83 мкм (рис. 1).

Рис. 1. Поверхность компакт-диска.

Существуют модификации в 80 минут (700 МБ), 90 минут (791 МБ) и 99 минут (870 MB). Номинальная (1x) скорость передачи данных — 150 КБ/сек (176400 байт/сек аудио или «сырых» данных, 4.3 Мбит/сек «физических» данных). В то время как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, то есть с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних сторон осуществляется с увеличенным, а наружных — с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обуславливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.

Рассмотрим формат компакт-диска.

Поверхность диска разделена на области:

· PCA (Power Calibration Area). Используется для настройки мощности лазера записывающим устройством. 100 элементов.

· PMA (Program Memory Area). Сюда временно записываются координаты начала и конца каждого трека при извлечении диска из записывающего устройства без закрытия сессии. 100 элементов.

· Вводная область (Lead-in Area) — кольцо шириной 4 мм (диаметр 46-50 мм) ближе к центру диска (до 4500 секторов, 1 минута, 9 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-in Track). Содержит TOC (абсолютные временные адреса дорожек и начала выводной области, точность — 1 секунда).

· Область данных (program area, user data area).

· Выводная область (Lead-out) — кольцо 116-117 мм (6750 секторов, 1.5 минуты, 13.5 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-out Track).

Каждый байт данных (8 бит) кодируется 14-битным символом на носителе (кодировка EFM). Символы отделяются 3-битными промежутками, выбираемыми так, чтобы на носителе не было более 10 нулей подряд.

Из 24 байтов данных (192 бита) формируется кадр (F1-frame), 588 битов носителя, не считая промежутков:

· синхронизация (24 бита носителя)

· символ субкода (биты субканалов P, Q, R, S, T, U, V, W)

· 12 символов данных

· 4 символа контрольного кода

· 12 символов данных

· 4 символа контрольного кода

При декодировании могут использоваться различные стратегии обнаружения и исправления групповых ошибок (вероятность обнаружения против надежности коррекции).

Последовательность из 98 кадров образует сектор (2352 информационных байта). Кадры в секторе перемешаны, чтобы уменьшить влияние дефектов носителя. Адресация сектора произошла от аудиодисков и записывается в формате A-Time — mm:ss:ff (минуты: секунды: доли, доля в секунде от 0 до 74). Отсчет начинается с начала программной области, т.е. адреса секторов вводной области отрицательные. Биты субканалов собираются в 98-битные слова для каждого субканала (из них 2 бита — синхронизация). Используются субканалы:

· P — маркировка окончания дорожки (min 150 секторов) и начала следующей (min 150 секторов).

· Q — дополнительная информация о содержимом дорожки:

o число каналов

o данные или звук

o можно ли копировать

o признак частотных предыскажений (pre-emphasis): искусственный подъем высоких частот на 20 дБ

o режим использования подканала

— q-Mode 1: во вводной области здесь хранится TOC, в программной области — номера дорожки, адреса, индексы и паузы

— q-Mode 2: каталоговый номер диска (тот же, что на штрих-коде) — 13 цифр в формате BCD (MCN, ENA/UPC EAN)

— q-Mode 3: ISRC (International Standard Recording Code) — код страны, владельца, год и серийный номер записи

o CRC-16

Последовательность секторов одного формата объединяется в дорожку (трек) от 300 секторов (4 секунды, см. субканал P) до всего диска. На диске может быть до 99 дорожек (номера от 1 до 99). Трек может содержать служебные области:

· пауза — только информация субканалов, нет пользовательских данных

· pre-gap — начало трека, не содержит пользовательских данных и состоит из двух интервалов: первый длиной не менее 1 секунды (75 секторов) позволяет «отстроиться» от предыдущего трека, второй длиной не менее 2 секунд задает формат секторов трека

· post-gap — конец трека, не содержит пользовательских данных, длиной не менее 2 секунд

Вводная цифровая область должна завершаться постзазором. Первый цифровой трек должен начинаться со второй части предзазора. Последний цифровой трек должен завершаться постзазором. Выводная цифровая область не содержит предзазора.

Существует множество стандартов и форматов компакт-дисков – в зависимости от назначения и производителей. Приведу для примера далеко не все существующие: Audio CD (CD-DA), CD-ROM (ISO 9660, mode 1 & mode 2), Mixed-mode CD, CD-ROM XA (CD-ROM eXtended Architecture, mode 2, form 1 & form 2), Video CD, CD-I (CD-Interactive), СD-I-Ready, CD-Bridge, Photo CD (single & multi-session), Karaoke CD, CD-G, CD-Extra, I-Trax, Enhanced CD (CD Plus), Multi-session CD, CD-Text, CD-WO (Write-Once). Полное описание их займет слишком много места, и это не является целью написания данной работы.

В зависимости же от количества возможных операций записи компакт-диски разделяются на: CD-ROM (read only memory), CD-R (recordable), они же CD-WORM (write once read many), CD-RW (rewritable). Соответственно, СD-ROM изготавливается на заводе, и дальнейшая запись на него невозможна; CD-R предназначен для однократной записи в домашних условиях; CD-RW допускает множество операций записи. Диски CD-ROM представляют собой поликарбонат, покрытый с одной стороны отражающим слоем (алюминий или — для ответственных применений — золото) и защитным лаком с другой. Смена отражающей способности осуществляется за счет штамповки углублений в металлическом слое. На заводе их просто штампуют с матрицы. Это для нас не очень интересно, и мы подробнее остановимся на дисках, запись на которые можно сделать на домашнем компьютере.

Начнем с однократно-записываемых дисков (CD-R).

По своему внутреннему строению CD-R диск напоминает слоеный пирог, «начинка» которого состоит из активного, отражающего и защитного слоев, которые последовательно наносятся на основу из поликарбоната. При этом основа CD-R диска ничем не отличается от той, что применяется в технологии изготовления компакт-дисков литьем: характеристики пластмассы должны быть таковы, чтобы луч лазера, проходящий сквозь нее, должным образом фокусировался и не вызывал разрушения диска. На основу наносится активный (или регистрирующий) слой, на котором, собственно, и происходит запись информации. Во время записи мощный лазерный луч нагревает небольшие участки активного слоя. Под воздействием высокой температуры меняются свойства вещества регистрирующего слоя в месте нагрева, в результате он перестает пропускать свет. В других местах, которые не разогревались лазером, свет по-прежнему беспрепятственно проходит через регистрирующий слой. В качестве материалов для регистрирующего слоя обычно используются цианин и фталоцианин.

Осталось разобраться с отражающим слоем. Итак, отражающий слой — это тончайшая пластинка из золота или серебра. Причем из серебра лучше, потому что у него больший коэффициент отражения. Но, тем не менее, диски с золотым отражающим слоем продолжают выпускаться, хотя они хуже и значительно дороже. Как обычно, приходится жертвовать одним качеством в угоду другому: золото — очень долговечный материал, а серебро со временем окисляется. Поэтому в тех случаях, когда требуется длительное хранение данных, применяются диски с золотым отражающим слоем. Ну и последний слой, защитный, наносится поверх отражающего, и служит для механической защиты CD-R диска и нанесения на него этикетки. Тут тоже возможны варианты: в простейшем случае защитный слой являет собой покрытие лаком. Не самый лучший вариант защиты. Лак можно ободрать, и, что еще хуже, возможна химическая реакция между лаком и различными веществами, которые на него попадают (например, с чернилами, которыми Вы сделаете надпись на обратной стороне диска). Однако последнее время некоторые производители CD-R дисков используют специальные устойчивые лаки для покрытия дисков, что сообщает им дополнительную надежность. Более надежные защитные покрытия — дополнительный слой специального пластика. Кроме защиты, такой способ еще и делает внешний вид диска более привлекательным по сравнению с лаковым.

Восстановить прозрачность веществ, используемых в качестве активного слоя в дисках CD-R, невозможно. С одной стороны, это дает некоторую гарантию того, что записанная информация будет надежно сохранена. Действительно, повредить запись, нанесенную на активный слой, можно только одним способом — сделать прозрачные участки непрозрачными. Что и может произойти под воздействием, например, яркого солнечного света. С другой стороны, один раз записанный диск переписать невозможно. К сожалению, решить это противоречие пока не удалось. На сегодняшний день мы вынуждены выбирать между возможностью перезаписи и надежностью хранения информации.

И если мы выбираем перезапись, то придется использовать диск CD-RW. Единственное отличие таких дисков от CD-R заключается в устройстве регистрирующего слоя. У CD-R дисков запись основана на изменении оптических свойств слоя под действием температуры — при нагревании слой мутнеет. Принцип записи CD-RW дисков чуть сложнее, здесь используется явление фазового перехода. Промежуточный слой специального органического материала может пребывать либо в аморфном, либо в кристаллическом виде.

Аморфное вещество, как известно из курса физики, это такое вещество, которое при нагревании не превращается в жидкость, а постепенно размягчаются, становятся все более текучими. Примером такого вещества может быть всем известный пластилин. Или мед. Кстати, на примере меда хорошо видно общее свойство аморфных веществ — с течением времени они переходят в кристаллическую форму. Поставьте банку прозрачного свежего меда в шкаф, и не трогайте года 2. Потом достаньте, и вы увидите, что мед загустел, а то и вовсе стал твердым, «засахарился». И стал непрозрачным! Вот на этом принципе и основана запись на CD-RW. Прозрачность регистрирующего слоя CD-RW зависит от того, в каком состоянии это вещество находится, в аморфном или в кристаллическом. И мы можем управлять процессом перехода из одного состояния в другое. Если нагреть регистрирующий слой до достаточно высокой температуры и затем резко охладить его, то вещество переходит в аморфную форму. Именно так происходит процесс записи. На чистом диске CD-RW регистрирующий слой находится в кристаллической форме. Мощный луч записывающего лазера разогревает участок поверхности и выключается, диск быстро остывает и в этом месте часть активного слоя переходит в аморфную форму. Для того, чтобы вернуть вещество активного слоя в кристаллическое состояние, его опять нагревают, но до меньшей температуры (менее интенсивным лучом). И вещество возвращается в кристаллическое состояние. Такую операцию можно проводить около 1000 раз, именно столько циклов перезаписи выдерживают CD-RW диски.

И все было бы хорошо, если бы не та самая особенность аморфных веществ кристаллизоваться со временем. Как бы мы ни хранили CD-RW, через несколько лет запись будет безвозвратно утеряна. К тому же такие диски легко могут быть стерты простым нагреванием. Зато можно перезаписывать.

Еще одна особенность дисков CD-RW проявляется при чтении. Если в дисках CD и CD-R мы четко выделяли два типа участков поверхности — отражающие свет и неотражающие, то в CD-RW вся поверхность является отражающей, хотя и в разной степени. Поэтому при чтении диска CD-RW информация считывается в тот момент, когда луч лазера попадает на участок перехода между кристаллическим и аморфным веществом. Лазер во всем этом процессе используется стандартный, с длиной волны 780 нанометров. Считывание производится тоже стандартным лазером, но разница в уровнях сигналов: для CD-RW-дисков меньше, чем для CD-ROM.

Рис. 2. Структура дисков CD, CD-R, CD-RW

Рассмотрим способы записи компакт-дисков в домашних условиях. Для этого необходимо иметь не только записывающий CD-привод, но и специальное программное обеспечение. Они обычно поставляются вместе. Примером таких программ могут служить Easy CD, CD Creator, CD Publisher. В операционной системе Windows XP встроена поддержка записи компакт-дисков.

Процесс записи одной сессии представляет собой единую операцию, которая не может быть прервана, иначе диск будет испорчен. Для обеспечения равномерности поступления записываемой информации на лазер все приводы имеют буфер, исчерпание данных в котором (Underrun) приводит к аварийному прерыванию записи. Исчерпание данных в буфере может быть вызвано запуском параллельных процессов, работой системы виртуальной памяти (swapping), захватом процессора «нечестными» драйверами устройств, зависанием программы или операционной системы. К сбою записи приводят также механические толчки привода.

Различается два основных режима записи CD-R: DAO (Disk At Once — весь диск за один прием) и TAO (Track At Once — одна дорожка (сессия) за один прием). При записи методом TAO лазер включается в начале каждой дорожки и отключается в ее конце; в точках включения и выключения лазера формируются серии специальных кадров — run-in, run-out и link, предназначенные для связывания дорожек между собой. Стандартный промежуток содержит 150 таких кадров (2 секунды). При записи методом DAO лазер включен на протяжении записи всего диска.

Диск, записанный за один прием, является наиболее универсальным и считывается любыми CD-ROM с любым файловым диспетчером, однако после записи невозможно дописывание новых данных на диск, а режим DAO поддерживается не всеми записывающими приводами. Этот режим также желателен для записи мастер-дисков для последующего тиражирования путем штамповки — большинство типовых станков для изготовления матриц воспринимают только непрерывно записанные оригиналы.

В режиме TAO пишутся многосессионные диски, допускающие последующую дозапись данных; при этом для сессии записывается только зона Lead In (открытая сессия). При записи каждой последующей сессии предыдущая закрывается путем записи зоны Lead Out, за которой следует Lead In новой сессии. На эти две зоны расходуется дополнительно 13.5 Мб (6750 кадров) дискового пространства.

По стандарту, чтобы нормально считываться во всех устройствах, диск должен быть закрыт (Closed) путем записи выводной зоны. Закрытие диска повышает вероятность его успешного считывания в других приводах (подавляющее большинство современных приводов не обращают внимания на закрытость диска), однако лишает возможности дописывания дополнительных сессий.

Перед началом записи необходимо сформировать полный список входящих в сессию файлов; последующее добавление файлов на диск возможно лишь в виде дополнительных сессий. Приводы CD-ROM, не поддерживающие многосессионную запись, считывают с диска только первую TOC — соответственно, с их помощью можно считывать лишь файлы первой сессии. Многосессионные CD-ROM считывают только последнюю TOC, поэтому последняя TOC в многосессионном диске должна содержать ссылки и на файлы предыдущих сессий. Для этого при записи очередной сессии применяется опция импортирования сессий (Import Track) для создания полной общей TOC. Совпадающие по именам каталоги при этом объединяются, как при дописывании на обычный диск. Адресация файлов в любом случае ведется в пределах всего диска, поэтому объединению подвергаются только TOC. Файлы сессий, которые не были импортированы при создании очередной, в результирующем каталоге присутствовать не будут и обычное обращение к ним будет невозможным, однако многие программы записи на CD-R позволяют выборочно считывать отдельные сессии диска. Если запись на однократный многосессионный диск по какой-либо причине была прервана, в ряде случаев имеется возможность использовать оставшееся свободным пространство диска. Для этого требуется программа записи, имеющая опцию закрытия сессии (Close Track/Session), после чего нужные данные записываются очередной сессией без импорта прерванной сессии (предшествующие ей сессии могут быть импортированы).

Поскольку конечная видимость каждого файла определяется процессом импорта TOC, возможно исключение из каталога отдельных файлов и выборочная замена файлов с совпадающими именами. Старая копия файла продолжает оставаться на диске в одной из предшествующих сессий, однако в новый каталог помещается ссылка на новый экземпляр. Выборочное исключение файлов предыдущих сессий в каталог новой сессии дает эффект их «удаления». Видимость «удаленных» таким образом файлов впоследствии может быть «восстановлена» путем их импорта в новые сессии.

Для записи CD-RW может применяться их предварительное форматирование — разбивка на секторы, подобно магнитным дискам. После форматирования диск CD-RW может использоваться, как обычный сменный диск — стандартные файловые операции копирования, удаления и переименования преобразуются драйвером привода CD-RW в серии операций перезаписи секторов диска. Благодаря этому для работы с дисками CD-RW не требуется специального программного обеспечения, кроме драйвера привода с поддержкой UDF и программы начальной разметки.

Некоторые версии записывающих программ позволяют записывать загружаемые диски. Загружаемая часть CD-ROM записывается в виде образа загрузочной дискеты или винчестера, из которого при загрузке BIOS системной платы эмулирует диск A:.

Литература

1. people.kstu.edu.ru/CSN/CDR/rab.htm

2. www.kstu.kz/~yas/theory_lw/opt_70.htm

3. bog.pp.ru/hard/cdrom.html

4. www.procd.ru/

www.ronl.ru

Реферат Компакт-диски. Классификация. Принципы чтения и записи

Министерство образования РФ

Иркутский государственный технический университетКафедра АСКурсовая работа«Компакт-диски. Классификация. Принципы чтения и записи»Выполнил: ст. гр. АСУ-99-1

Беляев В. А.

Принял: Бахвалов С. В.Иркутск, 2002 годСодержаниеОбщие сведения о компакт-дисках………………3

Формат компакт-диска……………………………4

Классификация…………………………………….5

Принцип записи CD-R…………………………….6

Принцип записи CD-RW………………………….7

Способы записи……………………………………8

Литература…………………………………………11В 1982 году фирмы Sony и Philips завершили работу над форматом CD-аудио (Compact Disk), открыв тем самым эру цифровых носителей на компакт-дисках. Принцип работы этих дисков – оптический. Чтение и запись осуществляется лазером. В компакт-диске данные кодируются и записываются в виде последовательности отражающих и не отражающих участков. Отражение интерпретируется как единица, «впадина» - как ноль. Приведу некоторые технические параметры компакт-дисков. Рабочая длина волны лазера - 780 нм. Диаметр компакт-диска 120 мм. Толщина диска 1,2 мм. Объем диска 680 Мб (74 мин аудио). Вес 14-33 г. Цепочка углублений (pits) расположена по спирали как в грампластинке, но в направлении от центра (фактически CD является устройством последовательного доступа с ускоренной перемоткой). Интервал между витками - 1.6 мкм, ширина пита - 0.5 мкм, глубина - 0.125 мкм (1/4 длины волны луча лазера в поликарбонате), минимальная длина - 0.83 мкм (рис. 1).                                 

Рис. 1. Поверхность компакт-диска.

Существуют модификации в 80 минут (700 МБ), 90 минут (791 МБ) и 99 минут (870 MB). Номинальная (1x) скорость передачи данных - 150 КБ/сек (176400 байт/сек аудио или "сырых" данных, 4.3 Мбит/сек "физических" данных). В то время как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, то есть с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних сторон осуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обуславливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.Рассмотрим формат компакт-диска.

Поверхность диска разделена на области:

·                  PCA (Power Calibration Area). Используется для настройки мощности лазера записывающим устройством. 100 элементов.

·                  PMA (Program Memory Area). Сюда временно записываются координаты начала и конца каждого трека при извлечении диска из записывающего устройства без закрытия сессии. 100 элементов.

·                  Вводная область (Lead-in Area) - кольцо шириной 4 мм (диаметр 46-50 мм) ближе к центру диска (до 4500 секторов, 1 минута, 9 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-in Track). Содержит TOC (абсолютные временные адреса дорожек и начала выводной области, точность - 1 секунда).

·                  Область данных (program area, user data area).

·                  Выводная область (Lead-out) - кольцо 116-117 мм (6750 секторов, 1.5 минуты, 13.5 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-out Track).

Каждый байт данных (8 бит) кодируется 14-битным символом на носителе (кодировка EFM). Символы отделяются 3-битными промежутками, выбираемыми так, чтобы на носителе не было более 10 нулей подряд.

Из 24 байтов данных (192 бита) формируется кадр (F1-frame), 588 битов носителя, не считая промежутков:

·                  синхронизация (24 бита носителя)

·                  символ субкода (биты субканалов P, Q, R, S, T, U, V, W)

·                  12 символов данных

·                  4 символа контрольного кода

·                  12 символов данных

·                  4 символа контрольного кода

При декодировании могут использоваться различные стратегии обнаружения и исправления групповых ошибок (вероятность обнаружения против надежности коррекции).

Последовательность из 98 кадров образует сектор (2352 информационных байта). Кадры в секторе перемешаны, чтобы уменьшить влияние дефектов носителя. Адресация сектора произошла от аудиодисков и записывается в формате A-Time - mm:ss:ff (минуты:секунды:доли, доля в секунде от 0 до 74). Отсчет начинается с начала программной области, т.е. адреса секторов вводной области отрицательные. Биты субканалов собираются в 98-битные слова для каждого субканала (из них 2 бита - синхронизация). Используются субканалы:

·                  P - маркировка окончания дорожки (min 150 секторов) и начала следующей (min 150 секторов).

·                  Q - дополнительная информация о содержимом дорожки:

o       число каналов

o       данные или звук

o       можно ли копировать

o       признак частотных предыскажений (pre-emphasis): искусственный подъем высоких частот на 20 дБ

o       режим использования подканала

§    q-Mode 1: во вводной области здесь хранится TOC, в программной области - номера дорожки, адреса, индексы и паузы

§    q-Mode 2: каталоговый номер диска (тот же, что на штрих-коде) - 13 цифр в формате BCD (MCN, ENA/UPC EAN)

§    q-Mode 3: ISRC (International Standard Recording Code) - код страны, владельца, год и серийный номер записи

o       CRC-16

Последовательность секторов одного формата объединяется в дорожку (трек) от 300 секторов (4 секунды, см. субканал P) до всего диска. На диске может быть до 99 дорожек (номера от 1 до 99). Трек может содержать служебные области:

·                  пауза - только информация субканалов, нет пользовательских данных

·                  pre-gap - начало трека, не содержит пользовательских данных и состоит из двух интервалов: первый длиной не менее 1 секунды (75 секторов) позволяет "отстроиться" от предыдущего трека, второй длиной не менее 2 секунд задает формат секторов трека

·                  post-gap - конец трека, не содержит пользовательских данных, длиной не менее 2 секунд

Вводная цифровая область должна завершаться постзазором. Первый цифровой трек должен начинаться со второй части предзазора. Последний цифровой трек должен завершаться постзазором. Выводная цифровая область не содержит предзазора. Существует множество стандартов и форматов компакт-дисков – в зависимости от назначения и производителей. Приведу для примера далеко не все существующие: Audio CD (CD-DA), CD-ROM (ISO 9660, mode 1 & mode 2), Mixed-mode CD, CD-ROM XA (CD-ROM eXtended Architecture, mode 2, form 1 & form 2), Video CD, CD-I (CD-Interactive), СD-I-Ready, CD-Bridge, Photo CD (single & multi-session), Karaoke CD, CD-G, CD-Extra, I-Trax, Enhanced CD (CD Plus), Multi-session CD, CD-Text, CD-WO (Write-Once). Полное описание их займет слишком много места, и это не является целью написания данной работы. В зависимости же от количества возможных операций записи компакт-диски разделяются на: CD-ROM (read only memory), CD-R (recordable), они же CD-WORM (write once read many), CD-RW (rewritable). Соответственно, СD-ROM изготавливается на заводе, и дальнейшая запись на него невозможна; CD-R предназначен для однократной записи в домашних условиях; CD-RW допускает множество операций записи. Диски CD-ROM представляют собой  поликарбонат, покрытый с одной стороны отражающим слоем (алюминий или - для ответственных применений - золото) и защитным лаком с другой. Смена отражающей способности осуществляется за счет штамповки углублений в металлическом слое. На заводе их просто штампуют с матрицы. Это для нас не очень интересно, и мы подробнее остановимся на дисках, запись на которые можно сделать на домашнем компьютере.

Начнем с однократно-записываемых дисков (CD-R).

По своему внутреннему строению CD-R диск напоминает слоеный пирог, "начинка" которого состоит из активного, отражающего и защитного слоев, которые последовательно наносятся на основу из поликарбоната. При этом основа CD-R диска ничем не отличается от той, что применяется в технологии изготовления компакт-дисков литьем: характеристики пластмассы должны быть таковы, чтобы луч лазера, проходящий сквозь нее, должным образом фокусировался и не вызывал разрушения диска. На основу наносится активный (или регистрирующий) слой, на котором, собственно, и происходит запись информации. Во время записи мощный лазерный луч нагревает небольшие участки активного слоя. Под воздействием высокой температуры меняются свойства вещества регистрирующего слоя в месте нагрева, в результате он перестает пропускать свет. В других местах, которые не разогревались лазером, свет по-прежнему беспрепятственно проходит через регистрирующий слой. В качестве материалов для регистрирующего слоя обычно используются цианин и фталоцианин.

Осталось разобраться с отражающим слоем. Итак, отражающий слой - это тончайшая пластинка из золота или серебра. Причем из серебра лучше, потому что у него больший коэффициент отражения. Но, тем не менее, диски с золотым отражающим слоем продолжают выпускаться, хотя они хуже и значительно дороже. Как обычно, приходится жертвовать одним качеством в угоду другому: золото - очень долговечный материал, а серебро со временем окисляется. Поэтому в тех случаях, когда требуется длительное хранение данных, применяются диски с золотым отражающим слоем. Ну и последний слой, защитный, наносится поверх отражающего, и служит для механической защиты CD-R диска и нанесения на него этикетки. Тут тоже возможны варианты: в простейшем случае защитный слой являет собой покрытие лаком. Не самый лучший вариант защиты. Лак можно ободрать, и, что еще хуже, возможна химическая реакция между лаком и различными веществами, которые на него попадают (например, с чернилами, которыми Вы сделаете надпись на обратной стороне диска). Однако последнее время некоторые производители CD-R дисков используют специальные устойчивые лаки для покрытия дисков, что сообщает им дополнительную надежность. Более надежные защитные покрытия - дополнительный слой специального пластика. Кроме защиты, такой способ еще и делает внешний вид диска более привлекательным по сравнению с лаковым.

Восстановить прозрачность веществ, используемых в качестве активного слоя в дисках CD-R, невозможно. С одной стороны, это дает некоторую гарантию того, что записанная информация будет надежно сохранена. Действительно, повредить запись, нанесенную на активный слой, можно только одним способом - сделать прозрачные участки непрозрачными. Что и может произойти под воздействием, например, яркого солнечного света. С другой стороны, один раз записанный диск переписать невозможно. К сожалению, решить это противоречие пока не удалось. На сегодняшний день мы вынуждены выбирать между возможностью перезаписи и надежностью хранения информации.

И если мы выбираем перезапись, то придется использовать диск CD-RW. Единственное отличие таких дисков от CD-R заключается в устройстве регистрирующего слоя. У CD-R дисков запись основана на изменении оптических свойств слоя под действием температуры - при нагревании слой мутнеет. Принцип записи CD-RW дисков чуть сложнее, здесь используется явление фазового перехода. Промежуточный слой специального органического материала может пребывать либо в аморфном, либо в кристаллическом виде.

Аморфное вещество, как известно из курса физики, это такое вещество, которое при нагревании не превращается в жидкость, а постепенно размягчаются, становятся все более текучими. Примером такого вещества может быть всем известный пластилин. Или мед. Кстати, на примере меда хорошо видно общее свойство аморфных веществ - с течением времени они переходят в кристаллическую форму. Поставьте банку прозрачного свежего меда в шкаф, и не трогайте года 2. Потом достаньте, и вы увидите, что мед загустел, а то и вовсе стал твердым, "засахарился". И стал непрозрачным! Вот на этом принципе и основана запись на CD-RW. Прозрачность регистрирующего слоя CD-RW зависит от того, в каком состоянии это вещество находится, в аморфном или в кристаллическом. И мы можем управлять процессом перехода из одного состояния в другое. Если нагреть регистрирующий слой до достаточно высокой температуры и затем резко охладить его, то вещество переходит в аморфную форму. Именно так происходит процесс записи. На чистом диске CD-RW регистрирующий слой находится в кристаллической форме. Мощный луч записывающего лазера разогревает участок поверхности и выключается, диск быстро остывает и в этом месте часть активного слоя переходит в аморфную форму. Для того, чтобы вернуть вещество активного слоя в кристаллическое состояние, его опять нагревают, но до меньшей температуры (менее интенсивным лучом). И вещество возвращается в кристаллическое состояние. Такую операцию можно проводить около 1000 раз, именно столько циклов перезаписи выдерживают CD-RW диски.

И все было бы хорошо, если бы не та самая особенность аморфных веществ кристаллизоваться со временем. Как бы мы ни хранили CD-RW, через несколько лет запись будет безвозвратно утеряна. К тому же такие диски легко могут быть стерты простым нагреванием. Зато можно перезаписывать.

Еще одна особенность дисков CD-RW проявляется при чтении. Если в дисках CD и CD-R мы четко выделяли два типа участков поверхности - отражающие свет и неотражающие, то в CD-RW вся поверхность является отражающей, хотя и в разной степени. Поэтому при чтении диска CD-RW информация считывается в тот момент, когда луч лазера попадает на участок перехода между кристаллическим и аморфным веществом. Лазер во всем этом процессе используется стандартный, с длиной волны 780 нанометров. Считывание производится тоже стандартным лазером, но разница в уровнях сигналов: для CD-RW-дисков меньше, чем для CD-ROM.

Рис. 2. Структура дисков CD, CD-R, CD-RWРассмотрим способы записи компакт-дисков в домашних условиях. Для этого необходимо иметь не только записывающий CD-привод, но и специальное программное обеспечение. Они обычно поставляются вместе. Примером таких программ могут служить Easy CD, CD Creator, CD Publisher. В операционной системе Windows XP встроена поддержка записи компакт-дисков.

Процесс записи одной сессии представляет собой единую операцию, которая не может быть прервана, иначе диск будет испорчен. Для обеспечения равномерности поступления записываемой информации на лазер все приводы имеют буфер, исчерпание данных в котором (Underrun) приводит к аварийному прерыванию записи. Исчерпание данных в буфере может быть вызвано запуском параллельных процессов, работой системы виртуальной памяти (swapping), захватом процессора "нечестными" драйверами устройств, зависанием программы или операционной системы. К сбою записи приводят также механические толчки привода.

Различается два основных режима записи CD-R: DAO (Disk At Once - весь диск за один прием) и TAO (Track At Once - одна дорожка (сессия) за один прием). При записи методом TAO лазер включается в начале каждой дорожки и отключается в ее конце; в точках включения и выключения лазера формируются серии специальных кадров - run-in, run-out и link, предназначенные для связывания дорожек между собой. Стандартный промежуток содержит 150 таких кадров (2 секунды). При записи методом DAO лазер включен на протяжении записи всего диска.

Диск, записанный за один прием, является наиболее универсальным и считывается любыми CD-ROM с любым файловым диспетчером, однако после записи невозможно дописывание новых данных на диск, а режим DAO поддерживается не всеми записывающими приводами. Этот режим также желателен для записи мастер-дисков для последующего тиражирования путем штамповки - большинство типовых станков для изготовления матриц воспринимают только непрерывно записанные оригиналы.

В режиме TAO пишутся многосессионные диски, допускающие последующую дозапись данных; при этом для сессии записывается только зона Lead In (открытая сессия). При записи каждой последующей сессии предыдущая закрывается путем записи зоны Lead Out, за которой следует Lead In новой сессии. На эти две зоны расходуется дополнительно 13.5 Мб (6750 кадров) дискового пространства.

По стандарту, чтобы нормально считываться во всех устройствах, диск должен быть закрыт (Closed) путем записи выводной зоны. Закрытие диска повышает вероятность его успешного считывания в других приводах (подавляющее большинство современных приводов не обращают внимания на закрытость диска), однако лишает возможности дописывания дополнительных сессий.

Перед началом записи необходимо сформировать полный список входящих в сессию файлов; последующее добавление файлов на диск возможно лишь в виде дополнительных сессий. Приводы CD-ROM, не поддерживающие многосессионную запись, считывают с диска только первую TOC - соответственно, с их помощью можно считывать лишь файлы первой сессии. Многосессионные CD-ROM считывают только последнюю TOC, поэтому последняя TOC в многосессионном диске должна содержать ссылки и на файлы предыдущих сессий. Для этого при записи очередной сессии применяется опция импортирования сессий (Import Track) для создания полной общей TOC. Совпадающие по именам каталоги при этом объединяются, как при дописывании на обычный диск. Адресация файлов в любом случае ведется в пределах всего диска, поэтому объединению подвергаются только TOC. Файлы сессий, которые не были импортированы при создании очередной, в результирующем каталоге присутствовать не будут и обычное обращение к ним будет невозможным, однако многие программы записи на CD-R позволяют выборочно считывать отдельные сессии диска. Если запись на однократный многосессионный диск по какой-либо причине была прервана, в ряде случаев имеется возможность использовать оставшееся свободным пространство диска. Для этого требуется программа записи, имеющая опцию закрытия сессии (Close Track/Session), после чего нужные данные записываются очередной сессией без импорта прерванной сессии (предшествующие ей сессии могут быть импортированы).

Поскольку конечная видимость каждого файла определяется процессом импорта TOC, возможно исключение из каталога отдельных файлов и выборочная замена файлов с совпадающими именами. Старая копия файла продолжает оставаться на диске в одной из предшествующих сессий, однако в новый каталог помещается ссылка на новый экземпляр. Выборочное исключение файлов предыдущих сессий в каталог новой сессии дает эффект их "удаления". Видимость "удаленных" таким образом файлов впоследствии может быть "восстановлена" путем их импорта в новые сессии.

Для записи CD-RW может применяться их предварительное форматирование - разбивка на секторы, подобно магнитным дискам. После форматирования диск CD-RW может использоваться, как обычный сменный диск - стандартные файловые операции копирования, удаления и переименования преобразуются драйвером привода CD-RW в серии операций перезаписи секторов диска. Благодаря этому для работы с дисками CD-RW не требуется специального программного обеспечения, кроме драйвера привода с поддержкой UDF и программы начальной разметки.

Некоторые версии записывающих программ позволяют записывать загружаемые диски. Загружаемая часть CD-ROM записывается в виде образа загрузочной дискеты или винчестера, из которого при загрузке BIOS системной платы эмулирует диск A:.

Литература

1.     http://people.kstu.edu.ru/CSN/CDR/rab.htm

2.     http://www.kstu.kz/~yas/theory_lw/opt_70.htm

3.     http://bog.pp.ru/hard/cdrom.html

4.     http://www.procd.ru/

bukvasha.ru

Реферат: Компакт-диск

Изобретение цифрового компакт-диска традиционно приписывается двум компаниям: либо голландцы из Philips его придумали сами, либо им помогали японцы из Sony. Произошло это в самом начале 1980-х. Но есть другая версия: CD изобрёл американский физик ещё в 1960-х.

Авторство вышеназванных фирм подтверждают многие источники, к примеру, популярная энциклопедия Wikipedia. Если верить ей, Philips и Sony совместно разработали цифровой компакт-диск в 1980-м, а спустя два года в городе Лангенхаген (Langenhagen), близ Ганновера, началось его массовое производство.

Потом подключились Microsoft и Apple, чьими стараниями CD превратился в CD-ROM, который в 1987 году совершил революцию в мире персональных компьютеров. Вот, стало быть, и вся история появления компакт-диска.

Теперь "альтернативная" точка зрения. В 1931 году в Бремертоне (Bremerton), штат Вашингтон, родился Джеймс Расселл (James T. Russell).

Своё первое изобретение он совершил в шесть лет - построил кораблик с дистанционным управлением, в трюме которого по волнам ходил его завтрак.

В 1953 году Расселл закончил колледж в Портленде и стал бакалавром физики. В качестве физика он и устроился на работу в лабораторию компании General Electric, где затеял ряд экспериментальных проектов.

Считается, что Джеймс Расселл был одним из первых, кто стал пользоваться цветным телевизионным экраном и клавиатурой в качестве человеко-машинного интерфейса. Он же первым спроектировал и построил агрегат для сварки пучком электронов.

В 1965 году, когда базирующийся в штате Огайо институт Battelle Memorial открыл в Ричлэнде Тихоокеанскую северо-западную лабораторию (Pacific Northwest Laboratory), Расселл стал её старшим научным сотрудником. Тогда он уже знал, в каком направлении будет работать. Дело в том, что физик был страстным любителем классической музыки. И, как многие меломаны того времени, Расселл часто расстраивался из-за ухудшающегося со временем качества записи на виниловых пластинках.

Пытаясь внести усовершенствования, учёный даже пытался использовать в качестве звукоснимателя иголки кактуса.

Однажды в субботу днём Расселл решил набросать схему лучшей, по его мнению, цифровой системы записи и воспроизведения звука.

В итоге он "родил" действительно революционную идею - придумал устройство, в котором отсутствовал физический контакт между компонентами процесса проигрывания записи.

На тот момент Расселл был знаком с цифровой записью данных на перфокартах и магнитной ленте, но понял, что лучший способ - использовать свет.

0 и 1, темнота и свет - раздумывал физик - если двоичный код достаточно хорошо уплотнить, в нём можно хранить не просто мелодии, а целые энциклопедии.

В институте учёному, хотя и не сразу, но пошли навстречу, разрешив работать над персональным проектом по переводу аналогового сигнала в цифру.

И через пару лет Расселл изобрёл первую оптико-цифровую систему записи и воспроизведения, которую запатентовал в 1970 году.

Он нашёл способ записи на жёсткий фоточувствительный диск данных в виде крошечных "битов", светлых и тёмных, каждый - микрон в диаметре.

Лазерный луч считывал двоичный код, а компьютер преобразовал данные в электронный сигнал, который тогда было сравнительно просто преобразовать в слышимую или видимую "трансляцию". Вот это и было первым цифровым компакт-диском.

В 1970-е изобретатель продолжил совершенствовать своё детище, пытаясь приспособить его к любой форме данных.

Как и множество разработок, опередивших своё время, CD поначалу не слишком заинтересовал инвесторов. Но в 1971 году рисковый бизнесмен Эли Джекобс (Eli Jacobs) основал корпорацию Optical Recording и пригласил Расселла в команду, которая должна была

Идея была такая: распространять телевизионные программы на небольших пластмассовых носителях, рассылая их по почте, чтобы люди могли в любой момент посмотреть любимую передачу.

По сути, речь шла о том, что сейчас называется видеомагнитофонами и кассетами для них.

В 1974 году на выставке в Чикаго компания представила оптико-цифровую телевизионную машину для записи и воспроизведения, первое устройство, которое переводило цветное изображение в цифру, но мир не перевернулся, инвесторы не отреагировали.

Через год, летом 1975-го, в лабораторию Расселла наведались представители Philips и невысоко оценили его работу: "Они сказали, что "это очень хорошо для хранения данных, но вы не можете приспособить это для видео или аудио", - вспоминал физик.

Нужно сказать, что за несколько лет до посещения лаборатории голландская компания выпустила свой лазерный диск для аналогового оптического видеоплеера.

В Нидерландах были убеждены, что аналог - единственно возможный вариант: "Philips тогда вложила $60 миллионов в разработку лазерного диска, никто не говорил им, что они совершают ошибку", - рассказывал Расселл.

Два месяца спустя после экскурсии по лаборатории изобретателя Philips представила компакт-диск - практически точно такой же.

В конечном счёте, не только Philips, но и Sony, и другие компании вплотную занялись продвижением технологии Расселла, не упоминая его имени.

Сам Расселл, впрочем, не монополизировал права на технологию: "Трудно сказать, сделали ли эти люди всё сами, независимо от меня. Ведь в том, что у двух или более человек, находящихся в разных местах, может родиться одна и та же идея, ничего необычного нет. Вполне возможно, мы работали параллельно. Но позже они заплатили за это".

Действительно, Sony и Philips выплатили лицензионные платежи от продаж проигрывателя компакт-дисков. Деньги получили институт Battelle Memorial, корпорация Optical Recording и её хозяин Джекобс.

В 1992 году Time Warner и другие производители дисков подали на Optical Recording в суд, заплатив, в конечном счёте, $30 миллионов за нарушение патентов, так как суд решил - у корпорации эксклюзивные права на технологию CD.

Тем не менее, из всех этих денег Расселл ни разу не получил ни цента, так как 26 патентов на "компакт" принадлежали его работодателю, то бишь - Optical Recording.

Однако и это изобретателя не остановило. Он продолжил работать над оптическими системами хранения данных и придумал нового конкурента накопителям на жёстких дисках - оптическую память произвольного доступа (Optical random-access memory - ORAM).

В этой системе нет вращающегося диска и вообще - ни одной движущейся части, данные считываются светом. В 1991 году Расселл вместе с партнёром Полом Наем (Paul Nye) создал компанию Ioptics - специально для ORAM. Но даже, несмотря на многомиллионные инвестиции от Microsoft, дело не выгорело, система оказалась невостребованной.

Чем сейчас занимается изобретатель, "породивший" за свою жизнь более 50 патентов, сказать сложно. Последние упоминания о нём в прессе датированы 2000 годом, когда 53-летний Расселл был удостоен премии Vollum Award за выдающийся вклад в развитие науки и техники.

Разумеется, во всей этой истории можно усмотреть стремление американцев приписать себе изобретение всех жизненно важных вещей.

Но даже если это так, Джеймс Рассел пионером в своём деле быть не перестанет. Поэтому, справедливости ради, пусть наряду с новаторством Philips и Sony живёт и эта версия появления CD.

1. Компакт-диски

– это носители информации, предназначенные для хранения информации в цифровой форме (в виде набора чисел). Семейство компакт-дисков включает в себя носители различных типов, оптимизированных для хранения и использования специфичных видов информации. Несмотря на разнообразие типов КД, всем им присущи общие черты, или характеристики.

2. Физические характеристики компакт-диска

Геометрические размеры. Все члены семейства КД представляют собой диск диаметром 120 мм, имеющий в центре отверстие диаметром 15 мм. Толщина диска – 1.2 мм.

3. Конструкция компакт-диска

Конструктивно диск представляет собой трехслойный «пирог»:

Подложка из оптически прозрачного материала (поликарбонат), которая изготавливается методом литья под давлением. При изготовлении подложки на одной из ее поверхностей формируется информационный рисунок, состоящий из ямок (питов) и промежутков между ямками (лэндов). На информационный рисунок напыляется тонкий отражающий слой. Поверх отражающего слоя наносится слой лака, защищающий диск от повреждений. Как правило, на защитный лак наносится лейбл.

4. Способ считывания информации

Для чтения информации с КД используется луч лазера инфракрасного диапазона (ИК). Луч подается на вращающийся диск со стороны подложки, отражается от отражающего слоя и возвращается на специальный фотоприемник. При попадании луча на питы и лэнды интенсивность отраженного луча меняется. В итоге, на выходе фотоприемника формируется электрический сигнал, повторяющий по форме информационный рисунок на поверхности компакт-диска.

5. Особенности оптического способа считывания информации

Успешное считывание информации зависит от состояния поверхности КД. Царапины, пыль и загрязнения затрудняют, а иногда и делают невозможным считывание информации с КД.

Применение лазера ИК-диапазона позволяет использовать для изготовления КД не только прозрачный поликарбонат, но и цветной тоже, вплоть до очень темных. При этом темные материалы являются светонепроницаемыми только в видимом диапазоне светового спектра. В ИК-диапазоне такой материал остается прозрачным.

Базовый формат – CD Audio

Исторически первым в семействе КД появился Compact Disc Digital Audio (CD DA).

6. Что находится внутри кадра

Внутри кадра находится набор чисел, представляющих закодированный звук. Процесс преобразования звука в набор чисел описан в Лекции №1а (Основы цифрового кодирования информации). В этой же лекции даны основы двоичной арифметики и определения бита, байта и двоичного слова.

На компакт-диске размещается два звуковых канала (стереозвук). Выборка звуковых отсчетов производится с частотой 44100 Гц (44,1 кГц) и разрядностью 16 бит (2 байта) на каждый канал. Поскольку в одной секунде КД содержится 75 кадров, один кадр содержит в себе 44100/75 = 588 отсчетов звукового сигнала. Размер кадра определяется следующим образом:

588 отсчетов * 2 канала * 2 байта = 2352 байта.

Знание частоты выборки (44,1 кГц) необходимо в случае передачи заказа на цифровом носителе, отличном от КД. К примеру, на DAT -кассете или в компьютерном файле (WAV -формат) звук может быть записан с частотой выборки 48 кГц. В этом случае при подготовке мастер-диска приходится выполнять пересчет частоты аппаратными или программными средствами. Субъективно это меняет звучание, что может вызвать претензии заказчиков к качеству звука. Поэтому от очень требовательных заказчиков желательно получать цифровые носители звука со стандартной частотой дискретизации (это касается, в основном DAT -кассет и WAV -файлов).

7. Принципы доступа к информации

Для аудио-диска объектом выбора обычно является трек. Для того чтобы выбрать любой трек, достаточно информации, записанной в TOC .

Для CD-ROM, как и для любого компьютерного носителя, объектом выбора являются файлы и папки (директории). Папки тоже являются файлами особого назначения. Поэтому записей в TOC недостаточно для доступа к объектам CD-ROM .

Для доступа к файлам на дисках CD-ROM формируетсяфайловая структура(ФС).ФС– это набор служебных записей, описывающих местоположение и атрибуты файлов и папок. Файловые структуры бывают разные, и любая из них может быть размещена на CD - ROM . Так, например, на дисках для ПК Макинтош может быть сформирована файловая системаHFS(HierarchicalFileSystem), которая используется на жестких дисках ПК Макинтош. Такие диски читаютсятолько на ПК Макинтош.

Для обеспечения универсальности дисков CD-ROM была разработана файловая система ISO 9660. Диски с этой файловой системой совместимы с операционными системами ПК Windows, MacOS и Unix. Базовый вариант этой файловой системы накладывает ограничение на длину имени файла и символы, которые можно было использовать в названии файла (схема «8+3», до 8 символов в имени файла и до 3 символов в расширении). В имени файла можно использовать только символы английского алфавита, цифры и знак подчеркивания. Метка диска не должна быть длиннее 11 символов и не должна содержать пробелы.

Метка диска (Volume Label) – идентифицирует диск при его загрузке в привод CD-ROM. В проводнике Windows метка диска отображается справа от значка привода CD-ROM.

В 1995 году было введено дополнение кISO 9660(Joliet Specification), позволяющее использовать в именах файлов длинные имена, символы национальных алфавитов и пробелы (система кодированияUnicode).

Файловая система Joliet формируется на КД в дополнение к ФС ISO 9660. Фактически на диске присутствуют две файловые системы. Те компьютеры, которые не поддерживают Joliet, показывают имена файлов из ФС ISO 9660. При формировании файловой структуры ISO 9660 длинные имена урезаются и в конце добавляются знак «~» и цифра.

Есть еще один вариант формирования длинных имен, реализованный в некоторых программах записи. Он называется Extended ISO 9660. Позволяет размещать на диске только одну ФС (ISO 9660), но при этом разрешена длина имени файла до 128 символов. Разрешаются только символы английского алфавита, цифры и знак подчеркивания.

Часто задается вопрос -сколько информации войдет на КД?Однозначного ответа на этот вопрос нет.

Причина этому следующая:

В ISO 9660 минимально адресуемый фрагмент информации называется логическим блоком. По умолчанию он равен размеру полезной информации в кадре (сектору) – 2048 байт. Если, к примеру, файл имеет размер 100 байт, то в блоке (а значит и кадре) остальное место останется незанятым. Если на диске размещается 1000 файлов размером 100 байт, то на диске реально будет занято 1000*2048 = 2048000 байт, а не 100000 байт.

Таким образом, чем больше будет на диске маленьких файлов, тем больше будет размер незанятого пространства.

Для усредненных расчетов можно использовать следующую формулу:

Объем На Диске = Суммарный Размер Файлов + Количество Файлов * (Размер Блока / 2)

8. Режимы записи

Track - At - Once –Трек За Один Проход – рекордер записывает первый трек, после чего производится запись информации об этом треке в служебную область диска (PCA), затем производится запись следующего трека и т.д. В завершение, производится запись вводной и выводной дорожек. При использовании этого метода возможна запись отдельных треков в разное время и на разных рекордерах. Трек при этом оформляется в виде пакета, который начинается пятью блоками «вбегания» (Run - In Blocks) и завершается двумя блоками «выбегания» (Run - Out Blocks). Между пакетами вставляются связующие блоки (Link Blocks), в которых отсутствуют «питы» и «лэнды».

Disc - At - Once –Диск За Один Проход – рекордер последовательно записывает вводную дорожку, область программы и выводную дорожку. При этом выключения лазера не происходит. Этот режим наиболее приемлем для записи мастер-диска.

Session - At - Once –Сессия За Один Проход – развитие предыдущего режима записи. Абсолютно ему аналогичен за исключением того, что в TOC добавляется информация, разрешающая запись следующей сессии.

Incremental Packet Writing –Пакетная Запись с Приращением – похожа на режим TAO , только в пакет заключается не трек, а отдельный файл. Позволяет добавлять на диск по одному файлу за один сеанс записи. Режим удобен для пользователей, но абсолютно не приемлем для записимастер-диска.Диск с такой структурой не может быть воспроизведен на литом диске. Во-первых, между файлами находятся Link -блоки, в области которых нет модуляции, и при попытке их чтения происходит ошибка записи. Во-вторых, Run - In , Run - Out и Link -блоки в этом формате не учитываются при вычислении адреса блока с информацией, они пропускаются при нумерации секторов. Поэтому, даже если переписать такой диск сектор за сектором в другом режиме, заменив эти блоки нулевыми, вся система адресации сместится и информация станет недоступна.

Одним из чрезвычайно полезных новшеств Windows XP является возможность записи информации на записываемые и перезаписываемые компакт-диски (CD-R и CD-RW). В последнее время популярность устройств записи компакт-дисков чрезвычайно выросла, и они превратились из экзотического дорогого оборудования в необходимый и удобный инструмент. Для записи файлов на компакт-диск следует вставить заготовку в устройство и скопировать с помощью проводника нужные файлы на данный диск. Однако реально на диск не будет ничего записано. Для дальнейшей работы следует открыть в проводнике компакт-диск.

Вы можете увидеть, что все файлы, находящиеся на диске, разделены на две группы - действительно записанные на диск и готовые для записи, но пока не записанные. Вверху списка файлов в правой части окна проводника расположены файлы и папки, ранее записанные на компакт-диск. Если вы вставили чистую заготовку, на ней, естественно, не будет записанных файлов. В нижней части списка расположены файлы, которые вы только что скопировали на диск. Физически они пока не записаны на компакт-диск, а располагаются в специальной папке, предназначенной для временного хранения. Эти файлы вы можете удалить, в то время как файлы, уже физически записанные на компакт-диск, удалить нельзя. Если вы хотите удалить все файлы, предназначенные для записи, следует нажать кнопку расположенную на панели задач. Копируйте и перемещайте файлы на компакт-диск пока вы не сформируете нужный набор файлов. После этого вы готовы к физической записи информации на диск. Эта процедура часто называется прожигом. Нажмите кнопку на панели задач, и будет запущен мастер прожига компакт-дисков. В первом диалоге мастера вам предлагается ввести имя создаваемого диска. По умолчанию в качестве имени предлагается текущая дата, но вы можете ввести любое другое имя. Если вы установите флажок в нижней части диалога, по окончании прожига диалог мастера автоматически закроется. Нажмите кнопкуДалее(Next), и вы перейдете к следующему диалогу мастера.

Одновременно начнется прожиг компакт-диска. О том, кака; конкретно операция выполняется в настоящий момент, можно узнать из сообщений мастера. Кроме того, процент выполнения операции отображается с помощью прогресс-индикатора. Время записи зависит от объема записываемой информации и скорости записи. Например, записать 640 мегабайт на восьмой скорости займет около десяти минут. По окончании прожига на экране появится последний диалог мастера. Если вы установите в нем флажок, то сможете записать вторую копию диска. В противном случае просто нажмите кнопкуГотово(Ready), чтобы закрыть диалог. На этом запись на компакт-диск закончена. Вы можете использовать его как обычный компьютерный компакт-диск.

Если вы попытаетесь извлечь диск, не записав подготовленные файлы, на экране появится диалог, в котором с помощью переключателя вы сможете выбрать один из трех вариантов. Можно записать файлы сейчас, сохранить файлы во временной папке для последующей записи или удалить подготовленные файлы, не записывая их на компакт-диск.

Если в качестве заготовки вы используете перезаписываемый диск, называющийся CD-RW, вы можете очистить его, удалив все файлы. После этого диск можно использовать для записи точно так же, как и новый. Нажмите кнопку [§g на панели задач, и начнет работу мастер очистки диска. В первом диалоге мастера не требуется ничего вводить, просто нажмите кнопкуДалее(Next), чтобы перейти ко второму диалогу мастера.

При этом начнется очистка диска. Процент выполнения очистки демонстрируется с помощью прогресс-индикатора. По окончании очистки появится заключительный диалог мастера. Он информирует об успешном завершении операции. Нажмите кнопкуГотово(Ready), чтобы закрыть диалог.

Возможно, вы захотите настроить некоторые параметры записи диска. Для этого нужно перейти в папкуМой компьютер(My Computer) и щелкнуть правой кнопкой мыши на значке устройства для записи компакт-дисков.В появившемся вспомогательном меню следует выбрать командуСвойства(Properties), и на экране появится диалог настройки параметров. Перейдите на вкладкуЗапись(Recording) этого диалога, щелкнув мышью на соответствующем ярлычке.

Флажок в верхней части диалога разрешает запись компакт-дисков на данном устройстве. Если убрать флажок, Windows XP не будет записывать на нем диски. В верхнем списке выбирается жесткий диск, на котором будет размещаться папка с временными файлами. Так как в этой папке должны поместиться все файлы, подготовленные вами для записи на компакт-диск, требуется 700 мегабайт свободного места на выбранном жестком диске. Во втором списке выбирается скорость записи. Перечень доступных скоростей определяется используемым вами устройством. Следует напомнить, что заготовки компакт-дисков также поддерживают не все скорости записи. Если у вас нет проблем с чтением записанных дисков, лучше использовать максимально возможную скорость. Если установлен флажок в нижней части диалога, после прожига диск будет извлечен из устройства. Убрав флажок, вы оставите диск в дисководе. Настроив параметры, нажмите кнопкуОК,чтобы закрыть диалог и запомнить настройки.

Как вы видите, записать файлы на компакт-диск в операционной системе Windows XP достаточно просто. Однако следует сделать небольшое отступление, чтобы рассказать, в каком формате записываются диски. Все диски создаются как мультисессионные, то есть содержащие несколько отдельных сессий, которые могут быть записаны в разное время. Наличие множества сессий позволяет записывать информацию отдельными частями, превращая CD-R и CD-RW в удобное средство ведения рабочего архива. Однако следует помнить, что запись первой сессии требует дополнительно двадцать два мегабайта, а запись каждой последующей сессии отнимает тринадцать мегабайт. Впрочем, это не так много, учитывая, что на диск можно записать 650-700 мегабайт информации, а на некоторые современные диски и еще больше. Хотя нужно учитывать, что часто записывая небольшие файлы, вы впустую тратите много места. Не все дисководы и операционные системы могут работать с мультисессионными дисками. В ДОС обычно видна только первая сессия, а в Windows 95 - последняя. На устаревших дисководах CD-ROM также часто видна только первая сессия. Так что, диски, записанные в Windows XP, могут неверно читаться на устаревших компьютерах. Если же вы не планируете читать диски на таких компьютерах, проблем в совместимости не возникнет. Кстати, при записи используется файловая система Joliet, которая позволяет записывать длинные имена, использовать пробелы и русские буквы. Все это не поддерживается в операционной системе ДОС. Вы наверно заметили, что многие компакт-диски автоматически запускаются при вставке их в устройство чтения дисков. В Windows XP можно настроить автоматическое воспроизведение музыкальных произведений и видеофильмов, просмотр рисунков и некоторые другие действия. Если же вы хотите запускать свою собственную программу или желаете, чтобы созданный вами диск автоматически запускался и в предыдущих версиях Windows, вам следует разместить в корневом каталоге текстовый файл с именемautorun.inf.В нем располагаются команды автозапуска. С их помощью можно создавать достаточно сложные сценарии, но для начала вполне достаточно использовать такие команды:

[autorun]

icon=myicon.ico

open=myprogram.exe

Естественно, следует указать названия ваших собственных файлов вместоmyicon.ico и myprogram.exe.Командаopenзапускает нужную программу, а командаiconменяет значок диска в проводнике Windows. Конечно, данные файлы также должны быть расположены на компакт-диске.

Многие сталкиваются с проблемой того, что информация на компакт - диске становиться недоступной из - за того, что поверхность диска легко царапается, при этом приводя его в негодность. Иногда, таким образом, многие лишаются ценной информации, которую просто - напросто невозможно прочесть из - за того, что поверхность диска - повреждена. Для устранения этой проблемы были придуманы коробочки для каждого в отдельностьи компактного диска для того, что бы уберечь от повреждений. Но, как вы сами понимаете, этот способ не всегда остается эффективным и по большому счету - неудобный, потому как занимает очень много места. Поэтому, был придуман очень необычный концепт, который предназначен для того, что бы уберечь диск от внешних повреждений. Благодаря тонкой пленочке прозрачного пластика вы можете больше не беспокоиться, отдав ваш любимый фильм посмотреть друзьям, потому как в любом случае царапин на нем не останется. Самое интересное это то, что вам не нужно будет снимать этот чудо - чехол даже когда вы будете вставлять его в дисковод, потому как специально разработанный пластик не мешает считывать с него имеющуюся информацию. В общем, если бы данное изобретение было создано несколько лет назад, то наверняка имело бы большую популярность. В наше же время, эта новинка может и станет популярной, но не настолько насколько могла бы быть несколько лет назад. Но таким образом можно "заламинировать" хранящиеся у вас дома диски, которые вам ценны. Например, диск со свадьбы или дня рождения.

superbotanik.net

Реферат: Компакт-диск

Изобретение цифрового компакт-диска традиционно приписывается двум компаниям: либо голландцы из Philips его придумали сами, либо им помогали японцы из Sony. Произошло это в самом начале 1980-х. Но есть другая версия: CD изобрёл американский физик ещё в 1960-х.

Авторство вышеназванных фирм подтверждают многие источники, к примеру, популярная энциклопедия Wikipedia. Если верить ей, Philips и Sony совместно разработали цифровой компакт-диск в 1980-м, а спустя два года в городе Лангенхаген (Langenhagen), близ Ганновера, началось его массовое производство.

Потом подключились Microsoft и Apple, чьими стараниями CD превратился в CD-ROM, который в 1987 году совершил революцию в мире персональных компьютеров. Вот, стало быть, и вся история появления компакт-диска.

Теперь "альтернативная" точка зрения. В 1931 году в Бремертоне (Bremerton), штат Вашингтон, родился Джеймс Расселл (James T. Russell).

Своё первое изобретение он совершил в шесть лет - построил кораблик с дистанционным управлением, в трюме которого по волнам ходил его завтрак.

В 1953 году Расселл закончил колледж в Портленде и стал бакалавром физики. В качестве физика он и устроился на работу в лабораторию компании General Electric, где затеял ряд экспериментальных проектов.

Считается, что Джеймс Расселл был одним из первых, кто стал пользоваться цветным телевизионным экраном и клавиатурой в качестве человеко-машинного интерфейса. Он же первым спроектировал и построил агрегат для сварки пучком электронов.

В 1965 году, когда базирующийся в штате Огайо институт Battelle Memorial открыл в Ричлэнде Тихоокеанскую северо-западную лабораторию (Pacific Northwest Laboratory), Расселл стал её старшим научным сотрудником. Тогда он уже знал, в каком направлении будет работать. Дело в том, что физик был страстным любителем классической музыки. И, как многие меломаны того времени, Расселл часто расстраивался из-за ухудшающегося со временем качества записи на виниловых пластинках.

Пытаясь внести усовершенствования, учёный даже пытался использовать в качестве звукоснимателя иголки кактуса.

Однажды в субботу днём Расселл решил набросать схему лучшей, по его мнению, цифровой системы записи и воспроизведения звука.

В итоге он "родил" действительно революционную идею - придумал устройство, в котором отсутствовал физический контакт между компонентами процесса проигрывания записи.

На тот момент Расселл был знаком с цифровой записью данных на перфокартах и магнитной ленте, но понял, что лучший способ - использовать свет.

0 и 1, темнота и свет - раздумывал физик - если двоичный код достаточно хорошо уплотнить, в нём можно хранить не просто мелодии, а целые энциклопедии.

В институте учёному, хотя и не сразу, но пошли навстречу, разрешив работать над персональным проектом по переводу аналогового сигнала в цифру.

И через пару лет Расселл изобрёл первую оптико-цифровую систему записи и воспроизведения, которую запатентовал в 1970 году.

Он нашёл способ записи на жёсткий фоточувствительный диск данных в виде крошечных "битов", светлых и тёмных, каждый - микрон в диаметре.

Лазерный луч считывал двоичный код, а компьютер преобразовал данные в электронный сигнал, который тогда было сравнительно просто преобразовать в слышимую или видимую "трансляцию". Вот это и было первым цифровым компакт-диском.

В 1970-е изобретатель продолжил совершенствовать своё детище, пытаясь приспособить его к любой форме данных.

Как и множество разработок, опередивших своё время, CD поначалу не слишком заинтересовал инвесторов. Но в 1971 году рисковый бизнесмен Эли Джекобс (Eli Jacobs) основал корпорацию Optical Recording и пригласил Расселла в команду, которая должна была

Идея была такая: распространять телевизионные программы на небольших пластмассовых носителях, рассылая их по почте, чтобы люди могли в любой момент посмотреть любимую передачу.

По сути, речь шла о том, что сейчас называется видеомагнитофонами и кассетами для них.

В 1974 году на выставке в Чикаго компания представила оптико-цифровую телевизионную машину для записи и воспроизведения, первое устройство, которое переводило цветное изображение в цифру, но мир не перевернулся, инвесторы не отреагировали.

Через год, летом 1975-го, в лабораторию Расселла наведались представители Philips и невысоко оценили его работу: "Они сказали, что "это очень хорошо для хранения данных, но вы не можете приспособить это для видео или аудио", - вспоминал физик.

Нужно сказать, что за несколько лет до посещения лаборатории голландская компания выпустила свой лазерный диск для аналогового оптического видеоплеера.

В Нидерландах были убеждены, что аналог - единственно возможный вариант: "Philips тогда вложила $60 миллионов в разработку лазерного диска, никто не говорил им, что они совершают ошибку", - рассказывал Расселл.

Два месяца спустя после экскурсии по лаборатории изобретателя Philips представила компакт-диск - практически точно такой же.

В конечном счёте, не только Philips, но и Sony, и другие компании вплотную занялись продвижением технологии Расселла, не упоминая его имени.

Сам Расселл, впрочем, не монополизировал права на технологию: "Трудно сказать, сделали ли эти люди всё сами, независимо от меня. Ведь в том, что у двух или более человек, находящихся в разных местах, может родиться одна и та же идея, ничего необычного нет. Вполне возможно, мы работали параллельно. Но позже они заплатили за это".

Действительно, Sony и Philips выплатили лицензионные платежи от продаж проигрывателя компакт-дисков. Деньги получили институт Battelle Memorial, корпорация Optical Recording и её хозяин Джекобс.

В 1992 году Time Warner и другие производители дисков подали на Optical Recording в суд, заплатив, в конечном счёте, $30 миллионов за нарушение патентов, так как суд решил - у корпорации эксклюзивные права на технологию CD.

Тем не менее, из всех этих денег Расселл ни разу не получил ни цента, так как 26 патентов на "компакт" принадлежали его работодателю, то бишь - Optical Recording.

Однако и это изобретателя не остановило. Он продолжил работать над оптическими системами хранения данных и придумал нового конкурента накопителям на жёстких дисках - оптическую память произвольного доступа (Optical random-access memory - ORAM).

В этой системе нет вращающегося диска и вообще - ни одной движущейся части, данные считываются светом. В 1991 году Расселл вместе с партнёром Полом Наем (Paul Nye) создал компанию Ioptics - специально для ORAM. Но даже, несмотря на многомиллионные инвестиции от Microsoft, дело не выгорело, система оказалась невостребованной.

Чем сейчас занимается изобретатель, "породивший" за свою жизнь более 50 патентов, сказать сложно. Последние упоминания о нём в прессе датированы 2000 годом, когда 53-летний Расселл был удостоен премии Vollum Award за выдающийся вклад в развитие науки и техники.

Разумеется, во всей этой истории можно усмотреть стремление американцев приписать себе изобретение всех жизненно важных вещей.

Но даже если это так, Джеймс Рассел пионером в своём деле быть не перестанет. Поэтому, справедливости ради, пусть наряду с новаторством Philips и Sony живёт и эта версия появления CD.

1. Компакт-диски

– это носители информации, предназначенные для хранения информации в цифровой форме (в виде набора чисел). Семейство компакт-дисков включает в себя носители различных типов, оптимизированных для хранения и использования специфичных видов информации. Несмотря на разнообразие типов КД, всем им присущи общие черты, или характеристики.

2. Физические характеристики компакт-диска

Геометрические размеры. Все члены семейства КД представляют собой диск диаметром 120 мм, имеющий в центре отверстие диаметром 15 мм. Толщина диска – 1.2 мм.

3. Конструкция компакт-диска

Конструктивно диск представляет собой трехслойный «пирог»:

Подложка из оптически прозрачного материала (поликарбонат), которая изготавливается методом литья под давлением. При изготовлении подложки на одной из ее поверхностей формируется информационный рисунок, состоящий из ямок (питов) и промежутков между ямками (лэндов). На информационный рисунок напыляется тонкий отражающий слой. Поверх отражающего слоя наносится слой лака, защищающий диск от повреждений. Как правило, на защитный лак наносится лейбл.

4. Способ считывания информации

Для чтения информации с КД используется луч лазера инфракрасного диапазона (ИК). Луч подается на вращающийся диск со стороны подложки, отражается от отражающего слоя и возвращается на специальный фотоприемник. При попадании луча на питы и лэнды интенсивность отраженного луча меняется. В итоге, на выходе фотоприемника формируется электрический сигнал, повторяющий по форме информационный рисунок на поверхности компакт-диска.

5. Особенности оптического способа считывания информации

Успешное считывание информации зависит от состояния поверхности КД. Царапины, пыль и загрязнения затрудняют, а иногда и делают невозможным считывание информации с КД.

Применение лазера ИК-диапазона позволяет использовать для изготовления КД не только прозрачный поликарбонат, но и цветной тоже, вплоть до очень темных. При этом темные материалы являются светонепроницаемыми только в видимом диапазоне светового спектра. В ИК-диапазоне такой материал остается прозрачным.

Базовый формат – CD Audio

Исторически первым в семействе КД появился Compact Disc Digital Audio (CD DA).

6. Что находится внутри кадра

Внутри кадра находится набор чисел, представляющих закодированный звук. Процесс преобразования звука в набор чисел описан в Лекции №1а (Основы цифрового кодирования информации). В этой же лекции даны основы двоичной арифметики и определения бита, байта и двоичного слова.

На компакт-диске размещается два звуковых канала (стереозвук). Выборка звуковых отсчетов производится с частотой 44100 Гц (44,1 кГц) и разрядностью 16 бит (2 байта) на каждый канал. Поскольку в одной секунде КД содержится 75 кадров, один кадр содержит в себе 44100/75 = 588 отсчетов звукового сигнала. Размер кадра определяется следующим образом:

588 отсчетов * 2 канала * 2 байта = 2352 байта.

Знание частоты выборки (44,1 кГц) необходимо в случае передачи заказа на цифровом носителе, отличном от КД. К примеру, на DAT -кассете или в компьютерном файле (WAV -формат) звук может быть записан с частотой выборки 48 кГц. В этом случае при подготовке мастер-диска приходится выполнять пересчет частоты аппаратными или программными средствами. Субъективно это меняет звучание, что может вызвать претензии заказчиков к качеству звука. Поэтому от очень требовательных заказчиков желательно получать цифровые носители звука со стандартной частотой дискретизации (это касается, в основном DAT -кассет и WAV -файлов).

7. Принципы доступа к информации

Для аудио-диска объектом выбора обычно является трек. Для того чтобы выбрать любой трек, достаточно информации, записанной в TOC .

Для CD-ROM, как и для любого компьютерного носителя, объектом выбора являются файлы и папки (директории). Папки тоже являются файлами особого назначения. Поэтому записей в TOC недостаточно для доступа к объектам CD-ROM .

Для доступа к файлам на дисках CD-ROM формируется файловая структура (ФС). ФС – это набор служебных записей, описывающих местоположение и атрибуты файлов и папок. Файловые структуры бывают разные, и любая из них может быть размещена на CD - ROM . Так, например, на дисках для ПК Макинтош может быть сформирована файловая система HFS (Hierarchical File System), которая используется на жестких дисках ПК Макинтош. Такие диски читаются только на ПК Макинтош.

Для обеспечения универсальности дисков CD-ROM была разработана файловая система ISO 9660. Диски с этой файловой системой совместимы с операционными системами ПК Windows, MacOS и Unix. Базовый вариант этой файловой системы накладывает ограничение на длину имени файла и символы, которые можно было использовать в названии файла (схема «8+3», до 8 символов в имени файла и до 3 символов в расширении). В имени файла можно использовать только символы английского алфавита, цифры и знак подчеркивания. Метка диска не должна быть длиннее 11 символов и не должна содержать пробелы.

Метка диска (Volume Label) – идентифицирует диск при его загрузке в привод CD-ROM. В проводнике Windows метка диска отображается справа от значка привода CD-ROM.

В 1995 году было введено дополнение к ISO 9660 (Joliet Specification), позволяющее использовать в именах файлов длинные имена, символы национальных алфавитов и пробелы (система кодирования Unicode).

Файловая система Joliet формируется на КД в дополнение к ФС ISO 9660. Фактически на диске присутствуют две файловые системы. Те компьютеры, которые не поддерживают Joliet, показывают имена файлов из ФС ISO 9660. При формировании файловой структуры ISO 9660 длинные имена урезаются и в конце добавляются знак «~» и цифра.

Есть еще один вариант формирования длинных имен, реализованный в некоторых программах записи. Он называется Extended ISO 9660. Позволяет размещать на диске только одну ФС (ISO 9660), но при этом разрешена длина имени файла до 128 символов. Разрешаются только символы английского алфавита, цифры и знак подчеркивания.

Часто задается вопрос - сколько информации войдет на КД? Однозначного ответа на этот вопрос нет.

Причина этому следующая:

В ISO 9660 минимально адресуемый фрагмент информации называется логическим блоком. По умолчанию он равен размеру полезной информации в кадре (сектору) – 2048 байт. Если, к примеру, файл имеет размер 100 байт, то в блоке (а значит и кадре) остальное место останется незанятым. Если на диске размещается 1000 файлов размером 100 байт, то на диске реально будет занято 1000*2048 = 2048000 байт, а не 100000 байт.

Таким образом, чем больше будет на диске маленьких файлов, тем больше будет размер незанятого пространства.

Для усредненных расчетов можно использовать следующую формулу:

Объем На Диске = Суммарный Размер Файлов + Количество Файлов * (Размер Блока / 2)

8. Режимы записи

Track - At - Once – Трек За Один Проход – рекордер записывает первый трек, после чего производится запись информации об этом треке в служебную область диска (PCA), затем производится запись следующего трека и т.д. В завершение, производится запись вводной и выводной дорожек. При использовании этого метода возможна запись отдельных треков в разное время и на разных рекордерах. Трек при этом оформляется в виде пакета, который начинается пятью блоками «вбегания» (Run - In Blocks) и завершается двумя блоками «выбегания» (Run - Out Blocks ). Между пакетами вставляются связующие блоки (Link Blocks), в которых отсутствуют «питы» и «лэнды».

Disc - At - Once – Диск За Один Проход – рекордер последовательно записывает вводную дорожку, область программы и выводную дорожку. При этом выключения лазера не происходит. Этот режим наиболее приемлем для записи мастер-диска.

Session - At - Once – Сессия За Один Проход – развитие предыдущего режима записи. Абсолютно ему аналогичен за исключением того, что в TOC добавляется информация, разрешающая запись следующей сессии.

Incremental Packet Writing – Пакетная Запись с Приращением – похожа на режим TAO , только в пакет заключается не трек, а отдельный файл. Позволяет добавлять на диск по одному файлу за один сеанс записи. Режим удобен для пользователей, но абсолютно не приемлем для записи мастер-диска. Диск с такой структурой не может быть воспроизведен на литом диске. Во-первых, между файлами находятся Link -блоки, в области которых нет модуляции, и при попытке их чтения происходит ошибка записи. Во-вторых, Run - In , Run - Out и Link -блоки в этом формате не учитываются при вычислении адреса блока с информацией, они пропускаются при нумерации секторов. Поэтому, даже если переписать такой диск сектор за сектором в другом режиме, заменив эти блоки нулевыми, вся система адресации сместится и информация станет недоступна.

Одним из чрезвычайно полезных новшеств Windows XP является возможность записи информации на записываемые и перезаписываемые компакт-диски (CD-R и CD-RW). В последнее время популярность устройств записи компакт-дисков чрезвычайно выросла, и они превратились из экзотического дорогого оборудования в необходимый и удобный инструмент. Для записи файлов на компакт-диск следует вставить заготовку в устройство и скопировать с помощью проводника нужные файлы на данный диск. Однако реально на диск не будет ничего записано. Для дальнейшей работы следует открыть в проводнике компакт-диск.

Вы можете увидеть, что все файлы, находящиеся на диске, разделены на две группы - действительно записанные на диск и готовые для записи, но пока не записанные. Вверху списка файлов в правой части окна проводника расположены файлы и папки, ранее записанные на компакт-диск. Если вы вставили чистую заготовку, на ней, естественно, не будет записанных файлов. В нижней части списка расположены файлы, которые вы только что скопировали на диск. Физически они пока не записаны на компакт-диск, а располагаются в специальной папке, предназначенной для временного хранения. Эти файлы вы можете удалить, в то время как файлы, уже физически записанные на компакт-диск, удалить нельзя. Если вы хотите удалить все файлы, предназначенные для записи, следует нажать кнопку расположенную на панели задач. Копируйте и перемещайте файлы на компакт-диск пока вы не сформируете нужный набор файлов. После этого вы готовы к физической записи информации на диск. Эта процедура часто называется прожигом. Нажмите кнопку на панели задач, и будет запущен мастер прожига компакт-дисков. В первом диалоге мастера вам предлагается ввести имя создаваемого диска. По умолчанию в качестве имени предлагается текущая дата, но вы можете ввести любое другое имя. Если вы установите флажок в нижней части диалога, по окончании прожига диалог мастера автоматически закроется. Нажмите кнопку Далее (Next), и вы перейдете к следующему диалогу мастера.

Одновременно начнется прожиг компакт-диска. О том, кака; конкретно операция выполняется в настоящий момент, можно узнать из сообщений мастера. Кроме того, процент выполнения операции отображается с помощью прогресс-индикатора. Время записи зависит от объема записываемой информации и скорости записи. Например, записать 640 мегабайт на восьмой скорости займет около десяти минут. По окончании прожига на экране появится последний диалог мастера. Если вы установите в нем флажок, то сможете записать вторую копию диска. В противном случае просто нажмите кнопку Готово (Ready), чтобы закрыть диалог. На этом запись на компакт-диск закончена. Вы можете использовать его как обычный компьютерный компакт-диск.

Если вы попытаетесь извлечь диск, не записав подготовленные файлы, на экране появится диалог, в котором с помощью переключателя вы сможете выбрать один из трех вариантов. Можно записать файлы сейчас, сохранить файлы во временной папке для последующей записи или удалить подготовленные файлы, не записывая их на компакт-диск.

Если в качестве заготовки вы используете перезаписываемый диск, называющийся CD-RW, вы можете очистить его, удалив все файлы. После этого диск можно использовать для записи точно так же, как и новый. Нажмите кнопку [§g на панели задач, и начнет работу мастер очистки диска. В первом диалоге мастера не требуется ничего вводить, просто нажмите кнопку Далее (Next), чтобы перейти ко второму диалогу мастера.

При этом начнется очистка диска. Процент выполнения очистки демонстрируется с помощью прогресс-индикатора. По окончании очистки появится заключительный диалог мастера. Он информирует об успешном завершении операции. Нажмите кнопку Готово (Ready), чтобы закрыть диалог.

Возможно, вы захотите настроить некоторые параметры записи диска. Для этого нужно перейти в папку Мой компьютер (My Computer) и щелкнуть правой кнопкой мыши на значке устройства для записи компакт-дисков. В появившемся вспомогательном меню следует выбрать команду Свойства (Properties), и на экране появится диалог настройки параметров. Перейдите на вкладку Запись (Recording) этого диалога, щелкнув мышью на соответствующем ярлычке.

Флажок в верхней части диалога разрешает запись компакт-дисков на данном устройстве. Если убрать флажок, Windows XP не будет записывать на нем диски. В верхнем списке выбирается жесткий диск, на котором будет размещаться папка с временными файлами. Так как в этой папке должны поместиться все файлы, подготовленные вами для записи на компакт-диск, требуется 700 мегабайт свободного места на выбранном жестком диске. Во втором списке выбирается скорость записи. Перечень доступных скоростей определяется используемым вами устройством. Следует напомнить, что заготовки компакт-дисков также поддерживают не все скорости записи. Если у вас нет проблем с чтением записанных дисков, лучше использовать максимально возможную скорость. Если установлен флажок в нижней части диалога, после прожига диск будет извлечен из устройства. Убрав флажок, вы оставите диск в дисководе. Настроив параметры, нажмите кнопку ОК, чтобы закрыть диалог и запомнить настройки.

Как вы видите, записать файлы на компакт-диск в операционной системе Windows XP достаточно просто. Однако следует сделать небольшое отступление, чтобы рассказать, в каком формате записываются диски. Все диски создаются как мультисессионные, то есть содержащие несколько отдельных сессий, которые могут быть записаны в разное время. Наличие множества сессий позволяет записывать информацию отдельными частями, превращая CD-R и CD-RW в удобное средство ведения рабочего архива. Однако следует помнить, что запись первой сессии требует дополнительно двадцать два мегабайта, а запись каждой последующей сессии отнимает тринадцать мегабайт. Впрочем, это не так много, учитывая, что на диск можно записать 650-700 мегабайт информации, а на некоторые современные диски и еще больше. Хотя нужно учитывать, что часто записывая небольшие файлы, вы впустую тратите много места. Не все дисководы и операционные системы могут работать с мультисессионными дисками. В ДОС обычно видна только первая сессия, а в Windows 95 - последняя. На устаревших дисководах CD-ROM также часто видна только первая сессия. Так что, диски, записанные в Windows XP, могут неверно читаться на устаревших компьютерах. Если же вы не планируете читать диски на таких компьютерах, проблем в совместимости не возникнет. Кстати, при записи используется файловая система Joliet, которая позволяет записывать длинные имена, использовать пробелы и русские буквы. Все это не поддерживается в операционной системе ДОС. Вы наверно заметили, что многие компакт-диски автоматически запускаются при вставке их в устройство чтения дисков. В Windows XP можно настроить автоматическое воспроизведение музыкальных произведений и видеофильмов, просмотр рисунков и некоторые другие действия. Если же вы хотите запускать свою собственную программу или желаете, чтобы созданный вами диск автоматически запускался и в предыдущих версиях Windows, вам следует разместить в корневом каталоге текстовый файл с именем autorun.inf. В нем располагаются команды автозапуска. С их помощью можно создавать достаточно сложные сценарии, но для начала вполне достаточно использовать такие команды:

[autorun]

icon=myicon.ico

open=myprogram.exe

Естественно, следует указать названия ваших собственных файлов вместо myicon.ico и myprogram.exe. Команда open запускает нужную программу, а команда icon меняет значок диска в проводнике Windows. Конечно, данные файлы также должны быть расположены на компакт-диске.

Многие сталкиваются с проблемой того, что информация на компакт - диске становиться недоступной из - за того, что поверхность диска легко царапается, при этом приводя его в негодность. Иногда, таким образом, многие лишаются ценной информации, которую просто - напросто невозможно прочесть из - за того, что поверхность диска - повреждена. Для устранения этой проблемы были придуманы коробочки для каждого в отдельностьи компактного диска для того, что бы уберечь от повреждений. Но, как вы сами понимаете, этот способ не всегда остается эффективным и по большому счету - неудобный, потому как занимает очень много места. Поэтому, был придуман очень необычный концепт, который предназначен для того, что бы уберечь диск от внешних повреждений. Благодаря тонкой пленочке прозрачного пластика вы можете больше не беспокоиться, отдав ваш любимый фильм посмотреть друзьям, потому как в любом случае царапин на нем не останется. Самое интересное это то, что вам не нужно будет снимать этот чудо - чехол даже когда вы будете вставлять его в дисковод, потому как специально разработанный пластик не мешает считывать с него имеющуюся информацию. В общем, если бы данное изобретение было создано несколько лет назад, то наверняка имело бы большую популярность. В наше же время, эта новинка может и станет популярной, но не настолько насколько могла бы быть несколько лет назад. Но таким образом можно "заламинировать" хранящиеся у вас дома диски, которые вам ценны. Например, диск со свадьбы или дня рождения.

5rik.ru

Компакт-диски. Классификация. Принципы чтения и записи

Министерство образования РФ

Иркутский государственный технический университет

Кафедра АС

Курсовая работа

«Компакт-диски. Классификация. Принципы чтения и записи»

Выполнил: ст. гр. АСУ-99-1

Беляев В. А.

Принял: Бахвалов С. В.

Иркутск, 2002 год

Содержание

Общие сведения о компакт-дисках………………3

Формат компакт-диска……………………………4

Классификация…………………………………….5

Принцип записи CD-R…………………………….6

Принцип записи CD-RW………………………….7

Способы записи……………………………………8

Литература…………………………………………11

В 1982 году фирмы Sony и Philips завершили работу над форматом CD-аудио (Compact Disk), открыв тем самым эру цифровых носителей на компакт-дисках. Принцип работы этих дисков – оптический. Чтение и запись осуществляется лазером. В компакт-диске данные кодируются и записываются в виде последовательности отражающих и не отражающих участков. Отражение интерпретируется как единица, «впадина» - как ноль. Приведу некоторые технические параметры компакт-дисков. Рабочая длина волны лазера - 780 нм. Диаметр компакт-диска 120 мм. Толщина диска 1,2 мм. Объем диска 680 Мб (74 мин аудио). Вес 14-33 г. Цепочка углублений (pits) расположена по спирали как в грампластинке, но в направлении от центра (фактически CD является устройством последовательного доступа с ускоренной перемоткой). Интервал между витками - 1.6 мкм, ширина пита - 0.5 мкм, глубина - 0.125 мкм (1/4 длины волны луча лазера в поликарбонате), минимальная длина - 0.83 мкм (рис. 1).

Рис. 1. Поверхность компакт-диска.

Существуют модификации в 80 минут (700 МБ), 90 минут (791 МБ) и 99 минут (870 MB). Номинальная (1x) скорость передачи данных - 150 КБ/сек (176400 байт/сек аудио или "сырых" данных, 4.3 Мбит/сек "физических" данных). В то время как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, то есть с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних сторон осуществляется с увеличенным, а наружных - с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обуславливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.

Рассмотрим формат компакт-диска.

Поверхность диска разделена на области:

· PCA (Power Calibration Area). Используется для настройки мощности лазера записывающим устройством. 100 элементов.

· PMA (Program Memory Area). Сюда временно записываются координаты начала и конца каждого трека при извлечении диска из записывающего устройства без закрытия сессии. 100 элементов.

· Вводная область (Lead-in Area) - кольцо шириной 4 мм (диаметр 46-50 мм) ближе к центру диска (до 4500 секторов, 1 минута, 9 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-in Track). Содержит TOC (абсолютные временные адреса дорожек и начала выводной области, точность - 1 секунда).

· Область данных (program area, user data area).

· Выводная область (Lead-out) - кольцо 116-117 мм (6750 секторов, 1.5 минуты, 13.5 MB). Состоит из 1 дорожки (Lead-out Track).

Каждый байт данных (8 бит) кодируется 14-битным символом на носителе (кодировка EFM). Символы отделяются 3-битными промежутками, выбираемыми так, чтобы на носителе не было более 10 нулей подряд.

Из 24 байтов данных (192 бита) формируется кадр (F1-frame), 588 битов носителя, не считая промежутков:

· синхронизация (24 бита носителя)

· символ субкода (биты субканалов P, Q, R, S, T, U, V, W)

· 12 символов данных

· 4 символа контрольного кода

· 12 символов данных

· 4 символа контрольного кода

При декодировании могут использоваться различные стратегии обнаружения и исправления групповых ошибок (вероятность обнаружения против надежности коррекции).

Последовательность из 98 кадров образует сектор (2352 информационных байта). Кадры в секторе перемешаны, чтобы уменьшить влияние дефектов носителя. Адресация сектора произошла от аудиодисков и записывается в формате A-Time - mm:ss:ff (минуты:секунды:доли, доля в секунде от 0 до 74). Отсчет начинается с начала программной области, т.е. адреса секторов вводной области отрицательные. Биты субканалов собираются в 98-битные слова для каждого субканала (из них 2 бита - синхронизация). Используются субканалы:

· P - маркировка окончания дорожки (min 150 секторов) и начала следующей (min 150 секторов).

· Q - дополнительная информация о содержимом дорожки:

o число каналов

o данные или звук

o можно ли копировать

o признак частотных предыскажений (pre-emphasis): искусственный подъем высоких частот на 20 дБ

o режим использования подканала

- q-Mode 1: во вводной области здесь хранится TOC, в программной области - номера дорожки, адреса, индексы и паузы

- q-Mode 2: каталоговый номер диска (тот же, что на штрих-коде) - 13 цифр в формате BCD (MCN, ENA/UPC EAN)

- q-Mode 3: ISRC (International Standard Recording Code) - код страны, владельца, год и серийный номер записи

o CRC-16

Последовательность секторов одного формата объединяется в дорожку (трек) от 300 секторов (4 секунды, см. субканал P) до всего диска. На диске может быть до 99 дорожек (номера от 1 до 99). Трек может содержать служебные области:

· пауза - только информация субканалов, нет пользовательских данных

· pre-gap - начало трека, не содержит пользовательских данных и состоит из двух интервалов: первый длиной не менее 1 секунды (75 секторов) позволяет "отстроиться" от предыдущего трека, второй длиной не менее 2 секунд задает формат секторов трека

· post-gap - конец трека, не содержит пользовательских данных, длиной не менее 2 секунд

Вводная цифровая область должна завершаться постзазором. Первый цифровой трек должен начинаться со второй части предзазора. Последний цифровой трек должен завершаться постзазором. Выводная цифровая область не содержит предзазора.

Существует множество стандартов и форматов компакт-дисков – в зависимости от назначения и производителей. Приведу для примера далеко не все существующие: Audio CD (CD-DA), CD-ROM (ISO 9660, mode 1 & mode 2), Mixed-mode CD, CD-ROM XA (CD-ROM eXtended Architecture, mode 2, form 1 & form 2), Video CD, CD-I (CD-Interactive), СD-I-Ready, CD-Bridge, Photo CD (single & multi-session), Karaoke CD, CD-G, CD-Extra, I-Trax, Enhanced CD (CD Plus), Multi-session CD, CD-Text, CD-WO (Write-Once). Полное описание их займет слишком много места, и это не является целью написания данной работы.

В зависимости же от количества возможных операций записи компакт-диски разделяются на: CD-ROM (read only memory), CD-R (recordable), они же CD-WORM (write once read many), CD-RW (rewritable). Соответственно, СD-ROM изготавливается на заводе, и дальнейшая запись на него невозможна; CD-R предназначен для однократной записи в домашних условиях; CD-RW допускает множество операций записи. Диски CD-ROM представляют собой поликарбонат, покрытый с одной стороны отражающим слоем (алюминий или - для ответственных применений - золото) и защитным лаком с другой. Смена отражающей способности осуществляется за счет штамповки углублений в металлическом слое. На заводе их просто штампуют с матрицы. Это для нас не очень интересно, и мы подробнее остановимся на дисках, запись на которые можно сделать на домашнем компьютере.

Начнем с однократно-записываемых дисков (CD-R).

По своему внутреннему строению CD-R диск напоминает слоеный пирог, "начинка" которого состоит из активного, отражающего и защитного слоев, которые последовательно наносятся на основу из поликарбоната.При этом основа CD-R диска ничем не отличается от той, что применяется в технологии изготовления компакт-дисков литьем: характеристики пластмассы должны быть таковы, чтобы луч лазера, проходящий сквозь нее, должным образом фокусировался и не вызывал разрушения диска. На основу наносится активный (или регистрирующий) слой, на котором, собственно, и происходит запись информации. Во время записи мощный лазерный луч нагревает небольшие участки активного слоя. Под воздействием высокой температуры меняются свойства вещества регистрирующего слоя в месте нагрева, в результате он перестает пропускать свет. В других местах, которые не разогревались лазером, свет по-прежнему беспрепятственно проходит через регистрирующий слой. В качестве материалов для регистрирующего слоя обычно используются цианин и фталоцианин.

Осталось разобраться с отражающим слоем. Итак, отражающий слой - это тончайшая пластинка из золота или серебра. Причем из серебра лучше, потому что у него больший коэффициент отражения. Но, тем не менее, диски с золотым отражающим слоем продолжают выпускаться, хотя они хуже и значительно дороже. Как обычно, приходится жертвовать одним качеством в угоду другому: золото - очень долговечный материал, а серебро со временем окисляется. Поэтому в тех случаях, когда требуется длительное хранение данных, применяются диски с золотым отражающим слоем. Ну и последний слой, защитный, наносится поверх отражающего, и служит для механической защиты CD-R диска и нанесения на него этикетки. Тут тоже возможны варианты: в простейшем случае защитный слой являет собой покрытие лаком. Не самый лучший вариант защиты. Лак можно ободрать, и, что еще хуже, возможна химическая реакция между лаком и различными веществами, которые на него попадают (например, с чернилами, которыми Вы сделаете надпись на обратной стороне диска). Однако последнее время некоторые производители CD-R дисков используют специальные устойчивые лаки для покрытия дисков, что сообщает им дополнительную надежность. Более надежные защитные покрытия - дополнительный слой специального пластика. Кроме защиты, такой способ еще и делает внешний вид диска более привлекательным по сравнению с лаковым.

Восстановить прозрачность веществ, используемых в качестве активного слоя в дисках CD-R, невозможно. С одной стороны, это дает некоторую гарантию того, что записанная информация будет надежно сохранена. Действительно, повредить запись, нанесенную на активный слой, можно только одним способом - сделать прозрачные участки непрозрачными. Что и может произойти под воздействием, например, яркого солнечного света. С другой стороны, один раз записанный диск переписать невозможно. К сожалению, решить это противоречие пока не удалось. На сегодняшний день мы вынуждены выбирать между возможностью перезаписи и надежностью хранения информации.

И если мы выбираем перезапись, то придется использовать диск CD-RW. Единственное отличие таких дисков от CD-R заключается в устройстве регистрирующего слоя. У CD-R дисков запись основана на изменении оптических свойств слоя под действием температуры - при нагревании слой мутнеет. Принцип записи CD-RW дисков чуть сложнее, здесь используется явление фазового перехода. Промежуточный слой специального органического материала может пребывать либо в аморфном, либо в кристаллическом виде.

Аморфное вещество, как известно из курса физики, это такое вещество, которое при нагревании не превращается в жидкость, а постепенно размягчаются, становятся все более текучими. Примером такого вещества может быть всем известный пластилин. Или мед. Кстати, на примере меда хорошо видно общее свойство аморфных веществ - с течением времени они переходят в кристаллическую форму. Поставьте банку прозрачного свежего меда в шкаф, и не трогайте года 2. Потом достаньте, и вы увидите, что мед загустел, а то и вовсе стал твердым, "засахарился". И стал непрозрачным! Вот на этом принципе и основана запись на CD-RW. Прозрачность регистрирующего слоя CD-RW зависит от того, в каком состоянии это вещество находится, в аморфном или в кристаллическом. И мы можем управлять процессом перехода из одного состояния в другое. Если нагреть регистрирующий слой до достаточно высокой температуры и затем резко охладить его, то вещество переходит в аморфную форму. Именно так происходит процесс записи. На чистом диске CD-RW регистрирующий слой находится в кристаллической форме. Мощный луч записывающего лазера разогревает участок поверхности и выключается, диск быстро остывает и в этом месте часть активного слоя переходит в аморфную форму. Для того, чтобы вернуть вещество активного слоя в кристаллическое состояние, его опять нагревают, но до меньшей температуры (менее интенсивным лучом). И вещество возвращается в кристаллическое состояние. Такую операцию можно проводить около 1000 раз, именно столько циклов перезаписи выдерживают CD-RW диски.

И все было бы хорошо, если бы не та самая особенность аморфных веществ кристаллизоваться со временем. Как бы мы ни хранили CD-RW, через несколько лет запись будет безвозвратно утеряна. К тому же такие диски легко могут быть стерты простым нагреванием. Зато можно перезаписывать.

Еще одна особенность дисков CD-RW проявляется при чтении. Если в дисках CD и CD-R мы четко выделяли два типа участков поверхности - отражающие свет и неотражающие, то в CD-RW вся поверхность является отражающей, хотя и в разной степени. Поэтому при чтении диска CD-RW информация считывается в тот момент, когда луч лазера попадает на участок перехода между кристаллическим и аморфным веществом. Лазер во всем этом процессе используется стандартный, с длиной волны 780 нанометров. Считывание производится тоже стандартным лазером, но разница в уровнях сигналов: для CD-RW-дисков меньше, чем для CD-ROM.

Рис. 2. Структура дисков CD, CD-R, CD-RW

Рассмотрим способы записи компакт-дисков в домашних условиях. Для этого необходимо иметь не только записывающий CD-привод, но и специальное программное обеспечение. Они обычно поставляются вместе. Примером таких программ могут служить Easy CD, CD Creator, CD Publisher. В операционной системе Windows XP встроена поддержка записи компакт-дисков.

Процесс записи одной сессии представляет собой единую операцию, которая не может быть прервана, иначе диск будет испорчен. Для обеспечения равномерности поступления записываемой информации на лазер все приводы имеют буфер, исчерпание данных в котором (Underrun) приводит к аварийному прерыванию записи. Исчерпание данных в буфере может быть вызвано запуском параллельных процессов, работой системы виртуальной памяти (swapping), захватом процессора "нечестными" драйверами устройств, зависанием программы или операционной системы. К сбою записи приводят также механические толчки привода.

Различается два основных режима записи CD-R: DAO (Disk At Once - весь диск за один прием) и TAO (Track At Once - одна дорожка (сессия) за один прием). При записи методом TAO лазер включается в начале каждой дорожки и отключается в ее конце; в точках включения и выключения лазера формируются серии специальных кадров - run-in, run-out и link, предназначенные для связывания дорожек между собой. Стандартный промежуток содержит 150 таких кадров (2 секунды). При записи методом DAO лазер включен на протяжении записи всего диска.

Диск, записанный за один прием, является наиболее универсальным и считывается любыми CD-ROM с любым файловым диспетчером, однако после записи невозможно дописывание новых данных на диск, а режим DAO поддерживается не всеми записывающими приводами. Этот режим также желателен для записи мастер-дисков для последующего тиражирования путем штамповки - большинство типовых станков для изготовления матриц воспринимают только непрерывно записанные оригиналы.

В режиме TAO пишутся многосессионные диски, допускающие последующую дозапись данных; при этом для сессии записывается только зона Lead In (открытая сессия). При записи каждой последующей сессии предыдущая закрывается путем записи зоны Lead Out, за которой следует Lead In новой сессии. На эти две зоны расходуется дополнительно 13.5 Мб (6750 кадров) дискового пространства.

По стандарту, чтобы нормально считываться во всех устройствах, диск должен быть закрыт (Closed) путем записи выводной зоны. Закрытие диска повышает вероятность его успешного считывания в других приводах (подавляющее большинство современных приводов не обращают внимания на закрытость диска), однако лишает возможности дописывания дополнительных сессий.

Перед началом записи необходимо сформировать полный список входящих в сессию файлов; последующее добавление файлов на диск возможно лишь в виде дополнительных сессий. Приводы CD-ROM, не поддерживающие многосессионную запись, считывают с диска только первую TOC - соответственно, с их помощью можно считывать лишь файлы первой сессии. Многосессионные CD-ROM считывают только последнюю TOC, поэтому последняя TOC в многосессионном диске должна содержать ссылки и на файлы предыдущих сессий. Для этого при записи очередной сессии применяется опция импортирования сессий (Import Track) для создания полной общей TOC. Совпадающие по именам каталоги при этом объединяются, как при дописывании на обычный диск. Адресация файлов в любом случае ведется в пределах всего диска, поэтому объединению подвергаются только TOC. Файлы сессий, которые не были импортированы при создании очередной, в результирующем каталоге присутствовать не будут и обычное обращение к ним будет невозможным, однако многие программы записи на CD-R позволяют выборочно считывать отдельные сессии диска. Если запись на однократный многосессионный диск по какой-либо причине была прервана, в ряде случаев имеется возможность использовать оставшееся свободным пространство диска. Для этого требуется программа записи, имеющая опцию закрытия сессии (Close Track/Session), после чего нужные данные записываются очередной сессией без импорта прерванной сессии (предшествующие ей сессии могут быть импортированы).

Поскольку конечная видимость каждого файла определяется процессом импорта TOC, возможно исключение из каталога отдельных файлов и выборочная замена файлов с совпадающими именами. Старая копия файла продолжает оставаться на диске в одной из предшествующих сессий, однако в новый каталог помещается ссылка на новый экземпляр. Выборочное исключение файлов предыдущих сессий в каталог новой сессии дает эффект их "удаления". Видимость "удаленных" таким образом файлов впоследствии может быть "восстановлена" путем их импорта в новые сессии.

Для записи CD-RW может применяться их предварительное форматирование - разбивка на секторы, подобно магнитным дискам. После форматирования диск CD-RW может использоваться, как обычный сменный диск - стандартные файловые операции копирования, удаления и переименования преобразуются драйвером привода CD-RW в серии операций перезаписи секторов диска. Благодаря этому для работы с дисками CD-RW не требуется специального программного обеспечения, кроме драйвера привода с поддержкой UDF и программы начальной разметки.

Некоторые версии записывающих программ позволяют записывать загружаемые диски. Загружаемая часть CD-ROM записывается в виде образа загрузочной дискеты или винчестера, из которого при загрузке BIOS системной платы эмулирует диск A:.

Литература

1. http://people.kstu.edu.ru/CSN/CDR/rab.htm

2. http://www.kstu.kz/~yas/theory_lw/opt_70.htm

3. http://bog.pp.ru/hard/cdrom.html

4. http://www.procd.ru/

superbotanik.net

Реферат - Компакт-диски. Классификация. Принципы чтения и записи

Министерство образования РФ

Иркутский государственный техническийуниверситет

Кафедра АС

Курсоваяработа

«Компакт-диски.Классификация. Принципы чтения и записи»

Выполнил: ст. гр. АСУ-99-1

Беляев В. А.

Принял: Бахвалов С. В.

Иркутск, 2002 год

Содержание

Общие сведения о компакт-дисках………………3

Формат компакт-диска……………………………4

Классификация…………………………………….5

Принцип записи CD-R…………………………….6

Принцип записи CD-RW………………………….7

Способы записи……………………………………8

Литература…………………………………………11

В 1982 году фирмы Sony и Philips завершили работу над форматомCD-аудио (Compact Disk), открыв тем самым эру цифровых носителей на компакт-дисках.Принцип работы этих дисков – оптический. Чтение и запись осуществляетсялазером. В компакт-диске данные кодируются и записываются в видепоследовательности отражающих и не отражающих участков. Отражениеинтерпретируется как единица, «впадина» — как ноль. Приведу некоторые техническиепараметры компакт-дисков. Рабочая длина волны лазера — 780 нм. Диаметркомпакт-диска 120 мм. Толщина диска 1,2 мм. Объем диска 680 Мб (74 мин аудио).Вес 14-33 г. Цепочка углублений (pits) расположена по спирали как в грампластинке,но в направлении от центра (фактически CD является устройством последовательногодоступа с ускоренной перемоткой). Интервал между витками — 1.6 мкм, ширина пита- 0.5 мкм, глубина — 0.125 мкм (1/4 длины волны луча лазера в поликарбонате), минимальнаядлина — 0.83 мкм (рис. 1).                                 

<img src="/cache/referats/12769/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

Рис. 1. Поверхность компакт-диска.

Существуют модификации в 80 минут (700 МБ), 90 минут (791 МБ) и 99минут (870 MB). Номинальная (1x) скорость передачи данных — 150 КБ/сек (176400байт/сек аудио или «сырых» данных, 4.3 Мбит/сек«физических» данных). В то время как все магнитные диски вращаются спостоянным числом оборотов в минуту, то есть с неизменной угловой скоростью(CAV, ConstantAngularVelocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловойскоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV,ConstantLinearVelocity).Таким образом, чтение внутренних сторон осуществляется с увеличенным, анаружных — с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обуславливаетсядостаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению,например, с винчестерами.

Рассмотрим формат компакт-диска.

Поверхность диска разделена на области:

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

Каждый байт данных (8 бит) кодируется 14-битным символом на носителе(кодировка EFM). Символы отделяются 3-битными промежутками, выбираемыми так,чтобы на носителе не было более 10 нулей подряд.

Из 24 байтов данных (192 бита) формируется кадр (F1-frame), 588 битовносителя, не считая промежутков:

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

При декодировании могут использоваться различные стратегии обнаруженияи исправления групповых ошибок (вероятность обнаружения против надежностикоррекции).

Последовательность из 98 кадров образует сектор (2352 информационныхбайта). Кадры в секторе перемешаны, чтобы уменьшить влияние дефектов носителя.Адресация сектора произошла от аудиодисков и записывается в формате A-Time — mm:ss:ff (минуты: секунды: доли, доля в секунде от 0 до 74). Отсчет начинается сначала программной области, т.е. адреса секторов вводной области отрицательные.Биты субканалов собираются в 98-битные слова для каждого субканала (из них 2бита — синхронизация). Используются субканалы:

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

<span Courier New";mso-fareast-font-family: «Courier New»;color:blue">o<span Times New Roman"">      

<span Courier New";mso-fareast-font-family: «Courier New»;color:blue">o<span Times New Roman"">      

<span Courier New";mso-fareast-font-family: «Courier New»;color:blue">o<span Times New Roman"">      

<span Courier New";mso-fareast-font-family: «Courier New»;color:blue">o<span Times New Roman"">      

<span Courier New";mso-fareast-font-family: «Courier New»;color:blue">o<span Times New Roman"">      

§<span Times New Roman"">   

§<span Times New Roman"">   

§<span Times New Roman"">   

<span Courier New";mso-fareast-font-family: «Courier New»;color:blue">o<span Times New Roman"">      

Последовательность секторов одного формата объединяется в дорожку(трек) от 300 секторов (4 секунды, см. субканал P) до всего диска. На дискеможет быть до 99 дорожек (номера от 1 до 99). Трек может содержать служебныеобласти:

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

·<span Times New Roman"">                 

Вводная цифровая область должна завершаться постзазором. Первыйцифровой трек должен начинаться со второй части предзазора. Последний цифровойтрек должен завершаться постзазором. Выводная цифровая область не содержитпредзазора.

Существует множество стандартов и форматовкомпакт-дисков – в зависимости от назначения и производителей. Приведудляпримерадалеконевсесуществующие: AudioCD (CD-DA), CD-ROM (ISO 9660, mode 1 & mode 2), Mixed-mode CD, CD-ROM XA(CD-ROM eXtended Architecture, mode 2, form 1 & form 2), Video CD, CD-I(CD-Interactive), СD-I-Ready,CD-Bridge, Photo CD (single & multi-session), Karaoke CD, CD-G, CD-Extra,I-Trax, Enhanced CD (CD Plus), Multi-session CD, CD-Text, CD-WO (Write-Once). Полное описание их займет слишком многоместа, и это не является целью написания данной работы.

В зависимости же от количества возможныхопераций записи компакт-диски разделяются на: CD-ROM(readonlymemory), CD-R(recordable), они же CD-WORM(writeoncereadmany), CD-RW(rewritable). Соответственно, СD-ROMизготавливается на заводе, и дальнейшая запись на негоневозможна; CD-Rпредназначен для однократной записи вдомашних условиях; CD-RWдопускает множество операций записи. ДискиCD-ROMпредставляют собой  поликарбонат, покрытый с одной стороныотражающим слоем (алюминий или — для ответственных применений — золото) изащитным лаком с другой. Смена отражающей способности осуществляется за счетштамповки углублений в металлическом слое. На заводе их просто штампуют сматрицы. Это для нас не очень интересно, и мы подробнее остановимся на дисках,запись на которые можно сделать на домашнем компьютере.

Начнем с однократно-записываемых дисков (CD-R).

По своему внутреннему строению CD-R дискнапоминает слоеный пирог, «начинка» которого состоит из активного,отражающего и защитного слоев, которые последовательно наносятся на основу изполикарбоната. При этом основа CD-R диска ничем не отличается от той, что применяется втехнологии изготовления компакт-дисков литьем: характеристики пластмассы должныбыть таковы, чтобы луч лазера, проходящий сквозь нее, должным образом фокусировалсяи не вызывал разрушения диска. На основу наносится активный (илирегистрирующий) слой, на котором, собственно, и происходит запись информации.Во время записи мощный лазерный луч нагревает небольшие участки активного слоя.Под воздействием высокой температуры меняются свойства вещества регистрирующегослоя в месте нагрева, в результате он перестает пропускать свет. В другихместах, которые не разогревались лазером, свет по-прежнему беспрепятственнопроходит через регистрирующий слой. В качестве материалов для регистрирующегослоя обычно используются цианин и фталоцианин.

Осталось разобраться с отражающим слоем. Итак, отражающий слой — это тончайшая пластинка из золота или серебра. Причем из серебра лучше, потомучто у него больший коэффициент отражения. Но, тем не менее, диски с золотымотражающим слоем продолжают выпускаться, хотя они хуже и значительно дороже.Как обычно, приходится жертвовать одним качеством в угоду другому: золото — очень долговечный материал, а серебро со временем окисляется. Поэтому в техслучаях, когда требуется длительное хранение данных, применяются диски сзолотым отражающим слоем. Ну и последний слой, защитный, наносится поверхотражающего, и служит для механической защиты CD-R диска и нанесения на негоэтикетки. Тут тоже возможны варианты: в простейшем случае защитный слой являетсобой покрытие лаком. Не самый лучший вариант защиты. Лак можно ободрать, и,что еще хуже, возможна химическая реакция между лаком и различными веществами,которые на него попадают (например, с чернилами, которыми Вы сделаете надписьна обратной стороне диска). Однако последнее время некоторые производители CD-Rдисков используют специальные устойчивые лаки для покрытия дисков, что сообщаетим дополнительную надежность. Более надежные защитные покрытия — дополнительныйслой специального пластика. Кроме защиты, такой способ еще и делает внешний виддиска более привлекательным по сравнению с лаковым.

Восстановить прозрачность веществ, используемых в качестве активногослоя в дисках CD-R, невозможно. С одной стороны, это дает некоторую гарантиютого, что записанная информация будет надежно сохранена. Действительно,повредить запись, нанесенную на активный слой, можно только одним способом — сделать прозрачные участки непрозрачными. Что и может произойти подвоздействием, например, яркого солнечного света. С другой стороны, один раззаписанный диск переписать невозможно. К сожалению, решить это противоречиепока не удалось. На сегодняшний день мы вынуждены выбирать между возможностьюперезаписи и надежностью хранения информации.

И если мы выбираем перезапись, то придется использовать диск CD-RW.Единственное отличие таких дисков от CD-R заключается в устройстверегистрирующего слоя. У CD-R дисков запись основана на изменении оптическихсвойств слоя под действием температуры — при нагревании слой мутнеет. Принципзаписи CD-RW дисков чуть сложнее, здесь используется явление фазового перехода.Промежуточный слой специального органического материала может пребывать либо в аморфном,либо в кристаллическом виде.

Аморфное вещество, как известно из курса физики, это такоевещество, которое при нагревании не превращается в жидкость, а постепенно размягчаются,становятся все более текучими. Примером такого вещества может быть всемизвестный пластилин. Или мед. Кстати, на примере меда хорошо видно общеесвойство аморфных веществ — с течением времени они переходят в кристаллическуюформу. Поставьте банку прозрачного свежего меда в шкаф, и не трогайте года 2.Потом достаньте, и вы увидите, что мед загустел, а то и вовсе стал твердым,«засахарился». И стал непрозрачным! Вот на этом принципе и основаназапись на CD-RW. Прозрачность регистрирующего слоя CD-RW зависит от того, вкаком состоянии это вещество находится, в аморфном или в кристаллическом. И мыможем управлять процессом перехода из одного состояния в другое. Если нагретьрегистрирующий слой до достаточно высокой температуры и затем резко охладитьего, то вещество переходит в аморфную форму. Именно так происходит процессзаписи. На чистом диске CD-RW регистрирующий слой находится в кристаллическойформе. Мощный луч записывающего лазера разогревает участок поверхности ивыключается, диск быстро остывает и в этом месте часть активного слоя переходитв аморфную форму. Для того, чтобы вернуть вещество активного слоя вкристаллическое состояние, его опять нагревают, но до меньшей температуры(менее интенсивным лучом). И вещество возвращается в кристаллическое состояние.Такую операцию можно проводить около 1000 раз, именно столько циклов перезаписивыдерживают CD-RW диски.

И все было бы хорошо, если бы не та самая особенность аморфных веществкристаллизоваться со временем. Как бы мы ни хранили CD-RW, через несколько летзапись будет безвозвратно утеряна. К тому же такие диски легко могут бытьстерты простым нагреванием. Зато можно перезаписывать.

Еще одна особенность дисков CD-RW проявляется при чтении. Если вдисках CD и CD-R мы четко выделяли два типа участков поверхности — отражающиесвет и неотражающие, то в CD-RW вся поверхность является отражающей, хотя и вразной степени. Поэтому при чтении диска CD-RW информация считывается в тотмомент, когда луч лазера попадает на участок перехода между кристаллическим иаморфным веществом. Лазер во всем этом процессе используется стандартный, сдлиной волны 780 нанометров. Считывание производится тоже стандартным лазером,но разница в уровнях сигналов: для CD-RW-дисков меньше, чем для CD-ROM.

<img src="/cache/referats/12769/image003.jpg" align=«left» hspace=«10» vspace=«10» v:shapes="_x0000_s1027">

Рис. 2. Структура дисков CD, CD-R, CD-RW

Рассмотрим способы записи компакт-дисков вдомашних условиях. Для этого необходимо иметь не только записывающий CD-привод, но и специальное программное обеспечение.Они обычно поставляются вместе. Примером таких программ могут служить Easy CD,CD Creator, CD Publisher. В операционной системе WindowsXPвстроена поддержка записи компакт-дисков.

Процесс записи одной сессии представляет собой единую операцию,которая не может быть прервана, иначе диск будет испорчен. Для обеспечения равномерностипоступления записываемой информации на лазер все приводы имеют буфер,исчерпание данных в котором (Underrun) приводит к аварийному прерыванию записи.Исчерпание данных в буфере может быть вызвано запуском параллельных процессов,работой системы виртуальной памяти (swapping), захватом процессора«нечестными» драйверами устройств, зависанием программы или операционнойсистемы. К сбою записи приводят также механические толчки привода.

Различается два основных режима записи CD-R: DAO (Disk At Once — весь диск за один прием) и TAO (Track At Once — одна дорожка (сессия) за одинприем). При записи методом TAO лазер включается в начале каждой дорожки иотключается в ее конце; в точках включения и выключения лазера формируютсясерии специальных кадров — run-in, run-out иlink, предназначенные для связывания дорожекмежду собой. Стандартный промежуток содержит 150 таких кадров (2 секунды). Призаписи методом DAO лазер включен на протяжении записи всего диска.

Диск, записанный за один прием, является наиболее универсальным исчитывается любыми CD-ROM с любым файловым диспетчером, однако после записиневозможно дописывание новых данных на диск, а режим DAO поддерживается невсеми записывающими приводами. Этот режим также желателен для записимастер-дисков для последующего тиражирования путем штамповки — большинствотиповых станков для изготовления матриц воспринимают только непрерывнозаписанные оригиналы.

В режиме TAO пишутся многосессионные диски, допускающие последующуюдозапись данных; при этом для сессии записывается только зона Lead In (открытаясессия). При записи каждой последующей сессии предыдущая закрывается путемзаписи зоны Lead Out, за которой следует Lead In новой сессии. На эти две зонырасходуется дополнительно 13.5 Мб (6750 кадров) дискового пространства.

По стандарту, чтобы нормально считываться во всех устройствах, дискдолжен быть закрыт (Closed) путем записи выводной зоны. Закрытие диска повышаетвероятность его успешного считывания в других приводах (подавляющее большинствосовременных приводов не обращают внимания на закрытость диска), однако лишаетвозможности дописывания дополнительных сессий.

Перед началом записи необходимо сформировать полный список входящихв сессию файлов; последующее добавление файлов на диск возможно лишь в видедополнительных сессий. Приводы CD-ROM, не поддерживающие многосессионнуюзапись, считывают с диска только первую TOC — соответственно, с их помощьюможно считывать лишь файлы первой сессии. Многосессионные CD-ROM считываюттолько последнюю TOC, поэтому последняя TOC в многосессионном диске должнасодержать ссылки и на файлы предыдущих сессий. Для этого при записи очереднойсессии применяется опция импортирования сессий (Import Track) для созданияполной общей TOC. Совпадающие по именам каталоги при этом объединяются, как придописывании на обычный диск. Адресация файлов в любом случае ведется в пределахвсего диска, поэтому объединению подвергаются только TOC. Файлы сессий, которыене были импортированы при создании очередной, в результирующем каталогеприсутствовать не будут и обычное обращение к ним будет невозможным, однако многиепрограммы записи на CD-R позволяют выборочно считывать отдельные сессии диска.Если запись на однократный многосессионный диск по какой-либо причине былапрервана, в ряде случаев имеется возможность использовать оставшееся свободнымпространство диска. Для этого требуется программа записи, имеющая опцию закрытиясессии (Close Track/Session), после чего нужные данные записываются очереднойсессией без импорта прерванной сессии (предшествующие ей сессии могут бытьимпортированы).

Поскольку конечная видимость каждого файла определяется процессомимпорта TOC, возможно исключение из каталога отдельных файлов и выборочнаязамена файлов с совпадающими именами. Старая копия файла продолжает оставатьсяна диске в одной из предшествующих сессий, однако в новый каталог помещаетсяссылка на новый экземпляр. Выборочное исключение файлов предыдущих сессий вкаталог новой сессии дает эффект их «удаления». Видимость«удаленных» таким образом файлов впоследствии может быть«восстановлена» путем их импорта в новые сессии.

Для записи CD-RW может применяться их предварительное форматирование- разбивка на секторы, подобно магнитным дискам. После форматирования дискCD-RW может использоваться, как обычный сменный диск — стандартные файловыеоперации копирования, удаления и переименования преобразуются драйвером приводаCD-RW в серии операций перезаписи секторов диска. Благодаря этому для работы сдисками CD-RW не требуется специального программного обеспечения, кромедрайвера привода с поддержкой UDF и программы начальной разметки.

Некоторые версии записывающих программ позволяют записывать загружаемыедиски. Загружаемая часть CD-ROM записывается в виде образа загрузочной дискетыили винчестера, из которого при загрузке BIOS системной платы эмулирует дискA:.

Литература

1.<span Times New Roman"">    

2.<span Times New Roman"">    

3.<span Times New Roman"">    

4.<span Times New Roman"">    

www.ronl.ru

Смотрите также

• 
  Молочная промышленность реферат
• 
  Компакт диски реферат
• 
  Восточная философия реферат
• 
  Реферат судебная статистика
• 
  Самообразование педагога реферат
• 
  Реферат экономика франции
• 
  Реферат по кинологии
• 
  Реферат ландшафтная архитектура
• 
  Реферат виды повязок
• 
  Проблемы клонирования реферат
• 
  Персидское царство реферат