Компактные оптические диски

Диски «только для чтения» CD-ROM с предварительно записанной и неизменяемой информацией — один из наиболее надежных и распространенных носителей цифровой информации. Особенно полезны такие диски для записи неизменяемой информации, например архивных или ретроспективных изданий, коллекций рисунков и подобных данных, которые могут потребоваться большому числу пользователей. Полезно отметить разницу и сходство между веб-сайтом и оптическим диском. Хотя оба вида содержат машиночитаемую информацию, диск в обслуживании намного ближе к печатному формату. Это подтверждает библиотечная практика. Диском владеют физически, его можно каталогизировать и поставить на полку библиотеки. В то же время есть и очень важное технологическое и логическое единство: обе технологии работают в режиме формирования стандартных пакетов информации.

Технология CD-ROM появилась благодаря сотрудничеству фирм Sony (Япония) и Philips (Нидерланды). В 1987 г. Международная организация по стандартизации выпустила международный стандарт ISO 9660 «Обработка информации — структура файла и тома CD-ROM для обмена информацией (1988)», которому в настоящее время соответствуют практически все рыночные виды CD-ROM.

Аудиокомпакт-диск, или CD-ROM. — это диск диаметром 12 см из чистого пол и карбонатного пластика, покрытый отражающим металлом (алюминий, золото) и защитным слоем прозрачного лака. Сфокусированный лазерный луч считывает мельчайшие (0.5 микрона) углубления вдоль спиральной дорожки общей длиной 4,5 км. Плотность кодирования очень высока: на дорожке аудиокомпакт-диска, или CD-ROM. содержится около 3 млрд кодов. На стандартном компакт-диске может быть записано 74 минуты звучания или около 680 Мб информации. Диск не имеет физически выделенных дорожек и не нуждается в форматировании, а запись идет вдоль некоей виртуальной спирали, делающей 20 тыс. оборотов от центра наружу. Информация считывается с диска при движении с постоянной линейной скоростью: диск вращается медленнее (200 оборотов в минуту), когда считывающая головка находится на его внешней части. Воспроизведение осуществляется встроенными в компьютер устройствами с возможностью ускоренного вращения диска (и передачи данных) кратностью 8. 16, 32, 40 и выше.

Логическая структура дисков CD-ROM в формате ISO 9660 имеет четырехуровневую архитектуру: бит, байт, блок, файл. Физическая структура приведена ниже. Эта архитектура позволяет использовать CD-ROM с различными операционными системами так, как будто это просто еше один магнитный диск или накопитель файлов. Структура блока CD-ROM приведена в табл. 31 (в каждом блоке 2352 байта).

Поле «Синхронизация» обозначает начало блока и выставляет счетчик блоков в нужную позицию. В «Заголовке» содержится адрес блока и описание типа основных данных. В поле «Основные данные» содержится полезный цифровой массив, который может быть текстом, графикой, звукозаписью, изображением. видео. Блоки CD-ROM включают три уровня обнаружения и исправления ошибок EDC (Error Detection Code) и ЕСС (Error Correction Code), которые не используются в аудиодисках.

Ошибки на диске чаше всего связаны с появлением царапин на его поверхности; выяапение их специальной подпрограммой основано на многократной циклической проверке сумм бинарных символов. Исправление ошибок осуществляется достаточно сложной программой (перекрестная чередующаяся кодировка Рида — Соломона). Указанные системы позволяют снизить ожидаемый уровень ошибок на CD-ROM до чрезвычайно низкого значения — 10 в минус 12-й степени, одна ошибка на триллион бинарных кодов, или 1 ошибка на 20 тыс. дисков!

В звуковых компакт-дисках такая предосторожность не нужна, и при появлении ошибки программа просто повторит предыдущий кусочек записи длительностью в 1/75 с, что совершенно недоступно человеческому уху.

Для воспроизведения информации, записанной на оптических дисках, на первых порах использовались либо отдельно стоящие устройства, либо встроенные в компьютер дисководы. В профессиональных целях применяются хранилища на 50— 100 дисков с механической подачей дисков на считыватель (Juke Box). Созданы также специальные многоприводные компьютерные системы, допускающие считывание с нескольких одновременно врашаюшихся дисков. Однако колоссальные возможности памяти современных серверов допускают перенос информации с дисков CD-ROM или DVD и непосредственное обслуживание с жесткого диска; например, сервер AXONIX содержит информацию, списанную с 512 дисков.

В наши дни очень широко распространены встроенные устройства записи информации на оптические диски (однократной или многократной записи) как дополнение штатного жесткого диска компьютера: например, накопитель Mitsumi CR4808 ТЕ емкостью 483 Мб.

Дальнейшее развитие технологии аудиокомпакт-дисков пошло по двум направлениям. Первое — это усовершенствованные CD (Super Audio Compact Disc, SACD) за счет очень высокой частоты отбора образцов (2822,4 кГц по сравнению с 44,1 кГц), обеспечивающие новое качество звука — погружение (surround sound). По этому пути пошли разработчики исходных

- аудиодисков — компании Sony и Philips.

Параллельно развивается другое направление — двусторонние диски высокой плотности записи (их называют DVD — Digital Versatile Disk либо Digital Video Disk; имеется в виду возможность на данном диске записывать полноценные видеофильмы) с объемом памяти 4,7 Гб на одной стороне диска. Сейчас ведущие компании мира договорились о стандарте перезаписываемого лазером в голубой части спектра диска Audio DVD емкостью 27 Гб, с гарантированным сроком хранения информации 100 лет. Точно так же, как и в системах CD, в DVD создано семейство перезаписываемых дисков, перспективных для использования в работе библиотек и центров информации, например DVD-RW (1 тыс. перезаписей) и DVD-RAM (100 тыс. перезаписей). Интересны также магнитооптические диски диаметром 3,5 дюйма емкостью 2,3 Гб и дисководы Fujitsu. Срок службы такого диска — более 70 лет, допускается более 10 млн перезаписей, доступ к данным со скоростью 8 Мбит/с. Рекомендованная цена привода 300 долларов, одного диска — 18 долларов, то есть удельная стоимость менее 1 цента за мегабайт.

На начало 2005 г. ведущие американские фирмы прекратили выпуск видеомагнитофонов VHS, на смену которым идут оптические диски DVD емкостью 20 Гб, которые пока что представляют два конкурирующих формата оптических дисков. Один — так называемый минусовый формат HD-DVD, диски DVD-R с возможностью записи. DVD-RW с возможностью перезаписи и емкостью 4.6 Гб, разработанный компаниями Toshiba NEC, Sanyo и поддержанный компаниями Paramaunt Pictures, Warner Bros.. Universal Pictures. Конкурентом является продвинутый «плюсовой» формат Blue-Ray с возможностью дополнения записей DVD+R и диски DVD+RW с возможностью корректировки и редактирования записей, соответственно разработанные Sony и поддержанные Hewlett Packard и Dell. Удельная стоимость хранения данных на такого типа дисках составляет 15—20 центов за гигабайт.

Доминирующая рыночная роль стандартных, традиционных дисков CD видна из табл. 1.

Таблица 1

Рыночная роль различных типов аудио-, видеодисков (количество и объемы продаж в мире в 2003 году)*

Задание №1

Изучить технологию записи на компакт-диски CD и DVD, промышленного тиражирования CD и DVD, технологию записи BLU-RAY, оборудование и программное обеспечение. Подготовить отчетный документ с иллюстрациями оборудования и схемами записи.

Задание №2

Рассмотреть типы жестких дисков (IDE/ATA, UDMA, UIDE, АТ-6, Fast ATA, Ultra ATA , SATA, SCSI), их характеристики (емкость (capacity), время доступа (access time), скорость передачи данных (data transfer rate), скорость передачи пакета/скорость непрерывной передачи данных (burst/sustained), 5000/7200/10000 RPM)и аппаратное обеспечение. Подготовить отчетный документ.