Организация данных на оптических дисках

При оптическом считывании количество ошибок достаточно велико. Это потребовало использования сложной схемы представления данных и их кодирования. Причем если при воспроизведении звука необнаруженные или неисправленные ошибки считанных данных приведут лишь к ухудшению качества звучания, то при считывании файлов для ЭВМ недопустимы ошибки даже в одном бите. Поэтому организация хранимых данных для CD-DA(digital audio) и CD-ROM несколько различна.

Данные записываются на диски блоками по 2352 байта, называемые также секторами (как и у жестких дисков), которые и являются минимально адресуемыми единицами информации. Блоки эти состоят из 98 кадров по 24 байта каждый.

В CD-DA байты блока информационные, а у CD-ROM только 2048 или 2336 байтов могут быть информационными (из 2352)(в зависимости от режима), остальные - служебные, которые используются для синхронизации, управления и контроля.

Однако физически на диске эти блоки занимают существенно больше (примерно в 3 - 3,5 раза) места, так как для уменьшения количества ошибок используют специальные контрольные коды и избыточное кодирование(исправление ошибок). Это и позволяет получить приемлемую частоту ошибок считывания данных.

CD-ROM сохранили схему, при которой местоположение сектора указывается в минутах от 0 до 74 (79), секундах (0-59) и 1/75 долях секунды (или, иначе, номере блока в секунде, так как при нормальном звучании аудио дисков воспроизводится 75 блоков в секунду) от начала воспроизведения соответствующей зоны диска.

Логически сектора объединяются в информационную дорожку (трек), количество секторов в треке переменное, от 300 секторов. Трек может соответствовать, например, музыкальной композиции на CD-DA или какому-либо файлу (группе файлов) на CD-ROM, причем, согласно стандарту, он может занимать как часть физической дорожки диска, так и всю ее и даже более чем один диск.

Данные записываются в так называемую информационную область диска (кроме нее в CD с записью имеется еще системная область). Эта область, в свою очередь, делится на три зоны: зону ввода, зону данных и зону вывода. Располагаются они в названном порядке, начиная от внутренней части диска:
а) зона калибровки, б) зона памяти программ, (а и б только для записываемых и перезаписываемых дисков) в) зона ввода, г) зона данных пользователя (программная зона), д) зона вывода

Зона ввода предназначена для позиционирования считывающей системы на дорожке и синхронизации. В этой зоне имеется только одна информационная дорожка, на которой (в служебной области - канале Q) записывается таблица содержимого диска. В ней может быть указано до 99 адресов информационных дорожек (треков).

Зона данных предназначена для собственно хранения данных и может содержать до 99 информационных треков, адресуемых, как указано выше: в минутах, секундах и долях секунды.

Зона вывода завершает зону данных и содержит только один (с записью тишины или нулей) информационный трек.

Записываемые и перезаписываемые CD, имеют дополнительную область – системную. Эта область расположена в центральной части диска, до начала информационной, и разделяется на две части: зону калибровки мощности и зону памяти программ.

Первая из них используется при записи для подбора мощности записывающего сигнала лазера и допускает до 99 таких операций, выполняемых при каждой записи. Вторая - служит для записи до 99 номеров треков и адресов их начала и конца, что выполняется по окончании сеанса записи.

Кроме того, зона, эквивалентная зоне данных информационной области CD-ROM, в записываемых дисках называется программной зоной.

Дисковод

CD-ROM драйв - это сложное электpонно-оптико-механическое устройство для считывания информации с лазерных дисков. Типичный драйв состоит из платы электроники (иногда двух и даже трех плат - схема управления шпинделем и усилитель оптопpиемника отдельно), шпиндельного узла, оптической считывающей головки с приводом ее перемещения и механики загрузки диска.

На плате электроники размещены: - схема усиления и коppекции сигнала с оптоголовки; - пpоцессоp обработки кода Reed-Solomon; - схемы САР фокусировки луча и динамического слежения за дорожкой;- схема управления перемещением оптоголовки; - пpоцессоp управления (логики); - буферная память; - интерфейс с контpоллеpом (IDE/SCSI/прочие); - разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала; - блок переключателей режимов (перемыек/джампеpов).

Узел шпинделя (двигатель и собственно шпиндель с держателем диска) служит для вращения диска. Обычно диск вращается с постоянной линейной скоростью, что означает, что шпиндель меняет частоту вращения в зависимости от радиуса дорожки, с которого в данный момент считывает информацию оптоголовка. Двигатель используется как для разгона, так и для торможения диска.

Hа оси шпиндельного двигателя (или в собственных подшипниках) закреплен собственно шпиндель, к которому после загрузки прижимается диск.

При поиске нужных данных (или фрагментов аудио записей) диск может вращаться с большей скоростью, чем при считывании. Это предполагает соответствующие динамические характеристики двигателя: малые времена разгона и торможения.

Система оптической головки состоит из самой головки и узла ее перемещения (суппорта с приводом). В головке размещены лазерный излучатель на основе лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприемник и (достаточно часто, но не всегда) пpедваpительный усилитель.

Система загрузки диска бывает трех вариантов: с использованием специальной кассеты для диска (caddy), вставляемого в приемную нишу привода (аналогично тому, как вставляется 3' дискета в дисковод), с использованием выдвижного лотка (tray), на который кладется сам диск, и с использованием втяжного механизма.