 |
Ремонт и upgrade компьютеров своими рукамиТЕХНОЛОГИЯ ЗАПИСИ КОМПАКТ-ДИСКОВ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Если у вас появятся вопросы, не освещенные на нашем сайте, вы можете задать вопрос непосредственно нашим специалистам по электронной почте: upgradecomputer@yandex.ru
|
Несмотря на внешнее сходство с компакт-дисками стандарта CD-DA, диски CD-ROM используются для хранения данных вместо (или помимо) оцифрованных звуковых запи— сей. Дисководы CD-ROM, используемые в персональных компьютерах для считывания данных, практически идентичны проигрывателям музыкальных компакт-дисков и отличаются только измененной электронной схемой, обеспечивающей дополнительные функции выявления и коррекции ошибок. Это служит гарантией, что данные будут считываться без ошибок, так как малейший, даже самый незначительный сбой при воспроизведении звука недопустим так же, как и отсутствие данных в файле. Компакт-диск представляет собой поликарбонатную пластину диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм, в центре той расположено отверстие диаметром 15 мм. Штампованное или литое основание пластины физически является одной спиральной дорожкой, которая начинается на внутренней и заканчивается на внешней части диска. Шаг этой дорожки, или сайтение спирали, равен 1,6 микрона (1 микрон — миллионная часть метра или тысячная часть миллиметра). Для сравнения: шаг физической дорожки долгоиграющей пластинки составляет примерно 125 микрон. Компакт-диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Если рассмотреть спиральную дорожку под микроскопом, то станет видно, что она состоит из приподнятых участков, которые называются впадинами (pits), и плоских поверхностей между ними, называемых площадками (lands). На первый взгляд может показаться странным, что приподнятый участок дорожки называется впадиной. Это связано с тем, что при штамповке диска формовка его верхней части (т. е. профиля дорожки) осуществляется таким образом, что впадины действительно становятся углублениями, сделанными в поликарбонатной пластине. Лазер, используемый для считывания данных компакт-диска, может свободно пройти сквозь прозрачный пластик, поэтому отформованная поверхность диска покрывается отражающей металлической пленкой (обычно алюминиевой). После этого алюминиевая пленка покрывается тонким защитным слоем акрилового лака, на который, в свою очередь, наносится текст или красочное изображение. Замечание С носителями CD-ROM необходимо обращаться так же осторожно, как и с негативами фотографий. CD-ROM является оптическим устройством, поэтому загрязнение или повреждение поверхности ухудшает его качество. Кроме того, обратите внимание на то, что, хотя считывание данных происходит с нижней стороны диска, слой, содержащий дорожку данных, находится значительно ближе к его верхней части. Поэтому запись, сделанная шариковой ручкой на верхней поверхности диска, может повредить нижележащий слой. рекомендуется соблюдать осторожность даже при использовании различных маркеров. Чернила и растворители некоторых маркеров могут стать причиной повреждения как верхнего слоя, так и защитного лакового покрытия, что приведет к повреждению нижнего информационного слоя. Постарайтесь использовать только маркеры, предназначенные для выполнения записей на компакт-дисках. С обеими сторонами диска рекомендуется обращаться очень бережно, уделяя особенное внимание его верней поверхности (этикетке).Массовое производство CD-ROM При массовом коммерческом производстве компакт-диски изготавливаются штамповкой или прессованием, но не выжиганием с помощью лазера, как многие считают (рис. 13.1). Хотя лазер и применяется для вытравливания данных на стеклянном мастер-диске, покрытом светочувствительным материалом, непосредственное выжигание дисков при воспроизводстве сотен или тысяч копий будет по меньшей мере непрактично. 
Рис. 13.1. Схема технологического процесса
Далее представлены основные этапы производства
компакт-дисков.
1. Нанесение фоторезисторного слоя. Круглая пластина из
полированного стекла диаметром 240 мм и толщиной 6 мм покрывается слоем фоторезистора толщиной около 150 микрон, после чего обжигается при температуре
80°С (176°F) в течение 30 минут.
2. Лазерная запись. Лазерный самописец (Laser Beam Recorder
— LBR) посылает импульсы синего или фиолетового света, которые засвечивают и
размягчают определенные участки фоторезисторного слоя стеклянного мастер-диска.
3. Формирование мастер-диска. Обработанный стеклянный диск
погружается в раствор гидрооксида натрия (едкого натра), который растворяет
экспонированные лазером участки, формируя тем самым впадины в фоторезисторном
слое.
4. Электролитическое формование. С помощью процесса,
называемого гальванопластикой, ранее подготовленный мастер-диск покрывается
слоем никелевого сплава. В результате создается металлический мастер-диск,
получивший название родительского диска {father).
5. сайтение мастер-диска. Затем металлическая матрица
отделяется от стеклянного мастер-диска. Матрица представляет собой
металлический мастер-диск, который уже может использоваться для изготовления
небольших партий дисков, так как матрица изнашивается очень быстро. сайтение
мастер-диска зачастую приводит к повреждению стеклянной основы, поэтому методом
гальванопластики создают еще несколько негативных копий диска (которые
называются материнскими {mother}).
Негативные копии мастер-диска впоследствии применяются для
создания рабочей матрицы, используемой в процессе массового тиражирования
компакт-дисков. Это позволяет штамповать большое количество дисков, без
повторения процесса формирования стеклянного мастер-диска.
6. Штамповка диска. Металлическая рабочая матрица
применяется в литейной машине для формирования принципа отображения данных
(впадин и площадок) в расплавленной поликарбонатной массе объемом около 18 грамм, при температуре 350°С (или 662°F). При этом сила давления достигает примерно 20 000 фунтов на квадратный дюйм. Как правило, в современных термических штамповочных прессах на
изготовление каждого диска уходит не более трех секунд.
7. Металлизация. Для создания отражательной поверхности на
отштампованный диск посредством напыления наносится тонкий (0,05–0,1 микрона)
слой алюминия.
8. Защитное покрытие. Для защиты алюминиевой пленки от
окисления, на металлизированный диск с помощью центрифуги наносится тонкий (6–7
микрон) слой акрилового лака, затвердевающего под действием ультрафиолетовых
лучей.
9. Конечный продукт. В завершение на поверхность диска
методом трафаретной печати наносится текст этикетки или какое-либо изображение,
также высыхающее под действием ультрафиолетовых лучей.
Процесс изготовления дисков данных CD-ROM и музыкальных
компакт-дисков практически одинаков.
Впадины и площадки Считывание информации представляет собой процесс регистрации колебаний луча маломощного лазера, отраженного от металлической поверхности диска. Лазер посылает сфокусированный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный фоторецептор улавливает отраженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверхность дорожки), всегда отражается обратно; в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается. Диск вращается над лазером и рецептором (приемником), поэтому лазер непрерывно излучает свет, а рецептор воспринимает то, что в сущности является набором световых вспышек, повторяющих рисунок впадин и площадок, по которым проходит лазерный луч. Всякий раз, когда луч лазера пересекает границы впадины, изменяется состояние отраженного сигнала. Каждое изменение отраженного сигнала, вызванного пересечением границы впадины, преобразуется в бит со значением 1. Микропроцессоры накопителя пересчитывают переходы светлый/темный и темный/светлый (т. е. границы впадины) в единицы (1); область, не содержащая переходов, представляется нулем (0). Полученный набор двоичных разрядов затем преобразуется в данные или звук. Глубина отдельных впадин, образующих дорожку компакт-диска, равна 0,125 микрона, а их ширина — 0,6 микрона (1 микрон равен миллионной части метра). Минимальная длина впадин или площадок составляет 0,9 микрона, максимальная — 3,3 микрона (рис. 13.2). Высота впадины относительно плоскости площадки имеет особое значение, так как она непосредственно связана с длиной волны луча лазера, используемого при чтении диска. Высота впадины (штриха) составляет ровно 1/4 часть длины волны лазерного луча. Таким образом, луч лазера, попавший на площадку, проходит расстояние, то на половину длины волны (1/4 + 1/4 = 1/2) больше расстояния, пройденного лучом, 
Рис. 13.2. Геометрия впадин и площадок, образующих дорожку
компакт-диска
отразившимся от впадины. Это означает, что световой луч,
отраженный от впадины, на 1/2 длины волны не совпадает по фазе со световыми
лучами, отражаемыми от поверхности диска. Волны, находящиеся в противофазе,
гасят друг друга, тем самым значительно уменьшая количество отражаемого света.
В результате впадины, несмотря на покрытие металлической отражающей пленкой,
становятся «черненькими» (т. е. не отражающими свет). Считывающий лазер,
используемый в дисководе CD, представляет собой маломощный лазер с длиной волны
780 нм (нанометров) и мощностью около 1 мвт (милливатт). Поликарбонатная
пластмасса, используемая при изготовлении компакт-дисков, имеет коэффициент
преломления 1,55. Таким образом, свет проходит через пластмассу диска в 1,55
раза медленнее, чем через окружающую среду. Так как частота света остается
постоянной, это приводит к сокращению длины волны в пределах диска с тем же
коэффициентом. Следовательно, длина волны, равная 780 нм, уменьшается до 500 нм
(780/1,55 = 500 нм). Одна четвертая часть от 500 нм составляет 125 нм, или
0,125 микрона, что составляет высоту впадины (штриха).
Устройство Накопителей Cd-Rom Ниже приведен алгоритм работы накопителя CD-ROM. 1. Полупроводниковый лазер (рис. 13.3) генерирует маломощный инфракрасный луч, который попадает на отражающее зеркало. 2. Серводвигатель по командам, поступающим от встроенного микропроцессора, смещает подвижную каретку с отражающим зеркалом к нужной дорожке на компакт-диске. 3. Отраженный от диска луч фокусируется линзой, расположенной под диском, отражается от зеркала и попадает на разделительную призму. 4. Разделительная призма направляет отраженный луч на другую фокусирующую линзу. 5. Эта линза направляет отраженный луч на фотодатчик, который преобразует световую энергию в электрические импульсы. 6. Сигналы с фотодатчика декодируются встроенным микропроцессором и передаются в компьютер в виде данных. Первые образцы накопителей CD-ROM были слишком дорогими для массового покупателя. Кроме того, производители несколько запоздали с принятием соответствующих стандартов, что сдерживало производство CD-ROM. Отсутствовала и база программного обеспечения, которая могла бы стимулировать увеличение темпов производства CD-ROM. 
Рис. 13.3. Структура накопителя CD-ROM
После снижения стоимости накопители и диски все равно не
получили должного распространения в мире ПК. Это можно объяснить некрупными
величиными приложений того времени. Сейчас практически все программное
обеспечение поставляется на компакт-дисках, даже если оно занимает десятую
часть диска. Производители программ придерживаются следующего правила: если
программный продукт занимает более двух дискет, рациональнее использовать
компакт-диск.
Преимущества записи на компакт-диск больших программ
очевидны. Для распространения Windows 98 потребовалось бы около 75 дискет — только
представьте эту груду дисков на своем столе.
Дорожки и секторы Впадины (штрихи) образуют единственную спиральную дорожку с расстоянием 1,6 микрона между витками, что соответствует плотности дорожек 625 витков на миллиметр или 15 875 витков на дюйм. Стандартный 74-минутный (650 Мбайт) диск в целом содержит 22 188 витков. Диск сайтен на шесть основных областей, представленных на рис. 13.4. 
Рис. 13.4. Области компакт-диска (в разрезе)
■ Область фиксирования диска. Область фиксирования
(посадки) представляет собой центральную часть компакт-диска с отверстием для
вала проигрывателя. Эта область не содержит какой-либо информации или данных.
■ Область калибровки мощности (РСА). Эта область
существует только на перезаписываемых дисках (CD-R/RW) и используется только
дисководами перезаписываемых дисков для определения мощности лазера,
необходимой для оптимального выжигания диска. Тестирование области калибровки
каждого диска CD-R или CD-RW может проводится до 99 раз.
■ Программируемая область памяти {РМА). Эта область,
существующая только на перезаписываемых дисках (CD-R/RW), представляет собой
зону, используемую для записи временной таблицы оглавления (Table Of Content — ТОС).
После завершения сеанса записи информация ТОС переписывается на нулевую
дорожку.
■ Нулевая дорожка. Эта дорожка содержит оглавление
диска (или сеанса) в кодиро-вочном канале Q. Оглавление включает в себя
начальные адреса и длины всех дорожек (музыкальных или дорожек данных), общую
длину программной области (области данных), а также информацию о каждом сеансе
записи. Компакт-диск, записанный полностью за один сеанс (в режиме DAO или Disk
At Once), содержит только одну нулевую дорожку. Диски, записанные в течение
нескольких сеансов, включают в себя несколько нулевых дорожек, которыми
начинается каждый сеанс записи. Нулевая дорожка занимает 4 500 секторов диска
(одну минуту, если пользоваться единицами времени, или около 9,2 Мбайт данных).
Нулевая строка также указывает, является ли данный диск многосеансовым (т. е.
многократно перезаписываемым); кроме того, она указывает следующий адрес записи
диска, если он не заполнен.
■ Программная (информационная) область. Область диска,
которая начинается на расстоянии 25 мм от его центра.
■ Конечная зона. Эта область отмечает конец
программной (информационной) области диска или же завершение сеанса записи на
многосеансовом диске. Конечная зона не содержит каких-либо данных и
используется только в качестве маркера. Первая конечная зона (или единственная,
если диск записан в течение одного сеанса или в режиме Disk At Once) занимает
6750 секторов (эквивалент 1,5 минуты или около 13,8 Мбайт данных). Все
последующие конечные зоны многосеансового диска занимают 2 250 секторов (0,5
минуты или около 4,6 Мбайт данных).
Область фиксирования диска, программная область, нулевая
дорожка и конечная зона существуют на дисках любых типов. Кроме того,
перезаписываемые компакт-диски (CD-R и CD-RW) дополнительно содержат область
калибровки мощности и программируемую область памяти, которые находятся в
начале диска.
Центральное отверстие компакт-диска имеет диаметр 15 мм, т. е. его края расположены на расстоянии 7,5 мм от центра диска. Область фиксирования диска
начинается от края центрального отверстия и заканчивается на расстоянии 20,5 мм. Затем рекомендуется область калибровки мощности (РСА). За ней расположена программируемая область
памяти (РМА), начинающаяся на расстоянии 22,35 мм от центра диска. Сразу за этой областью на расстоянии 23 мм начинается нулевая дорожка. Программная (информационная) область диска начинается на расстоянии 25 мм от центра диска и завершается конечной зоной, расположенной в 58 мм от центра. Формально дорожка диска заканчивается на расстоянии 58,5 мм; затем рекомендуется буферная зона диска шириной 1,5 мм. Описанные области диска, изображенные в
относительном масштабе, отображены на рис. 13.4.
Обычно спиральная дорожка стандартного диска CD-DA или
CD-ROM начинается с нулевой дорожки и заканчивается конечной зоной,
расположенной на расстоянии 58,5 мм от центра диска или 1,5 мм от его внешнего края. Длина спиральной дорожки достигает 5,77 км, или 5,39 миль. При использовании накопителя 56х CAV, имеющего постоянную угловую скорость
(Constant Angular Velocity — CAV), перемещение данных по отношению к лазеру
происходит со скоростью 162,8 миль/ч (262 км/ч). Самое удивительное заключается в том, что, несмотря на довольно высокую скорость перемещения данных, лазерный
датчик безошибочно считывает значения бит (переходы впадина/площадка), размеры
которых не превышают 0,9 микрона, или 35,4 миллионной доли дюйма!
В табл. 13.1 приведены основные технические характеристики 74–
и 80-минутных компакт-дисков. Первоначальный CD-стандарт создавался с учетом 74-минутного
компакт-диска; 80-минутные версии, разработанные позже, отличаются главным
образом более компактным расположением витков дорожки.
Таблица 13.1. Технические параметры CD-ROM
Дискретизация Во время записи музыкальных компакт-дисков происходит дискретизация данных с частотой 44100 тактов в секунду (Гц). Каждая выборка (sample) звуковых данных имеет отдельный компонент левого и правого каналов (стерео), причем каждый компонент канала преобразован в 16-разрядное число. Таким образом возможно 65 536 разных значений, которые представляют амплитуду звуковой волны канала в определенный момент. Частота дискретизации определяет диапазон звуковых частот, которые могут быть представлены в цифровой записи. Чем выше частота дискретизации волны, тем ближе полученный результат к оригиналу. Теорема Никвиста (опубликованная американским физиком Гарри Никвистом (Harry Nyquist) в 1928 году) гласит, что для точного восстановления исходного сигнала частота дискретизации должна быть по крайней мере вдвое выше наиболее высокой частоты, существующей в выборке. Это объясняет, почему компании Philips и Sony при создании компакт-дисков выбрали частоту дискретизации, равную именно 44 100 Гц: эта частота позволяет максимально точно воспроизвести звуки частотой до 20 000 Гц, что является верхним пределом слышимости человеческого уха. Звуковые секторы содержат в себе 98 блоков по 33 байт в каждом, что составляет 3 234 байт. Из них только 2 352 байт фактически являются звуковыми данными. Остальные байты распределены следующим образом: 98 байт подкодовых (по одному байту на каждый блок) и 784 байт, используемых для контроля четности и коррекции ошибок (ЕСС). Под КОДЫ Байты подкода позволяют накопителю находить песни (которые иногда называются звуковыми дорожками (tracks)), расположенные на спиральной дорожке, а также служат для передачи дополнительной информации, относящейся к компакт-диску. В каждом блоке (фрейме) хранится 1 байт подкода, что составляет в общей сложности 98 байт подкода в каждом секторе. Из них два байта используются в качестве маркеров стартового и конечного блоков, а оставшиеся 96 байт применяются для хранения данных подкода. Эти байты, в свою очередь, сайтены на восемь 12-байтовых блоков, каждому из которых присваивается буквенное обозначение P-W. Каждый подкодовый канал может содержать около 31,97 Мбайт данных, что составляет примерно 4% от общей емкости музыкального диска. Интересен тот факт, что подкодовые данные равномерно распределены по всему объему диска. Другими словами, подкодовые данные содержатся почти в каждом секторе компакт-диска. Блоки подкода Р и Q имеются на дисках практически любого типа, а блоки R-W используются только в компакт-дисках формата CD+G или CD TEXT (т. е. графического и текстового типов). Подкод Р используется для идентификации начала звуковых дорожек компакт-диска. Подкод Q, в свою очередь, содержит множество различных данных, которые определяют ряд условий. ■ Являются ли данные сектора звуковыми (CD-DA) или информационными (CD-ROM). Это позволяет предотвратить попытки «проигрывания» накопителем дисков данных CD-ROM, что может привести к повреждению акустической инфраструктуры. ■ Являются ли звуковые данные двух — или четырехканальными. Последние используются очень редко. ■ Разрешается ли цифровое копирование. К накопителям CD-R и CD-RW это не относится. Данный параметр использовался в накопителях DAT (Digital Audio Таре) для предотвращения копирования цифровых аудиокассет. ■ Использовалась ли коррекция искажений при записи музыки. Это методика уменьшения шипения или шума. ■ Расположение звуковой дорожки (песни) на диске. ш Номер звуковой дорожки (песни). ■ Минуты и секунды, а также номер фрейма от начала звуковой дорожки (песни). ■ Обратный отсчет в промежутке между звуковыми дорожками (песнями). ■ Минуты и секунды, а также номер фрейма от начала первой дорожки (песни). ■ Штриховой код компакт-диска. ■ Международный стандартный код записи (International Standard Recording Code — ISRC). Этот код является уникальным для каждой звуковой дорожки (песни) компакт-диска. Подкоды R-W используются в графических дисках формата CD+G для хранения графических и текстовых данных. Это позволяет отображать ограниченный объем графической и текстовой информации во время воспроизведения звуковых файлов. Такие же подкоды используются в дисках CD TEXT для хранения информации, относящейся к диску и звуковым дорожкам, которая применяется в стандартных музыкальных компакт-дисках. Это позволяет воспроизводить стандартные диски на CD-совместимых аудиопроигрыва-телях. Данные CD TEXT хранятся в виде символов ASCII в каналах R-W, расположенных на нулевой дорожке, а также в программной области компакт-диска. Подкоды, находящиеся на нулевой дорожке диска CD TEXT, содержат текстовую информацию о содержании диска, к примеру название музыкального альбома, названия песен и имена исполнителей. Подкоды, включенные в программную область диска, в свою очередь, содержат текстовую информацию, относящуюся к воспроизводимой в данный момент звуковой дорожке (песне). Сюда входит название дорожки, имена создательов, исполнителей и т. п. Данные CD TEXT повторяются на каждой дорожке, что позволяет уменьшить время задержки при поиске данных. Совместимые с CD TEXT проигрыватели обычно включают в себя текстовый дисплей, предназначенный для отображения дополнительной информации. Существует множество различных дисплеев, начиная от одно — или двухстрочного 20-символьного дисплея, который используется во многих современных автомобильных радио/СО-плейерах инфраструктуры RBDS (Radio Broadcast Data System), и заканчивая дисплеями, содержащими до 21 строки 40-цветных, алфавитно-цифровых или графических символов, которые предназначены для домашних или компьютерных проигрывателей. В спецификации также учитывается дальнейшее развитие стандарта CD TEXT, к примеру, вывод изображений формата JPEG. Для просмотра текста в дисплеях может использоваться интерактивное меню. Обработка ошибок При разработке стандарта компакт-дисков Red Book основное внимание было уделено обработке ошибок. Для уменьшения влияния возможных ошибок в компакт-дисках используются методы контроля четности и чередования, получившие название перемежающего кода Рида-Соломона (CIRC). Эта технология работает на уровне блоков (фрей— мов). При сохранении информации 24 байт данных каждого блока сначала обрабатываются шифратором Рида-Соломона, создающим 4-байтовый код контроля четности (так называемый Q-контроль четности), который добавляется к исходным 24 байтам данных. Полученные в результате этой операции 28 байт передаются второму шифратору, использующему другую схему, который, в свою очередь, создает дополнительный 4-байтовый код контроля четности (Р-контроль четности). Этот код добавляется к 28 байтам, полученным в предыдущем кодировании, что составляет 32 байта (24 исходных байта данных плюс байты Q — и Р-контроля четности). Затем вводится дополнительный подкодовый байт данных (информация о дорожке), в результате чего получается 33 байта для каждого блока. Обратите внимание, что байты Р — и Q-контроля четности не имеют никакого отношения к ранее упомянутым подкодам Р и Q. Для того чтобы минимизировать влияние царапин или физических дефектов, которые могут привести к повреждению смежных блоков, непосредственно перед записью блоков проводится несколько операций чередования. С помощью линий задержки осуществляется перекрестное чередование 109 блоков, т. е. эти блоки располагаются в различных фреймах и секторах. Такой подход уменьшает вероятность воздействия царапин и дефектов на смежные данные, так как запись данных осуществляется, по сути, непоследовательно. Схема CIRC, используемая в музыкальных компакт-дисках и дисках данных CD-ROM, позволяет исправлять ошибки длиной до 3 874 бит, что составляет 2,6 мм длины дорожки. Кроме того, использование метода интерполяции дает возможность исправлять ошибки длиной до 13 282 бит (или 8,9 мм по длине дорожки). Интерполяция представляет собой процесс приблизительного вычисления или усреднения данных, позволяющий восстановить отсутствующие данные. Этот метод, конечно, не годится для компьютерных дисков CD-ROM, поэтому он применяется только в музыкальных компакт-дисках. Стандарт компакт-дисков Red Book определяет частоту блоков с ошибками (Block Error Rate — BLER) как отношение количества блоков с какими-либо ошибками (98 блоков в каждом секторе) ко времени их считывания, выраженному в секундах. Необходимо, чтобы полученное значение не превышало 220. Если это условие соблюдается, то компакт-диск, содержащий до 3% блоков с ошибками, все еще будет работоспособен. Наличие дополнительного уровня обнаружения ошибок и схемы коррекции является характерной чертой музыкальных проигрывателей компакт-дисков и накопителей CD-ROM. Музыкальные проигрыватели преобразуют цифровые данные, хранящиеся на компакт-диске, в аналоговые сигналы, обрабатываемые стереофоническим усилителем. При использовании этой схемы некоторая неточность воспроизведения данных вполне допустима, так как человеческое ухо просто не в состоянии это услышать. В свою очередь, накопители CD-ROM не могут допустить какую-либо ошибку, так как каждый бит данных должен считываться предельно точно. Поэтому компакт-диски CD-ROM, наряду с основными данными, содержат большой объем дополнительной информации ЕСС. Код коррекции ошибок (ЕСС) позволяет выявлять и исправлять большинство мелких ошибок, повышая тем самым надежность и точность обработки данных до уровня, приемлемого для хранения данных. При воспроизведении музыкального компакт-диска отсутствующие данные могут быть интерполированы, т. е. существует определенный шаблон данных, позволяющий «угадать» отсутствующие значения. к примеру, если три значения данных музыкального компакт-диска выражены серией последовательных чисел 10, 13 и 20, а среднее значение из-за повреждения или загрязнения поверхности диска пропущено, то его можно с достаточной степенью точности определить как 15, т. е. среднее арифметическое чисел 10 и 20. Хотя значение восстановлено неточно, слушатель не заметить этой погрешности при воспроизведении звуковой записи. Если же аналогичные значения будут на компакт-диске CD-ROM в исполняемой программе, то определить правильное значение средней выборки не получится. Метод интерполяции здесь не работает, так как команды или данные исполняемой программы должны быть безошибочны; в противном случае произойдет повреждение программы или неверное считывание данных, важных для выполнения вычислений. Использование ранее описанного метода при считывании исполняемой программы с диска CD-ROM практически невозможно. Диск CD-ROM, наряду с основными данными, содержит дополнительную информацию, введенную в каждый сектор и применяемую для выявления и исправления ошибок, а также для более точного определения секторов данных. Для этого из 2 352 байт каждого сектора, используемых первоначально для хранения звуковых данных, 304 байта применяются для синхронизации (синхронизирующие биты), идентификации (биты идентификации), кода коррекции ошибок (ЕСС), обнаружения и исправления ошибок (EDC). Фактически в каждом секторе остается 2 048 байта пользовательских данных. За одну секунду считывается 75 секторов, поэтому базовая скорость считывания данных с компакт-дисков CD-ROM достигает 2 048 х 75 = 153 600 байт в секунду, что составляет 153,6 Кбайт/с, или 150 KiB/c. Замечание Некоторые схемы защиты от копирования, которые используются в музыкальных компакт-дисках, смешиваются со звуковыми данными и перемежающимся кодом Рида-Соломона (Cross-Interleaved Reed-Solomon Code — CIRC) таким образом, что данные, записанные на оригинальном диске, воспроизводятся корректно, а проигрывание копий звуковых файлов или всего диска сопровождается шумом и различными помехами. Более подробно о защите от копирования звуковых компакт-дисков и дисков данных, а также о том, где можно найти программное обеспечение, позволяющее обойти эту защиту, речь идет далее в этой главе. Емкость компакт-диска Максимальный объем данных, содержащихся на стандартном компакт-диске, считывается в течение 74 минут, причем за каждую секунду обрабатывается 75 блоков по 2 048 байт в каждом. Это позволяет вычислить абсолютную максимальную емкость диска CD-ROM, которая составляет 681984 000 байт — 682 Мбайт, или 650 MiB (mebibyte). Структура и расположение секторов CD-ROM, используемых для хранения данных, отображены в табл. 13.3. Информация таблицы составлена в соответствии с условием, что данные сохранены в формате Mode 1, который используется фактически во всех дисках данных. Более подробно о форматах Mode 1/Mode 2 можно узнать в этой главе, в разделах «Yellow Book — CD-ROM» и «CD-ROM ХА». Итак, из 3 234 байт, существующих в каждом секторе, только 2 048 байт фактически являются пользовательскими данными диска CD-ROM. Большая часть из оставшихся 1 186 байт используется при обнаружении и исправлении ошибок, что гарантирует безотказную работу инфраструктуры. Кодирование данных на диске Теперь разберемся с завершающей частью процесса записи данных на компакт-диск. После того как все 98 блоков скомпонованы в один сектор (звуковой или сектор данных), Таблица 13.3. Емкость и параметры секторов CD-ROM
Рис. 13.5. EFM-кодирование данных на компакт-диске
что приведенный рисунок выполнен в относительном масштабе,
т. е. длина и ширина впадин пропорциональны друг другу. Если на поверхность
компакт-диска посмотреть через микроскоп, то слово «NO», записанное на диске,
будет выглядеть примерно так, как отображено на рис. 13.5.
.
Вся информация собрана из открытых источников. При испльзовании материалов, размещайте ссылку на источник. |
