Содержание
Введение: Несколько слов по теме. 1
Общее представление о работе привода. 2
Физические форматы CD-R дисков (секторов) 3
Методы записи: Track-at-Once, Disc-at-Once, и Packet Writing. 5
Технические аспекты CD-R дисков. 8
Используемые интерфейсы: IDE и SCSI. 10
Введение: Несколько слов по теме
Записываемые компакт-диски или CD-R это диски, произведенные по технологии, позволяющей пользователю самому записать свой собственный компакт-диск в одном из индустриальных форматов. Для того, чтобы произвести запись необходимо соответствующее устройство CD-R – рекордер (recorder), подключенное к персональному компьютеру, и соответствующее программное обеспечение.
В основном здесь применяются технологии, основанные на изменении отражающих свойств вещества подложки компакт-диска под действием луча лазера. Кстати, заметим, что перезаписываемые компакт-диски в несколько раз дороже обычных. Дело в том, что в качестве светоотражающего слоя в них используется уже не алюминий, а золото. Между прочим, подобные компакт-диски обычно служат как мастерные для дальнейшего тиражирования. Тем не менее в ряде случаев CD-R-диски можно использовать и для долговременного архивирования какой-либо ценной информации. Заметим, что читать CD-R-диск можно и на обычном приводе, но, разумеется, только первый сеанс записи. Когда смотришь на не полностью записанный CD-R, область с информацией выглядит более темной и она легко различима. Писать информацию привод начинает от внутренних логических дорожек к внешним (от меньших по диаметру к большим).
На этих носителях можно создавать компакт-диски всех индустриальных стандартов, включая аудио и видео CD, диски с данными CD-ROM. Записываемые CD-R диски позволяют хранить весьма большой объем информации: до 650 Мб данных или 74 минуты высококачественного звучания. Это приблизительно столько же информации, сколько содержат 470 трехдюймовых дискет высокой плотности или 240 тысяч страниц машинописного текста.
Сегодня устройства для записи CD - CD recorder'ы, в том числе благодоря сильному удешевлению, приобретают все большее распространение. Среди их применений наиболее интересные это хранение и перенос больших объемов информации, надежное архивирование данных, хранение видео и аудио информации, резервные копии важного ПО. Для однократной записи используются так назыаемые "золотые" диски. Их покрытие позволяет осуществлять однократную запись информации лазерным лучом. Длинна волны лазерного луча (как и при чтении) составляет 780нм, а интенсивность более чем в 10 раз сильнее. Стандартный объем диска составляет 74 минуты или 650 Мбайт. Пожалуй самым интересным является стоимость - около $0.003 за 1 Мегабайт еще и с теоретически вечным сроком хранения! Однако даже по сравнению с традиционно используемыми ленточными накопителями технология CD-R (а тем более и новая CD-RW - многократная запись на CD) интереснее по цене, возможностям, часто скорости.
Общее представление о работе привода
Считывание информации с компакт-диска, так же как и запись, происходит при помощи лазерного луча, но, разумеется, меньшей мощности. Сервомотор по команде внутреннего микропроцессора привода перемещает отражающее зеркало. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч на конкретную дорожку. Такой луч, попадая на отражающий свет островок, через расщепляющую линзу отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается - фотодетектор фиксирует двоичный ноль (цифровая информация представляется чередованием впадин (неотражающих пятен) и отражающих свет островков).
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 даным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.
Принципы однократной записи и перезаписи
Для однократной записи используются так называемые "болванки", представляющие собой обычный компакт-диск, в котором отражающий слой выполнен преимущественно из золотой или серебряной пленки, а между ним и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные питам.
Для облегчения слежения за инфоpмационной доpожкой в пpоцессе записи диски CD-R изготовляются со вспомогательной pазметкой. Пpи считывании слежение пpоизводится, как обычно, по записанной доpожке питов. Hекотоpые веpсии пpогpаммного обеспечения (напpимеp, CDR Publisher) позволяют записывать загpужаемые диски. Для загpузки с таких дисков BIOS компьютеpа должен поддеpживать эту возможность (последние веpсии AWARD и Phoenix BIOS).
На CD-R организуется та же информационная структура, что и на штампованных дисках - TOC и набор дорожек различных типов. Это позволяет при помощи соответствующего программного обеспечения записывать звуковые, фото- и видеодиски, которые могут затем проигрываться в бытовых звуковых и видеопроигрывателях. Однако отражающая способность зеркального слоя и четкость питов у дисков CD-R ниже обычного, отчего некоторые устройства могут работать с ними неуверенно.
В перезаписываемых дисках используется промежуточный слой из органической пленки, изменяющей под воздействием луча свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно, в результате чего меняется прозрачность слоя. Фиксация изменений состояния происходит благодаря тому, что материал регистрирующего слоя при нагреве свыше критической температуры переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания, а при нагреве до температуры значительно ниже критической восстанавливает кристаллическое состояние. Существующие диски выдерживают от тысяч до десятков тысяч циклов перезаписи. Однако их отражающая способность существенно ниже штампованных и однократных CD, что затрудняет их считывание в обычных приводах. Для чтения CD-RW формально необходим привод с автоматической регулировкой усиления фотоприемника (Auto Gain Control), хотя некоторые обычные приводы CD-ROM и бытовые проигрыватели способны читать их наравне с обычными дисками. Способность привода читать CD-RW носит название Multiread; ранние приводы маркировались "CD-E Enabled".
Перезаписываемый диск может иметь такую же структуру дорожек и файловую систему, что и CD-R, либо на нем может быть организована специальная файловая система UDF (Universal Disk Format - универсальный дисковый формат), позволяющая динамически создавать и уничтожать отдельные файлы на диске.
Физические форматы CD-R дисков (секторов)
Благодоря своему происхождению, количество и местонахождение информации на CD измеряется в форме минута:секунда:сектор. Каждая секунда содержит 75 секторов. Объем информации, записываемой на диск зависит от физического формата диска, который вы записываете.
Ниже приведены форматы физических секторов для различных типов дисков (объем всегда дополняется до 2352 байт).
| CD-DA (CD-Digital Audio ) |
| 2352 bytes user data (music) |
| CD-ROM Mode 1 | |||||
| 12 bytes sync | 4 bytes header | 2048 bytes user data | 4 bytes EDC | 8 bytes blank | 276 bytes ECC |
| CD-ROM Mode 2 (этот формат реально не используется) | ||
| 12 bytes sync | 4 bytes header | 2336 bytes user data |
| CD-ROM XA / CD-I (Mode 2 Form 1 – часто называется "Mode 2") | |||||
| 12 bytes sync | 4 bytes header | 8 bytes subheader | 2048 bytes user data | 4 bytes ECD | 276 bytes ECC |
| CD-ROM XA / CD-I (Mode 2 Form 2) | |||
| 12 bytes sync | 4 bytes header | 2324 bytes user data | 4 bytes ECD |
Самая главная информация из этой таблицы, что сектор данных (не музыки или видео) всегда содержит 2048 байт информации. Т.е. для любых сегодняшних дисков с файлами (записываемых в форматах CD-ROM Mode 1 или CD-ROM XA Mode 2 Form 1) всегда имеем 2048 байт на сектор. Таким образом для 74-минутного записываемого диска получаем 74 мин x 60 сек x 75 секторов x 2 kb = 660.000 kb = 650 Mb. Хотя для мультимедийных данных (в основном видео - CD-I) можно применить CD-ROM XA Mode 2 Form 2, формально получив больший объем. Однако в этом случае информация записывается без ECC, что нормально для видео и недопустимо для данных.
Запись дисков CD-R выполняется только при помощи специальных программ - Easy CD, CD Creator, CD Publisher и т.п. 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 ОС. К сбою записи приводят также механические толчки привода.