Курс: Технические средства АИС и телекоммуникационных сетей (стр. 21 )

Официально представленный в конце 1997 г. привод CD-ROM с 32-кратной скоростью передачи данных рассматривался многими аналитиками как последний этап в развитии традиционной технологии создания подобных устройств. Такая точка зрения была основана на том, что, во-первых, появилась более перспективная технология - DVD, а во-вторых, потенциал совершенствования технологии накопителей на CD-ROM за счет повышения кратности скорости передачи данных казался исчерпаным, так как при дальнейшем повышении скорости вращения CD не обеспечивается требуемый уровень качества считывания. Необходимо заметить, что предсказания аналитиков не сбылись и в настоящее время достигнута скорость Х52.

Уровень качества считывания характеризуется коэффициентом, или скоростью ошибок (Error Rate). Данный параметр отражает способность привода CD-ROM корректировать ошибки записи/чтения. Паспортные значения коэффициента ошибок составляют 10-10 – 10-12. Коэффициент ошибок представляет собой оценку вероятности искажения информационного бита при его считывании. Когда привод считывает данные с загрязненного или поцарапанного участка диска, он регистрирует группу ошибочных битов. Если ошибку не удается устранить за счет избыточности помехоустойчивого кода (применяемого при записи/чтении), то привод переходит на пониженную скорость считывания данных с многократным его повтором. Если механизм коррекции ошибок не справляется с устранением сбоя, то на мониторе компьютера появляется сообщение «Сектор не найден» (Sector not found). В случае устранения сбоя привод переключается на максимальную скорость считывания данных.

Среднее время доступа

Среднее время доступа AT (Access Time) - это время (в миллисекундах), которое требуется приводу для нахождения на носителе нужных данных.

Очевидно, что при работе на внутренних участках диска время доступа будет меньше, чем при считывании информации с внешних участков. Поэтому в паспорте накопителя приводится среднее время доступа, определяемое как среднее значение при выполнении нескольких считываний данных с различных (выбранных случайным образом) участков диска. По мере совершенствования приводов CD-ROM величина среднего времени доступа уменьшается, но все же этот параметр значительно отличается от аналогичного для накопителей на жестких дисках (100-200 мс для CD-ROM и 8- 12 мс для жестких дисков). Столь существенная разница объясняется принципиальными различиями конструкций: в накопителях на жестких дисках используется несколько магнитных головок, и диапазон их механического перемещения меньше, чем диапазон перемещения оптической головки в приводе CD-ROM.

Объем буферной памяти

Объем буферной памяти (Buffer Memory - ВМ) - это объем оперативного запоминающего устройства привода CD-ROM, используемого для увеличения скорости доступа к данным, записанным на носителе. Буферная память (или кэш-память) представляет собой устанавливаемые на плате накопителя микросхемы памяти для хранения считанных данных. Благодаря буферной памяти, данные в компьютер могут передаваться с постоянной скоростью. Например, данные обычно размещены в различных областях диска, а поскольку накопители на CD-ROM имеют относительно большое время доступа, это может привести к задержке поступления данных в компьютер. Это практически незаметно при работе с текстовыми файлами, но при выводе видеоизображений или звукового сопровождения паузы недопустимы. Если для управления приводом CD-ROM используются специальные программы-драйверы, то в буферную память может быть заранее записано оглавление диска. В этом случае обращение к фрагменту запрашиваемых данных происходит значительно быстрее. Современные устройства имеют буферную память объемом 256 - 512 Кбайт.

Средняя наработка на отказ

Средняя наработка на отказ MTBF (Mean Time Between Failure) - это среднее время (в часах), характеризующее безотказность работы привода CDROM. MTBF определяет надежность накопителя как технического устройства.

Для первых моделей приводов CD-ROM средняя наработка на отказ составляла около 30 тыс. ч., или 3,5 года круглосуточной работы. У современных моделей этот показатель лежит в пределах 50-125 тыс. ч., что почти на порядок превышает срок морального старения накопителя.

Параметры аудиотракта

Поскольку приводы CD-ROM используются и для воспроизведения аудиодисков формата CD-DA (Compact Disk-Digital Audio), то они характеризуются и параметрами, описывающими качественные показатели тракта звуковоспроизведения. а именно:

Полосой воспроизводимых частот.

Отношением сигнал/шум.

Коэффициентом нелинейных искажений.

Сопротивлением на выход.

Э. д. с. сигналов на выход.

Переходным затуханием между каналами и др.

Стандарты записи данных на CD

Формат Photo-CD

Формат Photo-CD разработан компаниями Kodak и Philips в 1990 - 1992 гг. и предназначен для записи на CD, хранения и воспроизведения высококачественных фотоизображений (статической видеоинформации). На диске формата Photo-CD может храниться от 100 (разрешение 2048 х 3072 точек) до 800 (разрешение 256 х 384 точек) фотоизображений, а также звуковая информация. Многие фотографические фирмы распределяют свои каталоги в формате, совместимом с Photo-CD.

Формат CD-I (Interactive)

Формат CD-I разработан для широкого потребительского рынка как стандарт мультимедийного диска, который может содержать различного рода энциклопедии, аудио - и видеоинформацию, развлекательные программы и игры. На диске формата CD-I возможно хранение видеоизображения со звуковым сопровождением (стерео) с длительностью воспроизведения до 20 мин.

Формат CD-DV (Digital Video)

Диск формата CD-DV позволяет записывать и хранить до 74 мин высококачественного видеоизображения со стереозвуком. Хранение данных основано на методе сжатия MPEG-1 (Motion Picture Experts Group). Для чтения дисков, кроме привода, требуется аппаратный или программный декодер стандарта MPEG. Считывание данных происходит с постоянной скоростью 1.5 Мбайт/с, что обеспечивает воспроизведение изображения с разрешением по горизонтали 240 строк (стандарт VHS).

Формат 3DO

Формат 3DO разработан для игровых CD-приставок, например, Mega-CD фирмы Sega. Кроме названных, в различное время были разработаны следующие форматы, которые в настоящее время используются мало:

CD-A - для аналоговых компакт-дисков с длительностью звучания 60 мин

CD-G - для аналоговой записи аудио - и статического изображения

CDTV - для дисков, предназначенных для использования в компьютерах Amiga.

Существуют также узкопрофильные промышленные форматы. Это, например, Philips, определяющий процедуры кодирования для Audio CD; CDR-RFS - файловая система пакетной записи, разработанная фирмой Sony, и другие вспомогательные форматы, дополняющие и расширяющие основные. Например, известен гибридный формат записи диска (Hybrid), отвечающий одновременно стандарту ISO 9660 и стандарту фирмы Apple - HFS (Hierarchical File Structure), разработанному для компьютера Macintosh. На гибридные диски записывались две таблицы, описывающие размещение файлов (partition table) (одна - в формате ISO, вторая - в формате HFS), за что были прозваны «янусовыми дисками» в честь двуликого бога Януса.

Иногда в литературе встречается так называемый формат Multimedia CDROM, однако это не стандарт, а описательный термин для любого CD, допускающего запись данных, аудио - видеоинформации.

Что касается разрабатываемого в настоящее время нового стандарта DVD, то его технология будет подробно рассмотрена ниже.

Интерфейс CD

Для подключения к компьютеру в приводах CD-ROM могут использоваться следующие интерфейсы:

Стандартные интерфейсы типов IDE, EIDE/ATAPI и стандартный интерфейс SCSI.

Нестандартные интерфейсы, применяемые производителями CD-ROM в одной или серии моделей своих приводов.

Интерфейс IDE

Этот интерфейс поддерживает работу до четырех устройств, в том числе приводов CD-ROM. Включение привода CD-ROM с интерфейсом EIDE в систему компьютера осуществляется с помощью драйверов привода и/или операционной системы без изменения установок программы Setup BIOS, т. е. не требуется информирование BIOS о наличии нового периферийного устройства.

Интерфейс SCSI

Интерфейс SCSI предусматривает подключение к одному адаптеру до семи устройств, в том числе приводов CD-ROM, и обеспечивает скорость передачи данных до 20 Мбайт/с. Он является наиболее универсальным, имеет явные преимущества при просмотре видеоизображений, однако его аппаратная реализация дороже, чем реализация интерфейса EIDE.

Конструкция привода

По конструктивному исполнению приводы CD-ROM бывают встраиваемыми в компьютер и внешними. Встроенные приводы размещаются в корпусе компьютера и подключаются к адаптеру (контроллеру). Внешние приводы имеют собственный блок питания и подключаются, как правило, к внешнему разъему адаптера платы расширения. Некоторые модели приводов подключаются к параллельному порту LPT компьютера, однако невысокая производительность параллельного порта снижает производительность всей системы, поэтому такой способ подключения не получил широкого распространения.

По способу установки компакт-диска в приемный лоток приводы CD-ROM подразделяются на устройства с непосредственной установкой диска в привод и с предварительной установкой диска в выдвижной контейнер (caddy).

Ранние модели приводов CD-ROM не имели специального механизма загрузки, и диски устанавливались непосредственно в привод (как пластинка в музыкальном проигрывателе), что приводило к загрязнению дисков и ухудшению характеристик накопителей. Поэтому такие приводы CD-ROM не нашли широкого распространения.

В современных накопителях CD-ROM наибольшее распространение получил способ tray-механизма (вследствие его относительно малой стоимости и достаточной надежности). Компакт-диск размещается на посадочном месте выдвижного лотка (план-шайбе). Лоток выдвигается из привода и задвигается внутрь при нажатии кнопки Eject на передней панели устройства.

Другой способ загрузки реализуется с помощью специальной защитной кассеты, представляющей собой прозрачный пластиковый контейнер с компакт-диском. Контейнер оборудован подвижной металлической заслонкой (шторкой), которая сдвигается в сторону специальным механизмом, открывая путь к поверхности компакт-диска лазерному лучу. Помимо того, что контейнер защищает CD от загрязнений и повреждений, с его помощью производится более точная установка диска, что уменьшает ошибку позиционирования считывающего устройства и, в конечном счете, уменьшает среднее время доступа к данным. Недостатком CD-контейнеров является их довольно высокая стоимость. Загрузка контейнера в привод CD-ROM аналогична загрузке кассеты в видеомагнитофон.