ОБЗОР ПРИВОДОВ CD-ROM
Голова		[Системныеплаты] [Процессоры] [Видеосистема] [Носители информации] [Мультимедиа] [Коммуникации] [Периферия]

CD - ROM (Compact Disk Read Only Memory) - компакт - диск, предназначенный только для хранения предварительно записанной на него информации в цифровом виде и считывания ее с помощью соответствующего устройства - привода (накопителя).

В настоящее время CD-ROM широко используются для хранения самой разнообразной информации:

• системного, интегрированного и прикладного программного обеспечение;
• справочников и энциклопедий;
• книг и учебных курсов;
• компьютерных игр, развлекательных и учебных программ;
• архивов, баз данных, фото и видеоизображений, звука и т.п.

Информация, хранимая на CD-ROM, в отличие от информации, хранимой на магнитных дисках, практически не подвержена разрушительному воздействию электрических и магнитных полей и в значительно меньшей степени подвергается разрушению в результате естественного старения материала носителя. Кроме того, стоимость записи и хранения единицы информации на CD-ROM существенно меньше, чем для магнитных дисков.

Технологии CD-ROM уже около шести лет. За этот немалый для компьютерных технологий срок сменилось несколько поколений приводов CD-ROM. Более трех десятков компаний-изготовителей как именитых, так и не очень выпустили и продолжают выпускать на мировой рынок все новые и новые модели приводов, которые расходятся по городам и весям, в том числе России, миллионными тиражами. А на горизонте уже все отчетливее прорисовываются контуры аппаратных средств, изготовленных по технологии DVD-ROM (Digital Versalite Disk), которая стремительно идет на смену технологии СD-ROM.

Тем не менее в запасе (до массового внедрения технологии DVD-ROM) есть еще год-два, а диски CD-ROM уже сегодня являются незаменимыми практически для любого пользователя персонального компьютера (ПК). Поэтому проблема независимого выбора привода CD-ROM для изготовляемого на заказ ПК или для модернизации уже имеющегося продолжает оставаться актуальной для конечного пользователя.

1. Основы технологии CD-ROM

Хранение данных на CD-ROM, как и на магнитных дисках, организуется в двоичной форме в виде древовидной файловой структуры. Максимальная емкость CD-ROM составляет 680 Мбайт и 180 Мбайт для дисков диаметром 12 и 8 см соответственно. Толщина диска CD-ROM составляет 1,2 мм. Диск изготовлен из прозрачного поликарбоната (плексигласа), который покрыт с одной стороны тонким отражающим металлическим слоем (чаще всего из алюминия, реже золота) и защитной пленкой специального прозрачного лака.

Конструкция CD-ROM определяет правила обращения с ним, а именно:

• держать диск необходимо за ребра (края);
• следует избегать касаний и непреднамеренного повреждени поверхности диска, особенно со стороны прозрачного слоя;
• хранить диск рекомендуется в месте, защищенном от попадания прямых солнечных лучей и снега;
• не следует вытирать или чистить диск. Допустимо удаление случайных загрязнений диска с помощью проточной воды комнатной температуры с незначительным количеством моющего средства и последующим промоканием мягкой тканью.

Информация на диске записана в виде чередования углублений (Pit) в поверхности металлического слоя (Land). Двоичный "0" представляется на диске как в виде углубления, так и в виде основной поверхности, а двоичная "1" - в виде перехода между ними. За счет кодирования 1 байт (8 бит) информации занимает на CD-ROM 14 бит плюс 3 так называемых бита слияния (Merge Bit). Базовая информационная единица CD-ROM - кадр (Frame) содержит 24 закодированных байта или 24х(14+3)=408 бит плюс 180 бит, используемых для коррекции ошибок, итого 588 бит. Кадры на диске образуют сектора и блоки. Сектор содержит 3234 закодированных байта, из которых: 2352 байта информации, 882 байта для коррекции ошибок и управления.

Такая организация хранения данных на CD-ROM и использование алгоритмов коррекции ошибок позволяют обеспечивать качество чтения информации с вероятностью ошибки на бит не более 0,000000001. На диске располагается единственная спиральная дорожка от центра к краю. Ширина дорожки составляет 0,4 мкм, а расстояние между соседними витками спирали - 1,6 мкм.

В соответствии с принятыми стандартами (ISO 9660 c последующими дополнениями) поверхность CD-ROM разделена на три области:

1. Входная директория (Lead In) - это область в форме ближайшего к центру диска кольца шириной 4 мм, которая читается первой. Здесь находятся: оглавление (TOC - Table of Contents), адреса всех записей, число заголовков, суммарное время (объем) записи, имя диска (Disc Label) и т.д.
2. Область данных в форме кольца шириной 33 мм в которой записана основная информация диска в виде файловой системы;
3. Выходная директория (Lead Out) c меткой конца диска.

Основными функциональными элементами привода CD-ROM являются: миниатюрный электродвигатель, лазер, система оптических линз и датчиков, а также электронная схема, осуществляющая предварительную обработку (считывание и декодирование информации) и управление приводом.

Электродвигатель вращает диск. Лазер генерирует световой луч, который системой оптических линз фокусируется на отражающей (металлической) поверхности диска. Свет по-разному отражается от переходов между основной поверхностью и углублениями. Отраженный свет через линзы попадает на датчик интенсивности света, который анализирует и преобразует его в электрический двоичный сигнал и направляет его для дальнейшей обработки в электронную схему привода.

До недавнего времени приводы CD-ROM, в отличие от накопителей на магнитных дисках, использовали метод считывания информации с постоянной линейной скоростью (Сonstant Linear Velocity - CLV), при котором угловая скорость вращения диска является величиной переменной, зависящей от места считывания информации, и уменьшается от центра к краю диска. Благодаря этому обеспечивалось постоянство скорости передачи данных, независимо от местоположения данных на диске.

Выбор привода CD-ROM зависит, прежде всего, от того, какие задачи предполагается решать с его помощью, какие требования предъявляются со стороны этих задач к характеристикам привода и, наконец, какова цена привода с требуемыми характеристиками. В настоящее время можно выделить 7 групп задач, решаемых с помощью приводов CD-ROM, а именно:

• установка и обновление программного обеспечения;
• поиск информации в справочниках, энциклопедиях, базах данных, архивах и т.п.;
• запуск и работа с программными изделиями (например, BIOS некоторых современных ПК позволяют выполнять загрузку операционной системы ПК с CD-ROM);
• запуск и работа с обучающими, развлекательными и игровыми программными изделиями;
• просмотр фотоизображений, видеоклипов и видеофильмов;
• использование привода в локальной компьютерной сети в качестве накопителя общего доступа;
• прослушивание музыкальных компакт-дисков.

Необходимо иметь в виду, что большинство программных изделий, предназначенных для запуска и работы с CD-ROM (так называемые мультимедиа CD-ROM), по объективным и вполне понятным причинам предъявляют весьма умеренные требования к техническим характеристикам привода, не требуя, как правило, использования накопителя последнего поколения.

Ниже рассматриваются основные характеристики приводов CD-ROM с точки зрения их влияния на производительность накопителя в составе ПК и качество решения задач, возлагаемых на накопитель.

DTR - это максимальная скорость в Кбайт/с, с которой привод способен пересылать данные с носителя информации в ОЗУ ПК. Это наиболее важная характеристика привода, которая практически всегда упоминается вместе с названием модели.

Первое поколение приводов CD-ROM имели скорость передачи данных 150 Кбайт/с, как и проигрыватели аудио компакт-дисков. Скорости передачи следующих поколений приводов составляют значения, как правило, кратные этому числу. Такие приводы получили название - накопители с двух,трех, четырехкратной и т.д. скоростью. Причем, скорость передачи данных для приводов с n-кратной скоростью зависит от типа читаемой информации. Если считывается звуковой файл, то скорость передачи DTR составляет 150 Кбайт/с (Normal Speed), а если - файл данных, то - 300, 450, 600 Кбайт/с и т.д..

Высокая скорость передачи данных необходима приводу, прежде всего, для синхронного воспроизведения изображения и звука. При недостаточной скорости передачи возможен пропуск кадров видеоизображения (дрожание или подергивание изображения) и ощутимое на слух искажение звука. Так, например, известные результаты тестирования показывают, что приводы с двухкратной скоростью не могут с удовлетворительным качеством воспроизводить видеоизображение с частотой 30 кадров/с. Вместе с тем лишь единичные и относительно дорогие модели приводов с восьмикратной скоростью могут похвастаться безукоризненным воспроизведением видеоизображения. Остальные пропускают от 5 до 45% кадров. Приводы с шестикратной скоростью пропускают от 25 до 47% кадров.

Разница в производительности между моделями приводов с восьми и четырехкратной скоростью не превышает: - при установке программного обеспечения - 25%; - при воспроизведении фотоизображений - 37%; - при запуске программ - 50%.

В настоящее время модели приводов с шестнадцатикратной скоростью передачи данных (2400 Кбайт/с) представляют наиболее современное поколение накопителей CD-ROM. Однако, необходимо иметь в виду, что для преодоления достаточно серьезных технических проблем, наступающих на рубеже DTR=1800-2400 Кбайт/с, производители приводов CD-ROM начинают выпускать накопители с частично-постоянной угловой скоростью (parti-al constant angular velocity - PCAV) вращения диска. При использовании PCAV (обозначаемую также CLV-CAV) паспортная DTR достигается только при считывании данных из кольцевой области на внешнем крае диске. В кольцевой области ближайшей к центру диска DTR может быть меньше паспортной чуть ли не в два раза.

Поскольку запись на CD-ROM производится от центра к краю, большинство коммерческих (не пиратских) CD-ROM редко бывают заполнены полностью (до максимальной емкости диска или 680 Мб). Поэтому воспользоваться преимуществами "высокоскоростного" привода CD-ROM, изготовленного с использованием PCAV, оказывается достаточно проблематично.

АТ - это время в мс, которое требуется приводу для нахождения на носителе нужных данных. Приводы с большей скоростью имеют, как правило, меньшее время доступа.

Эта характеристика важна, когда привод используется для интенсивной работы с CD-ROM, на которых записаны базы данных, справочники, энциклопедии и т.п.

Разница в производительности между моделями приводов с восьми и четырехкратной скоростью на такого рода задачах, судя по опубликованным результатам тестов, не превышает 15%.

ВМ - это объем оперативного запоминающего устройства в Кбайт привода CD-ROM, используемого для увеличения скорости доступа к данным на носителе и производительности системы ПК-накопитель в целом.

Оптимальный объем буфера определяется многими факторами. Принято считать, то для приводов CD-ROM с двухкратной скоростью объем буфера должен составлять не менее 64К, а для накопителей с четырехкратной скоростью и выше - не менее 256К.

Частично компенсировать малый объем буфера привода CD-ROM позволяют специальные программы буферизации или кэширования дисков, использующие для этого ОЗУ компьютера. Примером такой программы, поддерживающей кэширование CD-ROM, может служить командадрайвер smart-drv.exe операционной системы MS DOS 6.2Х.

На производительность приводов CD-ROM, кроме объема оказывает влияние и тип буфера накопителя. Различают три типа буфера: статический, динамический и с опережающим чтением.

Статический буфер принимает и накапливает все блоки данных, поступающих от накопителя CD-ROM, пока их не затребует ЦПУ ПК.

Динамический буфер накапливает только те блоки данных, которые предположительно, могут быть затребованы повторно и предпочтителен для работы с небольшими по размеру файлами произвольного доступа, например, характерными для баз данных.

Буфер с опережающим чтением пытается подготовить нужные данные заблаговременно и наиболее эффективен для работы с большими по размеру файлами, например, звуковыми и видео. Однако, изготовители приводов очень редко указывают тип буфера.

MTBF - это время в часах, характеризующее надежность привода CD-ROM как технического устройства.

Значение MTBF уже у первых моделей приводов с одно- и двухкратной скоростью составляло не менее 30 тыс. часов или около 3,5 лет круглосуточной работы. У современных моделей приводов этот показатель лежит в пределах 50-125 тыс. часов, что почти на порядок превышает срок морального устаревания модели накопителя.

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

• стандартные, типов IDE, E-IDE(ATAPI) и SCSI;
• нестандартные (proprietary), применяемые производителями CD-ROM в одной или серии моделей своих приводов.

Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) хорошо известен и широко используется как интерфейс для приводов накопителей жестких магнитных дисков (НЖМД). Его более позднии разновидности ATAPI (AT Attachment Packet Interface) или ЕIDE (Enhanced IDE) поддерживают работу до четырех устройств, в том числе приводов CD-ROM, обеспечивая скорость передачи данных до 13 Мбайт/с.

Если в системном BIOS ПК предусмотрена поддержка E-IDE и в ПК установлен контроллер E-IDE (или на системной плате, или на плате расширения, например, мультиплате) привод CD-ROM с интерфейсом E-IDE может подключаться к свободному разъему 40-жильной интерфейсной шине (ленточному кабелю или "шлейфу") как первого (Primary), так и второго (Secondary) канала контроллера НЖМД. При этом подключение к первому каналу должно осуществляться в режиме ведомого (Slave).

Некоторые более ранние модели приводов CD-ROM имеют обычный интерфейс IDE и могут работать в режиме ведомого с контроллером IDE НЖМД. Если же в ПК используется контроллер E-IDE, то подключение привода СD-ROM c интерфейсом IDE должно осуществляться к второму каналу контроллера для того, чтобы избежать уменьшения скорости обмена данными и даже ошибок при работе контроллера с НЖМД (при этом предполагается, что в ПК установлено не более 2-х НЖМД и оба подключены к первому каналу контроллера).

Подключение привода с интерфейсом IDE и E-IDE к системе осуществляется с помощью драйверов привода и/или операционной системы без изменения установок программы Setup BIOS компьютера, то есть не требуется указание BIOS наличия нового периферийного устройства, подключенного к контроллеру IDE или E-IDE.

Интерфейс SCSI (Small Computer System Interface) предусматривает подключение к одному адаптеру до семи устройств, в том числе приводов CD-ROM, и обеспечивает скорость передачи данных до 20 Мбайт/с. Интерфейс SCSI является наиболее универсальным и перспективным. Однако, его аппаратная реализация заметно дороже, чем для интерфейсов IDE и нестандартных. Кроме того, до настоящего времени не выявлено наличие сколько-нибудь существенного влияния типа интерфейса привода на производительность системы привод CD-ROM - ПК при решении большинства задач. Исключение составляют задачи просмотра видеоизображений и использование привода CD-ROM в качестве сетевого накопителя.

К нестандартному интерфейсу может быть подключено только одно устройство, для которого интерфейс и разработан. В рассматриваемом случае - привод CD-ROM. Из нестандартных интерфейсов наиболее широкое распространение получили интерфейсы фирм Panasonic, Sony и Mit-sumi. В настоящее время нестандартные интерфейсы приводов практически вытеснены интерфейсами E-IDE и SCSI и встречаются только у устаревших моделей накопителей CD-ROM.

Таким образом, с точки зрения стоимости, производительности и универсальности в настоящее время для решения большинства задач вполне достаточно использование привода CD-ROM с интерфейсом E-IDE (ATAPI).

В CD-ROM используется несколько стандартов форматов записи информации на диск, а именно:

• CD-DA (Digital Audio) - цифровой звуковой, как правило, музыкальный компакт-диск со временем звучания до 74 мин.;
• CD-ROM - цифровой компакт-диск с данными;
• CD-ROM/XA (Extended Architecture) - расширенный формат компакт-диска с данными, позволяющий объединять звук и изображение для их одновременного (синхронного) воспроизведения;
• Photo-CD - фото компакт-диск. Используется для хранения неподвижных изображений (фотографий). На диске может храниться от 100 до 800 фотоизображений с разрешением от 2048х3072 до 256х384 точек соответственно, а также звуковая информация. Для воспроизведения Photo-CD нужен привод, поддерживающий формат CD-ROM/XA;
• CD-I (Interactive) - интерактивный компакт-диск, предназначенный для хранения до 90 минут видеоизображения со звуком;
• CD-DV (Digital Video) - компакт-диск, предназначенный для хранения цифровых видео и звука продолжительностью до 74 минут, записанных с использованием стандарта MPEG. Для чтения CD-DV, кроме накопителя, требуется наличие в ПК аппаратного или программного декодера стандарта MPEG;
• Karaoke CD, CD-Plus, CD-Extra - компакт-диски со смешанным содержанием (музыка и данные).

Приводы CD-ROM могут работать с дисками, записанными в нескольких разных форматах. Поэтому перечень форматов дисков, поддерживаемых конкретной моделью привода, также следует рассматривать в качестве одной из его технических характеристик.

Специфика российского рынка приводит к необходимости принимать во внимание нигде не документированную способность привода CD-ROM работать с компакт-дисками, изготовленными с теми или иными отступлениями от требований технологии массового производства или с низкокачественными, чаще всего пиратскими CD-ROM.

В общем случае очевидно, что для конкретной модели привода CD-ROM всегда найдется такой компакт-диск, который привод не сможет читать вообще или с требуемым качеством. Поэтому в России достаточно актуальна задача выбора такой модели привода, для которой количество таких (нечитаемых) CD-ROM является минимальным.

Данная задача может быть решена только частично и, в основном, экспериментальным путем: или на основе использования опыта работы других пользователей с некачественными дисками на различных моделях приводов, или с помощью "тестового" компакт-диска, корректно работать с которым не смогли хотя бы одна-две модели приводов.

Поскольку приводы CD-ROM могут использоваться и для воспроизведения аудио компакт-дисков формата CD-DA, приводы характеризуются параметрами, описывающими качественные показатели тракта звуковоспроизведения.

К основным из них относятся: полоса воспроизводимых частот, динамический диапазон, отношение сигнал/шум, коэффициент гармоник, переходное затухание между каналами, сопротивление выходов и ЭДС сигналов на выходе.

По этим характеристикам можно судить о том, способен ли привод CD-ROM заменить пользователю аудио CD-проигрыватель с точки зрения качества воспроизведения CD-DA. Однако, наличие всех этих характеристик в документации к накопителю большая редкость. По-видимому потому, что в большинстве случаев сравнение окажется не в пользу приводов CD-ROM. Впрочем, не следует забывать, что основное назначение накопителей CD-ROM, всетаки не воспроизведение CD-DA.

По конструктивному исполнению приводы CD-ROM бывают встраиваемыми в корпус компьютера и внешними.

Встроенные приводы размещаются в корпусе компьютера (например, 5-дюймовом отсеке настольного компьютера) и подключаются к адаптеру (контроллеру) или системной платы (если таковой на ней имеется), или платы, устанавливаемой в свободное гнездо расширения на системной плате.

Внешние приводы имеют собственный блок питания и подключаются,как правило, к внешнему разъему адаптера платы расширения. Имеются также внешние приводы, подключаемые к параллельному порту компьютера. Однако сравнительно невысокая производительность параллельного порта отрицательно сказывается на производительности системы ПК - внешний привод CD-ROM в целом и поэтому такой способ подключения не получил широкого распространения.

Из-за более высокой стоимости и больших габаритов использование внешних накопителей CD-ROM оправдано только в тех случаях, когда:

• в корпусе компьютера отсутствует свободный отсек требуемого размера;
• на системной плате компьютера нет свободных разъема подключения и гнезда расширения;
• планируется переносить привод от одного компьютера к другому.

По способу установки компакт-диска в приемный лоток, приводы CD-ROM можно разделить на приводы с непосредственной установкой диска (Tray) и приводы с предварительной установкой диска в специальную кассету (Caddy). Последний способ несколько более трудоемок, но зато способствует дольшей сохранности носителей информации (компакт-дисков) и всегда (если это требуется) обеспечивает работу привода в вертикальном положении.

Общими конструктивно-функциональными элементами практически всех моделей приводов CD-ROM являются:

• индикатор наличия питания и режима работы готов/занят (Ready/Bu-sy);
• кнопка управления дисковым лотком привода (Eject);
• механизм плавного выдвижения и загрузки приемного лотка;
• отверстие для аварийного выдвижения дискового лотка привода;
• пылезащитная дверца (или шторка);
• стандартное гнездо для подключения головных телефонов с помощью стереоштекера диаметром 3,5 мм;
• регулятор громкости; - панелька с перемычками (Jumpers) или переключателями (Switches) (для приводов со стандартным интерфейсом).

Некоторые модели приводов могут:

• оборудоваться выходными стандартными звуковыми разъемами RCA;
• иметь механизм автоматической очистки линз;
• оборудоваться механизмом автоматической смены нескольких (до 4-6) дисков;
• проигрывать аудио компакт-диски с помощью органов управления на передней панели сразу после подачи питающих напряжений на привод и без использования какого-либо программного обеспечения;
• поддерживать функции программного выдвижения и загрузки приемного лотка.

Программное обеспечение, поставляемое совместно с приводами CD-ROM, за редким исключением, не отличается особым разнообразием. Обязательными элементами ПО являются: драйвер привода CD-ROM, программа установки ПО на дискетах и модификации системных файлов операционной системы. В качестве других элементов ПО могут выступать самые разнообразные служебные и тестовые программы, такие как: воспроизведения СD-DA, выдвинуть/загрузить диск, заблокировать/разблокировать кнопку Eject, проверка правильности подключения и т.п.

[Системныеплаты] [Процессоры] [Видеосистема] [Носители информации] [Мультимедиа] [Коммуникации] [Периферия]		Голова
Цветы и гнилые помидоры присылать по адресу: kmlrust@globalnet.uz (Internet) rust@mnet.net (MasterNET). Будем рады любому кусочку вышеозначенной флоры.