Как записывается информация на оптический диск

Запись на оптические диски

В отличие от магнитных и магнитооптических дисков, обеспечивающих про­извольный доступ к любому сектору как по чтению, так и по записи, информа­ция должна записываться непрерывным потоком в цепочку секторов. Поначалурекордеры (записывающие устройства) могли записывать за одно включение за­писывающего лазера не менее целого трека оптического диска. Следующим за­ходом можно было дописать последующий трек (треки), таким образом, по за­писиCD-Rявляются устройствами с последовательным доступом. С перезапи­сываемыми дискамиCD-RWпоявился пакетный режим записи, который позво­ляет снять это ограничение, правда, ценой некоторых потерь пространства на диске и увеличения времени записи.

В течение всего времени записи, когда работает прожигающий лазер, на ре­кордер в требуемом темпе должна поступать записываемая информация. Опус­тошение буфера устройства (underrun) не допускается — в режиме записи уст­ройство не может ждать. Прерывание процесса записи (приостановка потока дан­ных), как правило, губит болванку. Для устройств и дисковCD-Rвозможны сле­дующие режимы записи.

Весь диск сразу (DAO — Disk At Once). В этом режиме лазер включаетсяна время записи всего диска от начала до конца, вся информация записы­вается на диск, включая вводную и выводную зоны, и последующая за­пись на эту болванку уже невозможна (даже если остается место). Для записи в режимеDAOтребуются чистые болванки. Диски, записанные в режимеDAO, будут читаться на любых приводах и могут быть использо­ваны как мастер-диски для производства печатных (штампованых)CD. РежимDAOреализован не во всех рекордерах, он может не поддержи­ваться записывающим ПО (пакетом и драйверами).

Сессия сразу (SAO — Session At Once). В этом режиме за одно включениелазера записываются все треки, вводная и выводная зоны одной сессии. Режим малораспространенный, используется для дисковCD-Extra.

Потрековая запись (ТАО — TrackAtOnce). В этом режиме лазер включа­ется на время записи одного трека. В начале каждого трека записывается предзазор (pre-gap) длительностью 2 секунды (150 секторов). Этот режимприменяется как для односеансовой, так и для многосеансовой записи. Режим пригоден для дисков любого назначения (аудио,CD-ROMи т. п.).Нормально записанные диски будут читаться на любых приводах. В этом режиме сначала на диск пишутся информационные треки, а вводная зонаостается свободной. Координаты начала треков, а также координаты нача­ла свободной области, следующей за последним уже записанным треком, временно сохраняются в служебной области болванки (РМА). Вводная и выводная зоны записываются позже — при закрытии сессии. До закрытия сессии (вISO9660 включающей запись логической ТОС и таблицы пу­тей) записанные данные для обычных приводовCD-ROMостаются недо­ступными.

Пакетная запись (packetwriting). В этом режиме за одно включение лазе­ра записывается произвольное количество блоков — пакет. Длина пакетане превышает объема буфера рекордера, благодаря чему опустошение бу­фера при записи не грозит порчей диска. Лазер включается на запись, толь­ко если в буфере уже имеется полный пакет. Между пакетами записывает­ся всего 7 промежуточных блоков. Пакеты могут быть фиксированной или переменной длины. Пакетную запись ввели наCD-RW, благодаря ей по­явилась возможность прямого доступа по записи к отдельным блокам диска (при пакетах фиксированной длины). Пакетная запись поддерживается не всеми рекордерами. Диски, записанные в пакетном режиме, читаются не всеми приводамиCD-ROM(у них возникают проблемы с чтением проме­жуточных блоков). Для аудиодисков пакетная запись непригодна. Для чте­ния диска, записанного в этом режиме, требуется драйвер файловой сис­темыUDF.

Стирание дискапредполагается только дляCD-RW— при стирании вся сти­раемая область переходит в одно состояние (фазу). Стирание может быть пол­ным (fullerase) или быстрым (quickerase). При полном стирании выполняется«зачистка» всего диска, включая и информацию ТОС во вводной зоне. Быстрое стирание очищает лишь отдельные области диска. Диск со стертой ТОС будет выглядеть пустым, но при этом он может содержать информацию (до которойочень трудно добраться). Быстрое стирание, затрагивающее лишь структуры дан­ных томов, используют на дисках с пакетной записью (например, вDirectCD).Диск может быть настолько испорчен, что рекордер не сможет выполнить и сти­рание. В этом случае может помочь стирание солнечным светом или ультрафио­летовыми лучами (в устройстве для стирания ультрафиолетовых ПЗУ).

За одну сессию на диске должна быть сформирована стандартная структура, включающая как треки с данными (программная область), так и служебные зоны lead-inиlead-out.

При записи очередной сессии многосеансового диска данные предыдущих сес­сий можно (выборочно) включать в оглавления(на уровне треков — в ТОС ввод­ной зоны или на уровне файлов — в дескрипторы тома). Тогда для считывателямногосеансовый диск будет выглядеть как единое целое, а запись очередной сес­сии может изменить его видимое содержание. Напомним, что последняя сессия станет доступной для чтения только после ее закрытия (finalize). Закрывать дискв принципе необязательно. После закрытия диска записать на него новые сессии уже невозможно и, следовательно, невозможно «изменение» его файлов. Первая сессия «съедает» 20 Мбайт, каждая новая сессия приводит к потере 13,5 Мбайтемкости диска (накладные расходы на вводную и выводную зоны), так что запи­сывать множество мелких сессий невыгодно.

Закрытием сессии называется процесс записи вводной зоны со сформирован­ной таблицей ТОС, а также выводной зоны. До закрытия сессии стандартные устройства чтения не располагают информацией о координатах начала треков —эта информация временно сохраняется рекордером в специально отведенной зоне РМА, не входящей в стандартную область, доступную для записи (650 Мбайт).Про эту область «знает» только записывающее ПО, и читают ее только рекорде­ры. Незакрытая сессия недоступна никаким устройствам чтения в «штатном» режиме. Рекордер может дописывать в незакрытую сессию треки до тех пор, пока на диске есть доступное место, пока не будет достигнуто предельное число тре­ков в сессии (99) и пока есть место в РМА для временного хранения координатначала трека. После закрытия к сессии уже не могут быть добавлены треки, но может быть открыта новая сессия, если не закрыт диск.

Закрытием диска (финализацией) называют запись вводной и выводной об­ласти, причем в ТОС указывается начало выводной дорожки (а не начало воз­можной вводной для последующей сессии). После закрытия диска к нему уже не могут быть добавлены сессии (и треки). Закрытие диска в принципе необяза­тельно, достаточно закрытия сессии.

Когда закрывается сессия или диск с файловой системой ISO9660, кроме «физической» ТОС, описывающей положения треков, на диск (в программную область) записывается и «логическая» ТОС тома, в которой описывается поло­жение всех записанных файлов (при желании включая и файлы предыдущих сессий). При этом в области уже записанных файлов никаких изменений не про­изводится. До этого закрытия логическая ТОС существует лишь в памяти (на жестком диске) пишу­щего компьютера, а физическая ТОС — в РМА на записываемом носителе. Еслидиск вынуть из рекордера до закрытия (или в случае аварии), логическая ТОС не попадет на диск. Данные на диске останутся, но доступа к ним не будет.

Форматирование диска UDF с пакетами фиксированной длины действитель­но форматирует (записывает) весь диск и к тому же закрывает его (физически,записывая вводную и выводную зоны и делая необходимые ссылки в ТОС Q-субканала вводной зоны). При этом на диск можно записывать (удалять, переименовывать. ) файлы. Диск кроме рекордера можно будет читать вMultiReadCD-ROMс драйверамиUDF, но традиционным читающим средствам он недо­ступен.

«Форматирование» диска UDFс пакетами переменной длины на самом делетолько «наводит» каталог на свободную область сессии. На диск можно записы­вать (только дописывать) файлы, до тех пор пока не закрыта сессия или диск.После закрытия сессии можно будет открыть новую и продолжать запись, после закрытия диска — уже нет. На считывающих приводах данные будут читатьсялишь для закрытой сессии (диска), открытую сессию может читать только ре­кордер (он пользуется РМА). Если сессия закрыта в форматеISO, диск можно будет читать всеми традиционными средствами.

Хотя средства записи и позволяют смешивать форматы Mode1 иMode2,при считывании таких дисков наверняка возникнут проблемы. Если есть необ­ходимость сочетать треки с «сырыми» (без ЕСС) и защищенными от ошибок данными, то должен использоваться режимMode2, в котором возможны обеэти формы.

Чистые болванки на самом деле не совсем пустые. На их поликарбонатном субстрате отпечатана спиральная дорожка, содержащая временную разметку. Эту разметку «понимает» только рекордер. На этой же дорожке отпечатана инфор­мация о носителе, которая может не полностью соответствовать действительнос­ти (штампом могут пользоваться разные производители).

Manufacturer— производитель матрицы (штампа), но не обязательно диска.

Writable/Rewritable — тип болванки (CD-R или CD-RW).

Dyetype— тип краски (дляCD-R), информация для настройки записыва­ющего лазера. Однако краска может быть иной (см. выше), а для настрой­ки все равно используется область РСА.

Spirallengthinblocks— длина спирали (количество блоков, доступныхдля записи). Соответствует действительности, так как определяется толь­ко штампом.

Ratedspeed— допустимая скорость записи. Если не указана, то дляCD-Rдопустима скорость 1х, дляCD-RW— 2x. Превышение скорости чреватопорчей диска.

Audio— болванка может использоваться и на автономном рекордере аудио-дисков (более высокое качество).

Чтобы застраховаться от опустошения буфера рекордера, компьютер, пред­назначенный для записи, должным образом конфигурируют.

Компьютер должен быть достаточно мощным (быстродействующий про­цессор, большой объем ОЗУ, быстрые диски).

Если используется интерфейс АТА, то винчестер с образом и рекордер следует устанавливать на разных каналах АТА.

Предпочтительный режим работы драйверов — прямое управление шиной (busmastering).

Для хранения образа желательно иметь отдельный раздел жесткого диска (а то и отдельный винчестер), который следует регулярно дефрагментировать (не во время записи!).

На время записи компьютер не должен играть роль сервера сети (его дис­ки и принтеры не должны быть разделяемы), поскольку неожиданный при­ход запроса внешнего пользователя может загрузить компьютер так, что поток данных на рекордер приостановится. Если имеется модем, для его ПО должна быть запрещена реакция на звонки.

На компьютере на время записи должен быть запрещен автоматический запуск приложений по расписанию (ScanDisk,Defrag, антивирусные про­граммы) — их внезапный запуск тоже может слишком загрузить компью­тер.

На компьютере на время записи должен быть отключен «хранитель экра­на» (screensaver).

На компьютере должно быть отключено автоматическое распознавание диска CD-ROM, иначе во время записи система неожиданно «увидит» но­вый диск и попытается его «проиграть», что почти наверняка прервет про­цесс записи.

Средства управления энергопотреблением рекомендуется отключить, что­ бы компьютер случайно не «заснул» в процессе записи («заснуть» может и приводCD-ROM, с которого делают копию).

На время записи не следует запускать лишних приложений, особенно ре­сурсоемких. Не стоит также прослушивать аудиодиск (если имеется и при­водCD-ROM) — хотя при правильной настройке этот процесс потребляетмало ресурсов, в случае ошибки чтения (или иных нештатных ситуаций) система может быть на некоторое время заблокирована.

Предпочтительны модели рекордеров с большим объемом буфера. Чем больше объем буфера для записи имеет устройствоCD-R, тем оно менеечувствительно к неравномерности входного потока данных.

Скорость записи должна выбираться исходя из качества болванок и про­изводительности компьютера. Чем выше скорость записи, тем выше тре­бования к скорости подачи входного потока данных. Запись на понижен­ной скорости может оказаться более качественной (будет меньше проблем считывания на разных приводах).

Для защиты от порчи болванок в современных рекордерах применяют техно­логиюBURN-Proof(BufferUnderRuNProof— проверка буфера на опустоше­ние) — очередная порция записи не начинается, если в буфере недостаточно ин­формации. При большом размере буфера (2-4 Мбайт) эта технология работаетдовольно надежно.

Как записывается информация на оптический диск

Сегодня мы разбираемся, как работает ставшее уже привычным нам устройство CD-ROM.. Как хранится информация на оптических дисках, как она считывается и наоборот.

Как работает оптический диск

Оптический диск — это новая быстрораспространяющая в сфере домашнего видео технология, которая стала популярной с появлением звуковых компакт-дисков. Сегодня существует множество форматов данных, которые помимо звука могут хранить на оптических дисках дополнительную информацию, графику и фрагменты настоящего видео. В начале мы рассмотрим технологические основы оптических дисков, а затем — некоторые форматы хранения информации на оптических дисках и аппаратуру для них.

Цифровая технология

В оптических дисках в противоположность аналоговым аудио- и видеоносителям типа виниловых пластинок и магнитных видеокассет приходится использовать цифровую обработку сигналов. Но почему цифровую?

При передаче аналогового сигнала любой дефект в момент приема, хранения или при воспроизведении записи снижает качество аудио- и/или видеосигнала. Например, в испачканной записи появляется шум, появляются детонации звука при неравномерном вращении или непостоянной скорости, изношенная игла или загрязненные головки также вносят искажения. Все эти дефекты отсутствуют в цифровой форме записи (более подробная и глубокая информация по базовым принципам технологии компакт-дисков представлена в "Справочнике по звуковым технологиям").

От аналогового сигнала к цифровому

В оптических дисках аналоговые сигналы преобразуются в цифровые. Исключение составляют видеоинформация на лазерных дисках, о чем будет рассказано дальше. Во время этого процесса аналоговый (аудио и/или видео) сигнал измеряется по частям и преобразуется в набор значений, называемый выборкой. Вообразите себе волну, представляющую аудио- или видеосигнал, измеренную на интервалах. Мощность и полярность сигнала может быть выражена десятичными числами (1, 2, 3 и т.д.), которые обозначают силу и полярность (+ или -) сигнала между точками измерений. Частота, с которой производятся измерения сигнала, определяет точность регистрации формы исходного сигнала. Следовательно, эти шаги должны быть очень маленькими. Измерения осуществляется с точностью до десятых долей милливольт.

Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) переводит десятичные значения в двоичную (битовую) форму. Биты составляются только из нулей и единиц. Десятичные числа могут быть однозначно выражены в двоичной форме в виде различных комбинаций из нулей и единиц. Ниже представлены некоторые выражения в двоичной форме записи (из трех бит):
Десятичная Двоичная
1 001
2 010
3 011
4 100
5 101
6 110
7 111

Таким образом аналоговый сигнал становится сигналом цифровым, который представляет собой набор импульсов: единица обозначается наличием импульса, а ноль — его отсутствием. На оптических дисках эти импульсы посредством лазерного луча записываются на поверхности диска в виде микроскопических впадин и выступов. Впадина означает 0, а выступ — 1. В большинстве типов записывающей аппаратуры каждое значение (44,100 значений в секунду) преобразуется в строку из 16 бит (вместо 3 бит, приведенных в примере). В результате имеем свыше миллиона бит в секунду. 16-разрядное число из нулей и единиц означает 65,536 различных значений (2 значения в каждом разряде = 2e16 = 65,536 вариантов). Подробнее этот вопрос изложен в "Справочнике по звуковым технологиям".

Сканирование диска

Подобно пластинкам с граммзаписью информация на оптических дисках записывается по спиральной дорожке. Лазер начинает "чтение" от внутренней дорожки и завершает на внешней. При воспроизведении лазерный луч направляется на впадины и выступы. Когда луч лазера попадает на выступ, он отражается на свето-чувствительный элемент. Когда луч залетает во впадину, на свето-чувствительный элемент попадает лишь слабый сигнал. Таким способом свето-чувствительный элемент принимает наборы световых импульсов, соответствующие впадинам и выступам на диске. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует набор импульсов в двоичное представление, а затем в десятичное представление. Теперь может быть восстановлен исходный аналоговый сигнал.

Чередующийся код Рида-Соломона (CIRC)

Благодаря оптической системе сканирования между лазерным лучом и диском нет механического трения. В результате диск не изнашивается, как бы часто его не использовали для воспроизводения. Тем не менее компакт-диски требуют бережного обращения с ними, так как царапины, и пыль могут могут поглотить или рассеять свет лазерного луча, вызывая пропуск или искажение целых серий импульсов. Эта проблема может быть решена, если к процессу записи добавить чередующийся код Рида-Соломона (CIRC). Код CIRC относится к системам коррекции ошибок, которая автоматически вставляет любую потерянную или искаженную информацию за счет математических расчетов. Без такой системы исправления ошибок не выпускается ни одна модель CD-плейера для оптических дисков, так как даже малейшая вибрация основы, на которой расположен плейер, вызывает искажения звука и изображения.

Как устроены CD и DVD диски

Сегодня мы с вами поговорим о самых, пожалуй, распространенных носителях информации – CD и DVD дисках.

Как известно, компьютер — это машина, в которой циркулируют потоки информации.

И такая информация нуждается в носителе. Основной носитель — это винчестер (жесткий диск). Но он спрятан в недрах компьютера.

В наше время, когда скорость обмена информацией возрастает, должны быть и другие носители информации — с быстрым и удобным доступом. И такие носители существуют — это флэш-накопители («флэшки»), CD, DVD, Blu-ray диски.

Диск можно быстро вставить в привод (не разбирая компьютер), записать на него информацию и хранить ее. В настоящее время появилась альтернатива таким носителям – всякого рода облачные сервисы хранения данных, но списывать их со счета преждевременно. Остановимся чуть более подробно на CD и DVD.

Как устроены CD и DVD

CD (Compact Disc) — это диск из пластика толщиной 1,2 мм с центрирующим отверстием посредине. Информация может располагаться на одной или обеих (в DVD) сторонах диска. Информационная сторона представляет собой одну длинную спиральную канавку, начинающуюся от центра.

Считывание информации производится маломощным лазером. Как известно, все многообразие информационного потока обеспечивается посредством квантов (битов) информации, каждый из которых может значение 0 или 1. 0 можно трактовать как отсутствие сигнала, 1 — его наличие.

На дне информационной канавки диска располагаются чередующиеся выступы (площадки) и впадины.

Лазерный луч, непрерывно отражаясь от выступов и впадин канавки, попадает через оптическую систему в приемник. С терминами «выступ» и «впадина» существует некоторая путаница. Если смотреть на диск сверху (с той стороны, где бумажная наклейка), то это будет впадина.

Но считывание происходит с нижней (информационной) части диска, поэтом для лазерного луча это будет выступ. При отражении от выступа длина хода волны луча лазера получается меньшей — на половину длины волны. Поэтому волна гасится, что эквивалентно отсутствию сигнала.

Переход от площадки к выступу и наоборот трактуется как 1.

Если такого перехода (в течение некоторого времени) не происходит, то это трактуется как 0.

DVD (Digital Versatile Disc, универсальный цифровой диск) устроен аналогичным образом, но шаг канавки у него меньше (0,7 мкм), длина и высота выступов также меньше. Поэтому при одинаковом диаметре диска на него можно записать больше информации.

Информационные диски, производящиеся массовыми тиражами, изготавливают штамповкой из поликарбоната с помощью металлической матрицы. На ту сторону, где канавки, наносится светоотражающий слой из алюминия. Затем на эту поверхность наносится тонкий слой лака и наклеивается бумажная этикетка. Емкость DVD — 4,7 Gb.

Двухслойные и двухсторонние DVD

Существуют двухслойные DVD,в которых два идентичных диска с канавками.

В таких случаях на ближний к лазеру диск наносят полупрозрачное золотое покрытие (со стороны канавок), так что луч может проходить через него и считывать данные с «дальнего» слоя.

Для устойчивого считывания канавки в двухслойных дисках сделаны шире, чем в однослойных, поэтому емкость диска равна 8,5 Gb (а не 9,4 Gb, как это можно было предположить). Переход на «ближний» или «дальний» диск в двухслойных дисках осуществляется изменением фокусировки луча лазера.

Ввиду того, что площадки и выступы в DVD меньше, чем в CD, лазер DVD работает на меньшей длине волны (в CD длина волны — 780 нм, в DVD — 650 нм). Существуют и двухсторонние DVD, каждая сторона которых может состоять из одного или двух дисков с канавками. Таким образом, максимальная емкость DVD может быть равной 17 Gb. Отдельные диски с канавками (как в односторонних, так и в двухсторонних дисках) склеивают в одно целое.

Однократно записываемые диски

Существуют также однократно записываемые диски CD-R и DVD-R (R – recordable, записываемые). Для DVD существует несколько разновидностей записываемых дисков — из-за того, что разработкой стандартов записи занималось несколько фирм.

Не будем сейчас вникать в скучные и сухие подробности и конкретизировать отличия одного стандарта от другого.

Записываемые диски похожи, естественно, по строению на штампованные, но канавка содержит в себе один длинный выступ (со стороны лазера) по всей длине канавки, без впадин. Отличие еще в том, что пред нанесением светоотражающего покрытия на диск со стороны канавки наносится тонкий слой прозрачного лака.

При записи информации ток лазера увеличивается, его луч нагревает слой лака до температуры 250 — 300 0С. Лак выгорает и становится непрозрачным. Эта операция называется еще «прожигом». Никакого дыма при этом, естественно, нет! Но, если посмотреть на диск со стороны записи в отраженном свете, можно отличить записанную и свободную от записи зоны.

При считывании информации луч отражается от светоотражающего слоя в тех местах, где лак не был выжжен. Где лак был выжжен, отражения луча не происходит.

Многократно записываемые диски

Существуют еще многократно перезаписываемые диски CD-RW, DVD-RW (RW – rewritable, перезаписываемые). В таких дисках на сторону, где расположена канавка вместо слоя прозрачного лака наносится тонкая пленка металлического сплава, который может изменять свое фазовое состояние под влиянием нагрева. Сплав может находиться в двух состояниях — в кристаллическом и в аморфном.

При этом коэффициенты отражения для разных состояний отличны. В исходном (незаписанном) состоянии пленка сплава находится в кристаллическом состоянии и обладает некоторым коэффициентом отражения. При записи луч лазера нагревает пленку сплава до температуры 500 — 700 градусов, сплав в этих местах плавится и переходит в аморфное состояние.

При этом коэффициент отражения сильно уменьшается, и это воспринимается схемой считывания как отсутствие сигнала. Стереть данные можно, если перевести пленку сплава вновь в кристаллическое состояние. Для этого ее нагревают тем же лучом лазера до температуры 200 градусов. Этого недостаточно для плавления, но достаточно для размягчения.

При последующем охлаждении происходит переход из аморфного в кристаллическое состояние. Стирание данных происходит во время перезаписи дисков. При этом луч лазера генерирует импульсы разной мощности, создавая области с кристаллической и аморфной структурой.

Цифровые данные на диск записаны в избыточном коде.

Это необходимо для коррекции ошибок, которые будут всегда, хотя бы из-за того, что поверхность диска царапаются. Поэтому с дисками надо обращаться осторожно и брать их только за внешние края. Отпечатки пальцев на информационной стороне могут привести к ошибкам считывания. Из-за этого диск будет считываться дольше, чем мог бы или «подтормаживать».

Если на диске много царапин, диск тоже будет долго считываться (если считается вообще). Скорость считывания дефектного диска может зависеть от конкретной модели привода (от микропрограммы, «зашитой» в нем).

Как вынуть диск из неисправного привода?

В заключение упомянем об одной полезной мелочи. Иногда привод DVD отказывает «прямо на глазах», и диск остается в нем.

В таких случаях при нажатии на кнопку извлечения диска никаких действий не происходит. Достать диск можно, разобрав привод. Но это долго и хлопотно! Для таких экстренных случаев существует небольшое отверстие на передней панели привода.

Чтобы извлечь диск, надо вставить в это отверстие металлическую шпильку (можно распрямить скрепку) до упора и слегка нажать.

При этом подвижная часть привода слегка выедет. После этого можно вручную выдвинуть ее до обычного открытого состоянии и извлечь диск. А вы думали, что это дырка для вентиляции?

Запись CD и DVD. Профессиональный подход

Доступно изложены самые полные сведения о записи компакт-дисков в различных форматах. Рассмотрены наиболее популярные программы для записи дисков: Nero 6 Ultra Edition и Easy CD Creator. Кроме того, подробно описан процесс подготовки файлов для записи на компакт-диски.

Оглавление

• Введение
• От издательства
• Глава 1. Оптические носители информации
• Глава 2. Эмуляция CD/DVD-приводов
• Глава 3. Проигрыватель Windows Media

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Запись CD и DVD. Профессиональный подход предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Оптические носители информации

• Правила эксплуатации компакт-дисков.

В конце 1970-х годов компании Sony и Philips начали совместную разработку единого стандарта оптических носителей информации. Philips создала лазерный проигрыватель, а Sony разработала технологию записи на оптических носителях информации. По предложению корпорации Sony размер диска был равен 12 см, так как данный объем позволял записать целиком Девятую симфонию Бетховена. В 1982 году в документе, названном Red Book (Красная книга), был опубликован стандарт обработки, записи и хранения информации на лазерных дисках, а также физические параметры диска.

Примечание.

Существует легенда, что документ Red Book (Красная книга) назвали так из-за обложки, в которой его хранили. Все дальнейшие стандарты компакт-дисков получили названия книг разных цветов: Yellow Book (Желтая книга), Orange Book (Оранжевая книга), White Book (Белая книга), Blue Book (Синяя книга), Green Book (Зеленая книга).

В стандарте Red Book (Красная книга) были определены следующие параметры.

• Физический размер диска.

• Структура диска и организация данных.

Примечание.

Все данные на диске разделены на фреймы (frames). Каждый фрейм состоит из 192 бит для музыки, 388 бит для данных модуляции и коррекции ошибок и одного контрольного бита. 98 фреймов составляют один сектор (sector). Секторы объединяются в дорожку (track). На диске может быть записано максимум 99 дорожек.

• Запись данных единым потоком от центра к периферии.

• Чтение данных с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity, CLV).

Примечание.

Во время записи и считывания информации при перемещении луча лазера от центра к периферии скорость вращения диска уменьшается. Это необходимо для обеспечения возможности считывать и записывать один и тот же объем информации за одно и то же время. Поэтому без применения технологии CLV при воспроизведении, например музыкальных произведений, происходило бы изменение скорости исполнения.

Из-за относительно небольшого размера лазерных дисков по сравнению с виниловыми пластинками их стали называть компакт-дисками, или сокращенно CD (Compact Disk). Первые компакт-диски предназначались для записи и воспроизведения музыки (собственно говоря, они для этого и создавались) и позволяли хранить до 74 минут высококачественного стереозвука. Стандарт таких дисков был назван CD-DA (Compact Disk Digital Audio — компакт-диск цифрового аудио).

С развитием компьютерной индустрии появилась потребность в технологии, позволяющей хранить на компакт-дисках не только цифровой звук, но и различные данные. Компьютерные программы не могли поместиться на дискетах, а объемы пользовательских файлов становились все больше и больше.

В 1984 году был опубликован стандарт, названный Yellow Book (Желтая книга). Компании Sony и Philips реорганизовали структуру компакт-дисков и стали применять новые коды коррекции ошибок — EDC (Error Detection and Correction) и ECC (Error Correction Code). Основной единицей размещения данных стал сектор. Один сектор содержит: 12 байт для синхронизации, 4 байта для заголовков, 2048 байт для данных пользователя и 288 байт для коррекции ошибок.

Для считывания компьютерных данных была разработана технология CAV (Constant Angular Velocity — постоянная угловая скорость). Технология CAV позволяет считывать информацию с диска быстрее, чем технология CLV, так как при перемещении луча лазера от центра к периферии поток данных увеличивается. Современные приводы компакт-дисков поддерживают обе технологии.

Компьютерные лазерные диски были названы CD-ROM — Compact Disk ReadOnly Memory (дословно — «память только для чтения на компакт-дисках»). В конце 1990-х годов привод компакт-дисков стал стандартным компонентом любого компьютера и подавляющее большинство программ стали распространяться на компакт-дисках.

Потребительский рынок стремительно расширялся, объемы производства возрастали, и крупнейшие производители занялись разработкой технологии, позволяющей пользователю самостоятельно записывать любую информацию на компакт-диск. В 1988 году компанией Tajyo Yuden был выпущен первый в мире CD-R (Compact Disk Recordable — записываемый компакт-диск). Самой большой трудностью, с которой столкнулись разработчики записывающих приводов компакт-дисков, — это поиск материалов, имеющих высокую отражающую способность. Компания Tajyo Yuden с успехом справилась с поставленной задачей. Сплав золота и цианина, который они использовали для производства таких приводов, обладал отражающей способностью свыше 70 %. Этой же компанией был разработан метод нанесения активного органического слоя на поверхность диска, а также технология разделения диска на дорожки.

Компакт-диск (Compact Disk, CD) — это диск диаметром 120 мм (4,75 дюйма) или 80 мм (3,1 дюйма) и толщиной 1,2 мм. Глубина штриха равна 0,12 мкм, ширина — 0,6 мкм. Штрихи расположены по спирали, от центра к периферии. Длина штриха — 0,9–3,3 мкм, расстояние между дорожками — 1,6 мкм. Компакт-диски состоят из трех-шести слоев.

Для размещения пяти — и трехдюймовых дисков в лотке привода компакт-диска имеются специальные углубления — соответственно 5 и 3 дюйма.

Примечание.

В устной речи, а также в печати чаще всего употребляются округленные значения диаметра диска: вместо 4,75 дюйма — 5, вместо 3,1 дюйма — 3.

Стандартный пятидюймовый диск может содержать 650–700 Мбайт информации, 74–80 минут высококачественного стереозвука с частотой дискретизации 44,1 кГц и глубиной оцифровки 16 бит или огромное количество звука в формате MP3.

На трехдюймовые диски помещается около 180 Мбайт информации.

Иногда встречаются диски, называемые «визитной карточкой» (business card) (рис. 1.1). По внешнему виду и размеру они напоминают визитную карточку, а фактически являются трехдюймовыми дисками, обрезанными с двух сторон. На такой компакт-диск записывается от 10 до 80 Мбайт, в зависимости от степени обрезания краев диска.

Рис. 1.1. Компакт-диск «визитная карточка».

Основой диска, предназначенного для записи информации промышленным способом, служит прозрачный поликарбонат, на который наносят тонкий слой из сплава алюминия, затем покрывают его защитным слоем лака и наносят полиграфическое изображение (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Структура CD.

Диски DVD, DVD-R, DVD-RW, CD, CD-R, и CD-RW производятся различными фирмами: AMD, Amedia, Digitex, HP, Imation, MBI, Memorex, Philips, Smartbuy, Sony, TDK, Verbatim.

При покупке компакт-дисков следует обращать внимание на следующие тонкости.

• Наличие потеков лака на гранях диска может вызвать дополнительную вибрацию и, как следствие, ошибки при считывании и записи данных.

• При отсутствии добавочных слоев краски диск просвечивается, не стоит надеяться на продолжительный срок службы такого изделия.

• Если диск просвечивается, обратите внимание, как нанесен отражающий слой. При просмотре на свет на компакт-диске не должно быть разводов, отражающий слой должен быть одинаковым на всей поверхности.

• Поликарбонатная основа должна быть однородной, без пузырьков воздуха.

• Большинство продающихся в магазинах компакт-дисков с играми, фильмами или программами изготовлены методом штамповки.

Запись DVD и CD промышленным способом происходит в восемь этапов.

1. Подготавливают данные, которые необходимо записать на компакт-диск.

2. На поверхность обработанного с высокой точностью специального полированного стекла в виде диска наносят светочувствительный фоторезистивный слой определенной толщины. С помощью лазерного луча, управляемого компьютером, засвечивают определенные участки фоточувствительного слоя.

3. После проявки в специальных растворах на стекле остаются небольшие впадины, называемые pits (питы), и выпуклые места — lands. Полученная таким способом матрица, или стампер, называется Glass Master (стеклянная основа).

4. С помощью специальных реактивов или вакуумного напыления на Glass Master наносят тонкий слой никеля или серебра. Таким образом мы получаем Metal Master (мастер-диск).

5. Создают негатив мастер-диска. На месте выступов образуются впадины, и наоборот, на месте впадин образуются выступы.

6. Из высокопрочного материала создают штамп, в центре которого просверливают отверстие.

7. Штамп помещают в пресс-машину и изготавливают копии.

8. На копии наносят алюминиевую пленку, предназначенную для отражения лазерного луча. Толщина пленки составляет сотые доли микрометров. Диск покрывают лаком и наносят на него полиграфическое изображение.

CD-R (CD Recordable — записываемый компакт-диск) — имеет более сложную структуру. На его поверхность добавляется еще один слой, на который и производится запись. Активный, или регистрирующий, слой расположен между основой и отражающим слоем (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Структура CD-R.

Чистый CD-R, или «болванка», имеет спиральную дорожку (Pre-groove), которая содержит специальные метки и сигналы синхронизации. Во время записи предварительная разметка помогает движению лазера по нужной траектории. Кроме того, программы для записи компакт-дисков сами «читают» некоторые параметры используемого CD-R, что упрощает настройку пользователем этих программ. Сигналы синхронизации записываются с пониженной амплитудой и впоследствии перекрываются записываемым сигналом.

Во время записи луч лазера движется по спиральной дорожке и в момент своей активности расплавляет дополнительный слой. Под воздействием лазера этот слой меняет свою структуру. Таким образом получаются ячейки (питы), соответствующие данным, записывающимся на компакт-диск. После этого этапа изменение структуры активного слоя диска невозможно, и данные, записанные на диск, удалению не подлежат.

Примечание.

Питы — это сквозные отверстия в дополнительном слое.

Активный слой изготавливают из органических соединений: цианина (Cyanine) и его производной — фталоцианина (Phtalocyanine). Считается, что фталоцианин более надежен и долговечен, так как менее чувствителен к солнечному свету. Но еще менее чувствительны к солнечному свету диски с активным слоем MetalAZO, разработанные компанией Mitsubishi Chemical.

Требования к светоотражающему слою CD-R, по сравнению со штампованными дисками, достаточно высоки из-за наличия регистрирующего слоя. Поэтому для изготовления отражающего слоя используются более дорогие материалы — промышленное золото и серебро, — а также сложные сплавы.

Рабочая поверхность CD-R в зависимости от комбинации веществ, используемых в регистрирующем и отражающем слоях, может быть различного цвета. Раньше многие диски имели золотистую рабочую поверхность из-за применения золота.

В настоящее время для изготовления светоотражающего слоя используют серебро, так как этот материал дешевле и обладает более высоким коэффициентом отражения. Чаще всего рабочая поверхность бывает прозрачной, темно-синего или светло-зеленого цвета. Срок службы таких дисков, в зависимости от материала изготовления, составляет от 10 до 100 лет.

CD-RW (Compact Disk Re-Writable — перезаписываемый компакт-диск) (рис. 1.4) — имеет, кроме описанных выше, еще два термозащитных слоя. Наличие дополнительных слоев позволяет записывать на такой диск более 1000 раз.

Рис. 1.4. Структура CD-RW.

Во время «прожига» (записи диска) луч лазера нагревает участки промежуточного слоя. При последующем охлаждении эти участки переходят из кристаллической формы в аморфную. Если информацию с CD-RW необходимо стереть, луч лазера нагревает промежуточный слой менее интенсивно, и аморфные участки кристаллизуются.

В декабре 1995 года 10 компаний, объединившихся в союз DVD Consortium, официально объявили о создании единого унифицированного стандарта — DVD. Аббревиатура DVD сначала расшифровывалась как Digital Video Disc (Цифровой видеодиск), но впоследствии ее значение было изменено на Digital Versatile Disc (Цифровой двухсторонний диск). Диск был полностью совместим со стандартами Red Book (Красная книга) и Yellow Book (Желтая книга).

DVD внешне идентичен CD, но позволяет записывать информацию, большую по объему в 24 раза, то есть до 17 Гбайт. Это стало возможным благодаря изменению физических характеристик диска и применению новых технологий. Расстояние между дорожками уменьшилось до 0,74 мкм, а геометрические размеры пит — до 0,4 мкм для однослойного диска и 0,44 мкм для двухслойного диска. Увеличилась область данных, уменьшились физические размеры секторов. Нашел применение более эффективный код исправления ошибок — RSPC (Reed Solomon Product Code), стала возможной более эффективная битовая модуляция.

Технология DVD предоставляет огромное количество форматов и четыре типа конструктивного исполнения двух размеров. Диск такого стандарта может быть как односторонним, так и двухсторонним. На каждой стороне может быть один или два рабочих слоя. Рассмотрим основные характеристики DVD различных типов.

• Размер диска — 80 мм (3,1 дюйма).

— DVD-1 (Single-sided, single-layer) — односторонний и однослойный диск. Может содержать до 1,36 Гбайт информации (рис. 1.5).

— DVD-2 (Single-sided, double-layer) — односторонний двухслойный диск. Содержит до 2,48 Гбайт информации (рис. 1.6).

— DVD-3 (Double-sided, double-layer) — двухслойный диск с одним информационным слоем на каждой стороне. Емкость — до 2,74 Гбайт информации (рис. 1.7).

— DVD-4 (Double-sided, double-layer) — диск с двумя информационными слоями на каждой стороне. Емкость такого диска — до 4,95 Гбайт (рис. 1.8).

• Размер диска — 120 мм (4,75 дюйма).

— DVD-5 (Single-sided, single-layer) — односторонний однослойный диск. Содержит до 4,7 Гбайт информации.

Рис. 1.5. Структура DVD-1 и DVD-5.

— DVD-9 (Single-sided, double-layer) — односторонний и двухслойный диск. Емкость — до 8,5 Гбайт.

— DVD-10 (Double-sided, double-layer) — двухслойный диск с одним информационным слоем на каждой стороне. Содержит до 9,4 Гбайт информации.

— DVD-18 (Double-sided, double-layer) — двухслойный диск с двумя информационными слоями на каждой стороне. Способен вместить до 17 Гбайт информации.

Рис. 1.6. Структура DVD-2 и DVD-9.

Рис. 1.7. Структура DVD-3 и DVD-10.

Рис. 1.8. Структура DVD-4 и DVD-18.

Примечание.

Число в наименовании диска — DVD-1, DVD-4, DVD-10 и т. д. — это округленное значение емкости.

Запись однослойных DVD аналогична записи CD, а вот запись двухслойных дисков существенно отличается от описанного ранее процесса.

Двухслойные диски типов DVD-2 и DVD-9 имеют два рабочих слоя для записи информации. Эти слои разделяются с помощью специального полупрозрачного материала. Для выполнения своей функции такой материал должен обладать взаимоисключающими свойствами: хорошо отражать лазерный луч в процессе считывания наружного слоя и одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. По заказу корпораций Philips и Sony компания 3M создала материал, удовлетворяющий таким требованиям: обладающий коэффициентом отражения 40 % и необходимой прозрачностью.

Во время считывания информации с такого диска лазерный луч сначала проходит сквозь полупрозрачный слой, фокусируясь на треках внутреннего слоя. Считав всю информацию внутреннего слоя, лазерный луч автоматически меняет свою фокусировку и считывает информацию с полупрозрачного слоя. Наличие в приводе DVD буфера и возможность быстрой смены фокусировки позволяет непрерывно подавать данные на материнскую плату.

При изготовлении двухслойного диска сначала штампуется первый слой, основанный на поликарбонатах. Затем наносится полупрозрачный материал, который в свою очередь покрывается пленкой фотополимерного материала. С помощью ультрафиолетового излучения фотополимеру придается жесткость, и DVD заливается поликарбонатом, который служит диску защитным слоем.

DVD имеют толщину 0,6 мм. Для физической совместимости с CD на DVD дополнительно приклеивалась поликарбонатная подложка толщиной 0,6 мм. С целью не только увеличить толщину DVD до 1,2 мм, но и одновременно улучшить его функциональность, увеличив емкость носителя в два раза, компанией Toshiba был создан двухсторонний диск (типы DVD-3 и DVD-10). Чтобы получить диск типа DVD-3, достаточно склеить между собой со стороны этикеток два DVD-1; для получения же DVD-10 соединяются два DVD-5. Таким образом, склеивая между собой два диска толщиной 0,6 мм, мы получаем один диск, по толщине равный CD и обладающий возможностью записать вдвое больше информации.

Для получения дисков типа DVD-4 следует склеить два DVD-2, для DVD-18 — соответственно два DVD-9.

Принцип записи информации на DVD-R (Digital Versatile Disk Read-only — однократно записываемый DVD) и считывания с него аналогичен записи и считыванию CD-R. Во время записи DVD в специальных рекордерах лазерный луч повышенной мощности «прожигает» в активном слое отверстия (питы). При считывании информации лазерный луч обычной мощности, свободно проходя сквозь образовавшееся отверстие, отражается от металлизированного слоя и попадает на фотодатчик, а потом на микропроцессор.

Для записи и считывания информации с DVD-RW (Digital Versatile Disk ReWritable — перезаписываемый DVD) применяется технология Phase Change Technology (метод изменения фазы). Лазерный луч во время записи движется по спиральной дорожке. В период повышенной активности луча регистрирующий слой меняет свою структуру, переходя из кристаллического состояния в аморфное. При считывании информации детектор распознает, от какой поверхности отразился лазерный луч — кристаллической или аморфной, — и преобразует данные в цифровой поток. Под воздействием лазерного луча определенной мощности активный (регистрирующий) слой возвращается в исходное состояние, и диск может быть перезаписан множество раз.

Материал, способный неоднократно менять свою структуру, был разработан компанией TDK и получил название AVIST (Advanced Versatile Information Storage Technology — современная универсальная технология запоминания информации).

Примечание.

Материал AVIST в кристаллическом состоянии обладает 25–35 %-ной отражающей способностью, а при переходе в аморфное состояние темнеет и не отражает лазерный луч.

Для DVD-ROM, VideoDVD, AudioDVD и т. д. применяется файловая система UDF (Universal Disk Format — универсальный дисковый формат), разработанная ассоциацией OSTA (Optical Storage Technology Association — ассоциация по поддержке технологии хранения данных на оптических носителях). Данная файловая система является развитием файловой системы CD-ROM (CDFS или ISO 9660).

Изначально технология DVD разрабатывалась для записи и воспроизведения фильмов. VideoDVD должны обеспечивать следующие возможности:

• воспроизведение фильмов длительностью не менее 133 минут;

• различные варианты отображения широкоэкранного видео;

• до 32 вариантов субтитров на различных языках;

• защиту от копирования и региональное кодирование;

Данные, содержащиеся на VideoDVD, подразделяются на два типа:

Объекты воспроизведения делятся на видео, аудио и графику.

Для воспроизведения цифрового видео требуется цифровой поток скоростью 167 Мбит/с. Следовательно, на диске объемом 4,7 Гбайт могут вместиться четыре минуты оцифрованного видео. Чтобы сохранить не менее 133 минут качественного изображения, применяется сжатие данных. Видео кодируется в специальном формате MPEG-2, разработанном группой MPEG (Moving Picture Experts Group — экспертная группа по движущимся изображениям).

Во время просмотра фильмов вы, наверное, обращали внимание на то, что задний план, на фоне которого двигаются герои, как правило, остается неизменным. Дело в том, что примерно 95 % повторяющихся изображений заднего плана могут быть исключены при оцифровке без заметной потери в качестве, при этом значительно снижается объем цифрового потока.

Звук кодируют и сжимают с помощью различных технологий: Dolby Digital, MPEG-1 и MPEG-2. В AudioDVD используется технология LPCM (Linear Pulse Code Modulation — линейная импульсно-кодовая модуляция), в которой не применяется компрессия. Формат LPCM позволяет наиболее качественно и точно передать звуковые волны (частота дискретизации — 48 или 96 кГц, глубина оцифровки — 16, 20 или 24 бит), используя от одного до восьми звуковых каналов, и получить динамический диапазон записи до 120 дБ. При этом цифровой поток данных может составлять 6,144 Мбит/с.

Компрессия звукового сигнала с применением технологии Dolby Digital — AC-3 (Audio Cannels) — обеспечивает звук по схеме 5.1 (5 основных звуковых каналов и один низкочастотный) с диапазоном 20–20 000 Гц. Для компрессии звука используется разработанный компанией Dolby специальный алгоритм, получивший название Multichannel Perceptual Coding (многоканальное перцепционное кодирование). Человеческий слух, в зависимости от пола и возраста, с разной чувствительностью воспринимает звуки в различных частотных диапазонах. Кроме того, существуют определенные частоты и тембры, плохо различаемые всеми людьми. При применении технологии Dolby Digital некоторые частотные диапазоны, с трудом воспринимаемые человеческим ухом, подавляются, что приводит к определенным потерям данных. Однако в результате значительно уменьшается цифровой поток, например для шести каналов достаточно всего 348 Кбит/с.

Компрессия звукового сигнала с применением технологий MPEG-1 и MPEG-2 также связана с потерей данных. Формат MPEG-1 предназначен только для моно — или стереозвучания. Формат MPEG-2 может быть многоканальным и способен обеспечивать объемный звук по схеме 5.1 или 7.1.

Компрессия звукового сигнала с применением технологии DTS (Digital Theatre System — цифровой театр с окружающим звуком), разработанной в США, является альтернативой Dolby Digital. Качество звука при этом несколько выше, восприятие звуковых эффектов пространственно более реалистично, но поток данных в этом случае может достигать 1536 Кбит/с.

Для контроля за распространением дисков и защиты авторских прав производители DVD разделили мир на шесть географических зон и разработали специальные пиктограммы и коды для каждой зоны. Использование такого регионального кодирования как самих дисков, так и проигрывателей для них сделало невозможным воспроизведение дисков одной зоны на DVD-приводах другой зоны.

• Зона 1 — США и Канада.

• Зона 2 — Западная Европа, Япония, ЮАР, Ближний Восток.

• Зона 3 — Юго-Восточная и Восточная Азия, включая Тайвань и Гонконг.

• Зона 4 — Латинская Америка, Южная Америка, Карибские острова, Австралия и Новая Зеландия.

• Зона 5 — страны бывшего Советского Союза, Африка (кроме ЮАР), Индия, Пакистан, Монголия и Северная Корея.

В настоящее время производители проигрывателей DVD выпускают так называемые «мультизонные» устройства, поддерживающие большинство форматов.

Правила эксплуатации компакт-дисков

Компакт-диск — это достаточно сложное устройство, требующее правильного обращения и ухода.

• Не допускайте загрязнения рабочей поверхности. Держите диск за края, не трогайте рабочую поверхность руками. Для удаления случайно попавшей на диск пыли и ваших отпечатков пальцев применяйте мягкую, чистую и сухую тряпочку, изготовленную из натуральных тканей и не обладающую абразивными свойствами. Движения не должны быть сильными, протирать диск следует от его центра к краю. Не применяйте для чистки рабочей поверхности растворители: ацетон, бензин, керосин и т. д.

• Не допускайте повреждения рабочей поверхности. Не роняйте, не царапайте и не изгибайте диск.

• Храните компакт-диски в специальной пластмассовой упаковке при комнатной температуре и не допускайте попадания прямого солнечного света на их рабочую поверхность.

• Не пишите на этикетке компакт-диска шариковыми и перьевыми ручками, а также твердыми карандашами, так как вы можете поцарапать тонкое защитное покрытие. Используйте для этой цели мягкие карандаши или фломастеры или делайте пометки на упаковке, в которой хранится диск.

• Во избежание смещения центра тяжести и повышения вибрации при вращении компакт-диска в приводе не наклеивайте на диск дополнительных этикеток.

Приводы компакт-дисков могут быть внутренними или внешними. Они могут подключаться с помощью SCSI-устройства, и такой способ подключения является самым эффективным, надежным и качественным по следующим причинам:

• позволяет работать в фоновом режиме во время записи;

• привод не конфликтует с другими устройствами;

• используется меньше ресурсов компьютера;

• не требует оптимизации операционной системы.

Недостатки такого подключения следующие:

• необходимость покупки дополнительного контроллера, к которому можно подключить от семи до пятнадцати различных устройств;

• более сложная установка.

Внешние приводы, подключаемые через шины FireWire или USB, работают намного медленнее внутренних приводов с интерфейсом IDE, но их можно подключать и отключать во время работы компьютера, не выключая сам компьютер и не перезагружая операционную систему.

Примечание.

Пропускная способность USB 2.0 — 480 Мбит/с. При установке привода компакт-дисков в операционных системах Windows XP и Windows 2000 не требуется наличия дополнительного программного обеспечения. USB 2.0 позволяет подключать до 127 устройств. Подключаемое устройство определяется автоматически. Программный драйвер, необходимый для каждого периферийного устройства, включается без вмешательства пользователя.

Кроме разъема SCSI, внутренние модели могут подключаться к разъемам IDE (ATAPI), расположенным на материнской плате, с помощью 80-штырькового шлейфа. Подавляющее большинство устройств записи компакт-дисков используют IDE-интерфейс, так как он присутствует во всех современных компьютерах. Большинство современных материнских плат позволяют подключать четыре IDE-устройства с помощью двух шлейфов. Приводы DVD или CD подключаются как один из жестких дисков, при этом BIOS самостоятельно распознает тип подключенного оборудования. Но если по каким-то причинам BIOS не определит один из приводов, то эту неисправность можно устранить, воспользовавшись утилитой BIOS Setup.

Для доступа к утилите BIOS CMOS Setup Utility во время загрузки компьютера необходимо нажать клавишу Delete. Сделать это следует после загрузки BIOS видео, перед загрузкой Windows. Если возникают проблемы с определением момента нажатия клавиши Delete, можно начать нажимать и отпускать ее сразу после включения компьютера. Если все сделано правильно, появится синий экран с надписями на английском языке. Выберите пункт Standard CMOS Features (Стандартные настройки) и нажмите клавишу Enter.

Примечание.

Чтобы выбрать нужный пункт меню, достаточно переместить красный прямоугольник на требуемое название и нажать клавишу Enter. Двигаться по пунктам меню влево, вверх, вниз и вправо можно с помощью клавиш управления курсором: ←, →, ↑ и ↓. Для возврата или отмены действия применяется клавиша Esc. Если несколько раз нажать клавишу Esc (количество нажатий зависит от того, насколько глубоко вы успели зайти в BIOS), на экране появится диалоговое окно Quit Without Saving (Y/N) — эту короткую фразу можно перевести как «выйти из программы, не сохраняя произведенных в ней изменений». Данное окно предоставляет незаменимую для начинающего пользователя возможность покинуть программу, оставив в ней параметры, которые были установлены до входа в BIOS Setup.

В раскрывшемся меню нас интересуют четыре параметра:

• IDE Primary Master [ST310211A];

• IDE Primary Slave [None];

• IDE Secondary Master [TEAC CD-W552E];

• IDE Secondary Slave [NEC DV-5800].

Примечание.

Названия, данные в квадратных скобках, будут соответствовать устройствам вашего компьютера.

К материнской плате можно подсоединить два шлейфа, к каждому из которых подключаются два устройства. Например, к первому разъему первого шлейфа (Primary Master) вы можете подключить один жесткий диск (в нашем случае это [ST310211A]), ко второму разъему первого шлейфа (Primary Slave) можно подключить еще один жесткий диск или не подключать ничего (в рассматриваемом случае к этому разъему как раз ничего не подключено, поэтому в квадратных скобках вы видите [None]).

К первому разъему второго шлейфа, который называется Secondary Master, можно подключить привод компакт-дисков (в рассматриваемом случае это [TEAC CD-W552E]). Ко второму разъему второго шлейфа, который называется Secondary Slave, подключается еще один привод CD или DVD или не подключается ничего (в нашем случае данный разъем занят [NEC DV-5800]).

Иногда в целях экономии средств к материнской плате подсоединяют один шлейф и к нему подключают жесткий диск и привод компакт-дисков, но в любом случае, если вы подключаете к одному шлейфу два устройства, одно устройство будет главным (Master), а второе зависимым (Slave).

Как правило, BIOS правильно определяет подключение устройств, и в настройках ничего самостоятельно менять не нужно. Если же система по каким-либо причинам не может определить новое устройство, необходимо самостоятельно указать, к какому разъему оно подключено. Это делается с помощью параметров Primary Master, Primary Slave, Secondary Master, Secondary Slave.

Наиболее распространенной ошибкой начинающих пользователей является неправильная установка перемычки на самом устройстве. Перемычка — это небольшая металлическая скоба, вставленная в разъемы, которые расположены на задней панели привода CD или DVD. Если к одному шлейфу подключены два устройства, положение перемычки должно строго разграничивать их уровни: одно устройство — Master (Главное), а другое — Slave (Зависимое).

Выберите параметр Advanced BIOS Features (Дополнительные настройки) и нажмите клавишу Enter. В раскрывшемся меню обратите внимание на четыре параметра, характеризующие последовательность проверки устройств. Такую последовательность BIOS не всегда устанавливает правильно.

First Boot Device (устройство, с которого будет загружаться операционная система в первую очередь) — [CDROM]. Доступен выбор:

Second Boot Device (устройство, с которого будет происходить загрузка операционной системы во вторую очередь) — [HDD-0]. Для выбора доступны те же устройства, что и в параметре First Boot Device.

Third Boot Device (устройство, с которого будет загружаться операционная система в третью очередь) — [Floppy]. Для выбора доступны те же устройства, что и в параметре First Boot Device.

Boot Other Device (загрузка операционной системы с другого устройства) — [Disabled]. Например, по локальной сети. Доступны те же устройства.

Во время проверки компьютера перед загрузкой операционной системы BIOS поочередно опрашивает привод компакт-дисков, жесткий диск, дисковод именно в той последовательности, в которой вы определите. Если на компьютере установлена операционная система Windows XP, то для параметра First Boot Device следует задать значение CDROM. Если компьютер по умолчанию начнет загружаться с жесткого диска, он «зависнет». В этом случае «вылечить» операционную систему с помощью компакт-диска будет достаточно тяжело. Инсталляция операционных систем Windows автоматизирована, и от пользователя требуется только установить параметры BIOS таким образом, чтобы привод компакт-дисков определялся раньше жесткого диска. Дальнейшие действия BIOS выполнит совершенно самостоятельно, пользователю необходимо лишь соглашаться со всеми предложениями. В квадратных скобках приведенного выше примера указаны устройства для Windows XP.

Если на вашем компьютере установлена система Windows 95 или 98, то параметру First Boot Device следует задать значение Floppy (дисковод), так как аварийную загрузку в данных операционных системах чаще всего производят с дискеты. Параметру Second Boot Device следует присвоить значение CDROM, иначе инсталляцию операционной системы придется проводить, используя командную строку, что не всегда приводит к желаемым результатам. В параметре Third Boot Device следует выбрать жесткий диск.

Настроив необходимые параметры, нажмите клавишу F10. В результате появится окно Save & Exit Setup (Y/N) — эту фразу можно перевести как «выйти из программы, сохранив произведенные настройки». Нажимаем клавишу Y (Да), а затем Enter. Компьютер продолжит загрузку.

На качество работы записывающего привода компакт-дисков существенно влияет тактовая частота процессора и объем оперативной памяти. Работать в системах Windows 2000 или ХР при оперативной памяти менее 128 Мбайт не рекомендуется, в таком случае во время записи будут возникать ошибки, что приведет к порче заготовок. Во избежание нежелательных последствий записывать диски на малопроизводительных компьютерах следует, предварительно отключив неиспользуемые приложения.

Принцип работы приводов компакт-дисков

Схема работы устройства чтения — записи компакт-дисков достаточна проста.

1. Лазерный диод излучает маломощный пучок света длиной 730–780 нм, который, проходя через направляющую призму и разделитель луча, попадает на отражающее зеркало.

Примечание.

Во время записи мощность лазерного луча значительно возрастает, а при стирании данных уменьшается.

2. Подчиняясь командам микропроцессора, каретка с отражающим зеркалом перемещается к нужной дорожке.

3. Лазерный луч отражается от диска, попадает на зеркало, затем на разделитель луча и далее на направляющую призму.

4. Из призмы луч попадает в фотодатчик, фотодатчик посылает сигналы во встроенный в привод компакт-дисков микропроцессор, где данные обрабатываются и передаются по шлейфу на материнскую плату.

Приводы компакт-дисков выпускаются различными фирмами: Yamaha, Plextor, Hitachi, HP, Sony, Ricoh, Philips, Panasonic, ТЕАС, AOpen, Mitsumi и др. Стоимость CD — и DVD-приводов зависит от качества модели, уровня фирмы-производителя, функций и технических характеристик. Для примера рассмотрим технические характеристики некоторых приводов CD, DVD, а также комбоприводов и их значения.

• CD-ROM Samsung SC/H152 (OEM).

— Скоростная формула — 52х.

— Механизм загрузки компакт-дисков — tray (лоток).

— Размер буфера — 128 Кбайт.

— Время доступа к данным — 80 миллисекунд.

— Поддерживает форматы: CD-ROM, Audio CD, Video CD, CD-i/FMW, CD-R, CD-RW, CD-Extra, Photo CD, Karaoke CD.

— Интерфейс — IDE (ATAPI).

— Время наработки на отказ — 125 тыс. часов.

• CD-ROM SONY CDU 415.

— Механизм загрузки компакт-дисков — tray (лоток).

— Поддерживает форматы: CD-DA, CD Extra, CD-ROM (Mode1), CD-ROM XA (Mode 2 Form 1 & 2), CD-I (Mode 2 Form 1 & 2), CD-I Ready, CD Bridge, Photo CD (single и multisession), Video CD.

— Размер буфера — 0,25 Мбайт.

— Поддерживаемые размеры дисков — 8 и 12 см в диаметре.

— Время наработки на отказ — 100 тыс. часов.

— Размеры — 14,6 х 4,1 х 20,3 см.

• Benq CB523B комбопривод.

— Интерфейс — E-IDE (ATAPI).

— Механизм загрузки компакт-дисков — tray (лоток).

— Скорость чтения CD/CD-R — до 7800 Кбайт/с (52x max CAV).

— Скорость чтения DVD — до 2100 Кбайт/с (16x max CAV).

— Скорость записи CD-R — до 7800 Кбайт/с (52x max P-CAV).

— Скорость записи CD-RW — до 4800 Кбайт/с (32x max P-CAV).

— Поддерживает форматы: CD-I, CD-ROM, Audio CD, Video CD, CD-R, CD-RW, Photo CD, Karaoke CD, Text CD, Enhanced CD, Bootable CD, Data CD, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+R DVD+RW.

— Форматы записи — TAO (Track at Once), DAO (Dick at Once), SAO (Session at Once), Multi-Session, Packet Writing, UDF.

— Время доступа к данным CD — 120 миллисекунд, DVD — 140 миллисекунд.

— Размер буфера данных — 2048 Кбайт, используется технология предотвращения ошибки опустошения буфера Seamless Link.

— Поддерживаемые размеры дисков — 8 и 12 см в диаметре.

— Способ установки — вертикальный и горизонтальный.

— Время наработки на отказ — 125 тыс. часов.

— Размеры — 146 х 42 х 198 см.

— Интерфейс — IDE (ATAPI).

— Механизм загрузки компакт-дисков — tray (лоток).

— Скорость чтения CD/CD-R — 48x max.

— Скорость чтения CD-RW — 32x max.

— Скорость чтения DVD — 16x max.

— Скорость чтения DVD-R, DVD+R DVD-RW, CD-RW, DVD+R DL — 16x max.

— Скорость записи CD-R — 40x max.

— Скорость записи CD-RW — 32x max.

— Скорость записи DVD+RW — 4x max.

— Скорость записи DVD-RW — 4x max

— Скорость записи DVD+R — 16x max.

— Скорость записи DVD-R — 12x max.

— Скорость записи DVD+R DL — 2,4x max.

— Поддерживает форматы для CD — CD-ROM, CD-ROM XA, CD-DA, Video CD, Photo CD, Text CD, CD-R, CD-RW.

— Поддерживает форматы для DVD — DVD-ROM (Single/dual layer), Video DVD, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+R DL, DVD+RW.

— Время доступа к данным: CD — 110 миллисекунд, DVD — 130 миллисекунд.

— Размер буфера данных — 2 Мбайт.

— Поддерживаемые размеры дисков — 8 и 12 см в диаметре.

— Размеры — 148,2 х 42 х 184 мм.

— Интерфейс — IDE (ATAPI, UDMA/33).

— Механизм загрузки компакт-дисков — tray (лоток).

— Скорость чтения CD/CD-R — 48x max.

— Скорость чтения DVD — 16x max.

— Скорость записи CD-R — 24x max.

— Скорость записи CD-RW — 6x max.

— Скорость записи DVD+RW — 8x max.

— Скорость записи DVD+R/DVD-R — 16x max.

— Скорость записи DVD+R/-R DL — 4x max.

— Поддерживает форматы для CD — CD-DA, CD-ROM, CD-ROM/XA, Photo CD, Video CD, CD Extra, Text CD, Bridge CD.

— Поддерживает форматы для DVD — DVD single/dual layer, DVD-R/+R, DVD-RW/+RW, DVD+R9/-R9.

— Форматы записи — TAO with Zero gap, DAO (Dick at Once), SAO (Session at Once), Multi-Session, Fixed and Variable Packet.

— Время доступа к данным: CD — 120 миллисекунд, DVD — 140 миллисекунд.

— Размер буфера данных — 2 Мбайт.

— Поддерживаемые размеры дисков — 8 и 12 см в диаметре.

— Размеры — 148 х 42 х 190 мм.

• ASUS CRW-5232AS-U. Внешний привод компакт-дисков.

— Интерфейс — USB 2.0 (USB 1.1).

— Механизм загрузки компакт-дисков — tray (лоток).

— Скорость чтения CD-ROM — до 7800 Кбайт/с (52x max CAV).

— Скорость записи CD-R — до 7800 Кбайт/с (52x max P-CAV).

— Скорость записи CD-RW — до 4800 Кбайт/с (32x max P-CAV).

— Скорость оцифровки звуковых дорожек — 52x max.

— Поддерживает форматы: Audio CD, CD-ROM, CD-ROM/XA, Photo CD, CD Extra, Video CD, Text CD, Karaoke CD, I-Trax.

— Размер буфера данных — 2 Мбайт.

— Поддерживаемые размеры дисков — 8 и 12 см в диаметре.

— Способ установки — вертикальный и горизонтальный.

— Размеры — 156 х 50 х 226 мм.

Параметры приводов компакт-дисков

Рассмотрим параметры, влияющие на качество работы привода компакт-дисков.

• Скоростная формула для CD. Изначально компакт-диски разрабатывались для записи и хранения музыки, и скорость считывания данных составляла 153 600 байт/с. С появлением приводов компакт-дисков, предназначенных для компьютерных данных, скорость увеличилась, но по-прежнему осталась кратной 153 600 байт/с. В дальнейшем скорость считывания информации с дисков увеличивалась, но при этом так и оставалась кратной этой начальной величине. Исходя из этого можно вычислить скорости, присущие современным приводам: если ваш привод имеет скорость считывания 52х, то, умножив 52 на 153 600 байт/с, мы получим 7987200 байт/с. Если скорость записи вашего привода 24х, то это соответственно 24 х 52 = 3 686 400 байт/с.

Примечание.

Часто для простоты расчетов за скорость первого привода компакт-диска принимают 150 Кбайт/с, а не 153 600 байт/с.

Аналогичным способом попробуем вычислить скорость считывания данных для приводов DVD. За первую скорость в этом случае следует взять девять скоростей CD. Следовательно, 153 600 х 9 = 1 382 400 байт/с, или, округленно, 1385 Кбайт/с. Соответственно скорость считывания данных для DVD 16x равна 16×1382 400 = 22 118 400 байт/с. С помощью этих несложных математических вычислений можно высчитать поток данных при любой скорости.

• Механизм загрузки компакт-дисков может быть нескольких видов.

— Tray — лоток. Выдвижной механизм загрузки компакт-дисков.

— Caddy — помощник. Сначала вставляется диск в специальную коробку, а затем эта коробка вставляется в приемное устройство привода. Такой механизм загрузки компакт-дисков более надежен, но менее удобен.

— Slot-in — можно приблизительно перевести как «входная щель». Диск непосредственно вставляется в щель привода. Загрузка компакт-диска таким способом напоминает загрузку обычной дискеты.

Во время записи данные всех видов должны непрерывно поступать на записывающее устройство, в случае прерывания этого процесса заготовка будет испорчена. Для обеспечения безошибочной работы все современные приводы имеют специальный набор микросхем, куда заранее помещается информация, предназначенная для записи. Это и есть буфер. Существует три типа буферов.

— Статический буфер — сохраняет в памяти всю информацию, поступающую в привод компакт-диска.

— Динамический буфер — увеличивает скорость передачи фрагментированных данных и небольших по размеру файлов.

— Буфер с опережающим чтением — данные заранее заносятся в буфер и передаются на записывающее устройство по мере необходимости. Компьютер как бы предугадывает, какой файл будет необходим для записи.

Чем больше размер буфера, тем качественнее и надежнее привод компакт-дисков.

• Время доступа к данным. Это задержка между получением команды на считывание данных и непосредственным считыванием данных. Этот параметр существенно влияет на запись сильно фрагментированных файлов, а также большого числа данных малого размера, находящихся на разных участках жесткого диска.

В паспорте привода указывается среднее время доступа к данным. На внутренних дорожках задержка будет больше, а на внешних — меньше указанной в характеристиках. Чем меньше время доступа к данным, тем быстрее работает привод компакт-дисков.

• Приводы компакт-дисков могут поддерживать следующие форматы CD.

— Audio CD, или CD-DA. Red Book (Красная книга) — формат, разработанный для записи музыкальных компакт-дисков. После записи такой диск можно прослушивать на бытовом CD-проигрывателе.

— CD-ROM. Yellow Book (Желтая книга) — формат, разработанный для записи и хранения компьютерных данных. Такие компакт-диски производятся на специальном оборудовании методом штамповки.

— Video CD — формат для записи и хранения видеоданных.

— CD-R — привод компакт-дисков может воспроизводить и записывать одноразовые диски.

— CD-RW — привод воспроизводит и записывает диски для многоразового использования.

— CD Extra — привод компакт-дисков позволяет создавать диски, способные содержать как аудиоданные, так и компьютерные.

— Photo CD — формат, разработанный фирмой Kodak. Используется для записи коллекций фотографий.

Форматы DVD, с которыми могут работать приводы компакт-дисков, следующие.

— DVD-ROM — диск, записанный промышленным способом методом штамповки.

— DVD-R — DVD-Recordable — однократно записываемый диск, от фабричного DVD-ROM отличается наличием специального пигментного слоя между прозрачной подложкой и отражающей поверхностью. Отверстия (питы) в таком слое не штампуются, а выжигаются лазерным лучом повышенной мощности.

— DVD+R — аналогичен формату DVD-R. Форматы DVD+R и DVD-R схожи между собой, их технические характеристики одинаковы. Отличие этих форматов только в том, что в качестве красителей для них используются разные органические вещества. Наличие таких схожих форматов вызвано конкуренцией среди фирм-производителей.

— DVD-RW — перезаписываемые диски. Формат разработан фирмой Pioneer.

— DVD+RW — аналог формата DVD-RW. Разработан компаниями Sony и Philips.

• Время наработки на отказ. Это промежуток, в течение которого ваш привод компакт-дисков должен бесперебойно работать согласно стандарту MTBF. По истечении данного времени детали привода выработают свой ресурс, и фирма-производитель не может дать гарантии, что изделие будет и дальше работать правильно и качественно. Чем больше времени сможет проработать привод компакт-дисков, тем лучше, он не может работать бесконечно.

Главными врагами качественной работы приводов являются вибрация и нагрев. После штамповки профиль диска обычно представляет собой кривую линию с двумя характерными изгибами, и только центральная часть соответствует норме. Этого недостатка не лишены даже очень дорогие диски. Чтобы продлить срок службы привода компакт-дисков, необходимо правильно его эксплуатировать.

— Старайтесь не создавать большое количество копий компакт-дисков подряд. Бытовые записывающие приводы сильно нагреваются во время записи, что может привести к преждевременному износу механизма. Рекомендуется делать максимум две-три копии подряд, затем приводу необходимо дать отдохнуть полчаса, после чего можно сделать еще две-три копии, и т. д. Во время перерыва лучше отключать компьютер от сети.

— Не используйте сильно деформированные или поцарапанные компакт-диски. Помните: стоимость привода компакт-дисков значительно больше стоимости диска.

— При сильном загрязнении привода компакт-дисков сам привод может царапать диски. Царапины в таком случае расположены по окружности.

Чтобы предотвратить сильное загрязнение приводов, необходимо использовать программу PMC Clean.

Купите в магазине компакт-диск для чистки привода. На рабочей стороне такого диска расположена небольшая щеточка. Нанесите на щеточку одну каплю специальной жидкости, входящей в комплект, вставьте компакт-диск в привод. Выполните команду Пуск → Мой компьютер. Двойным щелчком мышью на значке привода откройте содержимое чистящего диска. Найдите значок запуска программы PMC Clean и запустите ее двойным щелчком. Выберите язык, на котором будут отображаться команды. В появившемся окне нажмите кнопку START, после чего заиграет музыка и начнется чистка привода (рис. 1.9). По завершении чистки нажатием кнопки TEST следует запустить программу тестирования. Ознакомившись с результатами, можно выйти из программы чистки привода, нажав кнопку END.

Второй способ работы с PMC Clean состоит в инсталляции программы на жесткий диск и запуске ее с помощью ярлыка, который можно поместить на Рабочий стол. Как вы понимаете, чистящий диск все равно придется вставить в привод. После установки программы можно настроить ее автоматический запуск. При этом, например, через неделю после чистки привода на экране вашего компьютера после загрузки операционной системы появится окно с напоминанием о необходимости произвести профилактические работы.

Рис. 1.9. Чистка привода компакт-дисков.

Внимание!

Запускать программу для чистки привода компакт-дисков следует только по мере необходимости. Излишнее усердие в этом случае может только повредить.

Еще один способ продлить срок службы привода компакт-дисков заключается в установке программ, позволяющих создавать виртуальные приводы компакт-дисков и виртуальные компакт-диски.