Архитектура компьютера - Таненбаум Э

Вспомогательная память

93

Поскольку у дисков SCSI высокая скорость передачи данных, они используются в большинстве рабочих станций UNIX, которые производятся Sun, HP, SGI

идругими компаниями. Эти диски также встраиваются в компьютеры Macintosh

исетевые серверы Intel.

SCSI — это не просто интерфейс жесткого диска. Это шина, к которой могут подсоединяться контроллер SCSI и до семи дополнительных устройств. Ими могут быть один или несколько жестких дисков SCSI, компакт-диски, устройства для записи компакт-дисков, сканеры, накопители на магнитной ленте и другие периферийные устройства. Каждое устройство имеет свой идентификационный код от О до 7 (до 15 для 16-битных версий). У каждого устройства есть два разъема: один — входной, другой — выходной. Кабели соединяют выходной разъем одного устройства с входным разъемом следующего устройства и т. д. Это похоже на соединение лампочек в елочной гирлянде. Последнее устройство в цепи должно завершать цепь, чтобы отражения от концов шины не искажали другие данные в шине. Обычно контроллер помещается на встроенной карте и является первым звеном цепи, хотя это не обязательно.

Самый обычный кабель для 8-битного SCSI имеет 50 проводов, 25 из которых (заземления) спарены с 25 другими, чтобы обеспечить хорошую помехоустойчивость, которая необходима для высокой скорости работы. Из 25 проводов 8 используются для данных, 1 — для контроля четности, 9 — для управления, а оставшиеся сохраняются для будущего применения. 16-битным и 32-битным устройствам требуется еще 1 кабель для дополнительных сигналов. Кабели могут быть несколько метров в длину, чтобы обеспечивать связь с внешними устройствами (сканерами и т. п.).

Контроллеры и периферийные устройства SCSI могут быть или задатчиками, или приемниками. Обычно контроллер, действующий как задатчик, посылает команды дискам и другим периферийным устройствам, которые, в свою очередь, являются приемниками. Команды представляют собой блоки до 16 байтов, которые сообщают приемнику, что нужно делать. Команды и ответы на них оформляются в виде фраз, при этом используются различные сигналы контроля для разграничения фраз и разрешения конфликтных ситуаций, которые возникают, если несколько устройств одновременно пытаются использовать шину. Это очень важно, так как SCSI позволяет всем устройствам работать одновременно, что сильно повышает производительность среды, поскольку активизируется сразу несколько процессов (в качестве примеров можно привести UNIX или Windows NT). В системах IDE и EIDE если работает одно из устройств, другие не могут действовать одновременно с ним.

RAID-массивы

Производительность процессоров за последнее десятилетие сильно возросла, увеличиваясь почти вдвое каждые 1,5 года. Однако с производительностью дисков дело обстоит иначе. В 70-х годах среднее время поиска в мини-компьютерах составляло от 50 до 100 миллисекунд. Сейчас время поиска составляет около 10 миллисекунд. Во многих отраслях технической промышленности (например, в автомобильной или авиационной) увеличение производительности в 5 или 10 раз за два десятилетия считалось бы грандиозным, но в компьютерной промышленности

94 Глава 2 Организация компьютерных систем

эти цифры вызывают недоумение Таким образом, разрыв между производительностью процессоров и дисков становился все больше и больше

Как мы уже видели, для тою чтобы увеличить скорость работы процессора, используется параллельная обработка данных Уже на протяжении многих лет разным людям приходит в голову мысль, что было бы неплохо сделать так, чтобы устройства ввода-вывода также могли работать параллельно В 1988 году Паттерсон, Гибсон и Кате в своей статье предложили 6 разных типов организации дисков, которые могли использоваться для увеличения производительности, надежности или того и другого Эти идеи были сразу заимствованы производителями компьютеров, что привело к появлению нового класса устройств ввода-вывода под названием RAID Паттерсон, Гибсон и Кате определили RAID как Redundunt Array of Inexpensive Disks — «избыточный массив недорогих дисков», но позже буква I в аббревиатуре стала заменять слово Independent (независимый) вместо изначального слова Inexpensive (недорогой) Может быть, в этом случае у производителей появилась возможность выпускать дорогостоящие диски? RAID-массиву противопоставлялся SLED (Single Large Expensive Disk — «один большой дорогостоящий диск»)

Основная идея RAID состоит в следующем Рядом с компьютером (обычно большим сервером) устанавливается бокс с дисками, контроллер диска замещается RAID-контроллером, данные копируются на RAID-массив, а затем производятся обычные действия Иными словами, операционная система воспринимает RAID как SLED, при этом у RAID-массива выше производительность и надежность Поскольку SCSI-диски обладают высокой производительностью при довольно низкой цене, при этом один контроллер может управлять несколькими дисками (до 7 дисков на 8-битных моделях SCSI и до 15 на 16-битных), то естественно, что большинство устройств RAID состоит из RAID SCSI-контроллера и бокса SCSI-дисков, которые операционная система воспринимает как один большой диск Таким образом, чтобы использовать RAID-массив, не требуется никаких изменений в программном обеспечении, что очень выгодно для многих системных администраторов

Системы RAID имеют несколько преимуществ Во-первых, как мы уже сказали, программное обеспечение воспринимает RAID как один большой диск Во-вто- рых, данные на всех RAID распределены по дискам таким образом, чтобы можно было осуществлять параллельные операции Несколько различных способов распределения данных были предложены Паттерсоном, Гибсоном и Катсом Сейчас они известны как RAID-массив нулевого уровня, RAID-массив первого уровня ит д до RAID-массива пятого уровня Кроме того, существует еще несколько уровней, которые мы не будем обсуждать Термин «уровень» несколько неудачный, поскольку здесь нет никакой иерархической структуры Просто существует б разных типов организации дисков

RAID-массив нулевого уровня показан на рис 2 18, а Он представляет собой виртуальный диск, разделенный на полосы, зоны (strips) no k секторов каждая, при этом секторы с 0 по к-1 — полоса 0, секторы с к по 2к-1 — полоса 1 и т д Для к=1 каждая полоса — это сектор, для к=2 каждая полоса — это два сектора и т д RAID-массив нулевого уровня последовательно записывает полосы по кругу, как показано на рис 2 18, а На этом рисунке изображен RAID-массив с 4 дисками Такое распределение данных по нескольким дискам называется разметкой (striping)

Вспомогательная память

95

Например, если программное обеспечение вызывает команду для считывания блока данных, состоящего из четырех последовательных полосок и начинающегося на границе между полосками, то RAID-контроллер разбивает эту команду на 4 отдельные команды, каждую для одного из четырех дисков, и выполняет их параллельно. Таким образом, мы получаем устройство параллельного ввода-вывода без изменения программного обеспечения.

RAID-массив нулевого уровня лучше всего работает с большими запросами, чем больше запрос, тем лучше. Если полосок в запросе больше, чем дисков в RAIDмассиве, то некоторые диски получают по несколько запросов, и как только такой диск завершает выполнение первого запроса, он приступает к следующему. Задача контроллера состоит в том, чтобы разделить запрос должным образом, послать нужные команды соответствующим дискам в правильной последовательности, а затем правильно записать результаты в память. Производительность при таком подходе очень высокая, и осуществить его несложно.

RAID-массив нулевого уровня хуже всего работает с операционными системами, которые время от времени запрашивают данные по одному сектору за раз. В этом случае результаты будут, конечно, правильными, но не будет никакого параллелизма и, следовательно, никакого выигрыша в производительности. Другой недостаток такой структуры состоит в том, что надежность у нее потенциально ниже, чем у SLED. Рассмотрим RAID-массив, состоящий из четырех дисков, на каждом из которых могут происходить сбои в среднем каждые 20 000 часов. Сбои в таком RAID-массиве будут случаться примерно через каждые 5000 часов, при этом все данные могут быть утеряны. У SLED сбои происходят также в среднем каждые 20 000 часов, но так как это один диск, его надежность в 4 раза выше. Поскольку в описанной разработке нет никакой избыточности, это не настоящий1 RAID-массив.

Следующая разновидность — RAID-массив первого уровня. Он показан на рис. 2.18, б и, в отличие от RAID-массива нулевого уровня, является настоящим RAID-массивом2. Он дублирует все диски, таким образом получается 4 изначальных диска и 4 резервные копии. При записи информации каждая полоса записывается дважды. При считывании может использоваться любая из двух копий, при этом одновременно может происходить загрузка информации с большего количества дисков, чем у RAID-массива нулевого уровня. Следовательно, производительность при записи будет такая же, как у обычного диска, а при считывании — гораздо выше (максимум в два раза). Отказоустойчивость отличная: если происходит сбой на диске, вместо него используется копия. Восстановление состоит просто в установке нового диска и копировании всей информации с резервной копии на пего.

В отличие от нулевого и первого уровней, которые работают с полосами секторов, RAID-массив второго уровня имеет дело со словами, а иногда даже с байтами. Представим, что каждый байт виртуального диска разбивается на два кусочка по 4 бита, затем к каждому из них добавляется код Хэмминга, и таким образом получается слово из 7 битов, у которого 1,2 и 4 — биты четности. Затем представим, что 7 дисков, изображенные на рис. 2.18, в, были синхронизированы по позиции рыча-

1 На самом деле настоящий, но нулевого уровня. — Примеч. научи, ред.

2 На рис. 2.18, б изображен RAID уровня 0+1, а не 1-го уровня. —Примеч. научн.ред.

96 Глава 2 Организация компьютерных систем

га и позиции вращения. Тогда было бы возможно записать слово из 7 битов с кодом Хэмминга на 7 дисков, по 1 биту на диск

Подобная схема использовалась в так называемых думающих машинах СМ-2. К 32-битному слову с данными добавлялось 6 битов четности (код Хэмминга). В результате получалось 38-битное кодированное слово, к которому добавлялся дополнительный бит четности, и это слово записывалось на 39 дисков. Общая производительность была огромной, так как одновременно могло записываться 32 сектора данных При утрате одного из дисков проблем также не возникало, поскольку потеря одного диска означала потерю одного бита в каждом 39-битном слове, а с этим код Хэмминга справлялся моментально.

С другой стороны, эта схема требует, чтобы все диски были синхронизированы по вращению Кроме того, она имеет смысл, только если имеется достаточно большое количество дисков (даже при наличии 32 дисков для данных и 6 дисков для битов четности накладные расходы составляют 19 процентов). К тому же требуется большая работа контроллера, поскольку он должен вычислять контрольную сумму кода Хэмминга каждый раз при передаче бита.

RAID-массив третьего уровня представляет собой упрощенную версию RAIDмассива второго уровня. Он изображен на рис. 2.18, г. Здесь для каждого слова данных вычисляется 1 бит четности и записывается на диск четности. Как и в RAIDмассиве второго уровня, диски должны быть точно синхронизированы, поскольку каждое слово данных распределено на несколько дисков.

На первый взгляд может показаться, что один бит четности только обнаруживает, но не исправляет ошибки. Если речь идет о случайных необнаруженных ошибках, это наблюдение верно Однако если речь идет о сбое на диске, бит четности обеспечивает исправление 1-битной ошибки, поскольку позиция неправильного бита известна. Если происходит сбой, контроллер выдает информацию, что все биты равны 0 Если в слове возникает ошибка четности, бит с диска, на котором произошел сбой, должен быть 1, и следовательно, он исправляется. Хотя RAIDмассивы второго и третьего уровней обеспечивают очень высокую скорость передачи данных, число запросов устройств ввода-вывода в секунду не больше, чем при наличии одного диска.

RAID-массиавы четвертого и пятого уровней опять работают с полосами, а не со словами с битами четности, и не требуют синхронизации дисков RAID-массив четвертого уровня (см. рис. 2.18, д) устроен так же, как RAID-массив нулевого уровня, с тем различием, что у RAID-массива четвертого уровня имеется дополнительный диск, на который записываются полосы четности Например, пусть каждая полоса состоит из к байтов Все полосы должны находиться в отношении «исключающего ИЛИ», и полоса четности для проверки этого отношения также должна состоять из к байтов Если происходит сбой надиске, утраченные байты могут быть вычислены заново при использовании информации с диска четности

Такая разработка предохраняет от потерь на диске, но обладает очень низкой производительностью в случае небольших исправлений. Если изменяется 1 сектор, необходимо считывать информацию со всех дисков, для того чтобы опять вычислить четность, которая должна быть записана заново Вместо этого можно считать с диска прежние данные и прежнюю четность и из них вычислить новую четность. Но даже с такой оптимизацией процесса при наличии небольших исправлений требуется произвести два считывания и две записи.

Вспомогательная память

9 7

RAID-массив уровня 5

Рис. 2.18. RAID-массивы с нулевого по пятый уровень Резервные копии и диски четности закрашены серым цветом

98 Глава 2. Организация компьютерных систем

Такие трудности при загрузке на диск четности могут быть препятствием высокой производительности. Этапроблемаустраняется в RAID-массиве пятого уровня, в котором биты четности распределяются равномерно по всем дискам и записываются по кругу, как показано на рис. 2.18, е. Однако в случае сбоя на диске восстановить содержание утраченного диска достаточно сложно, хотя и возможно.

Компакт-диски

В последние годы помимо магнитных дисков стали доступны оптические диски. Они обладают более высокой плотностью записи, чем обычные магнитные диски1. Оптические диски изначально использовались для записи телевизионных программ, но позже они стали использоваться как средства хранения информации в компьютерной технике. Из-за потенциально огромной емкости оптические диски стали предметом многих исследований, и их усовершенствование происходило довольно быстро.

Первые оптические диски были изобретены голландской корпорацией Philips для хранения кинофильмов. Они имели 30 см в диаметре, выпускались под маркой LaserVision, но нигде, кроме Японии, не пользовались популярностью.

В 1980 году корпорация Philips вместе с Sony разработала CD (Compact Disc — компакт-диск),которыйбыстро вытеснил виниловые диски, использовавшиесядля музыкальных записей.

Описание технических деталей компакт-диска было опубликовано в официальном Международном Стандарте (IS 10149), который часто называют Красной книгой (по цвету обложки). Международные Стандарты издаются Международной Организацией Стандартизации, которая представляет собой аналог таких национальных групп стандартизации, как ANSI, DIN и т. и. У каждой такой группы есть свой IS-номер (International Standard — Международный Стандарт). Международный Стандарт технических характеристик диска был опубликован для того, чтобы компакт-диски от разных музыкальных издателей и проигрыватели от разных производителей стали совместимыми. Все компакт-диски должны быть 120 мм в диаметре и 1,2 мм в толщину, а диаметр отверстия в середине должен составлять 15 мм. Аудио-компакт-диски были первым средством хранения цифровой информации, которое вышло на массовый рынок потребления. Предполагается, что они будут использоваться на протяжении ста лет. Пожалуйста, сравните в 2080 году работу самой последней разработки и первой партии компакт-дисков.

Компакт-диск изготавливается с использованием очень мощного инфракрасного лазера, который выжигает отверстия диаметром 0,8 микрон в специальном стеклянном контрольном диске. По этому контрольному диску делается шаблон с выступами в тех местах, где лазер прожег отверстия. В шаблон вводится жидкая смола (поликарбонат), и таким образом получается компакт-диск с тем же набором отверстий, что и в стеклянном диске. На смолу наносится очень тонкий слой алюминия, который в свою очередь покрывается защитным лаком. После этого наклеивается этикетка. Углубления в нижнем слое смолы в английском языке называются термином «впадина» (pit), а ровные пространства между впадинами называются термином «площадка»- (land).

Это утверждение ошибочно. — Примеч. научи, ред.

Вспомогательная память

99

Во время воспроизведения лазерный диод небольшой мощности светит инфракрасным светом с длиной волны 0,78 микрон на сменяющиеся впадины и площадки Лазер находится на той стороне диска, где слой смолы, поэюму впадины для лазера оказываются выступами на ровной поверхности Так как впадины имеют высоту в четверть длины волны света лазера, длина волны света, отраженного от впадины, составляет половину длины волны света, отраженного от окружающей выступ ровной поверхности В результате, если свет отражается от выступа, фотодетектор проигрывателя получает меньше света, чем при отражении от площадки Именно таким образом проигрыватель отличает впадину от площадки Хотя, казалось бы, проще всего использовать впадину для записи 0, а площадку для записи 1, более надежно использовать переход впадина/площадка или площадка/впадина для 1 и его отсутствие для 0

Впадины и площадки записываются по спирали Запись начинается на некотором расстоянии от отверстия в центре диска и продвигается к краю, занимая 32 мм диска Спираль проходит 22 188 оборотов вокруг диска (примерно 600 на 1 мм) Если ее распрямить, ее длина составит 5,6 км Спираль изображена на рис 2 19

Винтовая канавка

Впадина

Площадка

Блок пользовательских данных объемом 2 Кб

Рис. 2.19. Структура записи компакт-диска

Чтобы музыка звучала нормально, впадины и площадки должны сменяться с постоянной линейной скоростью Следовательно, скорость вращения компактдиска должна постепенно снижаться по мере продвижения считывающей головки от центра диска к внешнему краю Когда головка находится на внутренней стороне диска, скорость вращения составляет 530 оборотов в минуту, чтобы достичь желаемой скорости 120 см/с Когда головка находится на внешней стороне диска, скорость вращения падает до 200 оборотов в минуту, чтобы обеспечить такую же линейную скорость Диск с постоянной линейной скоростью отличается от магнитного диска, который работает с постоянной угловой скоростью, независимо от того, где находится головка в настоящий момент Кроме того, скорость вращения ком- пакт-диска (530 оборотов в минуту) очень сильно отличается от скорости вращения магнитных дисков, которая составляет от 3600 до 7200 оборотов в минуту

100Глава 2, Организация компьютерных систем

В1984 году Philips и Sony начали использовать компакт-диски для хранения компьютерных данных. Они опубликовали Желтую книгу, в которой определили точный стандарт того, что они назвали CD-ROM (Compact Disc - Read Only

Memory — компакт-диск — постоянное запоминающее устройство). Чтобы влить-

ся в широко развернувшийся к тому времени рынок аудио-компакт-дисков, компьютерные компакт-диски должны были быть такого же размера, как аудио-диски, механически и оптически совместимыми с ними и производиться по той же технологии. Вследствие такого решения потребовались моторы, работающие с низкой скоростью и способные менять скорость. Стоимость производства одного компактдиска составляла в среднем меньше 1 доллара.

В Желтой книге определено форматирование компьютерных данных. В ней также описаны усовершенствованные приемы исправления ошибок, что является существенным шагом, поскольку компьютерщики, в отличие от любителей музыки, придают очень большое значение ошибкам в битах. Разметка компакт-диска состоит в кодировании каждого байта 14-битным символом. Как мы видели выше, 14 битов достаточно для того, чтобы закодировать кодом Хэмминга 8-битный байт, при этом останется два лишних бита. На самом деле используется более мощная сис-

темакодировки. Переводиз 16-битнойв8-битную системудлясчитывания информациипроизводитсяаппаратнымобеспечениемспомощьюпоисковыхтаблиц.

На следующем уровне 42 последовательных символа формируют фрейм из 588 битов. Каждый фрейм содержит 192 бита данных (24 байта). Оставшиеся 396 битов используются для исправления ошибок и контроля. У аудио- и компьютерных компакт-дисков эта система одинакова.

У компьютерных компакт-дисков каждые 98 фреймов группируются в сектор, как показано на рис. 2.20. Каждый сектор начинается с преамбулы из 16 байтов, первые 12 из которыхO0FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFO0 (в шестнадцатеричной системе), что дает возможность проигрывателю определять начало сектора. Следующие 3 байта содержат номер сектора, который необходим, поскольку поиск на компакт-диске, на котором данные записаны по спирали, гораздо сложнее, чем на магнитномдиске, гдеданные записаны на концентрическихдорожках. Чтобы найти определенный сектор, программное обеспечение подсчитывает, куда приблизительно нужно направляться; туда помещается считывающая головка, а затем начинается поиск преамбулы, чтобы установить, насколько верен был подсчет. Последний байт преамбулы определяет тип диска.

		Символыпо
	сиена	14 битов каждый
	42 символа формируют фрейм		Фреймы по 588 битов,
			каждый из них
Преамбула	98 фреймов формируют 1 сектор
		Коде	Сектор 1-го типа
	Данные	исправлением	(2352 байта)
		ошибок
Байты 16	2048	288

Рис.2.20.Схемарасположенияданныхнакомпакт-диске

Вспомогательная память

101

Желтая книга определяет 2 типа дисков. Тип 1 использует расположение данных, показанное на рис 2 20, где преамбула составляет 16 байтов, данные — 2048 байтов, а код с исправлением ошибок — 228 байтов (код Рида—Соломона) Тип 2 объединяет данные и коды с исправлением ошибок в поле данных на 2336 байтов. Такая схема применяется для приложений, которые не нуждаются в исправлении ошибок (или, точнее, которые не могут выделить время для этого), например аудио и видео Отметим, что для обеспечения высокой степени надежности используются три схемы исправления ошибок в пределах символа, в пределах фрейма и в пределах сектора Одиночные ошибки в битах исправляются на самом нижнем уровне, пакеты ошибок — на уровне фреймов, а все остаточные ошибки — на уровне секторов Для обеспечения такой надежности необходимо 98 фреймов по 588 битов (7203 байта), чтобы поддерживать 2048 байтов полезной нагрузки Таким образом, эффективность составляет всего 28%

Односкоростные устройства для чтения компакт-дисков считывают 75 секторов/с, что обеспечивает скорость передачи данных 153 600 байт/с при диске первого типа и 175 200 баит/с при диске второго типа Двухскоростные устройства работают в два раза быстрее и т д , до самой высокой скорости Стандартный аудио-компакт-диск располагает емкостью для 74 минут музыки, что соответствует 681 984 000 байтов Это число равно 650 Мбайт, так как 1 Мбайт=220 байтов (1 048 576 байт), а не 1 000 000 байтов

Отметим, что даже устройство для чтения компакт-дисков со скоростью, обозначаемой как 32х (4 915 200 байт/с), не сравнимо с быстрым магнитным диском SCSI-2 (10 Мбайт/с), несмотря на то, что многие устройства для чтения компактдисков используют интерфейс SCSI (кроме того, применяется интерфейс EIDE). Когда вы понимаете, что время поиска составляет несколько сотен миллисекунд, становится ясно, что устройства для чтения компакт-дисков по производительности сильно уступают магнитным дискам, хотя емкость компакт-дисков гораздо выше1.

В 1986 году корпорация Philips опубликовала Зеленую книгу, добавив графику и возможность помещать аудио-, видео- и обычные данные в одном секторе, что было необходимо для мультимедийных компакт-дисков

Последняя проблема, которую нужно было разрешить при разработке компактдисков, — совместимость файловой системы Чтобы можно было использовать один

итот же компакт-диск на разных компьютерах, необходимо было соглашение по поводу файловой системы компакт-дисков Чтобы выпустить такое соглашение, представители разных компьютерных компаний встретились на озере Тахо в ХайСьерраз (the High Sierras) на границе Калифорнии и Невады и разработали файловую систему, которую они назвали High Sierra Позднее эта система превратилась в Международный Стандарт (IS 9660) Существует три уровня этого стандарта На первом уровне допустимы имена файлов до 8 символов, за именем файла может следовать расширение до трех символов (соглашение для наименования файлов в MS-DOS) Имена файлов могут содержать только прописные буквы, цифры

исимвол подчеркивания Директории могут вкладываться одна в другую, причем

1Емкость компакт-дисков на два порядка ниже емкости современных магнитных дисков — Примеч научн ред

1 0 2 Глава 2. Организация компьютерных систем

допускается не более 8 иерархических ступеней. Имена директорий могут не содержать расширения. На первом уровне требуется, чтобы все файлы были смежными, что не представляет особых трудностей в случае с носителем, на который информация записывается только один раз. Любой компакт-диск, который соответствует Международному Стандарту IS 9660 первого уровня, может быть прочитан с использованием системы MS-DOS, компьютеров Apple, Unix и практически любого другого компьютера. Производители компакт-дисков считают это свойство большим плюсом.

Второй уровень Международного Стандарта IS 9660 допускает имена файлов до 32 символов, а на третьем уровне допускается несмежное расположение файлов. Расширения Rock Ridge (названные так причудливо в честь города в фильме Джина Уайлдера «Горящие седла») допускают очень длинные имена файлов (для Unix), UID, GID и символические связи, но компакт-диски, не соответствующие первому уровню, не будут читаться на всех компьютерах

Компакт-диски стали очень популярны для распространения компьютерных игр, художественных фильмов, энциклопедий, атласов и различного рода справочников. В настоящее время на компакт-дисках выпускается большая часть коммерческого программного обеспечения. Сочетание большой вместимости и низкой цены делает компакт-диски подходящими для бесчисленного множества приложений.

CD-R

Вначале оборудование, необходимое для изготовления контрольных компакт-дис- ков (как аудио-, так и компьютерных), было очень дорогим Но, как это обычно происходит в компьютерной промышленности, ничего не остается дорогим долгое время. К середине 90-х годов записывающие устройства для компакт-дисков размером не больше проигрывателя стали обычными и общедоступными, их можно было приобрести в любом магазине компьютерной техники. Эти устройства все еще отличались от магнитныхдисков, поскольку информацию, записанную однажды на компакт-диск, уже нельзя было стереть. Тем не менее они быстро нашли сферу применения в качестве дополнительных носителей информации, а основными носителями продолжали служить жесткие диски. Кроме того, отдельные лица и начинающие компании могли выпускать свои собственные компакт-диски небольшими партиями или производить контрольные диски и отправлять их на крупные коммерческие предприятия, занимающиеся изготовлением копий. Такие диски называются CD-R (CD-Recordable).

CD-R производится на основе поликарбонатных заготовок. Такие же заготовки используются при производстве компакт-дисков Однако диски CD-R отличаются от компакт-дисков тем, что CD-R содержат канавку шириной 0,6 мм, чтобы направлять лазер при записи Канавка имеет синусоидальное отклонение 0,3 мм на частоте ровно 22,05 кГц для обеспечения постоянной обратной связи, чтобы можно было точно определить скорость вращения и в случае необходимости отрегулировать ее. CD-R выглядит как обычный диск, только он не серебристого, а золотистого цвета, так как для изготовления отражающего слоя вместо алюминия