Фазовые переходы цикла Записи Данных:

1. Программа выполняет I/O цикл записи в порт 4 (EPP Порт Данных)

2. Линия nWrite установлена, и данные находятся на выходе параллельного порта

3. Строб данных установлен, с этого момента на nDataStrobe (в оригинале nWAIT) низкий уровень

4. Порт ждет подтверждения от периферии (nWAIT сброшен)

5. Строб данных сброшен и цикл EPP окончен

6. ISA I/O цикл окончен

7. На nWAIT установлен низкий уровень, чтобы указать, что может начинаться следующий цикл

Одной из наиболее важных особенностей является то, что полная передача данных происходит в пределах одного ISA I/O цикла. Следовательно, используя EPP протокол для передачи данных, система может достигать скоростей передачи от 500КБ до 2Mбайт в секунду. Таким образом, периферийные устройства, подключенные к порту, могут работать с той же производительностью, что и вставная плата ISA. Способность получить этот уровень производительности от устройства, подключенного к параллельному порту - одна из главных особенностей EPP протокола. С рукопожатиями передача данных идет на скорости самого медленного из двух интерфейсов: адаптера ведущего или периферийного устройства. Это свойство "адаптивной скорости" прозрачно и для ведущего, и для периферии. Все режимы передачи стандарта 1284 осуществлены с рукопожатиями.

Рукопожатие основано на том, что каждый переход сигнала управления подтвержден противоположной стороной интерфейса. В вышеупомянутой диаграмме nDataStrobe может быть установлен, потому что nWAIT низок, nWAIT сбрасывается в ответ на установление nDataStrobe, nDataStrobe сбрасывается в ответ на сбрасываемый nWAIT, и наконец nWAIT устанавливается в ответ на сбрасываемый nDataStrobe. Таким образом, периферия может управлять установкой времени, требуемого для действия. Это выполнено следующим способом: время установки является временем от установления nDataStrobe до сброса nWAIT, периферия управляет этим временем. Преимущество рукопожатия также состоит в возможности формирования цикла передачи, независимого от длины кабеля. Режимы Тетрады, Байта, EPP и ECP используют рукопожатие.

Как уже отмечалось, до -1284 EPP устройства отклоняются от 1284 протокола. В начале цикла nDataStrobe или nAddrStrobe устанавливаются независимо от состояния сигнала nWAIT. Это означает, что периферия не могла бы удерживать начало цикла при сброшенном nWAIT. Это иногда упоминается как EPP 1.7, в отношении предложения Xircom версии 1.7. Эта версия осуществлена Intel в оригинальном контроллере I/O 82360. 1284 EPP совместимая периферия будет работать должным образом с ведущим адаптером версии EPP 1.7, но периферия EPP 1.7 не может работать должным образом с 1284 совместимым ведущим.

Рисунок 2 - пример Address_Read цикла.

Рисунок 2 - EPP Address_Read Цикл

Регистры Интерфейса EPP

Самое простое представление EPP с точки зрения программного обеспечения - расширение определения регистров для стандартного параллельного порта. Как показано ранее, SPP состоит из трех регистров, смещенных от базового адреса порта: порт Данных, порт Статуса и порт Управления. Обычно реализации EPP расширяют это определение, чтобы использовать порты, не определенные SPP. См. таблицу 2

.

 

 

 

 

 

Таблица 2. Определения регистров EPP

Имя порта	Смещение	Режим	Чтение / запись	Описание
Порт данных SPP	+0	SPP/EPP	Запись	Стандартный порт данных SPP. Без автостробирования.
Порт статуса SPP	+1	SPP/EPP	Чтение	Чтение входов линий статуса интерфейса
Порт управления SPP	+2	SPP/EPP	Запись	Устанавливает состояние выходных линий управления.
Порт адреса EPP	+3	EPP	Чтение / запись	Генерация цикла чтения или записи адреса с рукопожатием
Порт данных EPP	+4	EPP	Чтение / запись	Генерация цикла чтения или записи данных с рукопожатием
Не определено	От +5 до +7	EPP	N/A	Используется по-разному в разных реализациях. Может использоваться для 16- и 32-разрядного ввода-вывода.

При выполнении одиночной инструкции записи по адресу "базовый_адрес + 4", контроллер EPP произведет необходимые сигналы рукопожатия и стробы, чтобы передать данные, использующие EPP Data_Write цикл. Инструкции ввода-вывода по базовым адресам, порты от 0 до 2, будут выполняться точно так же, как принято для стандартного параллельного порта. Это гарантирует совместимость со стандартными периферийными устройствами параллельного порта и принтерами. Циклы Адреса генерируются тогда, когда чтение или запись производятся по адресу "базовый_адрес + 3".

Порты от 5 до 7 используются по-разному различными реализациями аппаратных средств. Они могут использоваться для реализации 16- или 32-разрядного программного интерфейса, или как регистры конфигурации, или не использоваться вообще. Например, карта FarPoint Communications F/PortPlus имеет только интерфейс данных с 8 битами, но к ней можно обращаться, используя 32-разрядный ввод-вывод для EPP операций с данными. ISA контроллер перехватит 32-разрядный ввод-вывод и фактически произведет 4 быстрых 8-разрядных цикла ввода-вывода. Первый цикл будет адресован порту ввода-вывода, используя байт 0 (биты 0-7), второй цикл пойдет по адресу "порт + 1" для байта 1, тогда "порт + 2" для байта 2 и, наконец, "порт + 3" для байта 3. Эти дополнительные циклы производятся аппаратными средствами и прозрачны для программного обеспечения. Полное время для этих четырех циклов будет меньше, чем циклы для 4 независимых байтов. Например, в плате F/PortPlus (от FarPoint Communications) располагаются 4 порта ввода-вывода (со смещениями от 4 до 7) от внутреннего EPP регистра Данных. Это позволяет программному обеспечению использовать 32-разрядные операции ввода-вывода для EPP передачи данных. Циклы Адреса все еще ограничиваются 8-разрядным вводом-выводом.

Способность передавать данные к или от PC при помощи единственной инструкции позволяет параллельным портам в EPP режиме передавать данные на скоростях ISA шины. Быстрее, чем в программном цикле, блок данных может быть передан единственной REP_IO инструкцией. В зависимости от реализации порта ведущего адаптера и способности периферийного устройства, EPP порт может передавать данные со скоростями от 500КБ до почти 2M байт в секунду. Эта скорость передачи данных более чем достаточна для того, чтобы сетевые адаптеры, CD-ROM, стриммеры и другие периферийные устройства, работали при почти ISA уровне производительности.

EPP протокол и его текущие реализации обеспечивают тесную связь между периферийным драйвером и периферией. Это означает, что программа - драйвер всегда способна определять состояние связи с периферией и управлять им в любое время. Всегда можно смешивать операции чтения и записи и блочную передачу. Этот тип связи идеален для многих ориентируемых регистром или управляемых в реальном масштабе времени периферийных устройств типа сетевых адаптеров, систем сбора данных, портативных жёстких дисков и других устройств

Режим ECP

(Из файла ECPMODE.HTM)

Протокол Порта с Расширенными Возможностями, или ECP, был предложен Hewlett Packard и Microsoft как продвинутый режим для связи с принтером и периферийными устройствами типа сканера. Подобно протоколу EPP, ECP обеспечивает высокоэффективную двунаправленную связь между контроллером и периферийным устройством.

Протокол ECP обеспечивает следующие типы цикла в прямом и обратном направлениях:

1. Циклы Данных

2. Циклы Команды

Циклы команды делятся на 2 типа: подсчёт длины серии и адрес канала (Run-Length Count and Channel address).

В отличие от EPP, когда протокол ECP был предложен, была также предложена стандартная реализация регистров. Она может быть найдено в документе Microsoft "The IEEE 1284 Extended Capabilities Port Protocol and ISA Interface Standard", предлагаемом Корпорацией Microsoft. Этот документ определяет специфические свойства, которых нет в стандарте IEEE1284. Эти свойства включают Run_Length_Encoding (RLE) сжатие данных для контроллеров, FIFO для прямой и обратной передачи, и DMA также как программируемый Ввод - вывод для ведущего регистра интерфейса.

Свойство RLE допускает сжатие данных в реальном времени, при котором коэффициент сжатия может достигать 64:1. Это особенно полезно для принтеров и сканеров, которые передают большие растровые изображения с длинными строками идентичных данных. Для RLE режима необходимо, чтобы его поддерживали и главный компьютер, и периферийное устройство.

Адресация Канала концептуально немного отличается от адресации EPP. Адресация Канала предназначена для адресации нескольких логических устройств внутри одного физического устройства. Думайте об этом в терминах нового многофункционального устройства типа FAX/Printer/Modem. Внутри одного физического корпуса, присоединенного через один параллельный порт, имеется принтер, факс и модем. Каждая из этих отдельных функций может рассматриваться как отдельное логическое устройство внутри этого корпуса. При использовании адресации канала ECP при обращении к каждому из этих устройств Вы могли бы получать данные из модема, в то время как канал данных принтера занят обработкой изображения для печати. В режиме совместимости, если принтер занимает канал, он не освобождает его до окончания связи. В режиме ECP программный драйвер просто адресует другой канал, и связь может продолжаться.

Как и в других режимах 1284, протокол ECP переопределяет сигналы SPP, чтобы не противоречить подтверждению связи ECP. Таблица 1 описывает эти сигналы.

Таблица 1. Сигналы режима ECP

Сигнал SPP	Имя в режиме ECP	In/Out	Описание – Использование сигнала в режиме передачи данных ECP
NSTROBE	HostClk	Out	Используется с PeriphAck, чтобы передать данные или адрес в прямом направлении.
NAUTOFEED	HostAck	Out	Представляет состояние Команда/Данные в прямом направлении. Используется с PeriphClk для передачи данных в обратном направлении.
NSELECTIN	1284Active	Out	Высокий уровень, когда компьютер находится в 1284 режиме передачи.
NINIT	NReverseRequest	Out	Выставляется низкий уровень для установления обратного направления передачи.
NACK	PeriphClk	In	Используется с HostAck для передачи данных в обратном направлении.
BUSY	PeriphAck	In	Используется с HostClk, для передачи данных или адреса в прямом направлении. Представляет состояние Команда/Данные в обратном направлении.
PE	NAckReverse	In	Устанавливается низкий уровень, чтобы подтвердить nReverseRequest.
SELECT	Xflag	In	Флаг Расширяемости.
NERROR	NPeriphRequest	In	Низкий уровень устанавливается периферийным устройством, чтобы указать, что обратные данные доступны.
Data[8:1]	Data[8:1]	Bi-Dir	Используются для обмена данными между периферийным устройством и компьютером.

На рисунке 1 показано два прямых цикла передачи данных. Когда на HostAck высокий уровень, это указывает, что выполняется цикл данных. Когда на HostAck низкий уровень, выполняется цикл команды, и данные представляют собой или отсчет RLE, или адрес канала. Бит 8 байта данных используется для индикации RLE или адреса канала. Если бит 8 = 0, то биты 1-7 представляют отсчёт длины серии (0-127). Если бит 8 = 1, то биты 1-7 представляют адрес канала (0-127). Рисунок 6 показывает цикл данных, сопровождаемый циклом команды.

Рисунок 2 показывает обратный цикл команды канала, сопровождаемый обратным циклом данных канала. Стробы ввода-вывода (чтения или записи) на этих рисунках не показаны. Это потому, что ECP FIFOs используются для разделения передачи данных ISA, DMA или программируемого Ввода - вывода, из фактически ведущего устройства передачи данных (компьютера или периферийного устройства). Это разделение состояний передачи делает ECP протокол "свободно соединяемым" протоколом. Программный драйвер не знает о точном состоянии передачи данных. Если большой блок передается через DMA, драйвер не знает, передается ли 123-ий байт или 342,201-ый байт. Как в случае принтеров, программное обеспечение может об этом не заботиться. Важно только, была передача завершена или нет.

Рисунок 1. Цикл прямой передачи команды или данных ECP.

Фазовые переходы прямой передачи

1. Ведущее устройство помещает данные на линии данных и указывает на цикл данных, устанавливая высокий уровень на HostAck.

2.Ведущее устройство устанавливает на HostClk низкий уровень, чтобы сообщить о достоверности данных.

3. Периферийное устройство отвечает ведущему, устанавливая на PeriphAck высокий уровень

4. Ведущий устанавливает на HostClk высокий уровень. Этот фронт должен использоваться для синхронизации данных в периферийном устройстве.

5. Периферия устанавливает на PeriphAck низкий уровень, сообщая, что оно готово для следующего байта.

6. Повторение цикла, но теперь это цикл команды, потому что на HostAck низкий уровень.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: С момента свободного соединения передачи ECP, с FIFO возможно с обеих сторон интерфейса, важно обратить внимание, на каком шаге данные считаются "переданными". Это происходит на шаге 4, когда на HostClk устанавливается высокий уровень. В этот момент данные должны тактироваться в периферии и должны обновляться любые счетчики данных. В протоколе ECP есть состояние, которое может заставить передачу прерваться между шагами 3 и 4. В этом случае данные не должны считаться переданными.

На рисунке 2 показано другое различие между ECP и EPP протоколами. В EPP драйвер программного обеспечения может смешивать операции чтения и записи без каких-либо издержек или взаимного подтверждения. В протоколе ECP изменения направления передачи данных должны быть взаимно подтверждены. Ведущий должен запросить обратную передачу канала, устанавливая nReverseRequest и затем ждать ответа периферии, чтобы подтвердить запрос, устанавливая nAckReverse. Только тогда обратная передача данных канала может иметь место. Кроме того, так как предыдущая передача, возможно, была DMA, программное обеспечение ведущего должно или ждать окончания DMA, или прервать DMA, очистить FIFO, чтобы точно определить номер переданного байта, и затем запрашивать обратную передачу. Это добавляет много издержек при работе с периферией, которая требует много смешанных операций чтения и записи регистров или маленьких буферов.

Рисунок 2. Цикл обратной передачи команды или данных ECP.

Фазовые переходы обратной передачи

1. Ведущий запрашивает обратную передачу канала, устанавливая на nReverseRequest низкий уровень.

2. Периферия отвечает OK, устанавливая на nAckReverse низкий уровень

3. Периферия помещает данные на линии данных и сообщает о цикле данных, устанавливая на PeriphAck высокий уровень.

4. Периферия устанавливает на PeriphClk низкий уровень, сообщая о готовности данных

5. Ведущий отвечает, устанавливая на HostAck высокий уровень

6. Периферия устанавливает на PeriphClk высокий уровень. Этот фронт должен использоваться для тактирования данных в ведущем устройстве.

7. Ведущий выставляет на HostAck низкий уровень, сообщая о готовности к следующему байту.

8. Повторение цикла, но теперь это цикл команды, потому что на PeriphAck низкий уровень.

Программный и регистровый интерфейс ECP

Спецификация Microsoft " IEEE 1284 Протокол Порта с Расширенными Возможностями и Стандарт Интерфейса ISA" ("The IEEE 1284 Extended Capabilities Port Protocol and ISA Interface Standard") определяет общий регистровый интерфейс для основанных на ISA 1284 адаптеров с ECP. Эта спецификация также определяет множество режимов, в которых адаптер может работать. В таблице 2 перечислены эти режимы.

Таблица 2. Режимы регистров ECP

Режим	Описание
000	Режим SPP
001	Двунаправленный режим (байтовый режим)
010	Быстрый Centronics
011	Режим параллельного порта ECP
100	Режим параллельного порта EPP ^(замечание 1)
101	Зарезервирован
110	Тестовый режим
111	Режим конфигурации

^{(замечание 1)}Этот режим реализован в контроллере SMC FDC37C665/666 и не определен в спецификации ECP. Большинство 1284 контроллеров ввода - вывода осуществляет режим EPP подобным способом.

Регистровая модель для ECP порта подобна модели для стандартного параллельного порта, но в ней используется преимущество одной особенности архитектуры шины ISA. В IBM совместимой архитектуре PC используются только первые 1024 адреса портов ввода - вывода. Это - базовое пространство ввода - вывода от 0x000h до 0x3ffh. Чтобы адресовать этот диапазон, необходимо только 10 битов адреса (AD0-9). Для уменьшения стоимости в старых PC использовались и декодировались только эти биты адреса на ISA шине и поэтому доступное пространство ввода - вывода ограничивалось этими 1024 регистрами. В более новых PC фактически используется и декодируется большее количество битов адреса, позволяя увеличить доступное пространство ввода - вывода. Это создает многократные "страницы" первого 1КБ портов ввода - вывода. Программный драйвер может получать доступ к этим страницам, добавляя 1024 (0x400h hex) к базовому адресу, по которому обращаются. Поэтому обращение к адресам 0x378h и 0x778h дает доступ к двум регистрам на двух отдельных страницах, но гарантирует отсутствие конфликтов с любым другим установленным ISA устройством. Преимущество состоит в том, что, используя этот эффект "совмещения имен", новые платы могут "скрывать" регистры, расширяя таким образом доступное число регистров и поддерживая совместимость со старыми ISA платами, которые декодируют только 10 битов адреса.

Регистровая модель ECP использует это преимущество и определяет 6 регистров, которые фактически требуют только 3 порта ввода - вывода. В таблице 9 описаны эти регистры. Обратите внимание, что определение регистра может зависеть от текущего режима работы. Регистр ECR - наиболее важный аспект этой регистровой конфигурации. Это - регистр, который используется для задания текущего режима. Кроме того, этот регистр может использоваться программным обеспечением, чтобы определить, установлен ли ECP-совместимый порт в PC. Программное обеспечение для обнаружения может пытаться получить доступ к любым регистрам ECR, добавляя 0x402h к базовым адресам LPT портов, идентифицированных в таблицах портов LPT BIOS.

Таблица 3. Описание регистров ECP

Смещение	Имя	Чтение/запись	Режим ECP	Функция
000	Data	R/W	000-001	Регистр данных
000	ecpAfifo	R/W	011	ECP адрес FIFO
001	dsr	R/W	все	Регистр состояния
002	dcr	R/W	все	Регистр управления
400	cFifo	R/W	010	FIFO данных параллельного порта
400	ecpDfifo	R/W	011	FIFO данных ECP
400	tfifo	R/W	110	Тест FIFO
400	cnfgA	R	111	Регистр конфигурации A
401	cnfgB	R/W	111	Регистр конфигурации B
402	ecr	R/W	все	Расширенный управляющий регистр

Эта бумага не будет пытаться описывать все функции регистров ECP. Для получения информации относительно использования регистров и определений битов, пожалуйста обратитесь к документу Microsoft или описанию контроллера ввода - вывода.

Заметим, что если порт находится в стандартном режиме параллельного порта или двунаправленном режиме, то первые 3 регистра ведут себя так же, как стандартный параллельный порт. Этим достигается совместимость со старыми устройствами и драйверами устройств.

Использование этого порта аналогично использованию EPP порта. В регистр ecr записывается код режима, и затем данные передаются путем чтения или записи соответствующего порта ввода - вывода. Все подтверждения связи автоматически производятся контроллером интерфейса. Главное отличие состоит в том, что ECP порт, как предполагается, более управляется DMA, чем явными операциями ввода - вывода. Опять же, это - свободно соединенный интерфейс, который предназначен, прежде всего, для периферийных устройств, которые обмениваются большими блоками данных.

Переговоры

(Из файла negoti8.htm)

В предыдущих разделах описаны все режимы IEEE 1284-совместимого интерфейса. Периферийному устройству не надо работать во всех режимах. Переговоры необходимы для ведущего устройства, чтобы определить возможности подключенной периферии и иметь метод установки интерфейса в один из режимов.

Для удовлетворения этой потребности была разработана концепция переговоров. Переговоры - это последовательность событий на параллельном интерфейсе, которая не влияет на старые устройства, но обеспечит идентификацию 1284 периферии. Они основаны на том, что старое устройство не будет отвечать на переговоры и поэтому ведущий останется в совместимом режиме, в то время как 1284 периферия ответит на последовательность, и тогда может быть установлен любой требуемый режим, поддерживаемый ведущим и периферией.

Во время переговоров ведущий помещает запрос на линиях данных и затем начинает последовательность переговоров. Запрос может быть предназначен для того, чтобы установить интерфейс в специфический режим или запросить идентификатор периферийного устройства. Идентификация устройства будет обсуждена позже. На рисунке 8 показана основная последовательность переговоров.

Байт Расширяемости используется в течение переговоров, чтобы попросить периферию войти в определенный режим передачи, или запросить у периферии идентификатор устройства. Идентификатор устройства может быть возвращен в любом обратном режиме канала, кроме EPP. В таблице 1 описан байт расширяемости и допустимые величины. XFlag используется периферией для подтверждения, что требуемый режим доступен. На XFlag будет всегда устанавливаться высокий уровень (№ 6 на рисунке 8) как положительное подтверждение для всех запросов, кроме обратной передачи в режиме Тетрады. Всем 1284-совместимым устройствам надо поддерживать режим Тетрады для обратной передачи. Бит запроса расширяемости связи используется, чтобы обеспечить механизм для будущего расширения и дополнения новых эксплуатационных режимов и особенностей.

Переговоры и идентификатор устройства - ключевые особенности будущей способности платформ PC определять конфигурацию системы и устанавливать подключенную к параллельному порту периферию согласно этому определение.

Таблица 1. Значения битов байта расширяемости.

Бит	Описание	Допустимые величины бита (8765 4321)
8	Запрос расширяемости связи	1000 0000
7	Запрос режима EPP	0100 0000
6	Запрос режима ECP с RLE	0011 0000
5	Запрос режима ECP без RLE	0001 0000
4	Зарезервирован	0000 1000
3	Запрос идентификатора устройства	Возвращает данные используемого режима: Режим тетрады 0000 0100 Режим байта 0000 0101 Режим ECP без RLE 0001 0100 Режим ECP с RLE 0011 0100
2	Зарезервирован	0000 0010
1	Режим байта	0000 0001
Нет	Режим тетрады	0000 0000

Рисунок 1. Основная последовательность переговоров

Фазовые переходы переговоров 1284

1. Ведущий помещает требуемый байт расширяемости на линии данных

2. Затем ведущий устанавливает на nSelectIn высокий уровень и на nAutoFeed низкий, сообщая о последовательности переговоров.

3. 1284 периферия ответит, установив на nAck низкий уровень, а на nError, PE и Select - высокий. Несовместимая с 1284 периферия не будет отвечать.

4. Ведущий устанавливает на nStrobe низкий уровень. Это используется для стробирования байта Расширяемости в периферии.

5. Тогда ведущий устанавливает на nStrobe и nAutoFeed высокий уровень, сообщая периферии, что она распознана как 1284 устройство.

6. Периферия отвечает, устанавливая на PE и nError низкий уровень, если периферия может передавать данные в обратном направлении, и на Select высокий уровень, если требуемый режим доступен, или на Select низкий уровень, если требуемый режим не доступен.

7. Теперь периферия устанавливает на nAck высокий уровень, сообщая, что последовательность переговоров закончена, и сигнальные линии находятся в состоянии, совместимом с запрошенным режимом.

 

Монтаж Кабелей по стандарту IEEE 1284

(Из файла 1284CABL.HTM)

Чтобы гарантировать высокую производительность при длине кабеля 10 м и способность к взаимодействию между различными платформами и периферийными устройствами, 1284 стандарт определяет характеристики для монтажа кабеля.

Вопреки популярной вере, не имеется никакой такой вещи, как "стандартный" параллельный кабель принтера. Это обычно относится к кабелю с вилкой DB25 на одном конце и 36-выводным защёлкивающимся соединителем на другом. Внутри кабели могут иметь от 18 до 25 проводников, от 1 до 8 проводов земли, они могут иметь экран из фольги и-или оплётки и, возможно, провод утечки. С таким разнообразием типов монтажа нет никакой возможности управлять импедансом кабеля, взаимными влияниями, емкостью и производительностью. Это прекрасно для 10КБ в секунду на 6 футах, но не будет работать надежно для 2M байт в секунду при 30 футах длины кабеля.

Некоторые параметры монтажа для кабелей по стандарту 1284:

1. Все сигналы передаются витыми парами и возвращаются по земле.

2.Каждый сигнал и возвращающая земля имеют неуравновешенный характеристический импеданс 62 6 ома в полосе частот от 4 до 16 MHz

3. Взаимное влияние между проводами должо быть не более 10 %

4. Кабель должен иметь минимум 85 % оптический охват оплёткой.

5.Экран кабеля должен быть связан с соединителем при помощи 360-градусного концентрического метода. Связь косичкой неприемлема.

6.Собранные по стандарту кабели должны быть маркированы: "IEEE Std 1284-1994 Compliant"

Пожалуйста, обратитесь к 1284 стандарту для полного списка требований к совместимости. Стандарт определяет множество различных конфигураций монтажа кабеля.

Ниже приводится список возможных типов монтажа:

AMAM

Type A Male to Type A Male

AMAF

Type A Male to Type A Female

AB

Type A Male to Type B Plug

AC

Type A Male to Type C Plug

BC

Type B Plug to Type C Plug

CC

Type C Plug to Type C Plug

Длина кабеля может быть 10, 20 или 30 футов у некоторых изготовителей. Так как этот кабель имеет хорошую производительность, не требуется ограничиваться 6 футами.

Соединители по IEEE1284

(Из файла 1284conn.htm)

1284 стандарт идет вне описания новых режимов передачи данных и фактически определяет механический интерфейс и электрические свойства совместимого параллельного порта. Многие из проблем, связанных с подключаемыми к параллельному порту устройствами, являются результатом того, что не имелось никакого стандарта электрического интерфейса для параллельного порта. Розетка DB25 стала стандартом для PC или соединителя ведущего устройства, но имелись много различных реализаций драйверов, резисторов, конденсаторов, и т.д. для электрического интерфейса.

1284 комитет чувствовал, что в первую очередь нужно определить следующие цели:

1. Гарантировать электрическую и механическую совместимость среди всех 1284 совместимых устройств.

2. Гарантировать, что 1284 интерфейс работал бы с существующими перифериями параллельного порта и адаптерами.

3. Гарантировать передачу и целостность данных на самых высоким скоростях

4. Увеличить расстояние до 10M (30 футов)

Чтобы выполнить эти задачи, стандарт определяет nребования к соединителям, электрическому интерфейсу и кабелю.

Соединители 1284

Стандарт различает три типа соединителей для 1284 интерфейса.

1284 Тип A: 25-контактный DB25

1284 Тип B: 36 контактный .085 centerline Champ connector with bale locks

1284 Тип C: 36-контактный .050 centerline mini connector with clip latches

На рисунке 1 показано, на что похожи эти соединители.

Рисунок 1. Соединители 1284 интерфейса ввода-вывода.

Для новых проектов рекомендуется соединитель типа C. Он меньше, чем предыдущие соединители, имеет простой в использовании замок с зажимами для удержания кабеля и обеспечивает самый легкий монтаж кабеля с оптимальными электрическими свойствами. Кроме того, кабель, собранный с этим соединителем, предусматривает еще два сигнала. Эти сигналы - Peripheral Logic High и Host Logic High. Они могут использоваться, чтобы определить, включено ли устройство на другом конце кабеля. Это даёт некоторую степень интеллектуального управления для 1284 интерфейсов.

Электрический интерфейс IEEE1284

(Из файла 1284elec.htm)

Сначала параллельный порт не имел определенной электрической спецификации, которая идентифицировала бы драйвер, приемник, окончания линий и требования к емкости, чтобы гарантировать совместимость между любыми устройствами. Адаптеры ведущих устройств и периферии выпускались с любыми величинами притягивающих резисторов на линиях управления, открытым коллектором или обычными выходами для линий данных и управления, и, что хуже всего, конденсаторами до 10 000 pF на линиях стробирования и данных. Это делало невозможным создание нового протокола интерфейса без явного определения требуемых электрических параметров, чтобы гарантировать работоспособность.

1284 стандарт определяет два уровня совместимости интерфейса, Уровень 1 и Уровень 2. Интерфейс 1 Уровня определен для изделий, которые не должны работать на высокой скорости, в продвинутых режимах, но где есть потребность воспользоваться способностью канала этого стандарта к обратной передаче. Интерфейс уровня 2 предназначен для устройств которые будут работать в продвинутых режимах, с длинными кабелями и на более высоких скоростях передачи данных. Это обсуждение будет иметь дело прежде всего с интерфейсами уровня 2. Пожалуйста, обратитесь к стандарту для получения полных требований для 1 или 2 Уровня

Требования для драйверов и приемников уровня 2 определены в интерфейсе соединителя. Требования к драйверу:

1.Выходное напряжение высокого уровня не должно превышать +5.5V.

2.Выходное напряжение низкого уровня должно быть не меньше, чем -0.5V.

3.Выходное напряжение высокого уровня в установившемся состоянии должно быть по крайней мере +2.4V при вытекающем токе 14mA.

4.Выходное напряжение низкого уровня не должно превышать +0.4V при втекающем токе 14mA.

5.Импеданс выхода драйвера (Ro), измеренный в соединителе, должен быть 50 5 Ом при напряжении 1/2(Voh минус Vol).

Скорость нарастания выходного напряжения драйвера должна быть 0.05-0.40 V/nS

Подобно требованиям к драйверу, в интерфейсе соединителя определены требования к приемнику. Требования к приемнику:

1. Приемник должен противостоять пиковым переходным процессам напряжения на входе между -2.0V и +7.0V без повреждения или ошибок.

2.Входной порог высокого уровня для приёмника не должен превышать 2.0V

3.Входной порог низкого уровня для приёмника должен быть по крайней мере 0. 8V.

4. Приемник должен обеспечивать входной гистерезис по крайней мере 0. 2V, но не больше, чем 1. 2V.

5.Входной ток высокого уровня для приемника не должен превышать 20мкA при +2. 0V.

6.Входной ток низкого уровня для приемника не должен превышать 20мкA при +0. 8V.

7.Паразитная емкость не должна превышать 50pF.

На рис.1 показано рекомендующееся завершение линии для пары драйвер/приемник. Ro представляет импеданс выхода в соединителе. Предполагается, что этот импеданс соответствует импедансу кабеля, чтобы минимизировать шум, вызванный несогласованными импедансами. В зависимости от типа используемого драйвера, может требоваться ряд резисторов Rs, чтобы получить правильный импеданс.

На рис.2 показано рекомендуемое завершение линии для приёмно-передающих пар Уровня 2, типа линий данных.

Имеются изделия, представляемые компаниями типа Texas Instruments и National, которые обеспечивают, объединенные решения для 1284 интерфейса Уровня 2. Они включают активные драйверы, и приемники, также как пересестра потягивают сети.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: Когда Microsoft впервые представил ECP, было рекомендовано требование завершения, которое не согласовывалось с 1284 спецификацией. Оно включало AC терминатор для каждой из линий. От этого предложения с тех пор отказались, и текущая рекомендация предлагает использовать интерфейс, определенный в IEEE 1284 спецификации.

Приводы для чтения компакт-дисков

Введение

Приводы CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory):Приводы для чтения CD-ROM (компакт-дисков) пришли на смену дискетам и стали основным способом хранения и распространения данных, смогли упаковать большие объемы информации на сравнительно небольшом носителе с высокой надежностью хранения данных. Приводы для чтения CD-ROM дисков различаются по типу интерфейса, по типам поддерживаемых дисков (форматы и виды носителей - CD-R и CD-RW), по скорости чтения и по способу загрузки диска в привод.

Приводы CD-ROM, использующие современный интерфейс, при работе в операционных системах семейства Microsoft Windows не требуют установки драйверов для своей поддержки. Используются стандартные средства, однако, должен быть установлен драйвер контроллера, к которому подсоединен привод. В Win95-98, и WinMe драйвер контроллера обычно устанавливается автоматически, за исключением SCSI контроллеров. В WinNT и Win2000 иногда требуется установка не только SCSI , но и ATAPI (IDE, EIDE) контроллеров. При необходимости использования приводов под ОС MS-DOS и родственных ей (IBM-DOS, DR-DOS и т.п.) необходимо применять драйвер, устанавливаемый через служебный файл config.sys (например - cdrom.sys) и программу mscdex.exe, запускаемую из autoexec.bat. В ОС типа UNIX, LINUX приводы подключаются при помощи процедур подмонтирования (mount) приводов.

Приводы CD-R/CD-RW: Логичным развитием приводов CD-ROM явилось появление устройств, способных не только читать, но и записывать данные на специальные диски CD-R и CD-RW, именуемые в народе "болванками". Это существенно облегчило решение многих проблем, например, стало возможным архивировать свои данные с высокой степенью надежностью хранения информации, создавать собственные музыкальные и видео диски. Единственным неудобством по сравнению с использовавшимися ранее дискетами стало то, что для создания дисков надо использовать специальные программы, но и это в последнее время преодолевается с появлением нового формата записи UDF. Этот формат, при использовании специальных драйверов, позволяет записывать данные на диск с помощью стандартных способов копирования, предусмотренных в Windows.

Приводы подразделяются на CD-R (используют только однократно записываемые диски) и CD-RW (применимы также и многократно перезаписываемые носители). Также, как и CD-ROM, приводы CD-R и CD-RW можно классифицировать по используемому интерфейсу, по поддерживаемым форматам записи и чтения, по скорости работы и по способу загрузки диска в привод.

Интерфейсы подключения данных приводов те же, что и приводов CD-ROM, однако при подключении привода CD-R (или RW) от интерфейса требуется в первую очередь стабильная скорость подачи данных, поскольку перерыв в потоке данных может привести к опустошению буфера данных и порче диска, что особенно неприятно для дисков CD-R, ведь их перезаписать невозможно. Поэтому, первоначально для записывающих устройств использовался интерфейс SCSI, а сейчас, с ростом скорости ATAPI интерфейса и повышением производительности процессоров, интерфейс SCSI используется реже. В последнее время появились приводы, способные делать паузы во время записи, если поток данных по какой-либо причине прервался, и возобновлять ее по восстановлении передачи данных Это, к примеру, технология BurnProof (впервые появилась на приводах Plextor), или технология JustLink, используемая, к примеру, в приводах RICOH и NEC, некоторые производители также назвают ее "Write Proof".

Приводы DVD-ROM: Дальнейшим развитием технологии изготовления приводов CD-ROM явилось появление привода DVD-ROM. DVD расшифровывается как Digital Versatile disk, то есть цифровой универсальный диск. Теоретически вмещает в себя до 17 гигабайт информации за счет использования двусторонних и двухслойных дисков, и появился благодаря разработке новых коротковолновых лазеров, использующихся в считывающих головках привода. Появление дисков такого объема позволило выпускать на компакт-дисках высококачественные видеофильмы с возможностью воспроизведения цифрового многоканального звука, с выбором языка звукового сопровождения и субтитров, и даже предоставило возможность переключаться между точками съемки сцен. Современные приводы DVD-ROM могут читать практически любые диски: CD-ROM , DVD , CD-I, Video CDs, CD-R, и CD-RW диски. Первые DVD приводы не могли читать CD-R и/или CD-RW диски.

По сравнению с приводами CD-ROM приводы DVD-ROM не имеют значительных внешних конструктивных особенностей. По применяемым интерфейсам эти приводы также повторяют своих предшественников, за исключением самых старых интерфейсов. А в настоящее время большинство производителей выпускают приводы с интерфейсом ATAPI.

Существенным отличием приводов DVD-ROM от приводов CD-ROM является система региональной защиты, разработанная для обеспечения возможности выхода фильмов в разное время в разных регионах, а также для некоторой защиты авторских прав производителей видеопродукции. Она подразумевает деление стран на 6 регионов и распространение в пределах одного региона дисков с его кодом. Остальные диски, по замыслу разработчиков защиты, не должны воспроизводиться в нем. В зависимости от наличия этой системы приводы делятся на категории RPC-1 (без блокировки по коду региона) и RPC-2 (с блокировкой). Однако сейчас уже появились программы, позволяющие решить эту проблему путем перепрошивки программного обеспечения, записанного внутрь привода, а многие изготовители приводов сознательно выпускают приводы RPC-1.

По поддержке приводов DVD-ROM операционными системами, как устройств хранения информации, общие соображения остаются теми же, что и для CD-ROM. Для воспроизведения видео используются либо аппаратные, либо программные декодеры изображения. Аппаратные декодеры поставляются в комплекте с приводами DVD-ROM и имеют в своем составе программное обеспечение для воспроизведения видео. Это ПО может также поставляться в комплекте с видеокартой, которая может обладать аппаратными функциями декодирования, либо приобретаться отдельно. Такое ПО также может использовать систему защиты при помощи региональных кодов, но это встречается не часто.

Приводы DVD-RW, DVD±RW:Следом за выходом в свет DVD-ROM, в продаже появились приводы DVD-RAM, предоставившие пользователям невиданные ранее возможности создания собственных дисков емкостью 2.6 и 4.7 гигабайта на сторону (стандарт, предложенный DVD консорциумом, и в настоящее время развивающийся), а фирмы Hewlett Packard, Philips и Sony разрабатывают стандарт DVD-RW (также именуемый как Plus RW), способный записывать до 3,95 гигабайт на одну сторону диска.По поддержке приводов DVD-RAM операционными системами общие соображения остаются теми же, что и для CD-ROM, однако следует обратить внимание, что для создания дисков необходимо приобретаемое отдельно специальное программное обеспечение, разные версии которого разрабатываются для каждого привода отдельно.

Интерфейсы

Как известно, отличительной особенностью интерфейса IDE является реализация функции контроллера в самом накопителе. Именно поэтому подключение подобных приводов к компьютеру выполняется через достаточно простенькую плату адаптера. Данный интерфейс поддерживает, как правило, программный ввод-вывод. Подсоединение привода к плате интерфейса выполняется посредством плоского кабеля, который отличается обычно по числу контактов в зависимости от фирмы - производителя накопителя (Sony - 34-контактный, Panasonic 40-контактный кабель) .

Компания Western Digital разработала так называемую спецификацию Enchanced IDE. Этот документ поддержали практически все ведущие компании по производству накопителей. Новый интерфейс позволяет подключать одновременно до четырех приводов жестких дисков. Но самое главное, спецификация Enchanced IDE позволяет не только увеличить количество подключаемых устройств, но и использовать другие типы устройств, например приводы CD-ROM или стримеры. В частности, Western Digital для поддержки накопителей CD-ROM с интерфейсом IDE предлагает протокол ATAPI (ATA Packed Interface) . ATAPI является расширением протокола ATA и требует незначительных изменений в системной BIOS. В общем случае используется специальный драйвер. В последнее время появились накопители, которые поддерживают не только интерфейс IDE, но и EIDE/ATAPI.

Необходимо отметить, что SCSI интерфейс более высокого уровня, нежели IDE. Физически SCSI-шина представляет собой плоский кабель с 50-контактными разъемами, через которые можно подключить до восьми периферийных устройств. Стандарт SCSI определяет два способа передачи сигналов - синфазный и дифференциальный. Версии шины SCSI с дифференциальной передачей сигнала дают увеличить длину шины. Чтобы гарантировать качество сигналов на магистрали SCSI, линии шины должны иметь согласование с обеих сторон (набор согласующих резисторов, или терминатор) .

Версия интерфейса SCSI-2 позволяет повысить пропускную способность магистрали за счет увеличения тактовой частоты обмена и сокращения критических временных параметров шины, применения новейших БИС и высококачественных кабелей. Таким образом реализуется “скоростной” вариант SCSI-2 - Fast SCSI-2. “Широкий” (Wide SCSI-2) вариант магистрали, предусматривает наличие дополнительных 24 линий данных благодаря подключению второго 68-проводного кабеля (для приводов CD-ROM не применяется) . Обычно скорость передачи данных по шине SCSI(-2) для приводов CD-ROM достигает от1.5-2 до 3-4 Мбайт/с.

Несмотря на стандартность интерфейса SCSI, проблема совместимости приводов с SCSI-адаптерами по-прежнему остается. В случае реализации собственного интерфейса подключение других устройств, кроме привода CD-ROM, достаточно проблематично. Здесь следует отметить, что существует спецификация ASPI (Advanced SCSI Programming Interface) , которую разработала фирма Adaptec - ведущий производитель адаптеров SCSI. ASPI определяет стандартный программный интерфейс для основного (host) адаптера SCSI. Программные модули ASPI достаточно легко стыкуются друг с другом. Основным программным модулем ASPI является ASPI-хост-менеджер. С ним связываются программы-фрайверы ASPI, например, для таких устройств, как приводы CD-ROM, флоптические и сменные жесткие диски, сканеры и т.д.

В том случае, если производитель SCSI-устройства поставляет ASPI-совместимый драйвер, то он совместим со всеми хост-адаптерами или интерфейсными картами Adaptec и большинства других производителей. К сожалению, в ряде случаев производители приводов CD-ROM поставляют свою карту контроллера с собственным (несовместимым с ASPI) драйвером, называя интерфейс SCSI. Это следует иметь в виду, если вы хотите подключить к SCSI другие устройства.

Хотя теоретически интерфейс SCSI может обеспечить скорость обмена несколько выше, нежели IDE, на практике все обстоит несколько сложнее. Не следует забывать, например, тот факт, что IDE-интерфейс использует в основном программный ввод-вывод, а SCSI-устройства в большинстве случаев - передачу данных по прямому доступу к памяти. В однопользовательских системах программный ввод-вывод часто оказывается гораздо эффективнее. Это особенно четко проявляется при использовании улучшенных алгоритмов кэширования. Преимущество SCSI-адаптеров неоспоримо в первую очередь в многозадачных и многопользовательских системах. Дело в том, что команды для SCSI-устройства могут быть построены в очередь, что освобождает процессор для выполнения других операций. Кроме того, если привод CD-ROM используется в локальной сети как коллективное устройство, альтернативы SCSI, пожалуй, пока нет.

С другой стороны, установка IDE-привода достаточно проста. В большинстве случаев справедлив принцип “включай и работай”. Для нормальной работы в файлы конфигурации системы обычно не требуется добавлять никаких дополнительных программных драйверов.

Для SCSI-адаптера процесс установки более сложен. Во-первых, следует помнить о разделяемых системных ресурсах: портах ввода-вывода, прерываниях IRQ, каналах прямого доступа к памяти DMA, областях в верхней памяти UMB. Во-вторых, требуется верно определить SCSI ID для конкретного устройства, в-третьих, не следует забывать, сигнале четности (запретить или разрешить), установке терминаторов и т.д. Кроме того, файлы конфигурации обязательно должны быть дополнены соответствующими программными драйверами адаптера и устройств.

Что же касается стоимости, то SCSI-адаптера обычно в компьютере нет, и его приходится покупать дополнительно

Основные параметры приводов

Скорость доступа (access time)определяет среднее время (в миллисекундах) , необходимое для обнаружения и загрузки первого блока данных во внутренний буфер. Стандарт MPC 1 устанавливает такое время в одну секунду или менее, но большинство современных приводов имеют скорость доступа около 0.3 с. Разумеется, этот параметр не включает в себя время, необходимое для выхода двигателя на рабочий режим.

Скорость передачи данных (dats-transfer rate)зависит от двух факторов - плотности данных и скорости вращения диска. Под плотностью в данном случае понимают количество бит (впадин) на дюйм (или миллиметр). Так, для 16-битного стерео сигнала качества аудио-CD (частота 44.1 кГц) скорость должна быть 1.4 Мбита/с. Разделив это значение на число бит в байте (8) , мы получим 176.4 Кбайта/с усредненное значение для скорости передачи данных. Стандарт МСР 1 определяет скорость передачи данных как 150 Кбайт/с, МСР 2 - 300 Кбайт/с. В настоящее время наибольшее распространение получили приводы, использующие технологию удвоения скорости вращения диска. Именно в этом случае скорость передачи достигает значения 300 Кбайт/с. Подобные устройства удовлетворяют спецификации МСР 2, поскольку имеют время поиска менее 400 мс. Появились модели приводов с утроенной, учетверенной и даже ушестеренной скоростью вращения.

Под размером блока данных (data block size)понимают минимальное количество байт, которые передаются на компьютер через интерфейсную карту. Иначе говоря, это единица информации, с которой оперирует контроллер привода. Минимальный размер блока данных в соответствии со спецификацией МРС равен 16 Кбайт. Поскольку файлы на компакт-диске обычно достаточно большие, то промежутки между блоками данных ничтожно малы.

Размер буфера- размер внутреннего буфера (кэш-памяти), в который считываются файлы перед их передачей.

Поддержка проигрывания аудиодисковозначает, что с помощью привода CD-ROM вы сможете слушать обычные музыкальные компакт-диски. Этой возможностью обладают практически все современные модели приводов. Некоторые модели не требуют для этого специальных программ - воспроизведение аудио-CD выполняется на “аппаратном” уровне. Для включения этого режима на передней панели привода имеется специальная кнопка.

Тип загрузки диска. Существует два типа приводов CD-ROM. В первом случае диск устанавливается напрямую (например, в приводах Mitsumi). Во втором случае для установки диска используется специальная кассета.

Устройство и принцип работы

Как известно, большинство накопителей бывают внешними и встраиваемыми (внутренними). Приводы компакт-дисков в этом смысле не являются исключением. Большинство предлагаемых в настоящее время накопителей CD-ROM относятся к встраиваемым. Внешний накопитель, как правило, стоит заметно дороже. Форм-фактор современного встраиваемого CD-ROM определяется двумя параметрами: половинной высотой (Half-High, HH) и горизонтальным размером 5.25 дюйма. Таким образом, для установки подобного накопителя в компьютер требуется свободный монтажный отсек 5.25 дюйма.

На передней панели каждого накопителя имеется доступ к механизму загрузки компакт-диска в привод. Также там расположены индикатор работы устройства (обычно Busy) , гнездо для подключения наушников или стереосистемы (для прослушивания аудиодисков), а также регулятор громкости (также для аудио-CD). Кроме того, при использовании контейнера на передней панели имеется отверстие, с помощью которого можно извлечь компакт-диск даже в аварийной ситуации, например если не срабатывает кнопка Eject.

На задней панели практически всех без исключения приводов CD-ROM находятся по крайней мере три разъема: интерфейсный, питания и аудио. Назначение первых двух, видимо, не вызывает вопросов. Разъем для вывода звука позволяет подключать привод к звуковой карте. Это удобно при прослушивании аудиодисков, поскольку не требует переключения акустической системы или наушников с одного гнезда на другое.

Кроме этих разъемов с задней панели привода доступен набор перемычек (jumpers), или переключателей (switches), которые определяют номер устройства и режим работы. Кроме этих разъемов при использовании SCSI-интерфейса с задней панели привода доступны также резисторы-терминаторы. Не следует забывать, что резисторы-терминаторы должны быть установлены на host-адапторе SCSI и приводе компакт-дисков, если к шине интерфейса не подключены другие устройства.

В приводе компакт-дисков можно выделить несколько базовых элементов: лазерный диод, сервомотор, оптическую систему (включающую в себя расщепляющую призму) и фотодетектор.

И так, считывание информации с компакт-диска, так же как и запись, происходит при помощи лазерного луча, но, разумеется, меньшей мощности. Сервомотор по команде внутреннего микропроцессора привода перемещает отражающее зеркало. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч на конкретную дорожку. Такой луч, попадая на отражающий свет островок, через расщепляющую линзу отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается фотодетектор фиксирует двоичный ноль (цифровая информация представляется чередованием впадин (не отражающих пятен) и отражающих свет островков). В качестве отражающей поверхности компакт-дисков обычно используется алюминий. Разумеется, вся поверхность компакт-диска покрыта прозрачным защитным слоем. В отличие от, например, винчестеров, дорожки которых представляют собой концентрические окружности, компакт-диск имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от внутреннего диаметра к наружному. Тем не менее, одна физическая дорожка может быть разбита на несколько логических. В то время, как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, т.е. с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity) , компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних секторов осуществляется с увеличенным, а наружных с уменьшенным числом оборотов. Именно этим обусловливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.

Носители типа CD-R могут быть записаны самим пользователем на специальном CD-R-приводе. В основном здесь применяются технологии, основанные на изменении отражающих свойств вещества подложки компакт-диска под действием луча лазера. Кстати, надо заметить, что перезаписываемые компакт-диски в несколько раз дороже обычных. Дело в том, что в качестве светоотражающего слоя в них используется уже не алюминий, а золото (подобные диски обычно служат как мастерные для дальнейшего тиражирования). Читать CD-R-диски можно на обычном приводе.

Запись CD диска

Немного об общей схеме пишущих CD-ROM (она представлена на рис. 1). В отличие от обычного, пишущий CD-ROM состоит из двух основных частей: блока подготовки информации и ее записи на диск-заготовку и блока считывания информации с диска.

Для иллюстрации выбран был процесс записи-считывания аудиоинформации, так как в этом случае информация проходит наиболее длинный путь. При записи цифровых данных отличие заключается в отсутствии блоков ЦАП-АЦП и несколько иной организации кадров информации.

Рис. 1. Схема передачи информации во время записи аудиодиска

Как видно по схеме, входная информация, прежде чем попасть на головку записи-считывания, претерпевает некоторые преобразования. Во-первых, в блоке мультиплексора происходит преобразование непрерывного потока параллельного кода цифровых данных в блоки последовательного кода размером 2352 байт. Такое преобразование необходимо для того, чтобы «уложить» информацию на непрерывную спиральную дорожку и иметь возможность в любой момент найти ее по номеру блоков.

В зависимости от формата записи, а единого и обязательного формата, к сожалению, до сих пор не существует, эти блоки содержат от 4 до 6 полей. Первое поле обязательно всегда. Оно содержит 12 байт синхронизации и представляет собой обыкновенный синхросигнал. На этом поле головка считывания настраивается на «вхождение» в кадр записи и правильное считывание информации. Второе поле также является обязательным и содержит 8 байт заголовка кадра, в котором записывается номер кадра информации и служебная информация. Благодаря этому CD-ROM находит на диске необходимый участок информации: поиск происходит по номеру блока, в котором информация записана. Кроме того, за счет дополнительных байтов заголовка, входящих в каждый кадр, можно вписать в тело основной информации нечто полезное, но необязательное. Например, если это касается аудиоинформации, в это поле можно вписать имена исполнителей и авторов произведения, год создания произведения, время исполнения и т.д.

Далее следует поле подзаголовка, которое не является обязательным для всех форматов записи и может содержать 8 байт информации. Это поле в основном используется при записи информации в формате MPEG. Здесь также записывается служебная информация для наиболее устойчивой работы CD с данным форматом.

Следующим является обязательное поле данных, которое в зависимости от формата записи может содержать от 2048 до 2324 байт данных. В данном поле записывается собственно та информация, которая необходима пользователю. Последними являются одно или два поля коррекции ошибок, которые могут содержать до 284 байт кодов коррекции. С помощью этих полей CD-ROM производит отбраковку и восстановление испорченной информации.

В блоке мультиплексора происходит только начальное формирование кадров. Окончательно кадры формируются в блоке защиты, где производится перемежение, т.е. перегруппировка записываемых байт информации в соседних кадрах и запись кодов коррекции по методу Рида – Соломона. В этом блоке каждый байт информации как бы «размазывается» по нескольким кадрам и растягивается по поверхности диска до размера в несколько миллиметров. Этим обеспечивается высочайшая помехозащищенность записываемой информации.

Последней операцией при подготовке данных к записи является кодирование информации в байтах 14-разрядными EFM-кодами. Эта операция необходима для соблюдения условия, что в последовательном коде данных между двумя соседними единицами должно быть не более 10, но не менее 2 нулей. Осуществляется это очень просто. В 14-разрядном коде каждому возможному 8-разрядному слову ставится в соответствие 14-разрядное, которое в любом возможном случае сочетания слов позволит выполнить требуемое условие, и на выход системы никогда не поступит подряд более 10 или менее 2 нулей. Для усиления гарантии выполнения условия между двумя словами может быть два т.н. соединительных бита. Далее поток сигналов поступает на головку записи и в виде модулированного по амплитуде оптического сигнала – на CD-заготовку.

При промышленном изготовлении диска-оригинала весь процесс сводится к тому, что на поверхности диска вдоль информационной дорожки формируются выемки-питы глубиной до 1 мкм. Считывание информации с конечного диска осуществляется по разнице рассеивающих свойств поверхности диска и пита при подсветке его слабым лучом лазера. Вторичные диски производятся методом штампования с оригинала. Штампованный диск по своей структуре, как правило, является трехслойным. Собственно диск из прозрачного пластика на одной поверхности имеет отштампованную спиральную дорожку питов и покрыт с этой стороны слоем отражающего материала – как правило, алюминия. Для защиты от повреждений сверху наносится еще один защитный слой пластика.

Отличием записываемой заготовки пишущего драйва является то, что мощности его лазера не хватает для того, чтобы выжигать питы. Для получения требуемого эффекта записи-считывания у записываемых заготовок имеется слой красителя, наносимый между телом заготовки и отражающим слоем. При воздействии луча лазера краситель разогревается до температуры около 200°C и в точке формирования пита темнеет, теряя отражающие свойства. Таким образом, окончательный эффект считывания информации такой же, как и при считывании информации со штампованного диска. Разница между ними состоит в несколько меньшей отражательной способности записываемых дисков.

Диски CD-RW, в отличие от простых заготовок, покрыты не слоем красителя, а слоем аморфного вещества, которое под действием лазерного излучения, нагревающего его до 500°C, кристаллизуется и меняет свои отражающие свойства. При повторном нагреве лазерным лучом до температуры около 200°C вещество отражающего слоя вновь переходит в аморфное состояние. Таким образом, изменяя интенсивность лазерного излучения, можно записать информацию на диск CD-RW и при необходимости стереть ее.

CD-диски

Введение

Прошло довольно много времени с момента создания первого диска с оптическим способом записи информации. Такие диски стали называть компакт-дисками (compact disk), или просто CD. Как показал опыт использования компакт-дисков, они оказались очень удобными для хранения и распространения довольно значительных объёмов любой информации, а не только звуковых записей, для которых, собственно, и разрабатывались эти диски. Компакт-диски очень просты в эксплуатации. Их ёмкость сегодня достаточна для размещения любой программы, базы данных внушительных размеров, рекламного ролика и т.п. CD-ROM, безусловно, является самым универсальным и самым дешёвым видом массовой памяти. Стоимость хранения мегабайта информации на компакт-диске не превышает сотых долей цента. Поэтому сейчас практически не выпускается компьютеров без привода CD-ROM. Как следствие массового применения, и сами диски и устройства их чтения в настоящее время продолжают дешеветь, что не может нас не радовать.

Единственным недостатком компакт-дисков до недавнего времени было то, что такие диски можно было только читать. Этот недостаток сейчас успешно преодолён. Более того, вследствие всеобщего распространения приводов CD-ROM обмен информацией с помощью компакт-дисков оказался значительно удобней, чем с помощью магнитооптических дисков, LS-120 и даже ZIP. Поэтому, как только в продаже появились устройства записи на компакт-диски (CD-R/RW), их стали покупать, несмотря на заоблачную цену. Это привело к тому, что цена и на CD-R/RW стала снижаться буквально на глазах, что способствовало их более широкому распространению и, соответственно, дальнейшему снижению их цены (и снижению цены на заготовки для записи).

Структура CD диска. Представление информации на CD диске

Всем известно, что информация на компакт-диске («настоящем», который называется CD-ROM) представляется в виде «питов» (pit – яма, углубление). Внешний вид основы (до нанесения отражающего слоя) приведён на рис. 1. Трёхмерное изображение поверхности основы CD-ROM построено по результатам измерений, проведенных по нашей просьбе в лаборатории атомно-силовой микроскопии Института физики полупроводников Национальной академии наук Украины. Измерения выполнены с помощью атомно-силового микроскопа (Atomic Force Microscope) NanoScope IIIa фирмы Digital Instruments.

Рис. 2. Так выглядит основа CD-ROM перед нанесением отражающего слоя

Каждый пит – это не биты записанной информации, нельзя питы и ленды связывать с «1» или «0». Каждый пит или ленд представляет сразу несколько бит информации.

Дело в том, что информация, подготовленная к размещению на компакт-диске, подвергается ряду сложных преобразований. В первую очередь это мощная система помехоустойчивого кодирования. Помехоустойчивое кодирование и особенно система, примененная в компакт-дисках, – это очень интересная, но и весьма сложная тема. В рамках данного цикла статей мы её касаться не будем. Для правильного понимания дальнейшего материала нам важно вспомнить только два момента.

Во-первых, то, что информация представлена в последовательном коде.

Во-вторых, то, что после всех преобразований, связанных с помехоустойчивым кодированием, непосредственно перед размещением информации на компакт-диске осуществляется ещё одно, так называемое канальное кодирование. В компакт-дисках применяется канальный код EFM (Eight to Fourteen Modulation). Этот код разработан фирмой Philips специально для лазерной звукозаписи. Суть канального кодирования EFM заключается в том, что каждый байт информации заменяется 14-разрядным словом из специальной таблицы преобразования. К полученному таким образом 14-разрядному слову по определённому правилу добавляется ещё три так называемых соединительных разряда. В результате канального кодирования получается непрерывная последовательность бит, причём между двумя единицами никогда не может быть меньше двух или больше десяти нулей.

Именно эта последовательность бит, в которой между двумя единицами не меньше двух и не больше десяти нулей, и представлена на компакт-диске питами. Причём питы и ленды чередуются в моменты, соответствующие началу бита, равного «1». Если до этого был, например, «ленд», то становится «пит», и наоборот. Таким образом, питы и ленды с точки зрения представления информации равнозначны и характеризуют только временные интервалы между двумя единицами в последовательности бит. Поскольку состояние (ленд или пит) изменяется в моменты, соответствующие именно началу бита, равного «1», то протяженность каждого участка (и пита, и ленда) лежит в пределах от 3 периодов тактовой частоты (это называется интервалом 3Т) до 11 периодов (11Т), т.е. включает и длительность одного бита, равного «1» (рис. 2).

Рис. 3. Представление информации на компакт-диске

От участка, который называется «ленд», свет лазера отражается и попадает в фотоприёмники. От участков, которые называются «пит», свет, конечно, тоже отражается, но из-за расфокусировки луча в фотоприёмники не попадает (рис. 2а).

Размеры каждого пита чрезвычайно малы, меньше диаметра сфокусированного пятна лазера. Поэтому ток фотоприёмника не мгновенно появляется и исчезает, а плавно изменяется от минимального до максимального значения (рис. 2б). Это так называемый высокочастотный информационный сигнал.

Чтобы можно было выделить информацию, высокочастотный информационный сигнал преобразуется компаратором в последовательность прямоугольных импульсов (рис. 2в).

Длительность каждого из полученных таким способом прямоугольных импульсов кратна периоду следования битов последовательного кода (рис. 2г). Каждые 14 последовательных периодов декодируются в один байт информации, соединительные разряды просто отбрасываются.

Такая сложная система появилась, конечно, не от хорошей жизни. Питы, кроме того, что в их расположении на диске содержится записанная информация, выполняют и другие, очень важные для считывания этой информации функции.

Дело в том, что на компакт-диске информация упакована с очень высокой плотностью. Размеры каждого пита очень малы – порядка 0,6 мкм, а шаг спирали – всего 1,6 мкм. При таких размерах точно позиционировать считывающую головку можно только с помощью замкнутой системы автослежения. Все приводы CD-ROM имеют достаточно сложный механизм автослежения (автотрекинга). Причём какой-либо дополнительной разметки на диске нет. Слежение осуществляется за самой дорожкой с данными и именно за расположенными по спирали питами. Управляющий сигнал для системы автослежения может вырабатывается только тогда, когда присутствуют тёмные участки (питы), поскольку ленд – это на самом деле вся остальная (кроме питов) поверхность диска, и какая-либо информация на ней отсутствует.

Благодаря описанному выше способу представления информации тёмные участки (питы) не могут отсутствовать больше, чем 10 периодов тактовой частоты. Этого вполне достаточно, чтобы следящая система успевала своевременно корректировать положение головки.

Вторая трудная задача, которая возникает при считывании информации с компакт-диска, – это точное выделение временных интервалов, соответствующих периоду следования символов последовательного кода. Ведь на самом деле период следования символов зависит от скорости вращения диска. Поддерживать скорость вращения диска с требуемой точностью практически невозможно. Поэтому было принято другое решение: скорость вращения диска только примерно соответствует требуемой, а временные интервалы определяются периодом следования встроенного тактового генератора. Частота и фаза этого генератора подстраивается под реальную скорость поступления информации с помощью инерционной системы автоподстройки. Благодаря инерционности этой системы корректировать частоту и фазу генератора не обязательно каждый период. Но периодическая коррекция всё же требуется, и канальный код EFM как нельзя лучше подходит для данной задачи.

Структура CD-R диска. Представление информации на CD-R диске

По своему устройству диск CD-R (заготовка для записи), также как и его «штампованный» собрат, напоминает слоёный пирог (рис. 4) и отличается только наличием активного (регистрирующего) слоя.

Рис. 4. Строение CD-R диска

Для записи информации служит активный слой. Однако качественные характеристики CD-R определяются всеми слоями. Поэтому давайте просто рассмотрим CD-R последовательно, слой за слоем.

Основа

Главной «деталью» CD-R диска является основа. От качества изготовления основы зависит почти половина качества всего диска. Правда, к характеристикам материала, из которого выполнена основа, особых требований не предъявляется, применяется тот же поликарбонат, который используется и при изготовлении CD-ROM. Но вот рельеф основы намного сложнее, чем у записанного диска (CD-ROM). Трудности начинаются с того, что «чистая», незаписанная заготовка не содержит никакой информации и, соответственно, на ее поверхности не должно быть никаких питов. Но ведь питы – это не только хранимая информация, но и источник данных для работы следящей системы. Как же на незаписанной заготовке удержать записывающую головку на воображаемой спирали с достаточной точностью? Для этого основа CD-R диска при изготовлении получает разметку – сплошную спиральную канавку (Pregroove). Трёхмерное изображение поверхности основы CD-R, построенное по результатам измерений, также выполненных по нашей просьбе в лаборатории атомно-силовой микроскопии Института физики полупроводников Национальной академии наук Украины, приведено на рис. 5.

Рис. 5. Так перед нанесением следующих слоёв выглядит основа CD-R

Точные значения ширины, глубины и даже угла наклона боковых стенок – это и есть самое большое ноу-хау фирмы, выпускающий CD-R.

Эта направляющая канавка заполняется органическим красителем. Благодаря красителю луч лазера несколько ослабляется, поэтому от самой канавки в фотоприёмники попадает меньше света, чем от остальных участков диска. Этого достаточно для надёжной работы следящей системы устройства записи. Конечно, краситель не может быть очень тёмным. Ведь его наличие не должно в дальнейшем мешать считывающим устройствам, которые могут и не предполагать наличие спиральной разметки. Но следящая система записывающего устройства специально разработана для отслеживания положения относительно слабоконтрастной дорожки.

В CD-ROM питы не только содержат полезную информацию и позволяют следить за информационной дорожкой, но и служат для синхронизации частоты своего тактового генератора с частотой следования битов считываемого последовательного кода. Отсутствие питов у незаписанного CD-R заставляет применять весьма хитроумные технические решения для синхронизации частоты тактового генератора (в данном случае со скоростью вращения диска). В частности, в CD-R канавка выполнена не в виде ровненькой спирали, как её представлял себе Архимед, а с микроскопическими отклонениями – вобуляцией (рис. 6).

Рис. 6. Так выглядит вобуляция направляющей канавки

Частота колебаний канавки относительно спиральной траектории составляет 22,05 кГц (для скорости вращения диска 1х). Соответственно, один период этих колебаний занимает 60 мкм спиральной траектории. Амплитуда колебаний всего 0,03 мкм, значительно меньше ширины самой канавки, но этого достаточно, чтобы выделить колебания с частотой 22,05 кГц и синхронизировать этими колебаниями частоту своего тактового генератора.

К сожалению, на этом трудности с определением местоположения записывающей головки не заканчиваются. Как известно, информация на CD-ROM записана отдельными порциями – кадрами (секторами, блоками). В заголовке каждого кадра содержится служебная информация, в том числе и о номере текущего кадра. Номер кадра представляется двоично – десятичным кодом в формате (минута):(секунда):(номер кадра в пределах данной секунды). Каждая секунда содержит 75 кадров. Пока на CD-R не записано ни одного кадра, информации о номере кадра не может быть. Но она ведь нужна!

На самом деле эта информация есть и на девственно чистом CD-R. Запрятана она также в форме канавки. Это так называемое действительное время по разметке (ATIP – Actual Time In Pregroove). Вся спиральная разметка разбивается на фреймы, каждый из которых по длительности соответствует одному кадру информации. Информация о номере фрейма (будущего кадра) представлена на разметке путем сдвига частоты вобуляции на 1 кГц от значения 22,05 кГц, т.е. реально частота вобуляции принимает значения 21,05 кГц или 23,05 кГц. То или иное текущее значение частоты вобуляции играет ту же роль, что и питы и ленды на поверхности CD-ROM. Номер фрейма – это 42 последовательных временных интервала, закодированных рассмотренным выше кодом EFM. Серия из 42 временных интервалов декодируется в 3 байта, из них один байт (две десятичные цифры) – это минута, один байт (две десятичные цифры) – секунда и один байт (также две десятичные цифры) – номер фрейма в текущей секунде.

Спиральная канавка у CD-R начинается несколько ближе к центру диска, чем у обычного CD-ROM начинается последовательность питов. На этом начальном участке, недоступном, как правило, для считывающих приводов CD-ROM, расположены две служебные области: для калибровки мощности лазера перед записью PCA (Power Calibration Area) и для временного хранения таблицы содержания диска PMA (Program Memory Area). PCA используется для выбора оптимальной мощности лазера перед каждой записью, а PMA – для временного хранения таблицы содержимого диска в процессе записи.

PCA и PMA являются таблицами фиксированной длины ёмкостью по 99 элементов каждая, что и ограничивает возможное количество сессий.На этом участке существует также специальная таблица, в которой содержатся некоторые сведения, характеризующие данный CD-R. Таблица содержит специальную информацию, которая присутствует всегда, и дополнительную информацию, которая может быть на диске, а может и не быть. Специальная информация – это, например, сведения об производителе матрицы, с которой изготовлена основа данного CD-R, сведения о применяемом красителе и оптимальной мощности лазера, код применения (например, для бытовых аудиорекордеров). Дополнительная информация – это, например, максимальная и минимальная скорость записи. Таблица выполнена путем формирования самых настоящих «питов» и «лендов», как в CD-ROM, т.е. не может быть изменена никаким способом. Но она может быть прочитана.

Активный слой

Активный слой – на самом деле это и есть тот краситель, которым заполняется направляющая канавка. Так он и задумывался. Но, несмотря на то, что сейчас мы рассматриваем этот слой только как заполнение красителем специальной канавки, это все же слой. Почему это так, нам станет предельно понятно после того, как мы разберемся с технологическими особенностями изготовления CD-R. Сейчас же давайте только посмотрим, каким же образом осуществляется запись информации на CD-R, или, другими словами, как канавка превращается в питы.

Выжигаем информацию:

В процессе записи на отдельных участках мощность лазера увеличивается от 0,7 мВт (мощность при считывании) до величины порядка 8 мВт (для первой скорости). Энергия лазерного луча поглощается органическим красителем и преобразуется в тепло. Иногда этот процесс называется «прожигание». Термин «прожигание» не совсем точен и в некотором смысле даже вреден. Создается впечатление, что в отражающем слое или где-то ещё создаются «дырки». На самом деле под действием выделяющегося тепла происходят различные изменения (рис. 7).

Рис. 7. Так канавка превращается в питы

В результате нагрева краситель обугливается и в нём появляются микроскопические газовые пузырьки. В процессе выделения газов увеличивается объём красителя и деформируется отражающий слой. Краситель нагревается до температуры, превышающей температуру плавления поликарбоната, вследствие чего и сама основа в данной точке плавится и деформируется.

Для разных дисков и разных режимов записи могут преобладать те или иные эффекты. Это не столь важно, в любом случае прозрачность такого участка с точки зрения лазера значительно ухудшается, что эквивалентно «питу» в обычном CD-ROM. Возникает только путаница, как это всё назвать. Ведь под термином «ленд» понимается вся поверхность диска, не занятая питами. Собственно, слово-то land и переводится с английского как «поверхность». И в дисках CD-R есть самый настоящий ленд: это участки поверхности между витками направляющей канавки. Поэтому канавка у незаписанного диска CD-R называется просто канавка (groоve), а после записи вся канавка считается разбитой на ряд питов. Только одни питы обозначают питы (pit marks pits), а другие питы обозначают ленды (land marks pits).

После того, как диск записан, надобность в канавке с ATIP отпадает. Обычные приводы CD-ROM даже не догадываются о её существовании, а просто анализируют тёмные и светлые участки диска. При этом, когда привод читает записанный диск, то следить за дорожкой ему даже легче. Даже на участках, соответствующих ленду на «алюминиевом» диске, т.е. светлых участках, сама дорожка немного темнее остальной поверхности. Но вот считывать записанную информацию труднее, чем с CD-ROM. Это и меньший коэффициент отражения из-за наличия дополнительного слоя, это и качество формирования питов лазерным лучом. Качество формирования питов зависит, конечно, в первую очередь от свойств красителя, поэтому рассмотрим этот вопрос подробнее.

В действительности взаимодействие луча лазера с активным слоем намного сложнее. Но более строго мы сможем рассмотреть влияние параметров активного слоя на качественные характеристики CD-R только после краткого анализа особенностей технологического процесса изготовления CD-R, что и будет сделано в продолжении данной статьи. Сейчас же мы можем обсудить характеристики красителей только как вещества, которое заполняет направляющую канавку и «прожигается» в процессе записи.

Красители

В настоящее время на рынке представлены первоклассные модели CD-R дисков с различным активным слоем. Конечно, каждый тип активного слоя обладает своими специфическими характеристиками. И производители CD-R на этом основании проводят мощные рекламные акции для доказательства того, что применяемый данной компанией активный слой самый активный в мире. Taiyo Yuden гордится тем, что она первая применила активный слой на основе цианина, и именно он лег в основу стандарта под названием «Оранжевая книга», в котором описывается, каким должен быть CD-R. Ей вторит TDK, которая говорит что только цианин хорош для Audio CD (подразумевается, наверное, не просто цианин, а именно цианин от TDK). Концерн Mitsubishi Chemical разработал краситель Metal Azo и почти убедил нас в том, что только диски Verbatim, использующие краситель Metal Azo, пригодны для записи. А в это время Mitsui Advanced Media, Inc. запатентовала по крайней мере два типа красителей на основе фталоцианина и утверждает, что её диски – это «диски третьего тысячелетия». Где же правда?

Если оставить в стороне рекламную шумиху вокруг данного вопроса, то окажется, что существует только две разновидности красителей: на основе цианина и на основе фталоцианина.

Цианин – это краситель, который исторически первым начал применяться в CD-R. Своё название он получил из-за цвета (cyan – голубой). Никакого отношения к ядовитым цианидам он не имеет.

В чистом виде цианин никогда не применялся в CD-R. Сам по себе этот краситель очень чувствителен к солнечному свету, поэтому всегда требует применения стабилизирующих добавок. Цианин имеет достаточно тёмный цвет. Поэтому направляющая дорожка оказывается очень контрастной, и любое записывающее устройство изначально с успехом справлялось с задачей отслеживания этой дорожки. Но из-за тёмного цвета коэффициент отражения света даже на тех участках, которые должны быть светлыми, получается не очень высок. Это являлось основной причиной того, что «золотые диски» плохо читались в обычном приводе CD-ROM. Конечно, за время существования CD-ROM и записывающие устройства, и читающие приводы, и сам краситель стали уже не те, что были 20 лет назад. В современных заготовках на основе цианина какие-либо проблемы, связанные с цветом красителя, практически исключены. Единственной действительной проблемой является чувствительность цианина к ультрафиолетовым лучам. Диск, эксплуатируемый в солнечных помещениях, может довольно быстро растерять все записанные на него битики.

Кроме того, цианин идеально работает при записи на первой скорости, но при увеличении скорости записи качество записи, как правило, оставляет желать лучшего. Поэтому исследования, направленные на улучшение эксплуатационных характеристик цианина, продолжаются и сейчас. Наиболее значительная разработка в этом плане – это краситель Metal Azo.

Краситель Metal Azo разработан концерном Mitsubishi Chemical и применяется только в дисках с торговой маркой Verbatim. Это тоже цианин, но с уникальными патентованными стабилизирующими добавками. Диски Verbatim имеют очень приятный насыщенный синий цвет. Приятно брать в руки, и ни с какими другими не спутаешь. Но главное достоинство этих дисков, конечно, не в красоте. Благодаря добавкам удалось значительно повысить стойкость красителя к ультрафиолетовым лучам и теплу. Кроме того, значительно расширился диапазон скоростей записи. Именно поэтому диски Verbatim пользуются заслуженным уважением.

Фталоцианин разработан одним из самых известных производителей CD-R – фирмой Mitsui. Одной из целей разработки было именно понижение чувствительности к ультрафиолетовым лучам. Фталоцианин сам по себе намного стабильнее, чем цианин, и поэтому не требует никаких дополнительных стабилизирующих добавок. Преобладающим эффектом при записи диска с активным слоем на основе фталоцианина является выделение газов с образованием пузырьков и сопутствующей деформацией отражающего слоя. Поэтому фталоцианин требует меньшей мощности лазера при записи (рис. 8).

Рис. 8. Требуемая мощность лазера при записи (по данным Mitsui Toatsu)

Фталоцианин, в противоположность цианину, очень хорошо работает на повышенных скоростях записи и плохо – на первой скорости.

Фталоцианин имеет золотистый цвет и значительно светлее цианина. Более того, даже после записи диск остается почти прозрачным. На этом основании многие испытывают предубежденность к нескромно-светлым дискам. Но реальных причин для беспокойства всё же нет. Это мы видим, какого цвета краситель у CD-R. Лазер же по своей природе дальтоник. Он «не понимает» цвет. Для него существуют только яркие участки и тёмные. Более того, лазерная головка определяет яркость только в инфракрасной области света, которую мы не видим. Поэтому мы с лазером никогда и не поймём друг друга. Остаётся полагаться только на обещания разработчиков красителя, что с точки зрения лазера краситель достаточно тёмный. Что же касается того факта, что диск остается светлым после записи, то и здесь ничего удивительного нет. Поскольку основным эффектом при записи для фталоцианина является образование газовых пузырьков и практически отсутствует потемнение, то сформированные питы в основном просто рассеивают свет. Мы-то видим и рассеянный свет, но лазеру, чтобы что-то увидеть, нужно очень точно этот свет сфокусировать. Поэтому лазеру записанные на фталоцианине питы всё равно кажутся абсолютно чёрными.Конечно, когда первые диски с фталоцианиновым активным слоем только появились, с ними были реальные проблемы. Но проблемы были связаны не с худшими характеристиками красителя, а с тем, что эти характеристики не такие, как у цианина. Устройства записи не были готовы к работе с такими дисками. Во-первых, по всей видимости, не только для нас, но и для лазера фталоцианин несколько прозрачнее цианина. Некоторые записывающие устройства, похоже, просто теряли канавку в процессе записи и безнадежно портили заготовки. Но главное, даже если запись и происходила успешно, прочитать записанный диск можно было только на отдельных приводах CD-ROM. Низкое качество записи было связано чаще всего с тем, что записывающий привод или не понимал, какую мощность должен развить его лазер, или просто не мог стабильно поддерживать пониженный уровень мощности. Но это был период, когда для каждого привода приходилось подбирать тип заготовок, на которых запись проходила более-менее успешно. Ну и что, компьютерщики со стажем могут вспомнить период, когда обычные дискетки хорошо читались только в том приводе, на котором были записаны. Время то прошло. Сейчас, благодаря активной деятельности Orange Forum, такой проблемы не существует в принципе. И диски с надписью Mitsui, использующие фталоцианиновый краситель, считаются если не самыми лучшими, то уж, по крайней мере, одними из лучших в мире.

Качество диска – это способность без существенных ошибок записать информацию и способность достаточно долго ее хранить без увеличения частоты ошибок чтения записанной информации.Со способностью без существенных ошибок записать информацию всё более-менее ясно. Каждый тип красителя требует своего режима записи. Поэтому если записывающее устройство позволяет правильно выдерживать требуемый режим записи для данного вида красителя, то и запись будет качественной. Таким образом, вопрос качества записи на заготовках с данным типом красителя – это в первую очередь вопрос качества записывающего устройства. Что же касается способности длительного хранения записанной информации, то здесь все производители дисков пытаются напустить побольше тумана. Одни обещают сто лет, другие двести. И аргументы вроде бы у всех убедительные. На самом же деле оценка длительности хранения информации – это прогноз, основанный в основном на математических расчётах и тестах искусственного старения. Единой методики нет, поэтому каждая фирма выбирает такую методику, при которой её диски выглядят лучше. А уж в рамках выбранной методики вычисления делаются честно, без подтасовок. Но если сравнить результаты прогнозов, выполненных различными фирмами, то перестаешь вообще чему-нибудь верить. Для примера, на рис. 9 слева приведены результаты прогнозов для красителя Metal Azo, а справа – для фталоцианина.

Рис. 9. Какой же краситель лучше

Другие слои CD-R

Отражающий

От параметров отражающего слоя также в большой степени зависит качество заготовки. Но здесь всё же у производителей CD-R не так много возможностей для маневра. Первые CD-R выпускались только с отражающим слоем из настоящего золота. Самой большой проблемой было обеспечить более-менее приемлемую отражающую способность, которая зависит как от свойств отражающего слоя, так и от свойств красителя. Благодаря исследованиям специалистов компании Tajyo Yuden было найдено удачное сочетание: золото по цианину. И до сих пор многие предпочитают диски именно с таким отражающим слоем. Но на самом деле для покупателей этот вопрос должен стоять на последнем месте. Это только со стороны кажется, что если в конструкции чего-либо применяется золото, то это хорошо. В действительности же лучше получается, когда каждому времени свой овощ. Золото применялось вынуждено, когда и технология производства самих дисков еще не устоялась, и применяемые красители не позволяли использовать другие металлы. По ряду же параметров серебряное покрытие для CD-R предпочтительнее, особенно для заготовок, предназначенных для записи дисков на высоких скоростях и применяющих «прозрачные» красители. Могут применяться и специальные сплавы, обеспечивающие в ряде случаев даже лучшее качество (для конкретного красителя, разумеется), чем чистое серебро. Таким образом, сейчас можно встретить диски с отражающим слоем из чистого золота, из чистого серебра и из блестящей фольги, состав которой от нас скрывают. Причем скрывают не потому, что в применении специально разработанной для этих целей фольги есть что-то нехорошее, а из популистских соображений. Нам ведь кажется, что лучше всего применять золото. Ну, в крайнем случае, серебро. Как же производитель может громко сказать, что он применяет не то, что мы хотим! А ведь покупаем то мы не золото и не серебро, а весь диск целиком.

Защитный

Защитный слой практически не участвует в процессе записи. Но при эксплуатации качество защитного слоя гораздо важнее качества любого даже самого активного слоя. Ведь отражающий слой очень тонок. Да и держится он, честно говоря, больше на честном слове, чем на предшествующем ему активном слое. Любое повреждение отражающего слоя приведёт к тому, что лучу лазера не от чего будет отражаться, и с его точки зрения в этом месте образовался один сплошной пит гигантских размеров. Для механической защиты отражающего слоя и введён защитный слой. Понимая важность защитного слоя для эксплуатации, многие производители CD-R считает своим долго написать на своём диске или хотя бы на упаковке что-то вроде «Scratch resistant». Но защитный слой служит не только для механической защиты. Если мы сделаем на поверхности отражающего слоя надпись очень мягким фломастером, то слой, может быть, и не повредится. Но кто же знает, какими чернилами заправлен фломастер. А для лазера, в общем-то, всё равно, соскоблили мы отражающий слой или аккуратно растворили в чём-нибудь.Некоторые фирмы запатентовали специальные покрытия, обладающие улучшенными защитными свойствами. Например, покрытие InfoGuard от Kodak. Это действительно хорошая защита, хотя по своей сути любой защитный слой – это специальный прочный лак, возможно с вкраплёнными твердыми частичками.

Декоративные слои

Декоративные слои могут не иметь для «живучести» диска никакого значения. По крайней мере если мы записываем один диск для себя и вообще не делаем на самом диске поясняющих надписей. Однако, если речь идет об изготовлении партии дисков, то покрытие должно позволять нанести на его поверхность рисунок и поясняющие надписи. А то ведь и защитный слой может не помочь. Но эти вопросы относятся скорее к технологии нанесения рисунков и надписей на поверхность компакт-диска. Поэтому мы рассмотрим данный вопрос подробнее в последующих публикациях, когда будем обсуждать технологии печати изображений на компакт-дисках.

Таким образом, для CD-R «слои всякие нужны, слои всякие важны». Беда только в том, что мы не можем, даже заказывая диск непосредственно на заводе, предъявить свои требования к каждому слою. Мы можем только купить диск определенной марки, той марки, которую выпускает данный завод.

ATIP

Как известно, информация на CD-ROM записана отдельными порциями – кадрами (секторами, блоками). В заголовке каждого кадра содержится служебная информация, в том числе и о номере текущего кадра. Номер кадра представляется двоично – десятичным кодом в формате (минута):(секунда):(номер кадра в пределах данной секунды). Каждая секунда содержит 75 кадров. Пока на CD-R не записано ни одного кадра, информации о номере кадра не может быть. Эта bajhvfwbzсодержится в ATIP.

ATIP - это сокращение от Absolute Time In Pregroove (Абсолютная длительность ведущей дорожки). На всех дисках CD-R и CD-RW имеется предварительно записанная спиральная дорожка, которая обеспечивает правильное позиционирование записывающей головки, а колебания этой дорожки (синусоида с частотой 22,05 кГц) сообщают рекордеру информацию о синхронизации. Колебания дорожки являются модулированными по частоте сигналом в +/- 1 кГц, из которых и состоит синхронизирующий сигнал абсолютной длительности диска. .

Сигнал ATIP записан в области lead-in, расположенной в начале диска. В этой области содержится некоторая информация о болванке. Единственной практический полезной информацией ATIP являются данные о количестве блоков на диске, которое определяется длительностью ведущей дорожки.

В сигнале ATIP также содержится информация о конструкции и производителе болванки.

Пример ATIPинформации:

ATIP97m24s11f

Factory Sony Corp.

Dye Type Cyanine (Type 1)

Color Top Silver

Capacity 656.40 MB (74:43:00 / LBA: 336075)

OverWrite-

Speed1x- 16x

Структура данных хранящихся в ATIPсигнале по спецификации «Оранжевая книга»:

enumformat_codes

{format_TOC= 0x00, /* Возвращенные данные -TOC, поле Track/Session содержит номер дорожки */

format_session_info= 0x01, /*Возвращенные данные - Информация о сессии, поле Track/Session зарезервано*/

format_full_TOC= 0x02, /*Возвращенные данные - ПолныйTOC, поле Track/Session содержит номер сессии */

format_PMA= 0x03,/* Возвращенные данные -PMA, поле Track/Session зарезервировано */

format_ATIP= 0x04, /* Возвращенные данные -ATIP, поле Track/Session зарезервировано */

};

struct atip_A1_data //структура данных ATIP

{

unsignedcharrec_speed_hight: 4; /*Самая высокая скорость записи

000b – Зарезервированная ячейка

001b - 2X

010b - 4X

011b - 6X

100b- 8X

101b..111b– «Смотреть в Оранжевой Книге»

*/

unsignedcharrec_speed_low: 3; /* Самая низкая скорость записи

000b- Зарезервированная ячейка

001b- 2X

010b..111b- «Смотреть в Оранжевой Книге»

*/

unsignedcharres1 : 1; /*При корректной записи должны быть равны 0*/

unsignedcharres2 : 1;

unsignedcharMPF_value: 3; /* Значение функции модуляции/мощности привода */

unsigned char power_factor : 3; /* Коэффициент умножение мощности*/

unsignedcharres3 : 1; /*При корректной записи должны быть равны 0*/

unsignedcharres4 : 4;

unsignedcharpower_ratio: 3; /* Рекомендуемое коэффициент мощности при стирании/записи */

unsigned char res5 : 1;

};

struct atip_info //информация ATIP

{

unsignedchardata_length[2]; /*количество байт, на которые будут перемещен лазер в ответ на команду */

unsigned char res1;

unsigned char res2;

unsignedcharreference_speed: 3; /*Информация указывающая рекомендуемую скорость записи носителя допустимая только дляCD-RW

00h= Зарезервированная ячейка

01h- 2Xзапись.

*/

unsignedcharres3 : 1;

unsignedcharindicative_DWP: 3; /*информация, указывающая рекомендованную

начальную лазерную мощность*/

unsignedcharres4 : 1; /* При корректной записи должны быть равны 1*/

unsignedcharres5 : 6;

unsignedcharURU: 1; /* (URU) Флаг ограниченной работы носителя

1 - указывает, что установленныйCD-R/RWдиск определен для неограниченного использования

0 - установленный CD-R/RWдиск определен для ограниченного использования

*/

unsignedcharres6 : 1; /* /* При корректной записи должен быть равен 0*/

unsignedcharvalid_A3 : 1; /* 1 – полеA3 доступно */

unsigned char valid_A2 : 1; /* 1 - поле A2 доступно */

unsigned char valid_A1 : 1; /* 1 - поле A1 доступно */

unsignedchardisk_subtype: 3; /*эти поля сообщают о качестве носителя, согласно Оранжевой Книжной Части 2 или Части 3 (B1, B2, B3).

000b– Нормальный перезаписываемый носитель

001b– Высокоскоростной перезаписываемый

010b– Средний типаA, низкаяBetaкатегория(A-)

011b-Средний типаA, высокаяBetaкатегория (A+)

100b- Средний типаB, низкаяBetaкатегория (B-)

101b- Средний типаB, высокаяBetaкатегория (B+)

110b- Средний типаC, низкаяBetaкатегория (C-)

111b- Средний типаC, высокаяBetaкатегория (C+)

*/

unsignedchardisk_type: 1; /* тип диска 0 -CD-R, 1 -CD-RW*/

unsignedcharres7 : 1; /* При корректной записи должны быть равны 1*/

unsigned char res8;

/* Начальная ячейка lead-in. Значение читается изATIPи возвращается в 16-ом формате */

unsigned char leadin_start_time_M; /* ... (Min.). */

unsigned char leadin_start_time_S; /* ... (Sec.) */

unsigned char leadin_start_time_F; /* ... (Frame.) */

unsigned char res9;

/* Конечная ячейка lead-out. Значение читается изATIPи возвращается в 16-ом формате */

unsigned char leadout_start_time_M; /* ... (Min.) */

unsigned char leadout_start_time_S; /* ... (Sec.) */

unsigned char leadout_start_time_F; /* ... (Frame.) */

unsigned char res10;

atip_A1_data A1_value;

unsigned char res11;

unsigned char A2_value[3]; /* Зарезервированная ячейка */

unsigned char res12;

unsigned char A3_value[3]; /* Зарезервированная ячейка */

unsigned char res13;

};

TOC

TOC (таблица содержания) определяет расположение начала треков и их длину на диске. ТОС присутствует на всех CD. Если ее нет, то диск будет нечитаем на проигрывателе CD или дисководе CD-ROM. CD рекордеры записывают ТОС при финализации диска

Диск, на который можно добавить данные, «открыт». Все данные записываются в последнюю сессию. После того, как вы закончили запись, вы закрываете сессию. Если вы хотите записать мультисессионный диск, в это же время вы открываете новую сессию. Если вы не откроете новую сессию в это же время, то позже вы не сможете это сделать, а это значит, что вы не сможете добавить данные на CD-R. Весь диск считается «закрытым». Процесс «закрытия» сессии называется «финализацией», «фиксацией» или просто «закрытием» сессии. Если вы закрыли последнюю сессию, это значит, что вы финализировали, фиксировали, или закрыли диск.

Односессионный диск имеет три основных области: lead-in (вводную), которая содержит Таблицу содержания (или TOC); программную, содержащую треки с аудио и/или данными; и lead-out (выводящую), в которой не содержится ничего значимого. На «открытом» односессионном диске еще не записаны области lead-in или lead-out.

Если вы записываете данные на диск и оставляете сессию открытой, таблица содержания ТОС, которая указывает проигрывателю CD или приводу CD-ROM местоположение треков, записывается в отдельной области, называемой Program Memory Area (Область памяти программы), или PMA. CD рекордеры являются единственными устройствами, обращающими внимание на PMA, поэтому при открытой сессии вы не увидите своих данных на стандартном проигрывающем устройстве. CD проигрыватели не найдут ни одного аудио трека, а приводы CD-ROM не увидят треков с данными. После финализации сессии, ТОС записывается в область lead-in, что позволяет другим устройствам распознать диск.

Если вы закрываете текущую сессию и открываете новую, то будут записаны области lead-in и lead-out текущей сессии. ТОС, записанная в текущей области, указывает на предполагаемую ТОС следующей сессии. Этот процесс повторяется для каждой закрытой сессии, образуя цепочку ссылок из одной области lead-in в другую. Проигрыватель CD в вашей машине или стереосистеме не знает о том, что одна область lead-in ссылается на другую, поэтому он видит только первую сессию. Ваш привод CD-ROM, если, конечно, он не сломан, или не совсем доисторический, видит мультисессионные диски и успешно опознает первую сессию, последнюю сессию, или любую между ними, в зависимости от того, что ему велит операционная система, и на что она способна.

Некоторые приводы CD-ROM, особенно определенные модели NEC, привередливо относятся к открытым сессиям, и затыкаются при попытке чтения lead-in все еще открытой сессии. Они следуют по цепочке ссылок в lead-in каждой сессии, но когда доходят до последней, не могут обнаружить действительную ТОС и запутываются. Несмотря на то, что эти приводы поддерживают мультисессионные диски, для их успешного чтения им требуется, чтобы последняя сессия была закрыта. К счастью, большинство приводов так не поступают.

Если вы записываете в режиме disc-at-once, то область lead-in записывается в самом начале процесса, поскольку содержание TOC известно заранее. Многие старые рекордеры не позволяют указывать на то, что будет добавлена дополнительная сессия, таким образом, создание мультисессионного диска в режиме DAO обычно невозможно. Приводы, позволяющий оставлять диск открытым, осуществляют запись в так называемом режиме "session-at-once", или SAO.

Если вы используете определенные версии, то функция автоматического распознавания диска «обнаруживает» диск после того, как будет записана ТОС. Это обычно приводит к срыву процесса записи. По этой причине многие последние программы для записи CD автоматически отключают автоматическое распознавание диска. В режиме track-at-once запись прекращается при финализации, в режиме disc-at-once – практически в начале процесса записи. В обоих случаях тест на запись будет успешным, поскольку ТОС не записывается в процессе теста.

PCA и PMA

Диски CD-R и CD-RW содержат две дополнительные области перед первой Lead-In областью компакт-диска - Power

Calibration Area (PCA) и Program Memory Area (PMA). Структура CD-R/RW диска представлена на рис.10.

Рис.10. Структура CD-R и CD-RW диска

The Power Calibration Area, PCA - область калибровки мощности пишущего лазера. Область присутствует только на CD-R и CD-RW дисках. В свою очередь, PCA делится на две области - тестовую область (test area) и область счетчика (count area). Тестовая область содержит 100 калибровочных участков. Область счетчика используется для учета количества использованных калибровочных участков.

The Program Memory Area, PMA - область памяти программ. Область присутствует только на CD-R и CD-RW дисках и предназначена для учета использования User Data области носителя. Q-субканал области PMA используется в качестве временной TOC при записи треков в режимах TAO (Track-at-once) и SAO (Session-at-once). При записи диска в режиме DAO (Disk-at-once) данные в PMA не записываются.

Приложение 1. Форматы и стандарты приводов CD-ROM

Музыкальные оптические компакт-диски пришли на смену виниловым в 1982 году - примерно в то же время, когда появились первые персональные компьютеры фирмы IBM. Эти устройства явились результатом плодотворного сотрудничества двух гигантов электронной промышленности - японской фирмы Sony и голландской Philips. Строго определенная емкость компакт-дисков связана с такой интересной историей.

Исполнительный директор фирмы Sony Акио Морита решил, что компакт-диски должны отвечать запросам исключительно любителей классической музыки - не более и не менее. После того, как группа разработчиков провела опрос, выяснилось, что самым популярным классическим произведением в Японии в те времена была 9-я симфония Бетховена, которая длилась 72-73 минуты. Поэтому было решено, что компакт-диск должен быть рассчитан именно на 74 минуты звучания, а точнее, на 74 минуты и 33 секунды. Так родился стандарт, известный как “Красная Книга” (Red Book) . Когда 74 минуты пересчитали в килобайты, получилось 640 Мбайт.

Специалисты же Philips определили минимальные требования к качеству записи звука, и регламентировала, например, такие характеристики аудио компакт-дисков, как их размер, метод кодирования данных и использование единой спиральной дорожки. В частности частота выборки стерео сигналов определялась на уровне 44.1 кГц (для одного канала 22.05 кГц) , а разрядность каждого - 16 бит.

Две вышеназванные фирмы сыграли также ведущую роль при разработке первой спецификации цифровых компакт-дисков - так называемой “Желтой Книги” (Yellow Book) , или просто CD-ROM. Она послужила основой для создания компакт-дисков с комплексным представлением информации, то есть способных хранить не только звуковые, но и текстовые и графические данные (CD-Digital Audio, CD-DA) . При этом привод, читая заголовок диска, сам определял его тип - аудио- или цифровые данные. В этом формате, однако, не регламентировались логические и файловые форматы компакт-дисков, поскольку решение данных вопросов было полностью отдано на откуп фирмам-производителям. Это, в частности, означало, что компакт-диск, соответствующий требованиям “Желтой Книги” , мог работать только на конкретной модели накопителя. Такое положение дел, особенно в связи с большим коммерческим успехом компакт-дисков, разумеется, не могло удовлетворить производителей подобных устройств. В общих интересах необходимо было срочно найти компромисс.

Именно поэтому вторым стандартом де-факто для цифровых компакт-дисков стала спецификация HSG (High Sierra Group) , или просто High Sierra. Этот документ носил, вообще говоря, рекомендательный характер и был предложен основными производителями цифровых компакт-дисков с целью обеспечить хотя бы некоторую совместимость. Данная спецификация определяла уже как логический, так и файловый форматы компакт-дисков.

Созданная спецификация оказалась настолько привлекательной, что стандарт ISO-9660 (1988 год) для цифровых компакт-дисков, в принципе совпадал с основными положениями HSG. Заметим, что все компакт-диски, соответствующие требованиям стандарта ISO-9660, который определяет их логический и файловый форматы, являются совместимыми друг с другом. В частности этот документ определяет, каким образом найти на компакт-диске его содержимое (Volume Table Of Contents, VTOC) . Базовый формат, предложенный в HSG-спецификации, во многом напоминал формат флоппи-диска. Как известно, системная дорожка (трек 0) любой дискеты не только идентифицирует сам флоппи-диск (его плотность, тип используемой ОС), но и хранит информацию о том, как он организован по директориям, файлам и поддиректориям. Инициирующая дорожка данных на компакт-диске начинается со служебной области, необходимой для синхронизации между приводом и диском. Далее расположена системная область, которая содержит сведения о структурировании диска. В системной области находятся также директории данного тома с указателями или адресами других областей диска. Существенное различие между структурой компакт-диска и, например, дискетой заключается в том, что на CD системная область содержит прямой адрес файлов в поддиректориях, что должно облегчить их поиск.

Международный стандарт ISO-9660 описывает файловую систему на CD-ROM. ISO-9660 первого уровня напоминает файловую систему MS-DOS: имена файлов могут содержать до 8-ми символов, расширение имени файла (состоящие из 3-х символов) отделяется от имени файла точкой. Имена файлов не могут содержать специальных символов (“~” , “-” , “+” , “=” ) . При именовании файлов используются символы только верхнего регистра, цифры и символ “_” . Имена каталогов не могут иметь расширений. Каждый файл имеет версию; номер версии отделяется от расширения символом “;” . Каталоги могут иметь вложенности 8. Стандарт ISO-9660 второго уровня позволяет использовать в именах файлов до 32 символов, накладывая описанные выше ограничения. Диски, созданные с применением такого стандарта, не могут использоваться в ряде ОС, в том числе и MS-DOS.

Спецификация CD-I (Interactive) была предложена в 1988 году. Этот стандарт определял использование дискового плеера без подключения его к компьютеру. Устройством отображения в данном случае должен был стать, например, обыкновенный телевизор. Разумеется, что использовался и его стандартный звуковой канал. Кроме этого, CD-I предлагала несколько уровней качества воспроизведения аудио- и графической информации. Данная спецификация изложена в “Зеленой Книге” (Green Book) . Заметим, что так называемые CD-I-Ready-диски являются некой смесью между аудио-CD (Red Book) и мультимедиа-диском (Green Book) . Таким образом, на аудио плеере прослушивается только звуковая информация, а на устройстве CD-I воспроизводится вся вместе.

Стандарт CD-ROM XA был создан в 1990 году усилиями фирм Microsoft, Philips и Sony как “мост” между CD-ROM и CD-I. Таким образом, ХА-диск мог воспроизводиться на CD-I-плэйере или приводе, отвечающем стандарту Yellow Book (на прои использовании специального программного обеспечения) . Формат спецификации CD-ROM XA совместим сверху вниз с форматами, рекомендованными High Sierra и ISO-9660. Однако в новой спецификации заложено уже гораздо больше возможностей. Во-первых, формат ХА позволяет осуществлять многосеансовую запись на диск. Во-вторых, основной отличительной особенностью приводов CD-ROM ХА является так называемая техника чередования (interleaving) . Спецификация ХА позволяет одновременно хранить на диске графические, текстовые и звуковые данные, причем графика может включать как стандартные картинки и анимацию, так и полно объемное видео (full-motion) . Собственно идея interleaving’а состоит в том, что блоки разнородной информации могут чередоваться. Например, за первым видеофреймом может следовать сегмент с его звуковым сопровождением, после которого расположен следующий видеофрейм, и т.д. Это способствует повышению синхронности воспроизведения звука и видео, а так же существенному уменьшению объема промежуточного буфера, необходимого для достижения синхронности при обычном расположении инфорвации на диске.

Другой отличительной особенностью спецификации ХА является сжатие звуковых данных, что позволяет хранить на одном диске до нескольких часов аудиоинформации вместо обычных 74-х минут. К тому же, как известно, качество аудио-CD обеспечивается 16-разрядным (2 байта) импульс кодовым преобразованием (РСМ) аналогового сигнала с частотой 44.1 кГц. Таким образом, для получения стереозвучания (2 канала) скорость передачи данных между приводом и компьютером должна составлять примерно 176ю4 Кбайт/с (2х2х44.1) . Кстати, именно поэтому минимальная скорость передачи информации в соответствии со спецификацией РСМ уровня 1 не должна быть меньше 150 Кбайт/с. Для увеличения объема хранимой аудиоинформации, но при воспроизведении ее с тем же качеством спецификация ХА предполагает использование 4- или 8-разрядного ADPCM-кодирования. В зависимости от предполагаемого качества воспроизведения информации (высококачественная музыка, звуковые эффекты или речь) частота преобразования может также варьироваться.

Еще одна спецификация, принятая в 1991 году и изложенная в “Оранжевых Книгах” (Оrange Books), относится к записываемым и стираемым дискам. В первой книге речь идет о магнитооптических дисках (CD-MO) , которые допускают как стирание, так и перезапись информации. Вторая книга посвящена накопителям с однократной записью типа WORM (Write Once Raed Many) . Информацию на их носители только дозаписать, а не переписать заново. К подобным накопителям относятся устройства, отвечающие, например, спецификации CD-ROM XA.

В 1993 году была анонсирована еще одна книга - White Book (“Белая” ). В ее создании приняли участие JVC, Matsushita, Philips и Sony. В этом документе определялись основные параметры видео-CD - компакт-диска, на котором можно было хранить 72 минуты высококачественного видео вместе со стереозвуком. Хранение данных на видео-CD базируется на методе сжатия информации, называемом MPEG (Motion Picture Experts Group) . Видео-CD могут воспроизводиться на специальных видео-CD-плеерах, CD-I-плэйерах со специальным картриджем “Digital Video” , а также на компьютере со специальной платой MPEG-декодера и приводом CD-ROM.

Вообще говоря, стандарт MPEG не определяет форматов записи данных на носителях. Одним из возможных способов хранения данных может быть CD-I-компакт-диск (“Зеленая Книга” ) . Этот диск воспроизводится на CD-I-плэйерах, когда они оснащены декодерами или картриджами типа “Digital Video” . Например, практически все цифровые видеофильмы проданные Philips до июля 1994 года, соответствовали стандарту Green Book и могли воспроизводиться только на CD-I-плэйерах. Впрочем, если быть совсем точным, стоит отметить, что CD-I MPEG-диски могут воспроизводиться на других типах плееров, скажем на Commodore CD32. Для ПК в этом случае можно использовать ReelMagic PC Upgrade Kit. Другим способом хранения полноскоростного цифрового видео, сжатого по методу MPEG, может служить компакт-диск ISO-9660 (Yellow Book) .

Спецификация White Book является в настоящее время идеальным средством для хранения цифрового видео это единственный стандартный путь воспроизведения видео на мультимедиа-PC.

После принятия спецификации White Book были пересмотрены и переделаны с ее учетом первые версии стандарта Green Book. Мир цифрового видео стал принадлежать “Белой Книге” .

В конце 1994 года были анонсированы так называемые музыкальные мультимедиа-компакт-диски. Данная спецификация носит название CD Plus. Подобные диски содержат два сеанса (сессии) , один из которых - аудио, а другой - CD-ROM. Записанную музыку можно прослушивать на аудио плеере, а доступ к мультимедиа-информации (и музыке) возможен на приводе, подключенном к ПК.

Итак, были рассмотрены практически все наиболее распространенные форматы хранения данных на CD-ROM. Как уже было сказано, отличительной особенностью всех этих форматов является их отличие от файловой системы, используемой в MS-DOS. Таким образом, для доступа к данным, хранимым на CD-ROM, необходимо преобразование форматов. Для этих целей фирма Microsoft выпустила специальный драйвер, который называется Microsoft CD Zextention (mscdex. exe) . Он входит в комплект поставки MS-DOS, а также поставляется практически со всеми приводами CD-ROM.

Список литературы

1. http://home.tula.net

2. http://epos.kiev.ua

3. http://www.ixbt.com

4. http://www.3dnews.ru

5. http://www.rusedu.ru

6. http://www.delphikingdom.com