ОЗУ

ОПТИЧНИ И МАГНИТО-ОПТИЧНИ ВЗУ. CD-ROM

Съдържание:

Въведение

Класификации

Основни физични принципи

Основни възли и системи

Параметри и характеристика

Интерфейси и стандарти

Библиотеки от оптични МО устройства и носители. Роботизирани библиотеки

Пазарна информация

ОБЛАСТИ НА ПРИЛОЖЕНИЕ. ЙЕРАРХИЯ НА ПАМЕТИТЕ

Напредъкът на материалите за магнитни носители, главите и контролерните подсистеми гарантират запазването на магнитно-дисковите памети паралелно с полупроводникови и оптични запомнещи устройства. Последните намират все по-широко място в нарастващ брой настолни системи, но не като пълни заместници на магнитната дискова памет, а само като нейно допълнение в долния и горния край на диапазона времена за достъп съответно.

Различните типове компютърни памети с директен достъп, от оперативните памети до WORM устройствата могат да се разглеждат в йерархична пирамида, както е показано на фиг. ОЗУ.1. На върха и са кеш паметите и оперативните памети. Слизайки надолу по пирамидата, виждаме технологии за запомнящи устройства, предлагащи нарастващи възможности за сметка на по-бавен достъп.

Оптичните дискове вече заемат полагащото им се място като особено подходящи за определени приложения. Едно от тези приложения е архивирането. Твърдите магнитни дискове са просто прекалено скъпи, за да бъдат прахосвани като архивна памет. Защо да заплащате за време за достъп под 10ms за съхранение на данни, които извличате един път в месеца или по-рядко? Архивните памети искат капацитет, а не скорост, сл. те са идеална област на приложение за изтриваемите оптични дискове, WORM дисковете и магнитните ленти. Особено в посока на трайно архивиране(за години наред) те са незаменими.

Друга важна област е дистрибуцията на софтуер. Досега тя ставаше предимно на магнитни ленти, а за персонални компютри с дискети, които при съвременните програмни продукти достигат десетки МB, следователно и предполагат купчини дискети пред инсталиращият ги потребител или системен администратор. Все по-вече крупни производители и дистрибутори на софтуер се ориентират оптичните памети, като алтернатива на носител за дистрибуция. Най-често използувани са CD-ROM с техните явни предимства, като голям обем, сравнително висока стандартизация, много ниска цена на копията, размножавани чрез пресоване, надеждността, трайното съхранение на информацията и невъзможността за модификация. Честа практика е да се разпространява, вече и периодично, на принципа на абонамента, целия софтуер на големите софтуерни фирми, върху един или няколко CD-ROM, съдържащи често и много допълнителни и спомагателни продукти и информация, например пълната техническа документация на продуктите в машинно-читаем вид с използуването на съвременните графични интерфейси. Потребителят трябва само да получи определен, оторизиращ достъпа му до софтуера ключ, за да може да ползува пълноценно съответни програмни продукти върху него . Той обаче има пълен достъп до документацията, до демо и/или ограничени версии на продукта, а често и до информация за пълната гама продукти и услуги, които фирмата предлага, нормално разпространявани досега със скъпи и обемисти печатни каталози. Съчетаването на WORM и R/W(RAM) технологии върху един магнито-оптичен носител дава още по-голяма свобода на производителите и потребителите за ефективни и двустранно изгодни решения в използуването им.

Друга важна област от приложения, в която презаписваемите оптични памети са много ефективни, е пренасянето на големи масиви информация. Типични случаи са издателската дейност, и различните медии - радио, телевизия, вестници и списания. Сканираните и обработени изображения с висока разрешаваща способност, библиотеки от тях и др. се нуждаят от десетки и стотици МВ, за да се съхранят и пренесат от едно място до друго. Подобна операция посредством комуникационни връзки или WAN, ако въобще е възможно, може да се окаже болезнено бавна и е много скъпа. Типичен случай е работата на малка фирма за предпечатна и рекламна дейност, която ползува услугите за сканиране на фирмата, в която след това отново връща преработените файлове, за да бъде отпечатано желаното изделие. Редактирането на филм, записан върху магнетооптичен диск, ще става значително по-бързо в сравнение със стандартните ленти, без да се наручава качеството. Удобни са и за пренасянето на множество и големи чертежи,

Тренировъчно-образователната дейност е друго широко приложение. С меултимедийните системи, със системите, реализиращи P-ROM(partial ROM) технологията, при която относително неизменния учебен материал се допълва от област, в която обучаемият записва тестови-изпитни резултати в процеса на обучение и самообучение.

Мултимедийни приложения - търговски и фирмени презентации, графични изображения, анимации, звук и видео, развлекателни и учебни продукти

Бази данни, справочници, каталози и други информационни услуги, вътрешнофирмена информация и документация

Съхраняване и извличане на документи, бази данни от графични документи и изображения, медицински диагностични записи, грами и справки, съхраняване на множество версии на файлове идр.

GB/TB области - оптичните устройства използуват лесно сменяеми касето и с juke-box like роботизирани автосменяващи устройства, предоставящи едновремен достъп до практическо неограничено количество информация.

Предимствата на ОЗУ идват от прецизно фокусираният диоден лазер и съответно високата достигана линейна плътност.

По-големият обем(на едно място) и дава по-голяма свобода за манипулиране, сравняване и анализ.

Въведение

Дефиниции и общи сведения - ЗУ с оптични дискове са устройствата, при които записът и четенето се извършват с помощта на лазерен лъч, прецизно фокусиран върху информационния слой за запис-четене върху дискова повърхност. Информацията се записва посредством маркери(вдлъбнатини - pits) - с различна форма и по различни технологии- вдлъбнатини, дупки, кратери, области с различен кристалографски състав и пр., разположени по дължината на множество концентрични писти(при CD-ROM - постоянно разгъваща се спирала). Маркерите са елементарни области върху работната повърхност, които в резултат на записа изменят и запазват трайно различие в оптичните си свойства спрямо чистата повърхност(равнини, площадки - lands), най-често различна отражателна способност(влошена или разсейваща светлината на лазерния лъч за четене)(фиг.ОЗУ.1). По характер записът е цифров, т.е. маркерите представят цифрова кодирана информация, независимо от изходния цифров или аналогов вид на информацията по интерфейса на оптичното ЗУ. Вдлъбнатините и равнините сами по себе си не представят директно двоични единици и нули. Получените от тях сигнали(on и off - интензивна и слаба отразена светлина) се декодират съгласно заложения при записа алгоритъм, за да се извлече реалната информация.

Примерна представа за устройството и принципът на действие на едно оптично устройство е представен на фиг.ОЗУ.2. Лазерният източник, фотоприемникът на отразената светлина, фокусиращият обектив и останалите елементи на оптичната система най-често конструктивно са обединени в т.н. лазерна оптична глава. В нея са разположени и изпълнителните механизми на следящите система, които осигуряват прецизно следене на информационната писта и фокусиране на лазерният лъч върху четената повърхност.

Класификации

Според диаметъра на носителя: - използуват се стандартните диаметри за дискови носители въобще - 12”, 8”, 51/4”, 3,5”.

Според типа на носителя и операциите, които поддържа:

WORM - с еднократен запис - поради необратимост на процесите, съпътствуващи запис

презаписваеми

CD-ROM - само за четене, с формата(конструктивен?) на аудио компакт-дисковете

CD-R

CD-RW

MOR/W

DVD

Многофункционални устройства

в едни участъци само за четене, в друг и за запис

поддържащи множество формати, вкл. и старите WORM

В много случаи се извършва предварително форматиране (набраздяване - pre-grooving и времеградуиране(time-stamping)) на носителя, което позволява крайните потребителски оптични дискови устройства да бъдат значително по-прости.

Предимства на ОЗУ

голяма информационна плътност, неограничена напречна плътност, фокусиране на лазерния лъч в петно с размер от порядъка на микрон, работа с много ниски нива на мощността на лазерните източници(вкл. И при запис), липса на взаимно влияние и проблемите, свързани с това, наблюдавани при магнитния запис;

голям информационен обем при сменяемост на носителите

относителна ниска цена на информационния носител(0.13$/MB срещу 1.25$/MB при твърдите магнитни дискове [Л. ]);

възможност за ефтино тиражиране при CD-ROM технологията чрез пресоване;

презаписваемите носители допускат над 100 000 презаписа;

бърз, директен достъп до голям информационен обем(за разлика от лентовите, със съпоставими обем и специфична цена на носителя);

трайно съхранение на информацията, десетки години наред(често практически вечно);

липса на износване, поради безконтактния способ на запис и четене(разстояние от 0.3...1 mm);

без специални изисквания за чистота на средата(от гледна точка на износването);

не се страхуват от разсеяни магнитни полета;

поне в четенето, особено при 31/2” устройства, съвместимостта между оптични дискове, записвани на различни устройства и от различни производители и много висока, за разлика от дисковите

възможност за многофункционалност - например МОR/W са WORM съвместими; възможност за съхраняване върху едни и същ тип носител на различни типове и форми информация - аудио и видео, цифрова и аналогова

не се отличават по конструкция съществено от традиционната и добре усвоена от промишлеността технология при дисковите ЗУ.

Недостатъци на ОЗУ

Необратимост на процесите при запис в повечето типове оптични ЗУ;

много високи изисквания към качеството на работната среда - най-малки дефекти в нея водят до загуби на съществени обеми информация;

сравнително бавен запис:

многофазен - clear/write/verify, а напоследък(Panasonic) и двуфазен(без clear) - но все пак за фазата verify са необходими 30% от общото време на запис; известно подобрение дава кеширането(64КВ до 4МВ);(внм! - производителите в повечето случаи конфигурират устройствата с изключена фаза-опция verify, за да ускорят процеса на запис)

оптиката и монтажът на лазерната глава са скъпи - те са обикновено едно цяло тяло - тежко и инертно(не се практикуват устройства с много лазерни глави, четящи едновременно, за ускоряване на достъпа, така както се прави в съвременните магнитно-дискови устройства), така че времето за позициониране е сравнително голямо; напоследък се практикува така наречената процепна глава, при която лазерът източник едната призма и фотосензорът са фиксирани, а втората призма и лещите са подвижни и позиционират по пистите;

Ограничение на максимално допустимата скорост на запис, реализиран обикновено чрез нагряване в областта на маркера - един инертен процес;

липсата на достатъчна стандартизация, както в размерите на носителите, така и във форматите на данните, интерфейсите, драйверите, свързания с ползуването им софтуер.

Основни физични принципи

Същност на записа - излъчваната от лазера еднородна немодулирана светлина Б се модулира от информацията за запис А и се превръща в светлинен поток С, който се фокусира за запис върху повърхността на пистата. Могат да бъдат модулирани най-различни параметри: - интензитет, периодичност, фаза, поляризация, обемни параметри. Най-съществено при оптичните запомнящи среди е свойството им надеждно да регистрират и съхраняват резултата от въздействието на модулирания лъч при записа.

Обобщената схема при запис е показана на фиг.ОЗУ.3.

Фиг.ОЗУ.3.

При четене върху регистриращата среда въздействува немодулиран светлинен поток А с малък интензитет(фиг.ОЗУ.4.), за да се избегнат нежелателни изменения в свойствата на средата(изтриване, презапис). Регистриращата среда променя някой от параметрите на отразената светлина в степен, да бъде извлечена модулираната в нея информация.

Фиг.ОЗУ.4.

Повечето от съвременните оптични устройства за многократен запис работят на магнитооптичен принцип. Лазерният лъч с достатъчна мощност нагрява точката на маркера до състояние, в което външно магнитно поле с подходяща ориентация, приложено чрез магнитна глава от обратната страна на диска, може да преориентира магнитните частици на материала(ефект на Кер). При изстиването тази ориентация се запазва и в зависимост от посоката си отразява по различен начин светлината от маломощния лазер при четене. Освен това тя не се влияе от външни магнитни полета. Фирмата Panasonic използува друга технология, наречена запис с промяна на фазата на материала, основана на промяна на структурата - кристална или аморфна, в зависимост от нагряването на лазерния лъч в областта на маркера. Отразяването при четене е различно при различната структура на материала.

Типичната конфигурация на оптичната система вкючва:

Лазерен диод - генерира тесен лъч светлина, която се преобразува от специален кристал в тесен кохерентен лъч със значително усилена мощност. Кохерентният лъч се фокусира с леща върху четената в момента пътечка.

Огледало, което отразява идващия от лазерния диод кохерентен лъч под ъгъл от 90 към долната повърхност на компакт-диска. Аналогично се пречупва и отразената от повърхността на диска(lands) светлина. През специална призма се отделя(по различната си поляризация) отразената от диска светлина, която се пречупва на 90о , докато идващата от лазерния диод се пропуска направо.

Фотодетектор

Шейна, серводвигател

Блокова схема. Основни възли и системи

Блоковата схема на типично оптично ЗУ(с многократен запис) е показана на фиг.ОЗУ.5.

Фиг.ОЗУ.5.

Следящи системи в оптичното ЗУ:

За фокусирането на лазерния лъч - компенсира аксиалното биене на диска;

За радиално следене на пистата;

За грубо позициониране(подаване) на оптичната глава;

За управление на скоростта на въртене на шпиндела;

За корекция на постъпващите от диска данни(тангенциална?);

За поддържане на средната мощност на лазерния източник.

Придвижването на каретката може да бъде със стъпков или линеен двигател, както при дисковите ЗУ, но тук главата е по-голяма, а разстоянието от писта до писта е по-малко, което задължително налага разделянето на позиционирането на две части - грубо и финно, аналогично на дисковите устройства с висока напречна плътност на разполагане на пистите(технология ”сервоповърхност”).

Типичната скорост на въртене на оптичния диск беше 2400 rpm, но напоследък повечето производители преминават към 3600rpm, като има устройства и с 5400rpm.

CLV(Constatnt linear velosity) - това дава по-висока средна(за носителя) плътност и обем на съхраняваната информация. Поставя по-големи изисквания пред системата за движение на дисковия носител, която трябва даработи с плавно изменяща се скорост, повишаваща се от периферията към център до около 2 пъти.

Вземат се специални конструктивни мерки за предпазване от проникване на прах до оптичния диск на сменяемата касета - добро затваряне на носителя, отделяне от системата за принудителното охлаждане от нея и др..

Съществуват устройства с двустранни глави - с три лазерни лъча - за запис, четене и проверка(Fujitsu [Л. ]).

Нов MOST механизъм - с 256МВ при 31/2” устройства ?

Параметри и характеристики

информационен капацитет на диска

размери, съответствие със стандартите,

интерфейс - SCSI -2, MAC и PC-AT,

internal, external

формати

средно време за достъп до информацията

скорост на обмен

честота на поява на грешки след корекцията

Constant Linear Velosity

Магнитооптичните устройства ползуват принципа на константната ъглова скорост(CAV - Constant Angulal Velocity) - сектори и писти

Интерфейси и стандарти

Формати на информацията

Библиотеки от оптични и МО устройства и носители. Роботизирани библиотеки

Пазарна информация

ОБЛАСТИ НА ПРИЛОЖЕНИЕ. ЙЕРАРХИЯ НА ПАМЕТИТЕ

архивиране; GB и TB архиви

дистрибуция на софтуер, шрифтове,

сменяем и универсален носител за пренасяне на големи масиви информация

DTP, бази данни

системи за бърз достъп до големи масиви информация, например мултимедия

документо-обработващи системи и системи за обработка на изображения

WORM

CD-ROM

CD-ROM устройствата използуват стандартния 4,72”(120х15х2,5mm) компакт диск с информация, записана в цифрова форма и с подходяща файлова организация. Обемът и достига 540-680МВ, времето за достъп е в диапазона 280-350ms и скоростта на обмен 150, 300 и вече достигаща до 1300КВ/s(при CD-ROM с повишена скорост на въртене).

В стандартния CD-ROM диск производителят е нанесъл чрез пресоване шаблон от писти и маркери в прозрачен поликарбонатен слой, на чийто гръб е нанесен отражателен алуминиев слой, слой от лак и етикета на производителя. Устройството чете диска от обратната страна, през подложката. Слоят на подложката на записващия CD-ROM(CD-R) диска е покрит с органичен слой за запис, слой злато и слой лак.

CD-ROM дисковете използуват непрекъсната спирална писта(с около 50000 навивки) със сектори с еднаква дължина.

Типичният CD-ROM дисков сектор може да съдържа или 2048B с коригирани от грешки данни или 2336B некоригирани данни. Ако се освободим от корекцията на грешки(което се препоръчва само за най толерантните към гешки аудио или видео данни) дисковият капацитет се разширява с повече от 50МВ.

Производствените разходи по пресоването на CD-ROM възлизат на един-два долара на диск.

Предимства и недостатъци на CD-ROM

в сравнение с ON-LINE DB:-

- по-удобен в търсенето чрез екранна маска; не изисква необходимостта от познаването на специални и много специфични езици за търсене в OLDB. Това спестява посредничеството на скъпоструващи специалисти по търсене в OLDB, комуникационни разходи и нерви. При това паричните разходи са еднократни(макар и често големи), докато при OLDB те се натрупват при всяко обръщение. Особено при често съвместно използуване на даден CD-ROM от много потребители, той много бързо се оказва по-ефективен икономически.

- гарантира по-голяма сигурност на получената информация, в сравнение с доставяната по комуникационни линии;

- разходите за оборудване(четящо устройство, интерфейс/контролер, софтуер) за ползуването на CD-ROM не са големи, особено на фона на разходите за самия достъп до информацията и комуникационите и др. присъщи разходи;

- CD-ROM технологията е многофункционална и поддържа и други приложения, свързани със съхранението на информация, документи, програмно осигуряване, графични данни, изображения, звук и др.. Най-силен пример за това е елктронната издателска дейност.

-CD-ROM не може да се актуализира. Това става чрез подмяната му с нов. Това означава, че OLDB по принцип са винаги по-актуални от Вашата последна налична CD-ROM версия. Все още има OLDB, както вероятно и всички новосформиращи се, поне в началния си период, които не са достъпни на CD-ROM.

Формати и стандарти при CD-ROM устройства

Физическите формати са описани в [Л. PC World/BG Марты 1994 г. стр.40-4? - Петър Петров]. CD-DA форматът записва резултатите от дигитализацията с честота 44 KHz в сектори от по 98 блока. Всеки 588 битов блок включва 27 бита за синхронизация, 8 битов подкод и две полета с по 6 звукови 16-битови дискрети, всяка с 32-битов контрол по четност. 1 секунда звук заема 75 сектора, сл. 70 минутния звук се съхранява в над 1GB физически обем.

High Sierra - група от 12 фирми(Philips, Hitachi, Sony и др.), активни в областта на CD-ROM, дефинирала първите стандарти в тази област(1985 г., в казиното High Sierra, в Лейк Тахо, Невада), приети по-късно като ISO9660 - за организацията на данните(файлова и томова структура) върху CD-ROMа и за спецификацията на драйверния софтуер за контролера.

Метод за запис multisession и стандарт XA(eXtended Architecture) специфицират изисквания към CD-ROM устройствата, наложени от технологията Kodak Photo CD на фирмата Eastman Kodak. Тя предвижда върху диска да могат многократно да се дописват в цифров вид кадри от фотолента, дигитализирани във формата Photo CD чрез специални CD-ROM записващи устройства(? или специални приспособления във фотостудио или чрез специални фотоапарати?). Всяка сесия записва данни и таблица на съдържанието им(списък на файловете и справочниците и информация за разположението му). Кадрите могат да се визуализират върху телевизионен екран или чрез използуване на компюютърна система с CD-ROM XA четец. Използува модифицаран JPEG алгоритъм за компресия(средна стпен на компресия - около 3 пъти). Редактиращи системи за изготвяне на фотокопия(fotofinishers). 100 фотографски оригинала(4 фотграфски ленти с по 24 експозиции) с разделителна способност 2048 линии по 3072 пиксела(около 30МВ без компресия за всеки). Т.е. така изготвеният мастер-диск изпълнява ролята на ”цифров негатив”.

Картинният Photo CD Master формат записва информацията за кадъра като комплект от 5 отделни компонента(image pack), всеки свързан с осигуряването на различна разделителна способност: - базово изображение - 512х768 пиксела, допълнение към него за поддръжка на 1024Х1546 пиксела, както и за 2048х3072 пиксела, два формата за изображения с ниска разрешаваща способност - 128х192 и 256х384 пиксела. Поддържаната разрешаваща способност на стандрата е 16 по-висока от тази на съвременните TV стандарти и 4 пъти по-висока от HDTV стандарта. Така че тя се реализира единствено при отпечатването на изображенията с подходяща технология. Семейни електронни албуми, професионални архивни библиотеки от фотографии на лица, архитектурни обекти, произведения на изкуството. Музеи и библиотеки - фондове от изображения за репродуциране, най-често в издателска дейност.

Освен описаната начална базова технология са разработени и нови формати на Кодак, насочени към специфични компютърни приложения.

High-resolution Pro Photo CD Master - 4096x6144 пиксела

Photo CD (PCD) Portfolio - за издателска среда за ММ приложения - без движещо се видео, но с място за звук, графика и текст; най подходящият за изобразяване върху компютърен или телевизионен монитор формат

Low-resolution Photo CD Catalog(ue) - за архивни и помощни(справочни) каталози от изображнеия с ниска разделителна способност(телевизионно качество на изображението) за разпространение на търговски, туристически идр. Цели; 6000 и повече образи

Photo CD Medical - за компютърни изображения от компютърни томографи, магниторезонансни скенери и др. графии в пълната им резрешаваща способност

Дискът за този формат отговаря на стандартните изисквания за CD-R. Кодирането на цветовете се извършва по YCC схема - с 8 битови компоненти - интензивност, цвят, цвят.

1976 - Philips, Sony - CD-DA - Compact Disc - Digital Audio

1982 - Red Book - спецификация за CD audio, дефинираща размер на носителя, физичен формат, разполагане на данните, корекция на грешки, скорост на въртене на диска и др. Параметри; допуска запис и на звукови писти(2...99); ограничено количество текст и графика с обем до 20 МВ(CD-plus-Graphics - CD+G)

1983 - Yellow Book - Sony и Philips предложиха спецификацията CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory),, като разширение на спецификацията за CD-DA върху физическия формат на оптичните дискове тип; цифрови данни, с ограничени възможности за звук и графика и с капацитет 600МВ; за по-голяма сигурност, в добавка на CIRC(Cross-Interleaved Read-Solomon кода, стандартен за CD audio, се отделят повече битове за EDC(Error Detection Code) и ECC(Error Corection Code). Два физически формата за сектор от също 98 аналогични на CD-DA блока - Mode 1 - 2352 B(2048 B данни, 12 синхро и и заглавие, 4 EDC и 276 ECC) и Mode 2, в коъто контролът е спестен, поради което обемът достига 2336 В/сектор. Пълната съвместимост с аудио CD и възможността да се използуват четящите устройства за тях(CD player). До 650МВ

1986 - Green Book - (Philips) - CD-I(Compact Disk-Interactive) -; използува формата на данните, съответствуващ на Mode 2 при ISO9660 CD-ROM, но с дефинирани две секторни форми - Form 1 - идентична на Mode 1 и Form 2 - идентична на Mode 2. С това се дава възможност за вмъкване/физично размесване на аудио(моно и стерео звук по стандарта CD-DA или с трите нива - A,B и С на модулация ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modullation), еквивалентни на високопрецизния New Vynil Record, FM и AM(20 часа продължителност) радио записи), видеоданни(над 6000 компютърни графики в 256 цвята, компресирани чрез таблиците CLUT(Colour Look-Up Tables), над 6000 професионални фотографии с ефективно неограничен диапазон на цветовете, компресирани с метода DYUV(Delta YUV) и текст, необходимо за работа в реално време. Стандартът позволява например постигането на анимация в реално време от RLE(Run-Lenght Encoding) кодирани образи CLUT и изцяло цветови RGB образи от пълноекранно напълно подвижно видео с качество Super VHS и стерео звук на ниво В с продължителност 72 минути. Тази дефиниция на Mode 2 се ползува и в редица по-нови стандарти, като CD-ROM XA, Photo CD, CD WO. Системата предвижда включване към телевизор и е предназначена основно за мултимедийни приложения в реално време. Поддържа до 16 звукови канала, всеки с дължниа до 72 минути. Съвместима с трите основни телевизионни стандарта.

1986 - ECMA-119 - по предложението на HSG

1987 - IEC 908 за CD - DA

1987 - ISO9660 - допълващ физическия стандарт Yellow Book и занимаващ се логическите формати на данните, такъв, че да съоответствува на наложилите се до този момент физически формати и да ги направи независими от конкретната операционна система и хардуера на конкретния компютър. Указва начинът на форматиране на логическият сектор с дължина 2048В. Предвидено е разделянето му на четири или 2 равни части, но това рядко се прави.

Стандартът дефинира и файлова организация от ниво 1 и 2 с последователни блокове и с възможност за разширение - ниво 3, при което блоковете на един файл могат да са разположени на различни места по диска. В ниво 2 могат да се дават имена на файлове извън ограниченията на класическата им структура в MS-DOS. Файловата структура наподобява дървовидната структура от MS-DOS. Най-често се използува ниво 1.

1988 - ECMA-130 ISO/IEC DIS 10149- допълва ISO9660 и ECMA-119

- CDV - формат на LaserVision, за аналогови устройства

1987 - DVI(Digital Video Interactive) - RCA, погълната от General Electric; по късно разработката поета от Intel и IBM(1993 г. разработката е прекратена)

1993 - Philips Interactive media Systems обяви допълнението на CD-I за напълно подвижно цифрово видеоFMV(Full-Motion Video) - FMV/CD-I или CD-I/DV

- FSFM Video CD на Nimbus Technology and Engineering за формати с единична и двойна напречна плътност(79 и 135 минути Full Motion Video - пълноцветно пълноподвижно видео)[Л. PC&Mac World България 9/94 стр40-43?](съществува стар стандарт на Филипс със същото име от 1988 г., слаб и недобил популярност)

- Karaoke CD - White Book - възприет от Philips, Sony, JVC и Matsushita(Panasonic-Technics) - подформат на CD-I и специален CD-ROM XA с компресия MPEG1 (Motion Picture Experts Group)(ниво на компресия до 100:1 при скорост на предаване 1.2Mb/s); осигурява 74 минути FMV за страна на диск;

CD-ROM XA(eXtended Architecture) - е разширение на CD-ROM в посока CD-I, мост между двата формата. Philips и Sony, подкрепено от Microsoft(1988). Използува някои от звуковите формати на CD-I (ADPCM нива B - 4-битово кодиране в 4 стерео и 8 моноканал, честотна лента 37,8 Нz и С - 4-битово, 8 стерео и 16 моноканала, 18,9KHz), смесването, припокриването и синхронизирането на различни типове данни в реално време (цифрови данни, текст, звук, картини, видео) чрез вмъкнати редуващи се сектори Mode 2 Form 1 и Mode2 Form2. Той прави мост между несъвместимчите битово ориентирани CD-I и компютърно-ориентираните устойства CD-ROM. поради това често се нарича мостов формат.

- Bridge/Multifunctional Disks - могат да се ползуват и на CD-I и на CD-XA устройства чрез специфичен софтуер. Такива са Kodak Photo CD и Video CD.

- CDTV ММ система на Comodore;

1993 - заменена с Amiga CD32(битова система-възпроизвеждащо устройство за игри с мишка, клавиатура и джойстик и включвано към битов телевизор);

1992 - VIS(Visual Information System) на Tandy - битова развлекателна платформа, базирана на технология CD-ROM, но с нестандартен интерактивен диск, поддържащ обаче и CD-ROM XA и Photo CD.

Нов стандарт, наречен Frankfurt specification, ще се добави спецификацията от Orange Book. Той ще поддържа Unix, OS/2, Macintosh и Windows NT конвенции за файлови системи, а така също и възможност за инкрементално обновяване(сл. мултисесийност) за CD-R устройства, но няма да бъде съвместим с днешния CD-ROM софтуер.

За еднократен запис

1986 - Philips и Sony - CD-WO спецификация(проект)(CD-WO);

1988 - предложение а физически стандарт

- Orange Book(Раздел II); разширение на Yellow Book с добавени възможности за мултисесиен запис(Appended CD-WO)

- Frankfurt Group - разработва проект за логически формат за CD-WO дискове - ECMA 168 - Draft, с тенденция да бъде замене ISO9660. Ще обединява стандарти за дискове изцяло за еднократен запис и и смесени( само за четене и част от диска и за еднократен запис). Стандартизира аналогични на другите CD формати геометрични размери, скорост на сканиране, методи за кодиране, структура на данните, набраздени зони, върху които може да се записват данни във форматите CD-DA/CD-ROM и с капацитет 600MB.

1991 - Photo CD - мултисесийна CD платформа на Kodak за съхранение на до 100 висококачествени фотографски кадъра от 35 мм филм с 4 пъти по-висока разрешаваща способност от тази при HDTV. Форматът е специфициран в Orange Book. Чете се от CD-XA съвместими устройства. Предложени са нови 4 варианта и нов цветови формат Photo YCC(с алгоритъм за компресия, различен от JPEG(Joint Photographic Experts Group)). Оригиналният вид може да съхранява и данни, но не е предвидено съхраняване и възпроизвеждане на звук.

Кодак маркира своите дискове с дванадесецифрен щтрихов код, като дава възможност за потребителско маркиране

Технологии и стандарти
Механизъм на четящото устройство
Производителност на четящото устройство

Стандартната скорост на въртене е в границите 230-530 об/мин, но се предлагат устройства с 2х, 4х, 6х и дори вече 8х - с осемкратно по-висока скорост от стандартната. Това води и до увеличаване и на сокростта на обмена на данни, но тя в голяма степен зависи и от ефективността на налично кеширане.

Интерфейси и куплунзи

фирмени интерфейси на Matshishita, Sony, Mitsumi, Creative Labs

IDE

Enhanced IDE(ATAPI)

SCSI

Red Book Audio куплунг - за вътрешни устройства(за кабел към аудиокартата)

RCA(фоно) жак

Паралелен интерфейс - 40KB/s;

Enhanced Parallel Port(EPP) Extended Capabilities Port(ECP) - 80 KB/s

жак за слушалки

регулатор за силата на прослушването на звукови CD

кутия зa дисковете(caddy)

двоен капак против запрашаване на вътрешната част на устройството

Презаписваеми оптични устройства

Магнитооптични устройства

Устройства със смяна на фазата

Записващата глава насочва тесен, множествено-енергиен лазер върху диска. Нормалното състояние за записваният слой е аморфно, което осигурява един вид отражателни характеристики. Когато е нагрят до точно определена температура, материалът преминава в кристалинно състояние с различно отражателност. Главата на устройството чете различните състояния като единици и нули.

За да се записва върху съществуващи данни, лазерът нагрява материала до точката му на топене. След топенето, материалът се охлажда е до аморфно състояние. Контролерите на позициите на главата и на лазера изисква вискочувствителни управляващи механизми.

Презаписваемите оптични устройства на Matsushita(поделението и Panasonic Communications and Systems Co.(Secaucus, NJ)), демонстрирани на Comdex’94 ? [Л. Byte, Feb,1995 p.28] предлагат хибридно четирискоростно устройство хибрид между CD-ROM четец и презаписваемо устройство с фазови промени, наречено PD(Phase-change Dual). Устройството ползува само едно лазерно устройство за всичките си операции - четене на CD-ROM и четене и записи на касети със смяна на фаза. Едностранните касети от този род могат да съдържат до 650МВ некомпресирани данни.

Лазерният механизъм е изненадващо прост за хибридно устройство. Например пистите на CD-ROM^a са спирални, докато при устройствата с фазови промени се използуват концентрични писти, както на твърдите дискови.

Устройството автоматично оценява какъв тип носител е бил поставен и го обработва съответно. Необходимо е да се препроектира, тъй като носителят със смяна на фазата е затворен, а CD-ROMът - не.

Особен проблем е било разработването на по-чувствителна среда със фазови промени, която и да е евтина. Това позволява използуването на по-малък, по-маломощен лазер. Обаче, новата среда е несъвместима с всички други настоящи устройства с фазови промени. Plasmon Data(работила съвместно с panasonic по развитието на носителя), посочва цена за носителя около $50.

Цената на устройството е привлекателна за устройство за сменяеми носители с висок обем. Носителят с промени на фазата е по-бърз и по-устойчив, отколкото магнитната лента и по-евтин, отколкото сменяемите твърди магнитни дискове. Целевата пазарна ниша на тези устройства е предпечатната подготовка(prepress) и обработката на изображения(imaging).

Реалният пазарен модел на Plasmon Data Systems PD2000e [Byte Feb, 1996 p.165] ($500 inetrnal, $1000 - external , със SCSI контролер, касетите - по $60 - по 9 цента/MB). За сравнение системи с подобно предназначение(всяка със свои стандарти и невзаимозаменяеми) предлагат:

Syquest Bernouli касети - 270МВ - 25 цента/МВ

MO(Mangeto-Optical) 31/2 инча - 230MB - 9 цента/МВ

CD-R - 650MB - 6 цента/МВ

HDD - 47 цента/MB

В сравнение с един добър твърд магнитен диск средното време за произволен достъп е около 10 пъти по-голяма, а средната скорост на обмен - около три пъти. Тези факти му отреждат роля на вторично памет - архивиращо устройство, доста по-добро от последователния достъп на лентовите устройства.

CD-R recordable

Дискове за еднократен запис - CD-WO(CD-R).

DVD

Цифровите видеодискове(DVD - Digital Video Disk) ще изместят може би в близка перспектива видеокасетофоните.

Основен фактор е постигането на необходимата компресия в реално време.

Проектът на Philips и Sony, наречен Multimediа CD-ROM(MMCD) предлага съвместимост с днешните компакт-дискове, докато проектът на алианса Matsushita, Time Warner, Toshiba, наречен Super Density(SD), не предлагаше съвместимост. Новият стандарт в крайна сметка я изисква. DVD устройствата могат да се свързват към компютър или телевизионен приемник. Обявената спецификация предвижда запис на до 4,7 GB от едната страна на диска, което позволява да се съхранят до 133 минути видео, компресирано по стандарта MPEG-2. Но стандартът за цифровите видеодискове предвижда и 2- и 4-слоен запис, при което обемът може да бъде увеличен до 18GB. Освен едностранен-еднослоен, се предлагат едностранен-двуслоен, двустранен- с един слой от едната и два от другата страна. Двустранните формати на консорциума Toshiba предвижда обръщане на диска на ръка.

Развлекателната индустрия - видео, аудио и 3-D възможности

Виртуалната реалност - в образованието, тренировъбния прозцес, игрите

Качеството на звука и 5.1 канален обгръщащ звук като пристудийните мастър-записи. Звукът се дигитализира с честота до 96 KHz , а амплитудата му се предава с 24 бита за всяка извадка. Възможен е звуков съпровод по до осем различни писти(езика) или субтитри с до 32 писти. Различните игри например могат да адаптират различни финали и пищни виоде, графични и аудио ефекти. Може да се работи с голям и променлив прозорец на изображението.

Скоростта на обмен се очаква в диапазона 1350 KB/s.

Тошиба е анонсирала проекти за DVD-R и DVD-RAM устройства.

На световното компютърно изложение Comdex’96 през ноември в Калифорния ? принципите на DVD бяха демонстрирани чрез прототипи на множество компании[Л. CW/Б бр.45. 27.11.1996 - стр.6] с капацитети от 3 до 8,7GB. Panasonic, Creative Тechnology Ltd, Sony, Philips и Hitachi America ltd. са демонстрирали DVD-ROM устройства.

Panаsonic е демонстрирала и два модела DVD плейъри, аналогични на днешните видеоплейъри, но за филми, записани в цифров вид върху DVD диск. Тя е предложила в единият от моделите и Dolby Surround звук, шест аудиоканала, караоке възможности и дистанционно управление.

Системата на Sony е предлагала възможност за наблюдение на до 6 филма в независими прозорци на екрана на монитора.

Моделът GD-1000 на Hitachi America ltd. осигурява трансфер от 1,2MB/s в продължителен режим и до 16,6B/s в пакетен(burst) режим, сравним с режима на интерфейс ATAPI , протокол PIO Mode 4. Устройството анонсира и технология за оптимално фокусиране във всеки отделен слой, наречена скок на фокуса(focus jump) при превключване между слоевете на двуслоен DVD диск.

редица компании предлагат подходящи аудио и компресиращи)MPEG-2) контролери и приложен софтуер. Очакваните цени на пакетите са в диапазона до $500, а първите пазарни продукти се очакват в началото на 1997 г.

Два от големите производители на мобилни компютърни системи(компютри-бележници и докинг станции за тях) - Toshiba и IBM PC Co. планират да края на 1997 да интегрират DVD устройства в тях[Л. CW/Б бр.45. 27.11.1996 - стр.6]. Определящ фактор за тази стъпка ще бъде предлагането на достатъчно тънки модели DVD устройства.

CD-RW устройства

Технологията за многократен презапис на информацията върху CD-ROM дискове, наречена CD-RW(CD- Rewritable, за разлика от CD-R - CD - Recordable - с еднократен запис, бе анонсирана в края на октомври 1996 г[Л. - CW/Б бр.43 13-19.11.1996 г., стр. ] от пет компании, заедно и поотделно - Hewlett-Packard, Philips, Sony, Mitsubishi и Ricoh. Производството ще е от Филипс, притежаваща много от патентите в областта на презаписваемите CD-ROM технологии, а HP ще продава техни устройства в качестовот на ОЕМ дистрибутор ?.

Първите модели се очакват с 6х скорост при четене и 2х при запис на цена между $600-900 в началото на 1997 г. CD-RW дисковите носители ще се произвеждат първоначално от Sony и Mitsubishi с цена около $25. Устройствата ще са съвместими с DVD стандарта при четене, за разлика от сегашните CD-R. Но сегашните CD-ROM устройства няма да са съвместими със стандарта CD-RW. През април, 1997 се очаква нов чипсет от Philips, който ще позволи на CD-ROM устройства, разработени на негова основа, да четат и CD-RW дискове.

Параметри

transfer rate(KB/s)

random access time(ms)

Sequential transfer(KB/s)

CPU utilisation (%)

кеш - 256КВ - 1МВ

Водещи производители, модели и серии, пазарен дял, състояние и тенденции на пазара

Fujitsu

CW/Б-я - 29.6.1994 - стр.5 - МО подсистеми - IFD-230 с 230 MB устройства M2512A;

SCSI-II интерфейс

отговаря на стандарт ECMA-201

средна скорост на обмен 2р1MB/s

до 3,3 MB/s(асинхронен режим)

до 5,5MB/s(синхронен режим) и блоков обмен(burst)

237 KB кеш(write back)

висока ъглова скорост 3600 об/мин

средно време за достъп - 35ms

нископрофилни модели(25,4 mm - 1”)

захранва се само с 5V, консумация 7W!!, вграден механизъм за управление на енергията

уместно и за UNIX системи - достатъчен обем

поддръжка на устройството под DOS, Windows, OS/2, NetWare, Apple Macintosh, Unix

IFD-128

PinnacleMicro

Vertex

2,6GB със сменяеми оптични дискови носители

$1695 ; $115/касета

19ms време за позициониране

3775 RPM

максимална скорост на обмен 4,4МВ/s

100 годишен живот на носителя

библиотеки с обеми от 40GB of 2,5TB

Apex - MO[CW/Б брой 32 - 30.08.1995 стр.7]

5,25” - 4,6GB със сменяеми оптични дискови носители

$1600 ; $115/касета

ms време за позициониране

RPM

максимална скорост на обмен6МВ/s - Fast SCSI-2 интерфейс

специален интерфейс за библиотеки(джукбоксове)

RCD 5040 CD-R

650 MB(1300MB с компресия), $15 за празен CD-R носител

4x четец, 2х записващо и архивиращо устройство

$1000(1300 External) с Microsft Backup

Търсенето на CD устройства от всякакъв вид за аудио, видео,,,, мултимедия расте постоянно[Л. - CW/Б бр.43 13-19.11.1996 г., стр. ]. Само в периода 1995-96 г. инсталираната база от CD-R устройства се от 200,000 на повече от 1,5 млн. броя.

-----------------------------------------------------------------------------

Организационни задачи:

Подходяща фигура на механизмите за запис-четене и позициониране?, фотоприемника?

подготовка на таблично-слайдови данни

да се потърсят стандартите за CD-ROM - например във филипс, Сони и др., - цветните книги и подходяща класификация и генеалогия

немските списания !!!

Дипломната работа на Делян ?