@ Карта сайта News Автора!

Bog BOS: hardware:  CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, DVD+R, DVD+R DL.

Последнее изменение файла: 2009.02.15
Скопировано с www.bog.pp.ru: 2017.06.26

Bog BOS: hardware: CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, DVD+R, DVD+R DL.

CD-DA (Compact Disc - Digital Audio), были разработаны Sony и Philips в 1982 году. Длина волны лазера в воздухе - 780 нм. Диаметр 120 мм (информационная зона приблизительно с 50 мм до 116 мм) или 80 мм. Толщина 1.2 мм. Вес - от 14 г до 33 г (DVD - от 13 до 20 г). Цепочка углублений (pits) расположена по спирали как в грампластинке, но в направлении от центра (фактически CD является устройством последовательного доступа с ускоренной перемоткой). Интервал между витками - 1.6 мкм, ширина пита - 0.5 мкм, глубина - 0.125 мкм (1/4 длины волны луча лазера в поликарбонате), минимальная длина - 0.83 мкм. Объем - 74 минуты звука (44.1 kHz, 16 бит, PCM, big-endian) или 650 MB данных (333000 сектора по 2048 байт), для 80 мм - 21 минута (185 МБ). Частота дискретизации была подобрана так, чтобы затруднить копирование на DAT (48 kHz). Существуют модификации в 80 минут (700 МБ), 90 минут (791 МБ) и 99 минут (870 MB). Обеспечивается постоянная линейная скорость перемещения носителя относительно головки (1.25 м/сек), соответственно, частота вращения изменяется при чтении различных участков диска (от 500 об/мин до 200 об/мин), что увеличивает время доступа (требуется ускорять и тормозить вращение диска). Номинальная (1x) скорость передачи данных - 150 КБ/сек (176400 байт/сек аудио или "сырых" данных, 4.3 Мбит/сек "физических" данных).

Стандарты

Носитель

CD может иметь bar code (вертикальные штрихи), прожженный лазером в BCA (burst cutting area, внутреннее кольцо перед lead-in), используемый для серийного номера, но мне не встречались устройства, которые умеют его читать. DVD может иметь BCA только на односторонних дисках. Для повышения надежности используются коды EDC и ECC.

SID (Source Identification Code) для DVD Audio. Состоит из двух частей: Mastering Code (строка "IFPI" и 4-символьный код, выжигается лазером на штампе) и Mould Code (строка "IFPI" и 4-символьный код, гравируется на форме), которые отпечатываются на противоположных сторонах подложки на внутреннем кольце (до BCA). Должны читаться невооруженным глазом. В этом же кольце могжет быть напечатана и другая информация, требуемая местными законами.

Не рекомендуется наклеивать что-либо на поверхность диска (нарушите балансировку, а скорость вращения 5000 об/мин; к тому же некоторые виды клея растворяют защитный лак; а эти гадкие воздушные пузыри?) или надписывать его (промнете защитный слой или чернила его растворят, графитовая пыль тоже не подарок). Единственным безопасным методом маркировки является печать на специальном принтере. Кстати, простейший способ уничтожить информацию на CD - это содрать присохшую наклейку. Мыть можно теплой водой с мылом (никаких органических растворителей, спирта и прочей химии).

Торговая марка, под которой продаются заготовки, не всегда (точнее, почти всегда не) соответствуют их реальному изготовителю. Даже по ATIP вы можете узнать лишь изготовителя матрицы, но не конкретный завод, использующий эту матрицу. Примеры ATIP дисков различных типов, размеров и скоростей записи. Большой обзор CD-R заготовок, продающихся на московском рынке, можно найти на IXBT.

Формат данных CD

Поверхность диска разделена на области:

Двоичный нуль представляется в виде отсутствия изменений в отражающей способности поверхности диска (длина участка определяет число нулевых бит), единица - в виде изменения отражающей способности на рассматриваемом участке.

Каждый байт данных (8 бит) кодируется 14-битным символом на носителе (кодировка EFM). Символы отделяются 3-битными промежутками, выбираемыми так, чтобы на носителе не было более 10 нулей подряд.

Из 24 байтов данных (192 бита) формируется кадр (F1-frame), 588 битов носителя, не считая промежутков:

При декодировании могут использоваться различные стратегии обнаружения и исправления групповых ошибок (вероятность обнаружения против надежности коррекции).

Последовательность из 98 кадров образует сектор (2352 информационных байта). Кадры в секторе перемешаны, чтобы уменьшить влияние дефектов носителя. Адресация сектора произошла от аудиодисков и записывается в формате A-Time - mm:ss:ff (минуты:секунды:доли, доля в секунде от 0 до 74). Отсчет начинается с начала программной области, т.е. адреса секторов вводной области отрицательные. Биты субканалов собираются в 98-битные слова для каждого субканала (из них 2 бита - синхронизация). Используются субканалы:

На самом деле все еще "интереснее", т.к. в дополнение к секторам определяются секции того же полезного размера, но с несовпадающими границами, причем часть адресов является адресами секторов, а другая - адресами секций. Но об этом лучше сразу забыть ;)

Последовательность секторов одного формата объединяется в дорожку (трек) от 300 секторов (4 секунды. см. субканал P) до всего диска. На диске может быть до 99 дорожек (номера от 1 до 99). Трек может содержать служебные области:

Вводная цифровая область должна завершаться постзазором. Первый цифровой трек должен начинаться со второй части предзазора. Последний цифровой трек должен завершаться постзазором. Выводная цифровая область не содержит предзазора.

CD-DA. Каждый сектор содержит 588 выборок сигнала (PCM, 2 канала, 16 бит). Выборки размазываются по сектору, чтобы уменьшить влияние выпадения данных.

CD-ROM Mode 0: нет данных.

CD-ROM Mode 1: синхронизация, адрес блока, 2048 байт пользовательских данных, EDC (CRC-32), ECC (276 байт, две суммы: P и Q - не путать с субканалами!), 8 байт нулей.

CD-ROM Mode 2: синхронизация, адрес блока, 2336 байт пользовательских данных без дополнительной защиты.

CD-ROM XA Mode 1 совпадает с CD-ROM Mode 1.

CD-ROM XA Mode 2 Form 1: синхронизация, адрес блока, подзаголовок CD-I (8 байт, определяет тип и формат пользовательских данных - звук, видео, данные), 2048 байт пользовательских данных, EDC (CRC-32), ECC (276 байт, две суммы: P и Q - не путать с субканалами!).

CD-ROM XA Mode 2 Form 2: синхронизация, адрес блока, подзаголовок CD-I (8 байт), 2324 байта пользовательских данных, EDC (CRC-32).

CD Text (текст - автор, название - записывается в субканалах R-W).

CD-Graphics. Субканалы R-W используются для записи графики.

CD-R и CD-RW. При закрытии диска (finalizing, fixating) сразу за программной областью записывается выводная область, после чего записывается вводная область, содержащая TOC. Если диск записывался не в один прием, то TOC формируется из PMA. Лазер не может включаться и выключаться мгновенно, поэтому данные "прожженные" во время переходного процесса могут не читаться (именно из-за этого возникает проблема опустошения буфера). В местах стыковки оставляют неиспользуемые промежутки. Методы записи:

Многосеансовая (многосессионная) запись. За выводной областью первой сессии записывается вводная область второй сессии, затем область данных и т.д. Размер выводной зоны для второй и последующих сессий уменьшен до 2250 секторов (0.5 минуты, 4 МБ). Сессия называется закрытой, если ее область данных обрамлена вводной и выводной областью. Незакрытые сессии могут читаться только устройствами записи (необходим доступ к PAM). Указатель в TOC сессии на выводную область может содержать либо действительно адрес выводной области данной сессии (закрытый диск), либо адрес вводной области следующей сессии. Запись ограничивается местом на диске, местом в PMA и числом треков (треки имеют сквозную нумерации по всему диску от 01 до 99). Сессия может быть независимой (TOC указывает только на треки внутри сессии) или связанной (TOC содержит адреса треков из предыдущих сессий). Сессии могут быть связаны также на уровне файловой системы. Механизм сессий позволяет "изменять" CD-R, дописывая новую сессию.

Стирание CD-RW: полное и быстрое (только TOC). Если диск настолько испорчен, что невозможно выполнить и стирание, то можно попробовать стереть ультрафиолетом (или солнечным светом).

Ходят слухи, что некоторые устройства записывают на каждый диск Recorder Unique Identifier (RID): идентификатор изготовителя устройства, номер модели и серийный номер (помнится в СССР регистрировали пишущие машинки ;).

Запись более 650 МБ данных на диск (overburn)

Есть два метода: покупка заготовки, размеченной (pregroove) на объем более стандартного за счет более тесных витков спирали или использование под данные области lead-out и некоторого пространства за ней. Можно использовать оба метода сразу. Заготовки CD-R бывают на 80 минут (700 MB), 90 минут (791 МБ) и 99 минут (870 МБ), заготовки CD-RW встречались (пока?) только на 700 МБ. Оба метода являются нарушением стандарта. Либо устройство записи, либо устройство чтения может оказаться не способным работать с более тесной спиралью (см. таблицу совместимости устройств записи и поддерживаемых скоростей записи). Например, моему Plextor PX-W1610TA приходится устанавливать скорость записи для 700 МБ заготовок CD-RW равной 8x (и тто не всегда помогает). Отсутствие места под lead-out может привести к аварийному завершению записи (в этом случае не запишется TOC и диск будет нечитаемым - записывайте его в режиме DAO и TOC будет всегда, ключ -dao в cdrecord), отказу программы начинать запись (используйте ключ -ignsize в cdrecord) или невозможности прочесть получившийся диск (особенно в старых устройствах и здесь уже ничего не поможет). Еще одна проблема вызвана способом адресации блоков на диске (адрес записывается в формате MM:SS:FF относительно начала области данных): во-первых, под число минут отводятся 2 десятичные цифры, что сразу ограничивает объем 99 минутами, во-вторых, блоки в lead-in адресуются отрицательными числами под которые зарезервированы адреса, начиная с 80:00:00. Именно поэтому в ATIP даже 99-минутных заготовок впечатывается длина 79:59:74. И что будет делать устройство записи, программа или устройство чтения встретив два блока с одинаковым адресом неизвестно. В общем, если вам дороги ваши данные - не жадничайте, запишите эти 700 МБ на 2 заготовки.

Формат данных DVD-ROM

Информационная область диска делится на вводную зону (lead-in zone), зону данных (data zone) и выводную зону (lead-out zone). На двуслойном диске с противоположными спиралями (OTP) каждая сторона содержит только одну информационную зону на оба слоя. Для перехода луча от слоя к слою используется промежуточная зона (middle zone). Сектора адресуются последовательно по всей информационной зоне (LBA). Никаких дорожек, пауз, зазоров, субканалов и A-time адресации. Единый формат данных: прощайте режимы и формы.

Структура вводной зоны:

Двоичный нуль представляется в виде отсутствия изменений в отражающей способности поверхности диска (длина участка определяет число нулевых бит), единица - в виде изменения отражающей способности на рассматриваемом участке.

Физический сектор содержит 4836 байт. Из них 104 байта синхронизации и 4732 байта канальных данных.

Для DVD в отличие от CD используется кодировка 8-битных байт фрейма записи 16-битными канальными символами без промежутков RLL(2,10) (сама кодировка обеспечивает не более 10 нулей подряд, однако для декодирования байта иногда требуется знание последующего символа).

Байты 16 фреймов перемешиваются аналогично CD, чтобы уменьшить воздействие локальных дефектов носителя. В каждом таком "большом" блоке (ECC block) содержится 4832 байта ECC и 33024 (2064*16) байт фрейма данных.

Фрейм данных DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW (Data Frame) состоит из:

Таким образом, на хранение 2048 байт пользовательских данных расходуется 4836 байт физического сектора (перемешанных и размазанных). Это значительно лучше, чем приблизительно 8415 байт в случае CD-ROM.

NBCA представляет собой узкое кольцо до вводной зоны на которой нанесён код вертикальными штрихами (а что там записывается?).

Формат данных DVD-RAM

DVD-RAM содержит как отпечатанные (embossed), так и перезаписываемые данные. Отпечатываются первые 5 зон вводной зоны: зона инициализации, reference code, первая буферная зона, управляющие данные и второй буфер. В остальных зонах спираль образуется вытравленной канавкой (groove), причем запись производится как в канавках (groove track, groove sector), так и между ними (land track, land sector). Спираль делится на виртуальные дорожки (оборот 360 °). Во вводной зоне в дополнение к 5 зонам, определенным стандартом DVD-ROM, имеются зона соединения (промежуток между отпечатанной и перезаписываемой областями, пустое место без секторов), защитная зона 1, зона для тестирования диска, зона для тестирования дисковода, защитная зона 2, резервная зона, DMA 1 (область управления дефектными блоками), DMA 2. Адрес 0x030000 имеет не первый сектор зоны данных, а первый сектор первой защитной зоны. Выводная зона состоит из зоны DMA 3, DMA 4, защитной зоны 1, зоны для тестирования диска, зоны для тестирования дисковода, защитной зоны 2, резервной зоны. Первый сектор зоны данных имеет адрес 0x031000. Каждая дорожка вводной зоны состоит из 18 секторов. Перезаписываемая область поделена на 24 подзоны, разделяемые защитными зонами. Подзона обрамлена защитными зонами и имеет область запасных блоков. Вводится адресация LSN (Logical Sector Number), так что все сектора с пользовательскими данными имеют последовательные номера, начиная с 0. Внутри каждой подзоны дорожки состоят из одинакового числа секторов (от 17 до 40), но эти сектора содержат по 2697 байт (данные формата физического сектора DVD-ROM обрамляются всякой дополнительной информацией, причем заголовок отпечатывается при изготовлении). Сама спираль имеет синусообразную форму, причем нулевая фаза находится на границе между заголовком сектора и остальной его частью (теперь я понимаю почему DVD-RAM заготовки стоят так дорого ;). Содержимое всех зон DMA идентично и содержит информацию о форматированности диска, первичный список дефектов (обнаруженных при форматировании) и вторичный список дефектов (обнаруженных в процессе работы).

Формат данных DVD-R

DVD-R перед вводной зоной (Lead-In) содержит зону R-Information, которая делится на знакомую по CD-R область PCA (Power Calibration Area, 7088 секторов, из них 256 для изготовителя диска) и RMA (Recording Management Area).

Выводная зона (Lead-Out) следует за зоной данных, но не может начинаться ранее некоторой границы. Режим записи - CLV. В режиме дополняющей (incremental) записи могут использоваться 3 метода связывания старого и нового кусков (кто выбирает?):

Размер зоны инициализации (в Lead-In) определяется жестко и она делится на собственно зону инициализации (45664 сектора нулей), буферную зону 0 (512 секторов нулей) и зону информации о физическом формате, которая состоит из 3072 секторов, содержащих 192 повторения 16 секторов (фактически та же информация, что и в зоне данных управления, но не заполнена изготовителем болванки):

Граничные зоны предназначены для предотвращения считывания обычными DVD-ROM устройствами данных с ещё незаписанных участков. Каждая занимает от 12 МБ до 92 МБ в зависимости от расположения.

Зона данных управления выдавлена или предзаписана, поэтому оформлена связыванием с предыдущей и последующей информацией. Буферная зона 2 переименована в зону дополнительной границы (содержит ещё один вариант информации о физическом формате).

На DVD-R выдавлена управляющая спиральная дорожка, которая также содержит данные (блоки нумеруются в сторону уменьшения) - Unrecorded Zone (почти undead ;):

Зона данных может делиться на подзоны (RZone, 2102), которые могут быть открытыми (не более 2) и закрытими (завершёнными). Неиспользованная и незарезервированная пока часть называется невидимой RZone.

Формат RMA

Формат данных DVD-RW

Структура данных очень похожа на структуру DVD-R. Режим записи - CLV.

Зона данных управления и буферная зона 1 выдавлены или предзаписаны. Зона данных управления состоит не из 192 одинаковых копий, а всего лишь из 176, за которыми следуют 16 блоков управления сервоприводом (в стандарте не определены).

Выдавленная управляющая дорожка (Unrecorded Zone) дополнительно содержит предлагаемые значения OPC и стратегии для стирания. В PCA для изготовителя диска отведено 16 секторов вмесот 256.

Формат информации о каждом сеансе записи (RMD) различен при различных режимах записи (DAO, дополняющей (incremental) записи, ограниченная перезапись) и содержит данные о состоянии диска (пуст, дополняющая запись, DAO, закрыт после дополняющей записи, минимально очищен, происходит страние, происходит форматирование, пуст и защищён от записи, DAO и защищён от записи, дополняющая запись и защищён от записи, закрыт после дополняющей записи и защищён от записи, минимально очищен и защищён от записи, различные режимы ограниченной перезаписи), копию информации из выдавленной дорожки, информацию OPC для 4 устройств (аналогично DVD-R, но дополненную информацией о стирании), количество изменений, количество стираний, битовая карта дефективности наборов RMD, тип происходящего сейчас стирания и текущая позиция, тип происходящего сейчас форматирования и текущая позиция, адреса и статус входных и выходных границ (до 16 штук), число и границы RZone (до 16 штук), битовые карты дефективности блоков.

Типы стирания

Типы форматирования (всё заполняется нулями, кроме входной зоны, выходной зоны, входной границы, выходной границы)

Состояния ограниченной области:

Каждая заготовка DVD-RW 1.1B имеет уникальный (64 бит) идентификатор (механизм защиты CPRM). Содержимое диска может шифроваться (C2) по ключу, генерируемому из этого идентификатора, поэтому простое копирование даст нечитаемые данные (фильмы).

Формат данных DVD+RW

Режим записи - CLD (Constant Linear Density), устройство может реализовать CAV. Скорость записи - до 4x. Формат фрейма данных и его кодирование совпадает с DVD-ROM. Выбранный метод записи позволяет произвольно записывать и перезаписывать ECC блоки (32 КБ).

Информационная зона делится на вводную зону, зону (пользовательских) данных (2295104 сектора) и выводную зону. Все их можно перезаписывать, чистая болванка не содержит ничего. Первый сектор зоны данных имеет адрес (PSN) 0x30000. Логический адрес (LSN) этого сектора равен 0.

Запись идёт по выдавленной канавке. Канавка имеет форму спирали, на которой с помощью небольших отклонений записана информация об адресах блоков, которые должны быть размещены в данном месте (ADIP - Address-in-Pregroove). На 1 ECC блок приходится 51 бит информации, записанной в ADIP (из них 22 бита - физический адрес). Дополнительно во вводной зоне ADIP содержит информацию о физическом формате (256 байт, копируется в управляющую зону при инициализации):

Вводная зона состоит из

Выводная зона состоит из

Полное форматирование означает заполнение всей информационной зоны (информацией или нулями). Диск считается частично форматированным, если заполнена вводная зона, кроме начальной зоны. При этом внутрення зона идентификации диска должна содержать Formatting DCB (FDCB). Форматирование может происходить до записи на диск (необязательная проверка зоны данных), в фоновом режиме одновременно с записью, последовательная запись без форматирования (в конце записанной области создаётся временная выводная зона; может быть перезаписана при следующем сеансе записи; минимальный размер записи довольно велик).

DCB используются для обмена информацией между устройствами типа +RW. Для чтения полностью отформатированных или записанных дисков в DVD-ROM они не нужны. Обеспечиавют возможность защиты от форматирования, перезаписи и чтения управляющей информации. Каждый DCB должен содержать уникальный идентификатор последнего записавшего его устройства (изготовитель, модель, серийный номер). Пока определены 2 типа DCB

Особый цинизм стандарта заключается в явном предложении обратиться за разъяснениями по поводу форматирования и системы управления плохими блоками в отдел лицензий фирмы Филипс.

Формат данных DVD+R

Режим записи - CLD (Constant Linear Density), устройство может реализовать CAV. Скорость записи - до 8x. Формат фрейма данных и его кодирование совпадает с DVD-ROM. Выбранный метод записи позволяет произвольно записывать ECC блоки (32 КБ).

Информационная зона может содержать одну или более сессий (до 191). Односессионная информационная зона делится на внутреннюю зону, вводную зону, зону (пользовательских) данных (максимум 2295104 сектора), выводную зону, внешнюю зону. Все их можно записывать, чистая болванка не содержит ничего. Первый сектор зоны данных имеет адрес (PSN) 0x30000. Логический адрес (LSN) этого сектора равен 0.

Запись идёт по выдавленной канавке. Канавка имеет форму спирали, на которой с помощью небольших отклонений записана информация об адресах блоков, которые должны быть размещены в данном месте (ADIP - Address-in-Pregroove). На 1 ECC блок приходится 51 бит информации, записанной в ADIP (из них 22 бита - физический адрес). Дополнительно во вводной зоне ADIP содержит информацию о физическом формате (256 байт, копируется в управляющую зону при инициализации), формат аналогичен DVD+RW.

Внутренняя зона состоит из

Вводная зона (заполняется при закрытии первой сессии) состоит из

Выводная зона состоит из

Внешняя зона состоит из

Каждая сессия состоит из вводной зоны сессии (Intro), зоны (пользовательских) данных (целое число ECC блоков) и выводной зоны сессии (Closure). Для первой сессии в качестве вводной зоны сессии выступает вводная зона диска. Для последней сессии в качестве выводной зоны сессии выступает выводная зона диска. Последняя сессия может быть открытой (не иметь выводной зоны сессии). Данные могут записываться только в открытую сессию, так что если последняя сессия диска закрыта, то необходимо создать новую открытую сессию.

Вводная зона сессии состоит из буферной зоны A (нули), внутренней зоны идентификации сессии (набор Disk Control Block - DCB), зоны данных управления сессии (формат аналогичен DVD-ROM) и буферной зоны B (нули). Выводная зона сессии состоит из буферной зоны С (нули) и внешней зоны идентификации сессии (должна совпадать с внутренней зоной идентификации сессии).

Запись сессии может производиться несколькими (до 16) последовательными фрагментами (между ними теряется пространство в 1 ECC блок). Описание каждого фрагмента заносится в Session DCB. Открытие и закрытие сессии также считаются фрагментами. Чтобы данные сессии можно было прочесть на DVD-ROM, она должна быть закрыта (все незаписанные места во всех фрагментах заполняются и заносится информация в водные и выодные зоны). Фрагменты имеют непрерывную нумерацию во всех сессиях (от 1).

DCB используются для обмена информацией между устройствами типа +R. Для чтения полностью отформатированных или записанных дисков в DVD-ROM они не нужны. Если имеется несколько DCB одного типа, то правильным считается последний. Обеспечиавют возможность защиты от создания заменяющего DCB, записи в зону данных и чтения управляющей информации. Каждый DCB должен содержать уникальный идентификатор записавшего его устройства (изготовитель, модель, серийный номер). Пока определен 1 тип DCB

Устройства

Характеристики устройства:

Большой обзор CD/DVD устройств можно найти на cdrinfo, продающихся на московском рынке - на IXBT, а мне попадались такие устройства

Использование CD-ROM в MS-DOS

Для ATAPI CD-ROM config.sys должен содержать строки:

LASTDRIVE=Z
DOS=HIGH
DEVICEHIGH C:\GSCDROM.SYS /D:MSCD000 /P:1/S:1 /V

Вместо GSCDROM.SYS (драйвер от Goldstar CD-ROM) можно использовать тот драйвер, что вы получили с вашим CD-ROM (CD-RW), например, Atapi_hp.sys (HP CD-Writer) или oakcdrom.sys (из поставки MS Windows 9x).

Для SCSI CD-ROM надо использовать тот набор драйверов, который вы получили со SCSI-контроллером, например для моего NCR 53C810:

DEVICE=C:\PROSCSI\DOSCAM.SYS
DEVICEHIGH=C:\PROSCSI\CDROM.SYS /D:PROCD01

autoexec.bat должен содержать строки (значение ключа /D должно соответствовать config.sys, в качестве буквы диска используется R):

LH MSCDEX /S /V /L:R /D:MSCD000

Продолжение

Ссылки

И, в заключение, запомните: пишется hard disk, но compact disc.

@ Карта сайта News Автора!

Bog BOS: hardware:  CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-R, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, DVD+R, DVD+R DL.

TopList

Copyright © 1996-2017 Sergey E. Bogomolov; www.bog.pp.ru (КГБ знает все, даже то что у Вас на диске ;)