Кодування даних на диску

Тепер розберемося з завершальною частиною процесу запису даних на компакт-диск. Після того як всі 98 блоків скомпоновані в один сектор (звуковий або сектор даних), починається завершальний процес кодування інформації, що отримав назву EFM-модуляції (Eight-to-Fourteen Modulation). EFM-модуляція є процес перетворення кожного байта (8 біт) в 14-розрядне значення. Ці 14-розрядні коди перетворення розроблені таким чином, що не можуть містити менше двох і більше 10 суміжних бітів, що мають нульове значення (0). Ця форма кодування з обмеженням довжини поля записи (Run Length Limited  RLL) отримала назву RLL 2,10 (в загальному вигляді RLL x, y. Ãäå x  мінімальна, а y  максимальне значення поля нульових бітів). Така схема дозволяє уникнути появи довгих рядків нульових бітів (нулів), які можуть бути лічені неправильно, а також обмежити мінімальну і максимальну частоти переходів, існуючих на носії. З урахуванням того, що поодинокі біти (1) в запису повинні бути відокремлені один від одного не менш ніж двома і не більше ніж 10 нулями (нульовими бітами), мінімальною відстанню між одиницями є три тимчасові інтервали (що позначаються звичайно як 3Т), а максимальним  11 тимчасових інтервалів (11T).

Деякі коди EFM починаються і закінчуються одиницею (1) або більш ніж п'ятьма нулями (0), тому після кожного 14-розрядної значення EFM, записаного на диску, додані три додаткових біти, звані об'єднують битами (merge bits). Зазвичай поєднують біти є нулями (0), але можуть в разі потреби містити і одиниці (1), що використовуються для розбивки довжини рядка суміжних нулів (0), утвореної сусідніми 14-розрядними значеннями EFM. На додаток до освіченій 17-розрядному значенням (EFM плюс об'єднують біти) до початку кожного блоку додається 24-розрядне число синхронізації (плюс ще три об'єднують біта). В цілому в кожному блоці диска міститься 588 біт (73,5 байт). З урахуванням того, що в кожному секторі розташоване 98 блоків, отримуємо, що в кожному секторі міститься 7 203 байт. Таким чином, 74-хвилинний диск містить приблизно 2,4 Гбайт фактично записуваних даних. Після декодування, видалення кодів корекції помилок і іншої інформації залишається приблизно 682 Мбайт дійсно використовуваного обсягу диска.

Швидкість накопичувачів на компакт-дисках

Компакт-диски спочатку розроблялися для запису звукових файлів, тому швидкість зчитування даних накопичувачем повинна бути постійною. Для того щоб підтримувати постійну швидкість зчитування, дані на дисках CD-ROM записуються з використанням методу, який отримав назву запису з постійною лінійною швидкістю (Constant Linear VelocityCLV). Це означає, що доріжка (і відповідно дані) по відношенню до зчитувального пристрою завжди переміщаються з однієї і тієї ж швидкістю, що дорівнює 1,3 м / с. Доріжка являє собою спіраль, витки якої в міру наближення до центру диска розташовуються більш компактно. Тому для забезпечення постійної лінійної швидкості необхідно, щоб швидкість обертання диска змінювалася за певним законом. Іншими словами, при зчитуванні даних з внутрішньої доріжки диск повинен обертатися швидше, а при зчитуванні інформації з зовнішньої  повільніше. Швидкість обертання диска в накопичувачі 1х (лінійна швидкість накопичувача 1х дорівнює 1,3 м / с) змінюється від 540 об / хв при зчитуванні даних, розташованих на початку доріжки (на внутрішній частині диска), до 212 об / хв при читанні доріжки на зовнішньої частини диска.

Одним із способів підвищення ефективності CD-ROM стало збільшення швидкості дисководів, тобто підвищення частоти обертання. Дисководи, швидкість обертання яких стала вдвічі або вчетверо вище початкової, отримали назву накопичувачів 2х і 4х. Останнім пристроєм, створеним за цією технологією, став дисковод 12х, швидкість обертання диска в якому змінювалася в межах від 2 568 до 5 959 об / хв, що дозволяло підтримувати постійну швидкість передачі даних. При подальшому збільшенні швидкості обертання виробники зіткнулися з певними проблемами, пов'язаними зі створенням двигуна, що дозволяє швидко змінювати швидкість при зчитуванні даних з різних частин диска. Саме тому більшість дисководів зі швидкістю вище 12x мають постійну швидкість обертання (при цьому лінійна швидкість не є постійною). Так як кутова швидкість (швидкість обертання) залишається незмінно постійної, цей метод отримав назву запису з постійною кутовою швидкістю (Constant Angular Velocity  CAV).

Дисководи CAV, як правило, працюють тихіше, ніж дисководи CLV. Це пов'язано з тим, що двигуну не доводиться постійно збільшувати або зменшувати частоту обертання. Дисководи (в основному перезаписуючі), що використовують технології CLV і CAV, отримали назву Partial-CAV èëè P-CAV (частково постійна кутова швидкість). Наприклад, більшість перезаписуваних дисководів при записі диска працюють в режимі CLV, а при зчитуванні даних  в режимі CAV.

Швидкості дисководів CD-ROM можуть бути самими різними  від 1х до 56х і вище. У неперезапісиваемих накопичувачах, швидкість яких не більше 12х, як правило, використовується технологія CLV; більшість накопичувачів зі швидкістю 16x і вище є пристроями CAV. При використанні накопичувачів CAV швидкість переміщення даних по відношенню до зчитувального пристрою змінюється в залежності від матеріального становища даних на компакт-диску (наприклад, внутрішня або зовнішня частина доріжки). Це також означає, що накопичувачі CAV зчитують дані, що знаходяться на зовнішній частині диска, швидше даних, розташованих ближче до його центру. Цим скористалися виробники, ввівши в оману при першій появі накопичувачів нового типу. Наприклад, накопичувач 12x CLV зчитує дані зі швидкістю 1,84 Мбайт / с, причому ця швидкість не залежить від розташування даних. Накопичувач 16x CAV, в свою чергу, зчитує дані, розташовані на зовнішній частині диска, зі швидкістю 16x (2,46 Мбайт / с). Слід зауважити, що швидкість зчитування даних з внутрішньої частини диска набагато нижче і досягає всього лише 6,9x (1,06 Мбайт / с). Таким чином, середня швидкість читання даних накопичувача 16x виходить 11,5x або приблизно 1,76 Мбайт / с. При цьому середнє значення швидкості навіть дещо перебільшено, так як диски читаються з внутрішньої частини (тобто більш повільної) і переходять до зовнішньої частини. Отримане значення відноситься до зчитування повного обсягу диска, а фактична середня швидкість читання даних значно нижче. Все це означає, що дисководи 12x CLV можуть бути набагато швидше, ніж накопичувачі 16x або навіть 20x! Не забувайте, що оголошена швидкість накопичувачів CAV є не більше ніж максимальною швидкістю передачі даних, яка досягається при зчитуванні даних, розташованих на зовнішній частині диска.

Вібрації, що виникають при читанні дисків, можуть привести до зниження швидкостей швидкодіючих накопичувачів до рівня, що забезпечує їх мінімальну надійність. Часто причиною розбалансування CD-ROM стає маленька паперова етикетка з серійним номером, наклеєна на поверхню компакт-диска. Тому в багато високошвидкісні накопичувачі CD вбудовуються механізми автобалансування або амортизації, що дозволяють вирішити подібні проблеми. Єдиний недолік таких механізмів полягає в тому, що при виникненні вібрації вони сповільнюють обертання диска, знижуючи тим самим швидкість передачі даних.

Схожі статті