Устройства оптического хранения данных

Спецификации и типы накопителей CD/DVD

Спецификации и типы накопителей

Несмотря на повсеместное засилье перезаписывающих приводов DVD, обычный привод DVD-ROM можно установить в компьютер хотя бы из соображений ускорения операций копирования дисков. При выборе накопителя CD-ROM или DVD-ROM для компьютера необходимо учитывать следующие параметры:

  • производительность накопителя;
  • тип интерфейса, используемый для подключения к компьютеру;
  • физическая система загрузки и извлечения компактдиска.

Все эти параметры влияют на быстродействие устройства, а также на удобство его подключения к системе и использования. Те же критерии можно применить и к перезаписывающим устройствам; правда, в этом случае стоит рассмотреть некоторые дополнительные вопросы, связанные с совместимостью носителей и скоростью передачи данных.

Параметры накопителей

Основные характеристики накопителей CD-ROM/DVD, приводимые в документации к ним, — это:

  • скорость передачи
  • время доступа к данным
  • наличие внутренних буферов и их емкость
  • тип используемого интерфейса.

Скорость передачи данных

Этот параметр определяет объем данных, который может считывать накопитель с компакт-диска на компьютер за одну секунду. Этот параметр характеризует способность устройства считывать с диска большие и непрерывные участки данных.

Существует два способа измерения скорости передачи. Один из них, обычно применяемый к накопителям CD/DVD, представляет собой относительную скорость “х”, которая определена как множитель стандартной основной скорости. Например, в соответствии с исходным стандартом скорость передачи накопителя CD-ROM равна 153,6 Кбайт/с. Накопители, скорость которых в 2 раза больше, указываются как накопители 2х, в 40 раз — как 40х и т.п. Исходная скорость передачи данных накопителей DVD равна 1,385 Кбайт/с. В соответствии с этим накопители, скорость которых в 20 раз выше, определяются как 20х. Следует заметить, что почти все современные накопители имеют постоянную угловую скорость (CAV), поэтому их скорость, определенная множителем “х”, является максимальной скоростью, которая достигается при считывании данных с внешней части (с конца) диска. Скорость считывания данных, расположенных на внутренней части диска (в начале), примерно вдвое меньше. Следовательно, средняя скорость передачи данных находится где-то между максимальной и минимальной скоростями.

Поскольку современные приводы оптических дисков способны работать с множеством типов носителей, следует учесть параметры чтения и записи для всех них. Устройства, выполняющие запись на диски CD-R и CD-RW, обычно имеют данные характеристики в пределах от 4x до 48x (CAV).

Быстродействие накопителей на компакт-дисках

При поиске определенного сектора данных или музыкальной дорожки на диске накопитель находит адрес данных в таблице содержимого, которая записана на нулевой дорожке компакт-диска, после чего лазерный луч перемещается к нужному витку спирали и ожидает необходимой последовательности битов.

Компакт-диски первоначально разрабатывались для записи звуковых файлов, поэтому скорость считывания данных накопителем должна быть постоянной. Для обеспечения постоянной скорости считывания данные на дисках CD-ROM записываются с использованием метода, получившего название запись с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity — CLV). Это означает, что дорожка (а значит, и данные) по отношению к считывающему устройству всегда перемещается с одной и той же скоростью, равной 1,3 м/с (метров в секунду). Дорожка представляет собой спираль, витки которой по мере приближения к центру диска располагаются более компактно. Поэтому для обеспечения постоянной линейной скорости необходимо сделать так, чтобы скорость вращения диска изменялась по определенному закону. Другими словами, при считывании данных с внутренней дорожки диск должен вращаться быстрее, а при считывании информации с внешней — медленнее. Скорость вращения диска в накопителе 1х (линейная скорость накопителя 1х равна 1,3 м/с) изменяется от 540 об/мин при считывании данных, расположенных в начале дорожки (на внутренней части диска), до 212 об/мин при чтении дорожки на внешней части диска.

Одним из способов повышения эффективности CD-ROM стало увеличение скорости дисководов, т.е. повышение частоты вращения. Дисководы, скорость вращения которых стала вдвое или вчетверо выше первоначальной, получили название накопители 2х и 4х. Последним устройством, созданным по этой технологии, стал дисковод 12х, скорость вращения диска в котором изменялась в пределах от 2568 до 5959 об/мин, что позволяло поддерживать постоянную скорость передачи данных. При дальнейшем увеличении скорости вращения производители столкнулись с определенными проблемами, связанными с созданием двигателя, позволяющего быстро изменять скорость при считывании данных с различных частей диска. Именно поэтому большинство дисководов со скоростью выше 12x имеют постоянную скорость вращения (при этом линейная скорость не является постоянной). Так как угловая скорость (скорость вращения) остается постоянной, этот метод получил название запись с постоянной угловой скоростью (Constant Angular Velocity — CAV).

Дисководы CAV, как правило, работают тише, чем приводы CLV. Это связано с тем, что двигателю не приходится постоянно увеличивать и уменьшать частоту вращения. Дисководы (в основном перезаписывающие), сочетающие технологии CLV и CAV, получили название PartialCAV или PCAV (частично постоянная угловая скорость). Например, большинство перезаписываемых дисководов при записи диска работают в режиме CLV, а при считывании данных — в режиме CAV.

Скорости дисководов CD-ROM могут быть самыми разными — от 1х до 52х и выше. В не перезаписываемых накопителях, скорость которых не более 12х, как правило, используется технология CLV; большинство накопителей со скоростью 16x и выше являются устройствами CAV. При использовании накопителей CAV скорость перемещения данных по отношению к считывающему устройству изменяется в зависимости от физического расположения данных на компакт-диске (например, внутренняя или внешняя часть дорожки). Это также означает, что накопители CAV считывают данные, находящиеся на внешней части диска, быстрее данных, расположенных ближе к центру. Этим воспользовались производители, введя пользователей в заблуждение при первом появлении накопителей нового типа. Например, накопитель 12x CLV считывает данные со скоростью 1,84 Мбайт/с, причем эта скорость не зависит от расположения данных. Накопитель 16x CAV, в свою очередь, считывает данные, расположенные на внешней части диска, со скоростью 16x (2,46 Мбайт/с). Следует заметить, что скорость считывания данных с внутренней части диска гораздо ниже и достигает лишь 6,9x (1,06 Мбайт/с). Таким образом, средняя скорость чтения данных накопителя 16x составляет 11,5x, или примерно 1,76 Мбайт/с. При этом среднее значение скорости даже несколько преувеличено, так как диски начинают читаться с внутренней части (т.е. более медленной), поле чего переходят к внешней. Полученное значение относится к считыванию полного объема диска, а фактическая средняя скорость чтения данных значительно ниже.

Все это означает, что дисководы 12x CLV могут быть гораздо быстрее, чем накопители 16x или даже 20x! Не забывайте, что объявленная скорость накопителей CAV является не более чем максимальной скоростью передачи данных, которая достигается при считывании данных, расположенных на внешней части диска.

Вибрации, возникающие при чтении дисков, могут привести к снижению скоростей быстродействующих накопителей до уровня, обеспечивающего их минимально допустимую надежность. Часто причиной разбалансировки CD-ROM становится маленькая бумажная этикетка с серийным номером, наклеенная на поверхность компакт-диска. Поэтому во многие высокоскоростные накопители CD и DVD встраиваются механизмы автобалансировки или амортизации, позволяющие решать подобные проблемы. Единственный недостаток таких механизмов состоит в том, что при возникновении вибрации они замедляют вращение диска, снижая тем самым скорость передачи данных.

Большинство современных дисков CD и DVD используют зональную CLV или частичную CAV. Это позволяет повысить среднюю производительность при сохранении управления скоростью вращения.


Примечание!

В конце 1990-х годов компания Zen Research разработала технологию, получившую название TrueX, которая позволяла за счет использования нескольких лазерных лучей достигать постоянно высокой скорости передачи данных при низких скоростях вращения диска. К сожалению, накопители TrueX, изготовлением которых занимались Kenwood и другие компании, не имели обещанных рабочих характеристик и отличались низкой надежностью. В середине 2002 года компания Zen Research прекратила свое существование, поэтому накопители TrueX больше не выпускаются.

Быстродействие накопителей DVD

Подобно компакт-дискам, DVD вращаются против часовой стрелки (если смотреть со стороны считывающего лазера) и обычно записываются с постоянной скоростью передачи данных (CLV). Это означает, что дорожка (а значит, и данные) по отношению к считывающему устройству всегда перемещается с одной и той же скоростью, равной 3,49 м/с (или 3,84 м/с на двусторонних дисках).

Дорожка представляет собой спираль, витки которой располагаются более компактно по мере приближения к центру диска. Поэтому для обеспечения постоянной линейной скорости дорожки скорость вращения диска должна изменяться по определенному закону. Другими словами, при считывании данных с внутренней дорожки диск должен вращаться быстрее, а при считывании информации с внешней — медленнее. Скорость вращения диска в накопителе 1х (линейная скорость накопителя 1х равна 3,49 м/с) изменяется со 1515 об/мин при считывании данных, расположенных в начале дорожки (на внутренней части диска), до 570 об/мин при чтении конца дорожки (на внешней части диска).

Односкоростные (1х) накопители DVD-ROM обеспечивают скорость передачи данных, равную 1,385 Мбайт/с, что эквивалентно скорости 9х CD-ROM (скорость передачи данных дисковода 1х CD-ROM составляет 153,6 Кбайт/с, или 0,1536 Мбайт/с). Хотя это не означает, что накопитель 1х DVD-ROM может читать компакт-диски в девять раз быстрее: скорость вращения накопителей DVD лишь в три раза больше скорости вращения подобных накопителей CD-ROM. Таким образом, накопитель 1х DVD имеет примерно ту же скорость вращения, что и накопитель 2,7х CD-ROM. В технических характеристиках DVD-ROM обычно указываются два параметра, один из которых определяет скорость чтения DVD, а другой — скорость чтения компакт-дисков. Например, если накопитель DVD-ROM имеет параметр 16х/40х, то он определяет скорость чтения DVD и компакт-дисков соответственно.

Одним из способов повышения эффективности стало увеличение скорости дисководов, что выразилось в повышении частоты вращения. Дисковод, скорость вращения которого стала вдвое выше первоначальной, получил название накопитель 2х; дисковод, скорость вращения которого была увеличена в четыре раза, был назван накопитель 4х и т.д.

При дальнейшем увеличении скорости вращения производители столкнулись с определенными проблемами, связанными с созданием двигателя, позволяющего очень быстро изменять скорость работы при считывании данных с различных частей диска. Это стало причиной того, что большинство быстрых накопителей DVD имеют постоянную скорость вращения (при этом линейная скорость не является постоянной). Так как угловая скорость (скорость вращения) остается постоянной, этот метод, как уже упоминалось, получил название запись с постоянной угловой скоростью (CAV).

Накопители, имеющие более высокую скорость, больше подходят для считывания данных, чем для воспроизведения видеофрагментов. Высокая скорость накопителя позволяет при считывании диска сократить время перехода с одного слоя на другой, при этом совершенно не влияя на качество видеоизображения.

Практически все существующие DVD-ROM, имеющие скорость 20х и более, являются накопителями CAV, поэтому объявленная скорость передачи достигается только при считывании данных, расположенных на внешней части диска. В последней таблице приведены скорости передачи данных накопителей DVD-ROM, достигаемые при считывании дисков DVD, а также их соотношение со скоростью дисководов CD-ROM.

Время доступа

Время доступа к данным для накопителей CD-ROM/DVD определяется так же, как и для жестких дисков. Оно равняется задержке между получением команды и моментом считывания первого бита данных. Время доступа измеряется в миллисекундах, и его стандартное паспортное значение для накопителей 24x приблизительно равно 95 мс. При этом имеется в виду среднее время доступа, поскольку реальное время зависит от расположения данных на диске. Очевидно, что при работе на внутренних дорожках диска время доступа будет меньше, чем при считывании информации с внешних дорожек. Поэтому в паспортах на накопители приводится среднее время доступа, определяемое как среднее значение при выполнении нескольких случайных считываний данных с диска.

Разумеется, чем меньше время доступа, тем лучше, особенно когда данные нужно находить и считывать быстро. Время доступа к данным на CD-ROM/DVD постоянно сокращается. Заметим, что этот параметр для накопителей CD-ROM намного хуже, чем для жестких дисков (130–160 мс для CD-ROM и DVD-ROM и 8 мс для жестких дисков). Столь существенная разница объясняется принципиальными различиями в конструкциях: в жестких дисках используется несколько головок, и диапазон их механического перемещения меньше. Накопители CD/DVD используют один лазерный луч, который перемещается вдоль всего диска. К тому же данные на компакт-диске записаны вдоль спирали и после перемещения считывающей головки для чтения данной дорожки необходимо ждать, когда лазерный луч попадет на участок с нужными данными. При чтении внешних дорожек время доступа больше, чем при чтении внутренних дорожек, если не используется устройство CAV, скорость вращения которого постоянная (в данном случае время доступа также постоянно).

Яндекс.Метрика