Стандарты, форматы, файлы

Те, кто активно работает с компакт дисками знает насколько разнообразны и, часто, трудно совметстимы различные виды этих дисков. Стандарты де-факто на различные виды дисков принимались часто в конкурентной борьбе. С DVD все может быть по другому: это устройство представляется едва ли не единственным высокотехноло­гичным техническим решением последних десятилетий стандарты которого обсуждаются столь значитель­ной группой производителей (в альянс еще весной 1996г. вошло более 10 крупнейших корпораций).

Как и стандарты на CD требования к DVD изложены в «книгах». Но в отличии от уже знакомых нам «цветных книг» эти - «упорядочены в алфавитном порядке». В настоящий момент обсуждаются пять книг от «A» до «E». Книга может содержать до трех частей (рис. 14). При этом в первой части описываются физиче­ские спецификации, во второй - файловая система, а в третей - приложения. Первые три книги описывают соответственно ROM, Video и Audio DVD. При этом они используют одинаковый физический формат носи­теля, изготавливаемого «штамповкой» и файловую систему. Файловая система этих стандартов - переходная (UDF-Bridge), обеспечивающая комбинацию возможностей уже знакомой пользователям CD-ROM файло­вой системы ISO-9660 и реализующей рекомендации ISO/IEC 13346 новой системы, разработанной Optical Storage Technology Association (OSTA) и получившей название Universal Disk Format - UDF. Два других стандарта D и E описывают записываемые (DVD-R (recordable) или иначе DVD-WO (write once)) и переза­писываемые (DVD-RAM, DVD-W (writable) или иначе DVD-E (erasable)) диски. Да-да! В отличие от CD диски DVD рождаются сразу с возможностью записи и даже перезаписи информации. Однако эти стандарты наименее устоявшиеся, ещё стоит отметить что формат файлов и для тех и для других предполагается UDF.

Рис.14. Стандартизация видов DVD

Особо следует сказать о совместимости с уже существующими дисками. Явно такая совместимость стан­дартами не требуется. Однако подавляющее большинство производите­лей готовит устройства, способные считывать CD-ROM за счет использования специально сконструирован­ной оптической головки, обладающей возможностью перенастройки или даже за счет установки дополни­тельного объектива. Во всех случаях можно полагать, что новые устройства смогут читать привычные нам «старые» диски.

Магнитооптические диски

Скачок в развитии компьютерной индустрии и тенденцийя постоянного роста мощных компьютерных информационных систем неуклонно влекут за собой увеличение объемов обрабатываемой информации. Это обстоятельство все чаще заставляет задумываться над проблемой хранения этой информации и выбором типов применяемых устройств для систем резервного копирования. Применявшиеся до недавнего времени накопители на магнитной ленте (стримеры) уже не удовлетворяют современным требованиям. Магнитная лента легко подвергается всевозможным механическим и электромагнитным повреждениям. Небольшое повреждение ленты хотя бы в одном месте может привести к потере блока информации объемом несколько мегабайтов. Это не позволяет использовать ленточные картриджи как надежные носители для любого рода информации, а скорость работы таких систем с последовательным доступом не позволяет оперативно работать с сохраняемой на них информацией. Не справились с задачей и накопители на гибких дисках: последнее достижение в этой области - дискеты емкостью в 21 МБ - в наше время уже мало на кого произведет впечатление. К тому же эти носители для своего объема стоят недешево, и создание на них "библиотек" архивов данных - весьма дорогое удовольствие. Похоже, что эта технология зашла в тупик и сегодня не способна конкурировать с другими, более современными накопителями. Недавно организация FTA (Floptical Technology Association) объявила о начале разработки диска емкостью 120 МБ, но несмотря на дешевизну, вряд ли новый накопитель будет иметь успех.

В последнее время в решении этой проблемы все более широкое признание получает магнитооптическая технология, которая использует магнитные и оптические механизмы записи и чтения; все чаще магнитооптические накопители используются для хранения больших объемов информации. Прародителем магнитооптической технологии считается фирма IBM, которая начала ее развитие в 1972 году. Первые магнитооптические дисководы появились в начале 80-х, но не получили широкого признания из-за высокой стоимости и сложности в работе. На сегодняшний день благодаря применению новых технических решений и последних технологий в магнитооптических системах ситуация с магнитооптическими накопителями полностью изменилась. Постоянное снижение цен на магнитооптические дисководы и улучшение технических характеристик позволит им в недалеком будущем полностью вытеснить с рынка стримеры, а постоянное увеличение емкости носителей и надежности хранения информации делает их работу в сетевых системах более эффективной по сравнению с накопителями типа CD-ROM.

Существует несколько стандартных типов магнитооптических дисководов, но на сегодняшний день самое большое распространение получили два из них. Это 3,5-дюймовые и 5,25-дюймовые накопители, причем 3,5-дюймовые накопители более популярны, хотя они и имеют меньший объем. Стандартные емкости 3,5-дюймовых дисков - 128, 230 и 640 МБ. У этих дискет одна рабочая поверхность, их размер соответствует размеру обычной 3,5-дюймовой дискеты, однако они несколько толще. Диски размером 5,25-дюйма имеют стандартные емкости 600 и 650 МБ или 1,2 и 1,3 ГБ (диски двойной плотности). В отличие от 3,5-дюймовых, у них две рабочие поверхности. Так же, как и обычный флоппи-диск, магнитооптические диски снабжены окошком защиты записи. Оба типа дисков полностью совместимы сверху вниз, а соблюдение стандартов магнитооптических дисководов не привязывает пользователей к конкретному производителю.

Запись на диск выполняется посредством последовательного нагревания ячейки диска лазером большой интенсивности до t=200 С^о, в результате чего ячейка теряет заряд и последующего нанесения нового заряда при этой же температуре магнитной головкой. Считывание производится лазерным лучом меньшей интенсивности. Он направляется на ячейку и поляризуется имеющимся там зарядом (если таковой имеется), а считывающее устройство определяет является ли отраженный луч поляризованным.

Не все магнитооптические диски могут быть перезаписываемыми; существуют также диски с однократной записью CC WORM (Continuons Composite Write Once Read Many) и частичной записью P-ROM (Partial read-only memory). Перезаписываемые диски могут полностью изменять свою информацию (количество циклов чтения/записи около 10 млн. и зависит от конкретного производителя). Диски с однократной записью аналогичны перезаписываемым, но в момент записи на диск наносятся специальные метки, которые запрещают повторную запись. Такие диски после записи информации автоматически переходят в разряд ROM-дисков. Диски с частичной записью делятся как бы на две части: одна из них содержит постоянные данные, которые невозможно изменить, другая часть содержит перезаписываемые данные. На такие диски (в неизменяемую часть) можно инсталлировать неизменный рабочий код программы, а свои данные можно хранить в перезаписываемом секторе. Надо заметить, что это - идеальное средство защиты от любых вирусов.

Несмотря на большую емкость магнитооптических дисков (на сегодняшний день существуют 5,25-дюймовые диски емкостью 4,6 ГБ), они не могут заменить жесткие диски. Прежде всего это связано с низким быстродействием магнитооптических дисководов, а ведь этот параметр является одним из основных показателей для жестких дисков. Быстродействие магнитооптических дисководов существенно снижается при записи диска; не спасает положение и технология кэширования записи. Как известно, запись на магнитооптический диск осуществляется за два прохода: при первом проходе данные стираются с диска, при втором - записываются. А если к тому же установить проверку данных при записи, то быстродействие снизится еще на 20-30%.

Однако нельзя сказать, что положение дел не меняется. Совсем недавно фирма Pinnacle Micro выпустила магнитооптический накопитель под названием "Apex", в котором запись осуществляется за один проход, а его быстродействие составляет 4,5 МБ/с. Благодаря применению новой технологии быстродействие остается одинаковым как в режиме чтения, так и записи. Емкость нового дисковода составляет 4,6 ГБ. В настоящее время аналогичные разработки по однопроходным дисководам ведут фирмы IBM и Fujitsu.

Сегодня на нашем рынке наиболее широкое распространение получили 3,5-дюймовые дисководы фирм Fujitsu и IBM. Магнитооптические накопители выпускаются в двух вариантах: встраиваемые и внешние. Преимущество внешних накопителей заключается в том, что нагревание дисковода во время работы лазера не повышает температуру в корпусе самого компьютера. Встраиваемые накопители могут быть легко установлены на место обычного флоппи-накопителя. Все существующие магнитооптические накопители имеют интерфейс связи SCSI или Fast SCSI (фирма Fujitsu ведет разработку накопителей с интерфейсом связи IDE), поэтому требуется дополнительная установка SCSI хост-адаптера. Эти хост-адаптеры выпускаются для установки на шину ISA или PCI и могут поставляться в комплекте с магнитооптическим дисководом или отдельно от него. Можно применять хост-адаптер любой фирмы, однако желательно наличие на нем кэш-памяти емкостью не менее 64 КБ и SCSI-BIOS (по крайней мере, возможности его установки).

Испытания Fujitsu с хост-адаптером IFD-630 этой же фирмы (интерфейс связи - Fast SCSI или, как его еще называют, SCSI-2). Если в хост-адаптере установлен и активирован SCSI-BIOS, BIOS активизируется простой установкой перемычки и отпадает необходимость в установке дополнительных драйверов. В противном случае приходится их инсталлировать под необходимую систему. При активизированном SCSI-BIOS появляется также возможность производить загрузку системы непосредственно с магнитооптического диска: для этого достаточно отформатировать этот диск как системный. Можно создать на этом диске сколько угодно разделов, используя для этого специальные утилиты fdisk и format, поставляемые вместе с дисководом.

Большое распространение получили "Библиотечные" магнитооптические накопители со сменными дисками, общая емкость которых может составлять несколько сотен гигабайтов. Смена диска в такой системе занимает всего несколько секунд и происходит программно, при этом не требуется никакого дополнительного вмешательства в этот процесс со стороны.

Магнитооптический дисковод внешне очень похож на обычный, но снабжен электронной системой выброса носителя. В принципе, работа с ним мало чем отличается от работы с обычным дисководом, а для пользователя он ничем не отличается от обычного винчестера. В таблице приведены основные технические характеристики накопителя фирмы Fujitsu M2512A. При измерениях на некоторых компьютерах "желтой" сборки у нас получались неадекватные значения. Приведем минимальные: скорость записи 290 KБ/с, скорость чтения 800 KБ/с. При всех измерениях программная кэш-память не использовалась.

Магнитооптический дисковод устанавливался под различные операционные системы, включая DOS, Windоws, OS/2, Novell Netware. Во время инсталляции операционных систем OS/2, Windows 95 и Netware необходимо уменьшить скорость шины (для шин ISA и BL-BUS), а также отключить работу SCSI-BIOS. После завершения этого процесса скорость шины можно установить в прежнее значение. Единственная проблема, с которой приходится сталкиваться, возникает с шиной VL-BUS на компьютерах "желтой" сборки, на которых установлена карта расширенного IDE и задействовано более двух винчестеров. При такой конфигурации тестирующая команда так и не смогла заставить работать магнитооптический накопитель даже при замене на другие платформы "желтых" сборок. Не помогла и замена SCSI-контроллера: через несколько перезагрузок на компьютерах с такой конфигурацией любая из тестируемых систем требовала своей полной переинсталляции. Такие проблемы полностью отсутствовали на платформах Intel с EIDE на шине PCI. Как им удалось установить, конфликты связаны не с шиной VL-BUS, а с "некачественными" хост-адаптерами EIDE, в основном, малоизвестных производителей. При инсталляции на любую из вышеупомянутых систем хост-адаптера необходимо наличие соответствующих драйверов, в противном случае его подключение будет весьма и весьма проблематично.

Стоит отметить, что формат записи на магнитооптические накопители соответствует стандарту ISO и не зависит от применяемой операционной системы. Однако при использовании операционной системы Novell Netware любой версии данные, записанные в ней, не видны на других системах, и наоборот. Такие "невидимые" данные, созданные другой системой, не могут быть удалены или уничтожены в системе Netware (даже при создании и монтировании тома), если, конечно, не использовать команду форматирования диска.

Как уже было сказано, скорость работы дисковода при чтении намного выше скорости в режиме записи. Для увеличения быстродействия магнитооптического накопителя используется кэширование. При этом кэш-память может устанавливаться отдельно как на чтение, так и на запись. Имеет смысл дополнительно использовать программное кэширование. Как показывают испытания, использование программной кэш-памяти объемом 512 Б увеличивает скорость работы магнитооптического накопителя на 30%, а дальнейшее увеличение кэш-памяти неэффективно.

Магнитооптический диск имеет целый ряд преимуществ: он более надежен в работе по сравнению с обычными дискетами, магнитооптическая головка не касается диска при записи и чтении и таким образом исключены взаимные повреждения. К тому же сам диск менее чувствителен к механическим повреждениям или магнитным полям, случайные небольшие царапины не могут испортить диск или данные на нем, тем более, что сам диск находится в защитном пластиковом корпусе. Магнитооптический диск способен сохранять информацию более длительное время, чем обычные флоппи-диски. Фирмы-производители гарантируют безотказную работу диска в течение нескольких десятков лет.

Насколько целесообразно применение магнитооптических накопителей уже сегодня? Постоянная тенденция снижения цен и повышение быстродействия все в большей степени оправдывает их применение. Уже сейчас они могут применяться для резервного копирования в сетевых системах. Установка магнитооптики на сервер или мощную рабочую станцию под управлением любой операционной системы повышает удобство и эффективность работы по сравнению с аналогичными системами на магнитной ленте или накопителях CD-ROM. На сегодняшний день это лучший вариант по соотношению цена/емкость/скорость.

Эти дисководы могут использоваться не только в сетевых системах как устройства резервного копирования, но могут быть успешно применены и в обычном ПК. Довольно удобно переносить в кармане винчестеры размером с обычную дискету и работать с ними как с обычными дискетами.

Конечно, магнитооптические накопители, как и другие устройства, имеют недостатки. Самым серьезным из них можно считать перегрев самого дисковода и диска в режиме записи. Для борьбы с перегревом на них устанавливается обдувающий вентилятор. Используя внутренний дисковод, следует по возможности пытаться устанавливать его в более просторное место, подальше от винчестеров и других накопителей. Еще один серьезный недостаток - это большое время доступа к данным (в самых последних моделях - около 20 мс).

Снижение цен на магнитооптические дисководы и увеличение их быстродействия в ближайшее время может привести к тому, что они полностью вытеснят флоппи-дисководы. Вполне возможно, что темпы снижения цен ниже, чем ожидалось, но предлагаемый объем и скоростные параметры магнитооптических накопителей уже сегодня многим помогут решить проблему хранения больших объемов информации. Насколько это перспективно и выгодно - судите сами.

Заключение

Вот на этой оптимистической ноте я и заканчиваю повествование о оптических и магнитооптических дисках. Однако! История их на этом не заканчивается и даже более того, Оптические и магнитооптические диски находятся в первой половине своего длинного пути в историю компьютеров.

Список литературы:

1. Журнал «Компьютер + Программы» №9 за 95г.

2. Журнал «Компьютер + Программы» №1 за 96г.

3. Журнал «Компьютер + Программы» №9 за 96г.