Введение. Немного истории. Определения.

По некоторым данным, зарождение нового стандарта носителей информации - CD-Rom`ов - мы обязаны содружеству японской фирмы Sony и голландской Philips. В 1982 году эти компании объявили о совместной разработки в области оптический носителей информации - компакт-диске. Данный продукт представлял собой носитель, идущий на смену широко распространенным грампластинкам. Возможности нового носителя по сравнению со старым были грандиозными: звук кодировался в цифровую форму в формате 44 100 отсчетов в секунду по 16 бит на каждый канал. Защита информации, использованная в компакт-дисках, также была на высоком уровне: кодирование в цифровую форму с применением нескольких кодов, обрабатывающих различные объемы информации, позволяли свести на нет все возможные погрешности воспроизведения, которые присутствуют у аналоговых носителей. Бесконтактный метод считывания также обеспечивал сохранность информации от повреждения, а повреждение внешнего защитного слоя носителя не приводил к существенному ухудшению считывания.

Сразу после разработки был сделан еще один важный шаг: параметры данного носителя были "возведены" в ранг физического стандарта. В этом стандарте приведены такие параметры:
· Внешний диаметр диска - 120+0.3 мм.
· Диаметр внутреннего отверстия - 15+0.1 мм.
· Толщина диска - 1.2+0.1 мм.
· Информация записывается в единую спиральную дорожку, расстояние между витками которой составляет 1.6+0.1 мкм.
· Информация на компакт-диске кодируется с помощью углублений - питов, и отсутствия таковых - флетов.
· Глубина питов составляет 0.1-0.13 мкм., ширина - 0.6-0.8 мкм, минимальная длина - 0.834 мкм.
Измерения диска приводятся при температуре +23+2°С и влажности 50+5%.

Данные параметры описывали только геометрические параметры носителя стандарта компакт-диск. Для обеспечения дальнейшего развития этого стандарта было введено понятие "книги". Данное понятие было введено при создании так называемой "Единой Книги Стандартов", представляющей собой не что иное, как сборник существующий логических стандартов. Каждый из стандартов выделялся от других цветом страниц в этом сборнике. Так, первый стандарт - аудио компакт-диск - получил имя Красной книги (Red Book). Соответственно, все параметры данного стандарта описывались на страницах красного цвета. Последующие стандарты в своем большинстве лишь дополняют предыдущий стандарт, образуя, таким образом, некое подобие наследования.

Следующей разработкой стала "желтая книга" (1985), под которой и понимают обычный CD-Rom. Его разработка была вполне естественной: компакт-диск основан на цифровом методе записи информации, а следовательно на нем может быть записана любая информация.

Математика: Как уже было указано ранее, на аудио диске помещается 74.55 минуты или 4473 секунды звука в формате 16 бит на канал при 44100 отсчетов на канал. Рассчитаем количество полезной информации на аудио компакт-диске:
	бит в секунду
	бит, что соответствует 789 037 200 байтам или 752.5 Мбайт информации.

Введенный стандарт "желтой книги" дополнял стандарт "красной книги" такими определениями и параметрами:
· Зона, где непосредственно записана информация, называется программной зоной.
· Внутренний диаметр программной зоны имеет диаметр 50 мм.
· Внешний диаметр программной зоны имеет диаметр 116 мм.
· Перед программной зоной находится вводная зона, минимальный диаметр которой равен 46 мм. В этой зоне записывается информация про содержимое диска.
· За программной зоной находится выводная зона, ширина которой равна 1 мм.
· Прижимная зона используется для фиксирования компакт-диска в приводе. Ее внутренний диаметр равен 26 мм., а внешний - 33 мм.

Учитывая размеры указанных зон на диск стандарта "желтая книга" можно было записать 752.5 Мбайт рабочей информации. При создании данного стандарта также были введены два режима считывания: режим 1 (Mode 1) обеспечивал запись информации с битами коррекции ошибок, что позволяло повысить возможность исправления поврежденной информации, однако несколько уменьшала объем полезной информации (650 Мбайт на диск). Режим записи 2 (Mode 2) позволял записывать информацию без добавления битов коррекции, что позволяло увеличить скорость считывания до 172 Кбайт/с. Данная скорость соответствует скорости считывания информации с обычного аудиодиска, однако для программных дисков она почти не используется. Поэтому, когда говорят, что привод читает с n-ой скоростью, подразумевают именно режим 1 с базовой скоростью 150 Кбайт в секунду.

С течением времени возникла необходимость в увеличении скорости считывания данных с компакт-дисков. Тогда появилось понятия числа скоростей считывания. Для первых устройств это обозначало считывания данных на скорости в n раз большей, чем 150 Кбайт/с. Однако, через некоторое время возникли преграды на пути постоянного увеличения скорости: для обеспечения указанной скорости вблизи центра диска необходимо было разгонять его до скоростей, на которых возникала вероятность его разрушения. В то же время на краях диска такая скорость не требовалась. Например, для обеспечения 48-й скорости (48*150 = 7200 Кбайт/с) у края диска он должен вращаться примерно со скоростью 9000 оборотов/минуту, а у центра - 20500 оборотов/минуту. Поэтому было введено еще одно понятие - тип чтения. Так, первые устройства читали информацию с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity - CLV). Данный режим позволял считывать данные со всего диска с одинаковой скоростью Кбайт/с, и наиболее часто применяется в аудио и видео дисках. Более высокоскоростные приводы стали использовать режим чтения с постоянной угловой скоростью (Constant Angular Velocity - CAV). Данный режим обеспечивает постепенное увеличение скорости чтения информации от начала диска к его краю. Данный режим используется сегодня чаще всего в программных дисках.

Для некоторых устаревших систем привод должен поддерживать режим чтения с частично постоянной угловой скоростью (Partition Constant Angular Velocity - P-CAV). Этот режим способен передавать информацию с постоянной угловой скоростью до тех пор, пока не достигнет максимально доступной для системы (компьютера) скорости передачи информации. После этого он переключится в режим постоянной линейной скорости.
Последний режим обеспечивает чтение информации с переменной постоянной линейной скоростью (Changing Constant Linear Velocity - Z-CLV), при котором диск условно разбивается на несколько участков. Чтение информации с каждого участка происходит на постоянной линейной скорости, однако она различна для различных участков диска.

На следующем рисунке представлены графики, описывающие данные режимы чтения (графики взяты из Ahead Nero CD-Speed Manual).

Графики скорости чтения информации при различных режимах

Последним интересующим нас стандартом стала "оранжевая книга". Данный стандарт описывает записываемые и перезаписываемые диски (CD-R/RW). Одной из особенностей данного стандарта стали понятия "сессия" и "дорожка". Первое определение ближе к программным дискам, и обозначает запись информации частями - сессиями. Для правильного чтения такого (мультисессионного) диска первым CD-Rom`ам требовалась перепрошивка, так как данный стандарт не был полностью совместим с "красной книгой". Так, каждая сессия записывала на диск вводную и выводную дорожки (Lead In - Lead Out). В них сохранялась необходимая информация для корректного чтения всего диска по частям - сессиям.

Второе понятие относится к аудио дискам, и достаточно схоже с понятием сессии. Однако, в связи с различиями в логической структуре аудио и программных дисков, вводные и выводные дорожки не записываются. Это связано с тем, что на аудио диске, обычно, записывается лишь звуковая информация, а для ее корректного чтения достаточно лишь знать где начинается и где заканчивается каждая композиция (по сути - трек). Для этого применяется вставка "тишины", или, попросту, отсутствие звука в течении определенного интервала времени. Таким образом, записывать вводную и выводную дорожку не имеет смысла: достаточно просто каждый раз продолжать запись дальше на некотором расстоянии от предыдущей записи, и лишь при окончательном заполнении диска записать в выводной области необходимую информацию.