Как работает BIOS

BIOS реализует свои функции через систему прерываний программного обеспечения. Для запуска подпрограммы, содержащей специальную инструкцию микропроцессору по обработке какой-либо

конкретной ситуации, выполняемая программа устанавливает соответствующий флажок прерывания. Прерывания программного обеспечения приводят к тому, что микропроцессор приостанавливает выполнение текущей работы и начинает выполнять подпрограмму по обработке прерывания.

Для реализации этого механизма микропроцессор, выполнив какую-либо элементарную операцию, исследует векторы прерываний. Если прерывание выставлено, коды выполняемой программы запоминаются, чтобы после обработки прерывания выполнение прерванной программы могло быть продолжено. Каждый вектор прерывания является указателем, говорящим микропроцессору, где находятся коды по обработке данного прерывания. Микропроцессор читает значение вектора и начинает выполнять программы по указанному вектором адресу.

Список векторов прерываний начинается с самого начала памяти микропроцессора по адресу 00000 (Нех). Каждый вектор занимает 4 байта памяти, и все они располагаются в памяти по возрастающей. Недостающие значения для каждого вектора загружаются в оперативную память с ПЗУ, содержащих BIOS при загрузке компьютера. Программы могут изменять вектора прерываний для изменения значений прерываний программного обеспечения. Обычно завершающиеся и остающиеся резидентными программы реализуют подобные корректировки векторов для своих собственных целей.

Так как число имеющихся прерываний может оказаться намного меньше того числа функций, которое вы хотели бы использовать в своих программах, некоторые прерывания BIOS используются для реализации нескольких функций. Эти функции реализуются при помощи передачи параметров. Параметры обрабатываются подпрограммами BIOS. Их значения заносятся в один или более регистров при установке флажка прерываний. В свою очередь, подпрограммы BIOS могут передавать результаты назад, в выполняемую программу.

Изменение BIOS

Главное отличие первых машин IBM РС с максимальным объемом памяти в 64 Кб от РС с памятью в 256 Кб кроется в BIOS. При разработке первой системы прерывания, естественно, не учитывалась возможность включения в конфигурацию РС жестких дисков. Поэтому система не содержала возможности по автоматическому наращиванию дополнительных кодов. То есть, она была не расширяемой. BIOS РС-2 и, естественно, появившиеся позже ХТ, как и соответствующие совместимые компьютеры, решили эту проблему добавлением специального кода в подпрограммы BIOS. Эта функция реализовывалась на последнем шаге процедуры загрузки, когда загружались дополнительные коды OJO5. Рубикон был перейден 27 октября 1982 года. Более ранние системы BIOS являются не расширяемыми.

Определение даты разработки BIOS

Машины PC-1 легко определить по используемой ими памяти. Любой компьютер IBM, способный комплектоваться только чипами памяти по 16 Кбит, с общим объемом памяти на своей системной плате в 64 Кб, относится к этому классу машин. Если у вас такая машина, быстрее всего, вы имеете нерасширенную BIOS. Однако этот метод н . ». всегда хорош. Вы можете не отличить одну микросхему памяти от

другой. Либо у вас, попросту, нет никакого желания лезть в корпус вашего компьютера. Кроме того, если выкупили подержанную машину или кто-либо без вашего участия осуществлял установку компьютера, BIOS могла быть скорректирована без вашего уведомления.

IBM продает сейчас громадное множество вариантов этой системы для старых компьютеров, что позволяет им работать с расширяемой BIOS. Самый верный способ установить, какая BIOS используется в верный способ установить, какая BIOS используется в вашем компьютере, — это использовать отладчик DOS. Для этого необходимо запустить эту программу и видать ей следующую команду:

D F000:FFF0

После этого на вашем экране появится загадочная строка символов. Горизонтально она разделена на три части. Слева указывается адрес памяти, с которого начинается отображение 16-ти байт. Центральный блок символов содержит индивидуальное значение каждого из этих 16-ти байт памяти. Правый блок представляет эти значения в кодах ASCII. У правой границы строки вы можете найти дату1 вашей BIOS.

История BIOS

Помимо описанной выше корректировки BIOS, она претерпела еще несколько изменений. Это происходило каждый раз для совершенствования системы при разработке новых компьютеров или новых системных плат в рамках уже существующих моделей. Наиболее радикальные изменения претерпела BIOS PS/2, когда был представлен микроканал. Улучшенная BIOS реализовывала возможности нового защищенного режима.

Каждая BIOS после PC-1 является расширяемой. Во время загрузки компьютера читается дополнительная секция кодов, содержащихся в дополнительных платах и их инструкции прибавляются к существующему диапазону. Например, новые подпрограммы прерываний могут быть добавлены либо в функции существующих подпрограмм, либо могут быть изменены.

Во время самотестирования, после загрузки векторов прерываний ОЗУ, резидентный код BIOS заставляет компьютер проверить байты своего ПЗУ в соответствующем адресном диапазоне.

Если найден значащий байт, процессор проверяет последующую секцию кодов, разрешая расширению BIOS после проведения циклической проверки блоков по 512 байт. Значения каждого байта в блоке суммируются по модулю, результат делится на 4096. Нулевой остаток говорит о том, что расширение BIOS имеет правильное значение.

Дополнительные секции кодов маркируются специальным значением, помещаемым перед ним. Затем после этих двух байтов— третий байт указывает дополнительную длину секции BIOS.

Значение третьего байта указывает на количество блоков по 512 байт, необходимых для дополнительных кодов.

Если система распознала соответствующую секцию кодов, выполняемая программа BIOS переходит к четвертому байту расширяемой BIOS и выполняет любые функции, описанные здесь в машинных кодах.

После выполнения инструкции расширенной BIOS управление передается резидентной BIOS. Затем система продолжает поиск дополнительных блоков расширенной BIOS. После завершения этой процедуры начинается процесс загрузки компьютера.

Устройства ввода и вывода

Устройства ввода

Устройствами ввода являются те устройства, посредством которых можно ввести информацию в компьютер. Главное их предназначение— реализовывать воздействие на машину. Разнообразие выпускаемых устройств ввода породили целые технологии от осязаемых до голосовых. Хотя они работают по различным принципам, но предназначаются для реализации одной задачи — позволить пользователю связаться со своим компьютером.

Клавиатура

Главным устройством ввода большинства компьютерных систем является клавиатура. До тех пор, пока системы распознавания голоса не смогут надежно воспринимать человеческую речь, главенствующее положение клавиатуры вряд ли изменится. IBM разработала, по крайней мере, восемь разновидностей клавиатур для своих персональных компьютеров. Четыре типа клавиатур не использовались при комплектации больших ЭВМ. Две были разработаны для PCjr, одна для портативных РС и последняя — для РС 3270. Три других типа отличаются между собой только расположением клавиш. И последняя имеет небольшую модернизацию своих ножек.

Неприятности начались с первым типом клавиатур, предложенным для РС ХТ. Несмотря на критику прессы, эта разработка оставалась стандартом IBM до презентации АТ. Она имела 83 клавиши. Два ряда функциональных клавиш располагались вертикально, слева от главной алфавитно-цифровой клавиатуры. Клавиши управления курсора были совмещены с отдельными цифровыми клавишами. Клавиша ввода была мала и амбициозно выделена изогнутой стрелкой. Не была предусмотрена никакая индикация положения клавиш заглавного регистра, блокировки служебной/цифровой клавиатуры и блокировки просмотра. Главная критика пришлась на долю расположения периферийных клавиш. Функциональная клавиатура, расположенная под левую руку, не соответствовала ключам по просмотру экранных страниц, как это было тогда принято. Недостаток индикаторов породил большое количество проблем при вводе цифр или движений курсора, а также заглавные буквы часто путались с прописными.

После нескольких лет критики IBM разработала и представила новую клавиатуру вместе с новой моделью. Это была АТ. Её клавиатура была снабжена специальной клавишей, предназначенной для многопользовательского использования. Клавиша ввода стала больше. Так же обеспечивалась необходимая индикация. Но в действительности настоящие изменения лежали более глубоко. Не в пример клавиатуре РС, клавиатура АТ была программируемой. Ей было выделено своё собственное множество команд. Эти команды могут поступать с центрального блока. Один этот факт делает новую клавиатуру несовместимой с РС и ХТ. Хотя используются одни и те же разъемы, клавиатура РС/ХТ не будет работать при ее подключении к АТ и наоборот — клавиатура АТ не сможет работать, если она будет подключена к РС или ХТ.

Вместе с производством модернизированных АТ, IBM начала выпускать новый тип клавиатуры, названной IBM улучшенной клавиатуры. Но все остальные называют ее расширенной клавиатурой. Хотя эта клавиатура электрически полностью совместима со своей предшественницей (оставаясь несовместимой с РС и ХТ), расположение клавиш на ней было вновь изменено. Усовершенствование вылилось в увеличение числа клавиш. Их общее количество 101, что соответствует стандарту США. В международных моделях добавляется еще одна клавиша. Дополнительных ключей было несколько.

Клавиши по управлению курсором были продублированы, и их полное множество было выделено в отдельную группу. Появились две новые функциональные клавиши — F11 и F12. Вся дюжина функциональных клавиш переместилась на самый верхний ряд клавиатуры, слегка отделившись от алфавитно-цифровой зоны.

Клавиша Сарs Lock заняла старую позицию клавиши Ctrl. Используемое расположение функциональной клавиатуры предлагалось пользователями сразу же после появления первых АТ. Такое их расположение соответствовало позициям ключей на экране. Но самые ярые сторонники такой планировки клавиатуры вскоре убедились в том, что старый вариант является более удобным, особенно когда

необходимо набрать комбинацию функциональных ключей с Ctrl или Alt. Раньше можно было это сделать одной рукой, сейчас необходимы две. Более того, новое расположение ключей оказалось более громоздким при работе.

Более мелкая клавиша ввода в новой конструкции чаще пропускалась при быстрой работе. Вот и получалось, что новая клавиатура больше подходила для дилетантов, чем для профессиональных машинисток. А критиковали старую клавиатуру скорее всего профессионалы, хотя были и люди, которые просили расположить буквы в алфавитном порядке.

Клавиатура модели PS/2 использует универсальную улучшенную клавиатуру IBM или клавиатуру уменьшенных размеров, специально разработанную для крошечной модели. Единственное отличие улучшенных клавиатур PS/2 и ХТ/АТ — это разъем подключаемого кабеля. PS/2 использует простой миниатюрный DIN разъем, вместо стандартного DIN разъема клавиатуры PC/ХТ/АТ. Этот кабель легко может быть заменен вами или IBM для корректного подключения к вашей компьютерной системе.

Производители совместимых PC шли в ногу с IBM и адаптировали свою клавиатуру к расширяющимся стандартам. Некоторые производители, смутившись критики расположения клавиш на клавиатуре IBM, постарались внести свои изменения в это устройство. Полное описание всей истории создания клавиатуры потребовало бы написания книги «Таинственные перемещения клавиш». Одно существенное улучшение было произведено рядом производителей совместимых компьютеров — они установили в днище клавиатуры переключатель совместимости, Два положения этого переключателя позволяют выбрать электрические параметры соединения при подключении к PC/ХТ или АТ. Таким образом, такая клавиатура может использоваться в двух типах систем.

Мышь

Для многих людей клавиатура представляется самым трудным и непонятным атрибутом. Благодаря этому и тому, что интерфейсы DOS и OS/2 не прощают ошибок, теряется большое количество пользователей PC. Для преодоления этих недостатков было разработано графическое управление меню пользовательского интерфейса. Эта разработка породила специальное указывающее устройство, процесс становления которого длился с 1957 по 1977 год.

Устройство позволяло пользователю выбирать функции меню, связывая его перемещение с перебором функций на экране. Одна или несколько кнопок, расположенных сверху этого устройства, позволяли пользователю указать компьютеру свой выбор. Устройство было довольно миниатюрным и легко могло поместиться под ладонью с расположением кнопок под пальцами.

Подключение производится специальным кабелем, который придает устройству сходство с мышью с длинным хвостом. А процесс перемещения мыши и соответствующего перебора функций меню заработал термин «проводка мыши».

Мыши различаются по трем характеристикам — числу кнопок, используемой технологии и типу соединения устройства с центральным блоком.

В первоначальной форме в устройстве была одна кнопка. Перебор функций определяется перемещением мыши, но выбор функции происходит только при помощи кнопки, что позволяет избежать

случайного запуска задачи при переборе функций меню. С помощью одной кнопки можно реализовать только минимальные возможности устройства. Вся работа компьютера в этом случае заключается в определении положения кнопки — нажата она или нет. Тем не менее, хорошо составленное меню полностью позволяет реализовать управление компьютером.

Однако две кнопки увеличивают гибкость системы. Например, одна кнопка может использоваться для запуска функции, а вторая для ее отмены. В графических системах одна может выключать световой карандаш, а вторая — включать его. Вне всяких сомнений, три кнопки еще более увеличат гибкость программирования. Но, с другой стороны, увеличение кнопок увеличивает сходство устройства с клавиатурой, возвращая ему недостатки последней. Поэтому не рекомендуется использовать устройства с большим количеством кнопок. Практически три кнопки являются разумным пределом, потому что они позволяют лежать указательному, среднему, безымянному пальцам на кнопках в то время, как большой и мизинец используются для перемещения мыши и удержании ее в ладони. Большинство моделей снабжаются двумя или даже одной кнопкой.

Самые популярные — двухкнопочные мыши. Но это не означает, что вы должны отказываться от трехкнопочных устройств. Они могут делать то же самое, что и двухкнопочные мыши, и даже больше их. Но для большинства приложений вполне достаточно двух кнопок.

Первые мыши имели механическую конструкцию. В ней использовался маленький шар, который выступал через нижнюю поверхность устройства и вращался по мере его перемещения по поверхности. Переключатели внутри мыши определяли перемещение и направление движения шара. Хотя шар может вращаться в любом направлении, определяются только четыре направления. Это ассоциируется с двумя направлениями в двухкоординатной системе. Перемещение в каждом из четырех направлений измеряется в сотых долях дюйма. После прохождения шара этого дискретного расстояния, формируется специальный сигнал для центрального блока.

Механическая мышь практически может работать на любой поверхности. Вы можете вращать шар даже палками (хотя в этом случае возникнут проблемы с нажатием кнопок). Но, с другой стороны, механической мыши требуется какое-то пространство (хотя вы можете водить ее по ногам, но это обычно плохо воспринимается окружающими). А кроме того, механическим частям свойственны частые поломки. Мыши имеют тенденцию к собиранию грязи, что приводит к уменьшению надежности их функционирования. Поэтому это устройство необходимо периодически чистить, хотя оно как будто работает на чистой поверхности стола.

Альтернативой механической мыши является оптическая мышь. В последнем устройстве вместо крутящегося шарика используется луч света, сканирующий координатную сетку, нанесенную на специальную подложку. С помощью такого механизма и определяется движение. Отсутствие движущихся частей в таком устройстве повышает его надежность. Наиболее популярна оптическая мышь фирмы MSC Corporation. В устройствах этой фирмы используются две пары LED и фотодетекторов, устанавливаемых на задней стенке. Одна пара ориентирована под прямым углом по отношению к другой. Подложка покрыта перекрывающимся множеством желтой и голубой координатных сеток. Каждая пара LED и фотодетекторов определяют движения в обоих направлениях при прохождении через соответствующие риски сетки. Специальное покрытие нижней стенки мыши облегчает скольжение по покрытой пластиком подложке. Большим недостатком оптической мыши является необходимость использовать специальную подложку. С одной стороны, вы можете положить ее в любое место, и устройство будет работать. Но, с другой стороны, такая подложка легко загрязняется и устройство перестает работать. Да и само пластиковое покрытие легко повреждается. Хотя в нормальных условиях современных офисов оптические мыши работают долго и надежно.

Накопители на дискетах

Гибкие диски (дискеты) позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере, делать архивные копии информации, содержащейся на жёстком диске.

Существуют два типа дисководов: дисковод, рассчитанный на дискеты размером 3,5 дюйма и устаревшая модель рассчитанная на дискеты 5,25 дюйма.

Дискеты размером 3,5 дюйма

Сейчас в компьютерах используются накопители для дискет размером 3,5 дюйма (89 мм) и ёмкостью 0,7 и 1,44 Мбайта. Эти дискеты заключены в жёсткий пластмассовый конверт, что значительно повышает их надёжность и долговечность. Поэтому дискеты 5,25 дюйма практически вытеснены.

Защита дискет от записи

На дискетах 3,5 дюйма имеется специальный переключатель- защёлка, разрешающая или запрещающая запись на дискету. Запись разрешена, если отверстие закрыто, а запрещена если оно открыто.

Инициализация (форматирование) дискет

Перед первым использованием дискету необходимо специальным образом инициализировать. Это делается с помощью программы DOS Format.

Жесткий диск

Накопитель на жестком диске относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современного персонального компьютера. Его диски способны вместить многие мегабайты информации, передаваемой с огромной скоростью. В то время, как почти все элементы компьютера работают бесшумно, жесткий диск ворчит и поскрипывает, что позволяет отнести его к тем немногим компьютерным устройствам, которые содержат как механические, так и электронные компоненты.

Взглянув на накопитель на жестком диске, вы увидите только прочный металлический корпус. Он полностью герметичен и защищает дисковод от частичек пыли, которые при попадании в узкий зазор между головкой и поверхностью диска могут повредить чувствительный магнитный слой и вывести диск из строя. Кроме того, корпус экранирует накопитель от электромагнитных помех.

Внутри корпуса находятся все механизмы и некоторые электронные узлы.

Механизмы — это сами диски, на которых хранится информация, головки, которые записывают и считывают информацию с дисков, а также двигатели, приводящие все это в движение.

Диск представляет собой круглую металлическую пластину с очень ровной поверхностью, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Во многих накопителях используется слой оксида железа (которым покрывается обычная магнитная лента), но новейшие модели жестких дисков работают со слоем кобальта толщиной порядка десяти микрон. Такое покрытие более прочно и, кроме того, позволяет значительно увеличить плотность записи. Технология его нанесения близка к той, которая используется при производстве интегральных микросхем.

Количество дисков может быть различным — от одного до пяти, количество рабочих поверхностей, соответственно, вдвое больше (по две на каждом диске). Последнее (как и материал, использованный для магнитного покрытия) определяет емкость жесткого диска. Иногда наружные поверхности крайних дисков (или одного из них) не используются, что позволяет уменьшить высоту накопителя, но при

этом количество рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.

Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Принцип записи в общем схож с тем, который используется в обычном магнитофоне. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск может воспринять и «запомнить».

Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей самопроизвольной (спонтанной) намагниченности. Для наглядности представьте себе, что диск покрыт слоем очень маленьких стрелок от компаса, направленных в разные стороны. Такие частицы-стрелки называются доменами. Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный на оси- шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним.

Скорость вращения дисков, как правило, составляет 3600 об/мин. Для того, чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние, двигатель при включении некоторое время работает в форсированном режиме. Поэтому источник питания компьютера должен иметь запас по пиковой мощности. Теперь о работе головок. Они перемещаются с помощью прецизионного шагового двигателя и

как бы «плывут» на расстоянии в доли микрона от поверхности диска, не касаясь его. На поверхности дисков в результате записи информации образуются намагниченные участки, в форме концентрических окружностей. Они называются магнитными дорожками. Перемещаясь, головки останавливаются над каждой следующей дорожкой. Совокупность дорожек, расположенных друг над другом на всех поверхностях, называют цилиндром. Все головки накопителя перемещаются одновременно, осуществляя доступ к одноименным цилиндрам с одинаковыми номерами.

Хранение и извлечение данных с диска требует взаимодействия между операционной системой, контроллером жесткого диска и электронными и механическими компонентами самого накопителя. DOS помещает данные на хранение и обслуживает каталог секторов диска, закрепленных за файлами (FAT — File Allocation Table). Когда вы даете системе команду сохранить файл или считать его с диска, она передает ее в контроллер жесткого диска, который перемещает магнитные головки к таблице расположения файлов соответствующего логического диска. Затем DOS считывает эту таблицу, осуществляя в зависимости от команды поиск свободного сектора диска, в котором можно сохранить вновь созданный файл, или начало запрашиваемого для сохранения файла.

Нужно отметить, что файл может быть разбросан по сотням различных секторов жесткого диска. Это связано с тем, что DOS сохраняет файл в первом встреченном ею секторе, помеченном как свободный. При этом файл может разбиваться на множество частей и размещаться в секторах, которые не расположены непосредственно друг за другом (что, впрочем, почти незаметно для пользователя, хотя несколько снижает быстродействие компьютера). FAT хранит последовательность номеров секторов, в которые был записан файл. Таким образом они собираются в цепочку, каждое звено которой хранит следующую часть файла.

Информация FAT поступает из электронной схемы накопителя в контроллер жесткого диска и возвращается операционной системе, после чего DOS генерирует команду установки магнитных головок над соответствующей дорожкой диска для записи или считывания нужного сектора, при этом диск вращается со скоростью 3600 об/сек. Записав новый файл на свободные сектора диска, DOS возвращает магнитные головки в зону расположения FAT и вносит изменения в таблицу расположения файлов, последовательно перечисляя все сектора, на которых записан файл.

Операционная система обращается к диску на уровне логического устройства, содержащего некоторый перечень файлов, управляемых DOS. Она генерирует команды управления контроллером дисков. Последний обычно представляет собой отдельную плату, устанавливаемую в слот расширения персонального компьютера. Контроллер дисков управляется операционной системой с использованием наиболее общих понятий, таких как физическое имя накопителя, номер головки и цилиндра, операция записи или чтения.

Электроника жесткого диска спрятана снизу винчестера. Она расшифровывает команды контроллера жесткого диска и передает их в виде изменяющегося напряжения на шаговый двигатель, перемещающий магнитные головки к нужному цилиндру диска. Кроме того, она управляет приводом шпинделя, стабилизируя скорость вращения пакета дисков, генерирует сигналы для головок при записи, усиливает эти сигналы при чтении и управляет работой других электронных узлов накопителя.

Накопитель на жестких дисках — большой шаг вперед по сравнению с гибкими дисками. Порой кажется удивительным, что такая сложная система работает столь надежно и слаженно. Но это еще не

предел: возможности жестких дисков растут, все больше пользователей успешно применяют их в своей повседневной работе.

Немного истории

В мире микрокомпьютеров есть два основных носителя информации: дискеты (гибкие диски) и жесткие диски. Но это не всегда было так. Первые микрокомпьютеры использовали для записи программ и данных кассетные магнитофоны. Как напоминание об этом сохранился кассетный Бейсик IBM, записанный в ПЗУ компьютера IBM РС. Он запускается, если вы при загрузке не установите в дисковод системную дискету. Хотя с ним можно вполне успешно работать, попытка сохранить программу на диске будет безуспешной — для этого нужно присоединить к вашему компьютеру кассетный магнитофон. Разъем для него находится на задней панели компьютера рядом с разъемом для подключения клавиатуры.

Самый первый накопитель на жестком диске был разработан на фирме IBM в самом начале 70-х годов. Этот четырнадцатидюймовый диск хранил по 30 Мбайт информации на каждой стороне, что нашло отражение в названии «винчестер», позже прочно закрепившимся за накопителями на жестких дисках. Дело в том, что емкость диска 30/30 перекликается с названием известного ружья фирмы «Winchester». Этот накопитель до сих пор используется на некоторых вычислительных центрах в качестве столика для чая. Первый серийный накопитель на жестких дисках — 3340 — был создан фирмой IBM в 1973 году. Он имел емкость 140 Мбайт и стоил 8600 американских долларов. Эти винчестерские диски предназначались для использования на больших универсальных ЭВМ.

Спустя 15 лет опять же IBM приспособила жесткие диски для использования в персональных компьютерах, однако основная концепция и принцип работы остались такими же, как и в первом накопителе 30/30.

Подготовка к работе

Накопитель на жестком диске — очень сложное изделие, содержащее кроме электроники прецизионную механику. Поэтому он требует аккуратного обращения — удары, падения и сильная вибрация могут повредить его механическую часть. Как правило, плата накопителя содержит много малогабаритных элементов, и не закрыта прочными крышками. По этой причине следует позаботиться о ее сохранности.

Первое, что следует сделать, получив жесткий диск — прочитать пришедшую с ним документацию — в ней наверняка окажется много полезной и интересной информации. При этом следует обратить внимание на следующие моменты:

название фирмы-изготовителя, производящего данный тип накопителя;

наличие и варианты установки перемычек, определяющих настройку (установку) диска, например, определяющую такой параметр, как физическое имя диска (они могут быть но их может и не быть);

количество головок, цилиндров, секторов на дисках, уровень прекомпенсации, а также тип диска. Эти данные нужно ввести в ответ на запрос программы установки компьютера (setup). Вся эта информация понадобится при форматировании диска и подготовке машины к работе с ним.

Большей проблемой является установка накопителя, на который нет никакой документации. В этом случае имейте в виду, что на большинстве жестких дисков можно найти этикетки с названием фирмы-изготовителя, с типом (маркой) устройства, а также с таблицей недопустимых для использования дорожек. Кроме того, на накопителе может быть приведена информация о количестве головок, цилиндров и секторов и об уровне прекомпенсации.

Справедливости ради нужно сказать, что нередко на диске написано только его название. Но и в этом случае можно найти требуемую информацию либо в справочнике, либо позвонив в представительство фирмы. При этом важно получить ответы на три вопроса:

как должны быть установлены перемычки для того, чтобы использовать накопитель как диск С? Как диск D?

сколько на диске цилиндров, головок, сколько секторов на дорожку, чему равняется значение прекомпенсации?

какой тип диска из записанных в ROM BIOS лучше всего соответствует данному накопителю? Если ответ на этот вопрос вызывает трудности, нужно выяснить, какой тип нужно использовать со стандартным IBM АТ ROM BIOS.

Владея этой информацией, можно переходить к установке накопителя на жестком диске.

Установка накопителя

Для монтажа жесткого диска следует сделать следующее:

Выключить компьютер, отсоединить все кабели, кроме сетевого, снять крышку.

Коснуться кожуха источника питания, чтобы снять статический заряд. После этого отсоединить сетевой кабель.

Освободить место для жесткого диска, в зависимости от конструкции компьютера либо сняв крышку, выходящую на переднюю панель, либо переместив накопитель на гибких дисках или другой жесткий диск, чтобы увеличить доступной для монтажа пространство.

При необходимости освободить разъем расширения для установки контроллера (лучше, чтобы он находился как можно ближе к накопителям).

Присоединить к контроллеру кабели и, если это требуется, переключить перемычки в соответствии со способом использования жесткого диска.

Установить плату контроллера в разъем расширения. При этом обязательно нужно закрепить плату винтом.

Если у вас компьютер типа IBM РС следует изменить его конфигурацию с помощью внешних переключателей, чтобы компьютер знал, что к нему добавили новое устройство.

Установить накопитель на подготовленное для него место и присоединить кабель от контроллера и источника питания. При нехватке кабелей питания можно один их них (например, идущий к накопителю на гибком диске) разделить на два с помощью специального переходника.

При необходимости добавить планку, закрывающую дыру в передней панели. Затем надежно закрепить жесткий диск, аккуратно расположить кабели внутри компьютера, так, чтобы при закрывании крышки не перерубить их, и закрыть системный блок.

Несколько слов о возможных местах установки винчестеров. Обычно в компьютерах типа IBM РС предусмотрено место для установки трех устройств половинной высоты (по 41.3 мм). Как

правило, там ставят накопитель на гибких дисках и один из винчестеров. Если дисковод один, то в это место может быть установлен жесткий диск большой емкости, имеющий полную высоту — он займет две ячейки. Кроме того, часто есть другие места для установки жестких дисков. Вторая кассета для накопителей может находиться рядом с первой, справа от нее. В нее можно установить два устройства половинной высоты, реже — три. Если такой кассеты нет, то нередко предусматривается полка на основной кассете накопителей с левой стороны. На нее может быть установлен один накопитель любого размера. В некоторых компьютерах места установки жестких дисков могут быть иными.

Перемычки и настройка накопителя

С наступлением эры локальных сетей накопители чаще всего настраиваются изготовителем для работы по умолчанию в качестве логического накопителя О. На накопителе устанавливается специальный терминатор (заглушка или перемычка), убираемый при установке второго накопителя для того, чтобы контроллер включил его в логическую цепочку как накопитель 1.

Но если речь идет о диске, снятом со старой потрепанной рабочей станции, дело может обстоять иначе. Как правило, поставляющиеся с компьютером накопители настраиваются как накопитель С или как накопитель 1. Так что единственное, что нужно сделать при проверке старой машины с двумя винчестерами, это уточнить, какой накопитель как настроен.

При использовании контроллеров с модифицированной частотной модуляцией (MFM) вам, возможно, придется физически установить накопители на разные адреса.

Свои особенности есть у PS/2, совершенно иные принципы работы с интерфейсом ESDI, и так далее. В каждом случае нужно внимательно читать документацию, это почти всегда помогает решить все вопросы, связанные с установкой накопителя.

Несколько слов об особенностях установки HardCard. В принципе, это устройство проще в монтаже, чем традиционный жесткий диск — так как накопитель и контроллер собраны воедино, нет соединительных кабелей, нет вероятности нестыковки контроллера с накопителем, не нужно закреплять блок множеством винтов. Весь процесс установки от момента отворачивания первого винта до закрывания крышки занимает 10 минут. Но есть несколько важных моментов. Во-первых, при приобретении жесткой платы нужно убедиться в том, что ее размеры приемлемы для установки в ваш компьютер. Дело в том, что обычно плата расширения занимает один слот, в то время как HardCard может занять два — один из них своим разъемом, а второй просто закрыть из-за большой толщины. Если у вас рабочая станция только с тремя разъемами расширения, это может стать серьезной проблемой. Обязательно прочитайте инструкцию — могут обнаружиться другие особенности. Например, некоторые жесткие платы не могут работать с другими типами жестких дисков, что вызовет трудности при дальнейшем расширении компьютера.

Программа SETUP

Чтобы сообщить машине об установке нового компонента, необходимо выполнить программу SETUP. При ее выполнении вы описываете имеющиеся в наличии аппаратные средства: установленную

память, тип монитора, типы накопителей на гибких дисках, дату и время и тип жесткого диска, наиболее близкий к тому, что вы используете.

Программа SETUP записывает эти данные в маленькую микросхему, которая состоит из оперативного запоминающего устройства небольшого объема и схемы часов. Эта микросхема потребляет очень мало энергии, и, когда компьютер выключен, она питаются от батареи до тех пор, пока не будет включено питание (при этом будет также подзаряжаться батарея). Если бы такого узла не было, пришлось бы при каждом включении машины задавать ее конфигурацию.

При включении компьютера система выдает список устройств для контроля текущей конфигурации и проверяет все эти устройства. Если обнаружены какие-то ошибки и несоответствия, программа начальной проверки, расположенная в ПЗУ на плате компьютера выдаст несколько гудков. Их количество зависит от неполадки. При этом, если, конечно, работает монитор, на экране появится сообщение о ее причине. Для нас сейчас важно правильно установить тип накопителя на жестком диске. Обычно в документации на компьютер (или на материнскую плату) приводятся сведения о том, какое количество цилиндров и головок, и какая информационная емкость соответствует тому или иному типу накопителя. Зная параметры накопителя, можно подобрать тип диска. Иногда может потребоваться эксперимент для определения наилучшего варианта.

Первое включение

При первом включении, дыма, конечно, не пойдет, но если появится какая-то необычность в работе компьютера — непрерывное горение индикатора обращения к винчестеру или подозрительный

шум — выключите машину и проверьте все соединения и установки.

Форматирование

Следующим этапом подготовки диска к работе будет его форматирование. Форматирование состоит из двух этапов: физического форматирования, называемого также форматированием низкого уровня (реже абсолютным), и логического форматирования. Многие не понимают, какова разница между форматированием низкого уровня и логическим форматированием. Поэтому при переформатировании жесткого диска возникает немало вопросов. А разница в следующем. При форматировании низкого уровня создаются сектора, в которых, будет храниться информация. Кроме того, определяются сектора, непригодные для записи данных, они помечаются как плохие для того, чтобы избежать их использования.

При логическом форматировании диск подготавливается для записи файлов в сектора, созданные при низкоуровневом форматировании. Для этого создается загрузочная запись, размещенная в первом логическом секторе раздела диска, две копии таблицы расположения файлов (FAT), в которой хранятся номера дорожек и секторов, хранящих файлы, а также корневой каталог. Кроме того, на данном этапе диску может быть присвоено имя.

Форматирование гибких дисков происходит несколько иначе. В этом случае физическое и логическое форматирование производятся утилитой FORMAT за один проход.

Для жесткого диска этапы физического и логического форматирования разделены, поэтому мы рассмотрим их отдельно. Каждый из них имеет свои особенности и тонкости, на которых мы остановимся ниже.

Форматирование низкого уровня

Как правило, пользователю не нужно заниматься таким форматированием, так как в большинстве случаев жесткие диски поступают в отформатированном виде. Поэтому вы не найдете инструкций по этому поводу в «Руководстве по работе с DOS». В MS-DOS вообще нет утилиты для выполнения этой процедуры. Тем не менее, ее можно выполнить, имея в наличии только операционную систему. Но об этом чуть позже. Вообще говоря, этим должен заниматься специализированный сервисный центр, но эта процедура не настолько сложна, чтобы ее не смог произвести достаточно грамотный пользователь.

Форматирование низкого уровня нужно производить в следующих случаях:

если вы получили совершенно новый накопитель отдельно от компьютера и он оказался неподготовленным к работе;

если появился сбой в нулевой дорожке, вызывающий проблемы при загрузке с жесткого диска, но сам диск при загрузке с дискеты доступен;

если появляются сообщения об ошибке при записи информации на диск (другой причиной этой неполадки могут быть неисправный разъем или кабель);

если вы возвращаете в рабочее состояние старый диск, например, переставленный cо сломавшегося компьютера. В этом случае для обеспечения надежной работы нужно протестировать диск, чтобы найти и отметить все сектора недопустимые для записи;

если диск оказался сформатированным для работы с другой операционной системой;

если диск перестал нормально работать и все методы восстановления не дали положительных результатов;

если вы используете диск с контроллером другого типа. В противном случае могут возникнуть проблемы при обращении к жесткому диску.

Нужно иметь в виду, что физическое форматирование является очень сильнодействующей операцией — при его выполнении данные, хранившиеся на диске будут полностью стерты и восстановить их будет совершенно невозможно! Поэтому не приступайте к форматированию низкого уровня, если вы не уверены в том, что сохранили все важные данные вне жесткого диска!

Иногда рекомендуют производить форматирование низкого уровня в том положении, в котором компьютер будет использоваться: для настольного компьютера это скорее всего горизонтальное положение, для компьютера исполнения tower — вертикальное. Это влияет на то, как диск записывает и считывает информацию. Может быть, стоит прислушаться к этой рекомендации...

Проще всего выполнить форматирование низкого уровня, вызвав с помощью утилиты debug. com, входящей в комплект поставки операционной системы, программу инициализации диска, записанную в ПЗУ, расположенном на плате контроллера жесткого диска. (Дело в том, что процесс форматирования низкого уровня в действительности выполняет именно контроллер по своим собственным программам.) Нужная нам программа хранится в банке памяти С и начинается с шестнадцатеричного адреса 800. Чтобы добраться до нее, вызовите программу debug и введите следующую команду:

-dC800:0

После этого на экран будет выведено полстраницы данных, причем в правой части экрана можно прочитать название изготовителя контроллера или его программного обеспечения. Программа форматирования низкого уровня расположена по адресу С800 со смещением 5. Чтобы дать контроллеру команду выполнить физическое форматирование, выполните такую команду:

-g=C800:5

Выполнение такой команды может привести к двум результатам: либо контроллер сразу начнет форматировать ваш жесткий диск, либо он может вывести меню, позволяющее изменить некоторые режимы. В действительности, возможен еще и третий вариант — контроллер вообще не заметит этой команды. Но такое может быть только при использовании нестандартного контроллера, который не поддерживает нормального распределения памяти в DOS.

Если контроллер покажет меню или приглашение, введите требуемые параметры. Это обычно число головок или число поверхностей, число цилиндров, уровень чередования и т. д.

Если не удастся отформатировать таким способом, можно использовать специальные утилиты, например HSECT, DTCFMT, LFORMAT и другие. Эти утилиты часто поддерживают нестандартные контроллеры жестких дисков. Но в большинстве случаев удается отформатировать диск с помощью отладчика и команды:

g=C800: 5.

Чаще используются специальные программы обслуживания жесткого диска, на некоторых из них мы остановимся подробнее. Начнем с одной из первых программ — старой и проверенной программы IBM Advanced Diagnostics. Чтобы начать работу с ней, вставьте дискету АТ Diagnostics в дисковод А: и перезагрузите машину. На экране вы увидите следующее:

The IBM Personal Computer

ADVANCED DIAGNOSTICS Version 2.01

+ Copyright IBM Corp. 1981, 1985

SELECTION AN OPTION

0 - SYSTEM CHECKOUT

1 - FORMAT DISKETTE

2 - СОРУ DISKETTE

3 - PREPARE SYSTEM FOR MOVING

4 - SETUP

9 - END DIAGNOSTICS

Выберите режим System Checkout (О) и нажмите Enter. Вы увидите список установленных устройств (installed devices), таких как клавиатура, монитор и накопитель на жестких дисках. Если все правильно, ответьте Y Enter; после этого вы попадете в меню режима System Checkout. Если мы захотим проверить, как накопитель и контроллер понимают друг друга, то мы выберем режим Run Tests One Тimе (О) в этом подменю. После этого нужно ответить на вопрос: «какое устройство проверять?» Выберем Drive And Adaptor, после чего попадем в следующее подменю, называемое Fixed Disk Diagnostic Menu, в котором выбираем опцию Run Аll Tests (5) и вводим имя накопителя, который следует проверить (все вместе: 5С). На экране вы увидите название текущего теста и текущего диска. Тест включает в себя проверку поиска дорожки, контроль записи и чтения, обнаружение ошибок и проверку возможности чтения с диска Программу можно в любой момент остановить, нажав Ctrl-С. При этом вы перейдете в меню предыдущего уровня.

По окончании проверки выводятся коды обнаруженных ошибок, расшифровка которых приведена в руководстве к программе. Если все тесты прошли без ошибок, то программа просто возвращается в меню System Checkout.

Если все тесты выполнились успешно, можно переходить к физическому форматированию. Выйдите в меню Fixed Disk Diagnostic Меnu и выберите режим Format Menu (5). На экране вы увидите следующее:

FORMAT

SELECTION MENU

1 - CONDITIONAL FORMAT

2 - UNCONDITIONAL FORMAT

3 - SURFACE ANALISIS

4 - CHANGE INTERLEAVE

5 - RETURN ТО FIXED DISK MENU

Чтобы выполнить форматирование низкого уровня, следует выбрать опцию Unconditional Format (2) и имя форматируемого диска. После этого программа предупредит вас, что все данные на диске будут разрушены, и спросит, хотите ли вы продолжать. Если у вас нет копии ваших данных и вам хотелось бы иметь ее, ответьте N. Если же нужная информация уже сохранена, смело выбирайте Y. После этого вы натолкнетесь на последнее предупреждение, на которое тоже следует ответить Y.

Далее следует очень важный этап — создание списка дефектных дорожек. Многие неприятности, происходящие с жестким диском, имеют своей причиной пренебрежение этим этапом. Список дефектов обычно приводится в виде таблицы, наклеенной на корпус накопителя или приведенной в документации, поставляемой с ним.

Если у вас есть такая таблица, ответьте Y и последовательно введите номер цилиндра и номер головки, соответствующий дефектному блоку. Повторите описанную процедуру для всех дефектных блоков. После того, как все они будут внесены в список, ответьте N на запрос программы Any Defects To Enter.

После этого вы увидите на экране сообщение «Formatting Is Being Performed On Drive С», говорящее о том, что форматирование диска уже идет, а также уменьшающийся в процессе работы номер текущего цилиндра. После того, как форматирование закончится, все дефектные блоки будут помечены в таблице недопустимых для использования блоков, чтобы сделать запись в них невозможной. Никогда не пренебрегайте составлением таблицы дефектных дорожек диска!

Затем, когда на экране появится сообщение «Format Complete», говорящее о завершении форматирования, нажмите Enter для выхода в меню форматирования. Вводите с клавиатуры Enter пока не выйдете из программы. После появления подсказки «Prepare System for Desired Operation And Press Enter» установите в дисковод А: дискету с операционной системой и выполните программу FDISK для создания активной части на диске С.

Есть и другие программы подготовки и диагностики жестких дисков. Наиболее известны две из них: Disk Manager фирмы OnTrack и SpeedStor фирмы Storage Dimensions. Первая поставляется только в комплекте с машинами, оснащенными накопителями на жестких дисках фирмы Seagate (кстати, не стоит пользоваться ее нелегальными копиями, что, впрочем, касается любого другого программного обеспечения), вторую программу можно купить отдельно. Ввиду того, что пакет Disk Manager довольно специфичен и не продается отдельно от накопителя, рассмотрим только пакет SpeedStor.

SpeedStor одинаково хорошо поддерживает винчестеры, использующие как метод записи MFM, так и RLL. Он содержит очень качественные алгоритмы анализа поверхности диска. И, пожалуй, одно из основных достоинств: его можно использовать не только со стандартными накопителями известных фирм, но и с любыми накопителями, если вам известны их основные характеристики. Этот момент может быть важен при работе с жесткими платами. Вы не обязаны подбирать тип накопителя среди записанных в системное ПЗУ, можно просто задать количество головок, цилиндров, секторов на дорожку и номер дорожки, с которой нужно начинать использовать прекомпенсацию.

В этом пакете две основных программы: PARTED. ЕХЕ и HARDPREP. ЕХЕ. Каждая из них предлагает вполне понятное меню, в котором выделяются доступные в данный момент опции. Первая из программ предназначена для выполнения форматирования низкого уровня, поиска дефектных дорожек и для создания разбивки накопителя на логические диски.

В этой программе устанавливается тип накопителя, если он есть в предлагаемом обширном списке, или его параметры, если его там не оказалось. После этого следует перейти в режим создания таблицы дефектных блоков и перенести в нее дорожки, перечисленные в листинге, прилагаемом к жесткому диску. После этого можно приступать к физическому форматированию (инициализации) диска, выбрав в меню соответствующий режим.

Поясним значение двух терминов, традиционно вызывающих трудности при выполнении данной процедуры.

Уровень прекомпенсации (value write precompensation) — номер цилиндра, с которого контроллер начнет упаковывать записываемые данные более плотно. Дело в том, что дорожки, расположенные на диске винчестера, имеют различную длину — те, что ближе к центру, короче расположенных с краю. Но контроллер записывает одно и то же количество данных в каждую дорожку, независимо от ее длины. Для компенсации разницы в длине дорожек контроллер должен записывать данные на удаленные от края диска дорожки более плотно, чем на наружные. Для того, чтобы разметить диск соответствующим образом, программе физического форматирования нужно указать, с какого именно цилиндра начать уплотнять данные на диске. Значение уровня прекомпенсации различно для разных типов накопителей и устанавливается его изготовителем. Изменить этот уровень нельзя. Если установить его слишком большим, появится вероятность, что центральные дорожки со временем перестанут читаться. Выбор его значения слишком маленьким не так страшен, но может привести к появлению того же эффекта на наружных дорожках. Правильный уровень приводится в документации на накопитель.

SpeedStore представляет собой хороший пакет для форматирования низкого уровня.

Чередование (interleaving) — величина этого параметра показывает, в каком порядке информация записывается в сектора дорожек диска. Чтобы понять необходимость использования чередования, нужно

уяснить следующее. Предельная возможная скорость чтения данных с диска составляет при 26 секторах на дорожку 780 Кбайт в секунду.

Однако контроллер не успевает передавать информацию в компьютер с такой скоростью. Поэтому, если записывать данные на последовательно расположенные сектора, то к тому моменту, когда содержимое первого сектора будет передано, следующий сектор уже пройдет под головкой и придется ждать, пока диск сделает очередной оборот для того, чтобы считать с него данные. Чтобы избежать такой длительной задержки, данные на диск записывают с чередованием секторов. Обычно величина чередования равняется трем —. то есть запись производится на каждый третий сектор. Значение чередования уменьшается с увеличением быстродействия компьютера (пропускной способности его шины) и контроллера жестких дисков. Оптимальный уровень чередования для вашего конкретного сочетания компьютера, контроллера и накопителя можно определить с помощью утилиты SpinRite.

Разбивка жесткого диска

После того, как вы выполните форматирование низкого уровня, следует очередной этап — создание разбивки жесткого диска. Разбивка жесткого диска на несколько логических дисков — наилучший способ справиться с путаницей каталогов и файлов, разбросанных по диску. Не добавляя никаких аппаратных элементов в вашу систему, вы получаете возможность работать с несколькими частями одного жесткого диска, как с несколькими накопителями. При этом емкость диска не увеличивается, однако можно значительно улучшить его организацию. Кроме того, различные логические диски можно использовать для различных операционных систем. Операцию разбивки жесткого диска на несколько логических дисков можно выполнить из той же самой программы PARTED пакета SpeedStor. Более общий путь— использование утилиты операционной системы FDISK. СОМ. До появления версии DOS 3.3 была возможность создания только одного логического диска с емкостью не более 32 Мбайт, больший объем диска можно было использовать, разбивая диск с помощью специальной программы обслуживания диска, При использовании только собственных средств DOS не удавалось использовать полностью накопители с емкостью, превышающей 32 Мбайта. Хотя в версии MS-DOS 3.3 не был преодолен 32-мегабайтный барьер, она уже позволила создавать кроме первого специальный расширенный логический диск для использования остатков дискового пространства. Четвертая версия операционной системы уже позволяла создавать диски с предельным размером 512 Мбайт — целых четыре диска суммарной емкостью до 2 Мбайт. Каждый элемент разбивки можно дополнительно разделить на несколько логических дисков.

Для создания разбивки установите системную дискету в дисковод и запустите программу FDISK. Будьте внимательны: используйте версию FDISK той операционной системы, с которой вам предстоит работать на данном компьютере. FDISK выводит на экран следующее меню:

IBM Personal Computer

Fixed Disk Setup Program Version 3.30

+ Copyright IBM Corp. 1983, 1987

FDISK Options

Current Fixed Disk Drive: 1

Choose one of the following:

1. Create DOS partition

2. Change active partition

3. Delete DOS partition

4. Display partition information

Enter choise: [1]

Выберите режим создания разбивки для операционной системы (Create DOS Partition) и нажмите Enter. Через несколько секунд на экране появится сообщение «Primary DOS Partition Created», говорящее об успешном создании соответствующего раздела диска. Если ваш диск имеет объем, не превышающий 32 Мбайта, нужно нажать Enter и перезагрузить машину. Если емкость диска больше 32 Мбайт, вновь выберите режим «Create DOS Partition», а из следующего меню — режим «Create Extended DOS Partition» и следуйте инструкциям программы. Это только поимев, поясняющий. как работать с FDISK. Прочитайте соответствующий раздел документации DOS, чтобы детально выяснить, как работать в конкретной версии операционной системы.

Несколько слов об активном разделе диска. Это та часть разбивки, с которой производится загрузка системы. Вы можете изменять статус разделов и, в итоге, загружаться с различных дисков. Для этого предназначена опция «Change Active Partition». Такой режим есть и в специализированных пакетах обслуживания жестких дисков. По умолчанию активным считается первый раздел и, как правило, это подходит пользователю. В пакете SpeedStor для выполнения той же процедуры нужно выбрать соответствующую опцию в меню и создать все необходимые разделы диска. При этом можно гибко управлять размерами отдельных логических дисков, вводя либо их емкость в мегабайтах, либо начальный и конечный цилиндр раздела, либо выбирая одно из предложенных программой фиксированных значений. Можно создать практически любое количество разделов, в том числе и для других операционных систем.

Логическое форматирование

После создания таблицы разбивки диска следует очередной этап— логическое форматирование отдельных частей разбивки, именуемых в дальнейшем логическими дисками. Логический диск — это некоторая область жесткого диска, работающая так же, как отдельный накопитель.

Логическое форматирование представляет собой значительно более простой процесс, чем форматирование низкого уровня. Для того, чтобы выполнить его, загрузитесь с дискеты, содержащей утилиту FORMAT. Наберите:

FORMAT C: /S/V

и нажмите Enter.

Ключ /S после форматирования перенесет на ваш жесткий диск файл командного процессора COMMAND. COM и два скрытых системных файла. Ключ /V позволяет присвоить диску имя длиной до 11 символов.

После вызова программы появится предупреждение о том, что диск будет отформатирован, а все данные уничтожены. Ответив Y, вы запустите процесс форматирования. При успешном завершении форматирования на экране должно появиться следующее:

Format complete

System transferred

Volume label (11 characters, ENTER for nоnе)? _

Если вы хотите присвоить диску имя, наберите его (это может быть ваше собственное имя или название вашей фирмы) и нажмите Enter. Программа выведет на экран информацию об общем количестве

байтов на диске, о том, сколько байтов использовано системой, о количестве байтов, попавших на сбойные сектора и недоступных для использования. Если у вас есть несколько логических дисков, последовательно отформатируйте все.

Для форматирования диска с помощью SpeedStor служит программа HARDPRKP. ЕХЕ. Выберите режим форматирования разделов, а в нем опцию форматирования всех разделов диска. Когда программа попросит, установите в накопитель А: системную дискету для переноса файлов DOS на жесткий диск. На этом этапе больше ни о чем заботиться не нужно.

В процессе логического форматирования продолжается поиск нечитаемых секторов и дополняется таблица сбойных блоков. По окончании форматирования все сбойные блоки записываются в FAT.

На этом заканчивается подготовка диска к работе.

Обслуживание жесткого диска

Для того, чтобы обеспечить максимальную эффективность и надежность работы жесткого диска, следует выполнять некоторые процедуры профилактического плана. 0 некоторых из них несколько слов ниже.

Каталоги

Чтобы не засорять жесткий диск колоссальным количеством перепутанных между собой файлов, следует широко пользоваться каталогами.

Корневой каталог не должен содержать ничего другого, кроме двух системных файлов и файлов COMMAND. СОМ, AUTOEXEC. ВАТ и CONFIG. SYS, то есть того, что необходимо для загрузки.

Парковка жесткого диска

А более точно — парковка головок жесткого диска — это перемещение головок накопителя за пределы. дискового пространства, в котором записываются данные, в так называемую safe landing zone (дословно — зону мягкой посадки). В этой зоне головки не вызовут повреждений, если по каким-либо причинам соприкоснутся с поверхностью. Обычно эта зона находится в месте расположения самых близких к центру диска дорожек, отделенных от дорожек, на которые записывается информация.

Производить парковку головок требуется перед перемещением компьютера, так как при этом возможны толчки и весьма вероятно механическое повреждение поверхности диска. Это связано с тем, что в выключенном винчестере головки покоятся на поверхности диска.

Однако, есть и другие причины, побуждающие парковать головки перед каждым выключением питания, даже если компьютер не будет переноситься с места на место. Исследования фирмы Gibson Research, проводившиеся при усовершенствовании утилиты SpinRite, показали, что всплеск электрического тока, возникающий при включении питания, пройдя через усилитель, работающий с головкой,

преобразуется в магнитный импульс, могущий пагубно повлиять на данные. Кроме того, эта фирма обнаружила, что после месячного использования головки намагничиваются и, в результате, якорь

шагового двигателя дергается при подаче питающего напряжения.

Далее, при выключенном питании головки опускаются на рабочую поверхность диска, поэтому при включении питания (до того, как диск раскрутится до скорости, достаточной для того, чтобы головки «плыли» над диском) незапаркованная головка может повредить поверхность диска.

Многие современные накопители на жестких дисках, особенно те, что используют для соединения головок с электронными компонентами гибкий ленточный кабель, паркуют головки при выключении питания автоматически. Менее совершенные накопители на жестких дисках паркуются пользователем с помощью специальной утилиты.

Оптимизация жесткого диска

В результате того, что многие файлы при активной работе с диском разбиваются на несколько частей, лежащих в разных частях диска, эффективность работы с диском снижается. Чтобы повысить скорость работы, нужно объединить эти несвязанные части в единую логическую цепь. Кроме того, если все файлы передвинуть к началу диска, можно получить дополнительный выигрыш в производительности. Для этого используют программы оптимизаторов диска. Наиболее известны две их них: COMPRESS из пакета PC Tools и Speed Disk из пакета Norton Utilites Advanced Edition. Обе они обеспечивают вполне приемлемую оптимизацию, а COMPRESS позволяет управлять-расположением файлов на диске.

Однако, наиболее совершенным оптимизатором считается FastTrax фирмы Brigeway Publishing. Он позволяет указать точный порядок, в котором файлы должны быть расположены на диске. Кроме того, можно собрать вместе файлы, принадлежащие одному каталогу и указать, где должны находиться часто редактируемые файлы. Эта утилита делает операцию оптимизации диска безопасной, так как, в отличие от других оптимизаторов, записывает файл на диск, прежде чем освободить его старое место.

Безопасная работа

Обезопасить диск на случай неосторожного форматирования или удаления директории можно, сохранив специальной утилитой информацию, хранящуюся в корневом каталоге, таблицу расположения файлов и загрузочную запись. Эту процедуру выполняют с помощью программ MIRROR из пакета РС Tools и FR из пакета Norton Utilites Advanced Edition. Первая просто сохраняет эту информацию в отдельном файле, который нужно хранить на гибкой дискете, чтобы иметь возможность восстановить диск утилитой REBUILD. Вторая имеет меню, позволяющее выбрать режимы сохранения и восстановления диска. Файл остается на жестком диске и ищется программой при восстановлении информации. Обычно результаты работы этой программы довольно успешны, но нужно не забывать периодически сохранять дисковую информацию, вызывая FR с опцией /SAVE.

Утилита CHKDSK

Полезно периодически выполнять эту команду DOS на ваших дисках. Она позволяет найти ошибки в таблице расположения файлов и исправить их. Некоторые пакеты, если при их работе перезагрузить систему, могут оставлять в FAT сектора, помеченные как занятые, но, тем не менее не принадлежащие ни одному файлу. Конечно, они занимают на диске место, но не используются. Есть более тонкие ошибки, которые исправляются с помощью CHKDSK, но встречаются они очень редко.

И опять дефектные сектора

Что поделаешь, диск, как и любое другое устройство постепенно стареет. С течением времени на нем накапливаются нечитаемые сектора, которые нужно своевременно блокировать во избежание утраты информации. Это позволяет сделать утилита DT из пакета Norton Utilites Advanced Edition. Проверяя сектора на читаемость, программа находит дефектные и отмечает их в таблице расположения файлов как недоступные для использования. Очень мощные средства дает утилита обслуживания жесткого диска SpinRite. Дополнительно к обычным режимам, она может обновлять разметку секторов и многое другое. При этом, конечно, не повреждается информация. Однако, использование сложных алгоритмов анализа привело к тому, что проверка диска идет очень долго. Но в этом нет ничего страшного — в любой момент работу программы можно прервать, с тем, чтобы продолжить ее выполнение с того же места позже.

Ну и самое главное. Не запускайте жесткий диск вашего компьютера. Как показывает практика, стоит месяц не удалять ненужные файлы, и на диске появляется непонятное нагромождение бесполезной информации, занимающей очень много дискового пространства. Если, например, своевременно удалять резервные файлы.

ВАК, в изобилии создаваемые многими пакетами, можно сохранить порядок на диске в течение длительного времени.

Восстановление жестких дисков

Какие существуют способы восстановления ваших данных? Ответ на этот вопрос зависит от вида повреждения и типа данных, которые нужно восстановить, и еще от того, каким образом данные хранились на диске перед тем, как произошла авария. Все перечисленное выше определяет инструменты, которые потребуются для работы с диском. Хорошие средства для восстановления пострадавших данных

предлагают пакеты Norton Utilites Advanced Edition, Масе Gold и Disk Technican Advanced, да и сама MS-DOS имеет несколько скромных средств, способных помочь нам в беде. Жесткий диск может отказать по трем основным причинам:

Из-за поломки аппаратной части. К ней относятся: плата контроллера дисков (диска), электроника, головки и двигатели накопителя, а также кабели, соединяющие контроллер и накопитель между собой.

Из-за повреждения поверхности диска — слоя кристаллов ферромагнитного материала, покрывающего диски. Эта пленка настолько тонкая, что некоторые кристаллы со временем могли выкрошиться, или же головка накопителя могла в буквальном смысле слова упасть на диск и повредить магнитный слой.

Из-за того, что какая-то вызванная вами программа оказалась «ненормальной» и записала что-то в область, доступ к которой запрещен, Это, например, область диска, откуда начинается загрузка системы или область, содержащая таблицу расположения файлов (FAT), хранящую информацию о секторах, в которых записаны все остальные данные. Многие вирусы поступают как раз как такая «ненормальная» программа. Кроме того, возможны комбинации этих трех причин. Методы восстановления данных зависят от каждого конкретного случая, и шаги, описанные ниже, помогают в большинстве ситуаций.

Лучший способ защиты от подобных неприятностей— своевременно реагировать на первые признаки повреждения. Прежде чем обнаружатся серьезные неисправности диска, как правило появляются характерные симптомы. Вот наиболее типичные из них:

Отсутствие доступа к отдельному файлу, или появление в файлах посторонних символов.

Увеличение времени доступа к файлу. Вдобавок, при чтении и записи информации вы можете слышать звук, напоминающий фырканье насоса.

Иногда загрузка системы с жесткого диска не проходит до конца.

Если появился любой из этих симптомов, прежде чем предпринимать что-либо еще, следует сделать резервную копию вашей информации. Затем запустите программу, выполняющую неразрушающий контроль диска, для того, чтобы найти и отметить появившиеся на нем сбойные сектора. Такая программа есть и в Norton Utilites (DT. ЕХЕ), и в Масе Gold (REMEDY. EXE), но наиболее чувствительную деликатную программу вы найдете в пакете Disk Technican Advanced. Программы любого из этих трех пакетов блокируют дефектные секторы и сохраняют данные, находящиеся на сомнительных секторах, перенося информацию на рабочие (по результатам проверки) секторы. Если описанный метод спасения данных не сработал — значит, вы уже наверняка понесли определенный урон. Это — одно из проявлений полного отказа диска. Ошибки данных могут проявиться в различных областях диска и, соответственно, в различных формах. С учетом важности, их можно расположить в следующем порядке: ошибки в загрузочном секторе; ошибки в таблице расположения файлов; ошибки в корневом каталоге; ошибки в области данных.

В случае появления каких-либо ошибок в загрузочных данных, ваш компьютер может решить, что жесткого диска нет вообще. При этом DOS выдаст сообщение «Invalid Drive Specification». Однако, у вас остается возможность без проблем загрузиться с гибкого диска, содержащего соответствующие системные файлы и загрузочную запись (boot record). При этом, чаще всего, удается прочитать каталоги на жестком диске и появляется возможность работать с находящимися на нем файлами. Первым действием после загрузки с гибкого диска должна быть попытка восстановления загрузочной области жесткого диска с помощью команды SYS операционной системы. Часто при этом появляется сообщение «No room for system of destination disk». В такой ситуации можно удалить два скрытых системных файла (MSDOS. SYS и IO. SYS) и запустить SYS вновь. Если она опять не сработает, то следует запустить программу Norton Disk Doctor, позволяющую во многих случаях быстро восстановить важные для загрузки системы файлы и вновь сделать возможной загрузку с жесткого диска. Если же после загрузки с гибкого диска вы все равно не можете получить доступ к файлам на винчестере, то имейте в виду, что в пакетах Norton и Масе есть программы, позволяющие извлечь данные с диска, даже если операционная система не признает его существования. Это, соответственно, программы NU. ЕХЕ и MUSE. ЕХЕ. В том случае, если NU или MUSK не работают, очевидно, дело в аппаратных неполадках.

Выключите питание и снимите крышку с компьютера. Готово? Тогда продолжим. Отсоедините кабели, связывающие дисковые накопители и контроллер дисков. Проверьте, не погнуты ли контакты разъемов; при необходимости распрямите их. Затем тщательно соедините все вновь. Убедитесь в том, что плата контроллера установлена в слот расширения правильно (часто бывает, что неполностью вставленные и не закрепленные винтом платы со временем вываливаются из слота). Теперь включите компьютер, и проверьте жесткий диск. Если на другом компьютере есть такой же контроллер, попытайтесь использовать его с вызывающим беспокойство жестким диском. Если при этом накопитель заработает, то область поиска неисправности сужается до платы контроллера. На первый взгляд вы можете недооценить это открытие. Дело в том, что, во-первых, плату можно заменить аналогичной (или отремонтировать), а, во-вторых, это говорит о невредимости ваших данных. Нередки такие случаи: удается загрузиться с жесткого диска, свободно работать со всем, что находится на диске. С: (если на вашем компьютере установлено два накопителя на жестких дисках, то даже на двух дисках — С: и D:), но отсутствует доступ к остальным логическим дискам. Причиной такой неполадки, скорее всего, является то, что при загрузке системы не был установлен драйвер, поддерживающий разбивку диска, отличную от стандартной (т. е. принятой в MS-DOS). Логично, что, загрузив этот драйвер, вы справитесь с данной проблемой.

Если повреждены FAT, корневой каталог или область расположения данных, то вы без каких бы то. ни было проблем можете загрузить компьютер с жесткого диска. Но если вы попытаетесь вывести на экран листинг каталога (командой DIR) или попробуете вызвать какие-то файлы, то увидите на экране непонятные символы, количество которых зависит от обширности повреждений. А иногда DOS может бодро поприветствовать вас фразой «Abort, Retry, Ignore?». Если вы имеете доступ к жесткому диску, но файлы искажены или трудно восстанавливаются, ничего не записывайте на диск! Это очень важное правило. Если вы что-нибудь скопируете или сохраните на нем, весьма вероятно, что вы тем самым уничтожите ценную информацию. Восстановить таблицу расположения файлов будет очень легко, если вы заранее позаботились о безопасности хранящейся на диске информации. Существует несколько утилит, сохраняющих информацию, содержащуюся в корневом каталоге и в таблице расположения файлов, позволяющих впоследствии восстановить ее. Наиболее известны утилиты MIRROR из пакета РС Tools и FR из пакета Norton Utilites. Например, запустив последнюю, вы можете выбрать в предложенном меню опцию «Restore Disk Information», ответить на несколько вопросов и через некоторое время увидеть восстановленный диск. Как показывает практика, эта программа работает почти безотказно — единственное, с чем она не справляется, это с ситуациями. Когда место расположения файла с системной информацией оказывается начисто затертым (т. е. на это место было что-то записано). Конечно, чтобы иметь возможность восстановить диск описанным способом, необходимо заранее сохранить требуемую информацию. Для этого нужно запустить программу с опцией /SAVE, или выбрать соответствующий режим в меню программы. Следует помнить, что утилиты этого типа восстанавливают корневой каталог и таблицу расположения файлов в соответствии с положением, сложившемся к моменту последнего сохранения системной информации. Поэтому в результате работы такой программы можно все-таки потерять некоторое количество информации. Вероятность этого тем выше, чем реже сохраняются копии системной области диска; следовательно, нужно взять за правило хотя бы ежедневное выполнение этой необременительной процедуры.

Значительно легче иметь дело с ошибками в области хранения данных. Утилиты Mace Gold обладают специальными средствами для восстановления файлов данных, записанных в формате dBASE, а также в форматах многих популярных текстовых процессоров. Это, соответственно, утилиты DBFIX. ЕХЕ и TEXTFIX. ЕХЕ. Программа NU из утилит Нортона позволяет реконструировать файлы вручную кластер за кластером, проверяя каждый из них на корректность хранящихся в нем данных. Если вытерт целый подкаталог, все же есть шанс, что удастся полностью восстановить информацию, особенно если после этого на диск не успели ничего записать и если утраченные файлы хранились в последовательно расположенных кластерах. Хорошо работает утилита восстановления подкаталогов в Масе Gold (UNDELITE. ЕХЕ). С пакетом Norton Utilites Advanced Edition поставляется книга «The Norton Troubleshooter». В ней шаг за шагом описаны процедуры восстановления дисков после наиболее общих аварий — таких, как повреждение загрузочного сектора, появление неверной точки входа в подкаталог и засорение каталога. Внимательно прочитайте Troubleshooter или любую инструкцию, сопровождающую программу восстановления данных. Вам совершенно необходимо знать, что программа делает и как она это делает, а также совместима ли она со структурой вашего жесткого диска. Существует такое обилие разнообразных накопителей, восстанавливающих программ и версий DOS, что иногда между ними могут происходить конфликты, причем даже с катастрофическими результатами. Прибегать к использованию программы RESTORE (входящей в комплект операционной системы) для восстановления испорченных или искаженных данных следует только в самую последнюю очередь. RESTORE не разбираясь, записывает в «восстановленный» файл все данные, которые сможет найти в корневом каталоге. Этому процессу присуща вредная особенность переписывать другие файлы, фактически уничтожая их (особенно если речь идет о программах), поэтому стоит задуматься о том, нужно ли применять ее вообще. Во всяком случае, используйте ее только, если программы типа Norton и Масе оказались не в состоянии помочь вам. Иногда спасти исчезнувшие данные помогает программа CHKDSK, находящая кластеры диска, не принадлежащие ни одному файлу, и кластеры, которые принадлежат сразу нескольким файлам. Затем программа устраняет эту неразбериху.

Если все описанные выше мероприятия закончились безрезультатно, вам остается проститься с содержимым диска и начать сначала — либо переформатировав диск, либо купив новый накопитель. Можно, конечно, попытаться найти фирму, которая физически снимет информацию с диска и отремонтирует его. Но даже специалисты могут оказаться не в состоянии восстановить ваши данные. Единственное, чтоб может достаточно надежно оградить вас от описанных в этой статье неприятностей — это регулярное создание резервных копий диска. Ежедневное резервирование, разумеется, не доставляет особого удовольствия, но, в конце концов, ежедневная чистка ботинок тоже... Альтернативы — хуже.

Терминология

Так как некоторые элементы накопителя, играющие важную роль в его работе, часто воспринимаются как абстрактные понятия, ниже приводится объяснение наиболее важных терминов.

Время доступа (Acces time) — период времени, необходимый накопителю на жестком диске для поиска и передачи данных в память или из памяти. Быстродействие накопителей на жестких магнитных дисках часто определяется временем доступа (выборки).

Кластер (Cluster) — наименьшая единица пространства, с которой работает ДОС в таблице расположения файлов. Обычно кластер состоит из одного или более секторов. Количество секторов зависит от типа диска. Многие жесткие диски имеют кластеры из четырех секторов или 2048 байтов. Поиск кластеров вместо отдельных секторов сокращает издержки ДОС по времени. Крупные кластеры обеспечивают более быструю работу накопителя, поскольку количество кластеров в таком случае меньше, но при этом хуже используется пространство (место) на, диске, так как многие файлы могут оказаться меньше кластера и оставшиеся байты кластера не используются.

Контроллер (УУ) (Controller) — схемы, обычно расположенные на плате расширения, обеспечивающие управление работой накопителя на жестком диске, включая перемещение головки и считывание, и запись данных.

Время позиционирования (Seek time) — время, необходимое головке для перемещения с дорожки, на которой она установлена, на какую- либо другую нужную дорожку.

Дорожка (Track) — концентрическое деление диска. Дорожки похожи на дорожки на пластинке. В отличие от дорожек пластинки, которые представляют собой непрерывную спираль, дорожки на диске имеют форму окружности. Дорожки в свою очередь делятся на кластеры и сектора.

Время перехода с дорожки па дорожку (Track-to-track seek time)— время, необходимое для перехода головки накопителя на соседнюю дорожку.

Скорость передачи данных (Transfer rate) — объем информации, передаваемый между диском и ЭВМ в единицу времени. В него входит и время поиска дорожки.

CD-ROM

Музыкальные оптические компакт-диски пришли на смену виниловым в 1982 году — примерно в то же время, когда появились первые персональные компьютеры фирмы IBM. Эти устройства явились результатом плодотворного сотрудничества двух гигантов электронной промышленности — японской фирмы «Sony» и голландской «Philips». Строго определенная емкость компакт-дисков связана с такой интересной историей.

Исполнительный директор фирмы «Sony» Акио Морита решил, что компакт-диски должны отвечать запросам исключительно любителей классической музыки — не более и не менее. После того, как группа разработчиков провела опрос, выяснилось, что самым популярным классическим произведением в Японии в те времена была 9-я симфония Бетховена, которая длилась 72-73 минуты. Поэтому было решено, что компакт-диск должен быть рассчитан именно на 74 минуты звучания, а точнее, на 74 минуты и 33 секунды. Так родился стандарт, известный как «Красная Книга» (Red Book). Когда 74 минуты пересчитали в килобайты, получилось 640 Мбайт.

В чем же состоит главное преимущество лазерного или компакт- диска? Прежде всего это необычайно высокое качество звучания при воспроизведении лазерных фонограмм. Поскольку при проигрывании компакт-дисков считывающим устройством является лазерный луч, а следовательно, между ним и диском нет механического контакта, то полностью отсутствуют посторонние шумы, шуршанье и треск свойственные обычным грампластинкам.

Компакт-диск состоит из трех слоев — основного, сделанного из пластмассы, отражающего, выполненного из алюминия или серебра, и защитного — из прозрачного лака (полиакрилата). Основной слой несет полезную информацию, закодированную в микроскопических углублениях. Производство компакт-дисков чем-то напоминает выпуск грампластинок, поскольку в обоих случаях используется метод штамповки или прессования. Отличие состоит в том, что для создания первых необходимо освоить тончайшую технологию переноса миллиардов углублений — ямочек с эталонного диска на тиражируемые.

Эталонный диск изготавливают из очень чистого нейтрального стекла и покрывается специальной пластиковой пленкой. Затем мощный записывающий лазер с числовым программным управлением от компьютера наносит на эту пленку ямочки различной длины, содержащие полезную музыкальную информацию. Процесс тиражирования с эталонного диска состоит в получении негативов основной матрицы и нескольких позитивов, используемых для штамповки серийных лазерных дисков.

В основе работы лежит явление фотоэффекта. Принцип системы считывания состоит в том, что лазерный луч диаметром 1.6 мкм направляется на поверхность компакт-диска, вращающегося с большой скоростью. Отражаясь от нанесенных на диск углублений, луч попадает на светоприемник (фотоэлемент), который в зависимости от характеристик падающего на него света выдает очень слабые электрические сигналы различной величины, содержащие информацию в виде цифр, состоящих из нолей и единиц. Затем цифровой сигнал преобразуется в звуковой и усиливается.

Очевидно, что огромное число записанных на диске данных (каждый компакт-диск содержит свыше 8 миллиардов углублений) требует исключительной точности перемещения лазерного луча. Здесь используются два дополнительных луча, получаемых с помощью призм. Система обнаружения ошибок и удерживания основного луча в центре держит и корректирует луч точно по ходу движения.

Компакт-диски (CD) используются не только для звукозаписи, но и для записи компьютерной информации. В настоящее время существуют библиотеки на CD. Практически все программное обеспечение для компьютеров распространяется на лазерных дисках.

CD может хранить и видеоинформацию. CD используют вместо видеокассеты, на диск записывается видеоинформация, а затем воспроизводится с превосходным качеством!

Специалисты «Philips» определили минимальные требования к качеству записи звука и регламентировали, например, такие характеристики аудиокомпакт-дисков, как их размер, метод

кодирования данных и использование единой спиральной дорожки. В частности частота выборки стереосигналов определялась на уровне 44,1 кГц (для одного канала 22.05 кГц), а разрядность каждого — 16 бит.

Две вышеназванные фирмы сыграли также ведущую роль при разработке первой спецификации цифровых компакт-дисков — так называемой «Желтой Книги» (Yellow Book), или просто CD-ROM. Она послужила основой для создания компакт-дисков с комплексным представлением информации, то есть способных хранить не только звуковые, но и текстовые и графические данные (CD-Digital Audio, CD-DA). При этом привод, читая заголовок диска, сам определял его тип — аудио- или цифровые данные. В этом формате, однако, не регламентировались логические и файловые форматы компакт-дисков, поскольку решение данных вопросов было полностью отдано на откуп фирмам-производителям. Это, в частности, означало, что компакт-диск, соответствующий требованиям «Желтой Книги», мог работать только на конкретной модели накопителя. Такое положение дел, особенно в связи с большим коммерческим успехом компакт-дисков, разумеется, не могло удовлетворить производителей подобных устройств. В общих интересах необходимо было срочно найти компромисс.

Именно поэтому вторым стандартом де-факто для цифровых компакт-дисков стала спецификация HSG (High Sierra Group), или просто High Sierra. Этот документ носил, вообще говоря, рекомендательный характер и был предложен основными производителями цифровых компакт-дисков с целью обеспечить хотя бы некоторую совместимость. Данная спецификация определяла уже как логический, так и файловый форматы компакт-дисков.

Созданная спецификация оказалась настолько привлекательной, что стандарт ISO-9660 (1988 год) для цифровых компакт-дисков, в принципе совпадал с основными положениями HSG. Заметим, что все компакт-диски, соответствующие требованиям стандарта ISO-9660, который определяет их логический и файловый форматы, являются совместимыми друг с другом. В частности этот документ определяет, каким образом найти на компакт-диске его содержимое (Volume Table Of Contents, VTOC).

Базовый формат, предложенный в HSG-спецификации, во многом напоминал формат флоппи-диска. Как известно, системная дорожка (трек 0) любой дискеты не только идентифицирует сам флоппи-диск (его плотность, тип используемой ОС), но и хранит информацию о том, как он организован по директориям, файлам и поддиректориям. Инициирующая дорожка данных на компакт-диске начинается со служебной области, необходимой для синхронизации между приводом и диском. Далее расположена системная область, которая содержит сведения о структурировании диска. В системной области находятся также директории данного тома с указателями или адресами других областей диска. Существенное различие между структурой компакт-диска и, например, дискетой заключается в том, что на CD системная область содержит прямой адрес файлов в поддиректориях, что должно облегчить их поиск.

Международный стандарт ISO-9660 описывает файловую систему на CD-ROM. ISO-9660 первого уровня напоминает файловую систему MS-DOS: имена файлов могут содержать до 8-ми символов, расширение имени файла (состоящие из 3-х символов) отделяется от имени файла точкой. Имена файлов не могут содержать специальных символов («-», «-», «+», «=»). При именовании файлов используются символы только верхнего регистра, цифры и символ «». Имена каталогов не могут иметь расширений. Каждый файл имеет версию; номер версии отделяется от расширения символом «;». Каталоги могут иметь вложенности 8. Стандарт ISO-9660 второго уровня позволяет использовать в именах файлов до 32 символов, накладывая описанные выше ограничения. Диски, созданные с применением такого стандарта, не могут использоваться в ряде ОС, в том числе и MS-DOS.

Спецификация CD-I (Interactive) была предложена в 1988 году. Этот стандарт определял использование дискового плеера без подключения его к компьютеру. Устройством отображения в данном случае должен был стать, например, обыкновенный телевизор. Разумеется, что использовался и его стандартный звуковой канал. Кроме этого, CD-1 предлагала несколько уровней качества воспроизведения аудио- и графической информации. Данная спецификация изложена в «Зеленой Книге» (Green Book). Заметим, что так называемые CD-1-Ready-диски являются некой смесью между аудио-СD (Red Book) и мультимедиа-диском (Green Book). Таким образом, на аудио-плейере прослушивается только звуковая информация, а на устройстве CD-1 воспроизводится вся вместе.

Стандарт CD-ROM ХА был создан в 1990 году усилиями фирм Microsoft, Philips и Sony как «мост» между CD-ROM и CD-I. Таким образом, ХА-диск мог воспроизводиться на CD-1-плейере или приводе, отвечающем стандарту Yellow Book (при использовании специального программного обеспечения). Формат спецификации CD-ROM ХА совместим сверху вниз с форматами, рекомендованными High Sierra и ISO-9660. Однако в новой спецификации заложено уже гораздо больше возможностей. Во-первых, формат ХА позволяет осуществлять многосеансовую запись на диск. Во-вторых, основной отличительной особенностью приводов CD-ROM ХА является так называемая техника чередования (interleaving). Спецификация ХА позволяет одновременно хранить на диске графические, текстовые и звуковые данные, причем графика может включать как стандартные картинки и анимацию, так и полнообъемное видео (full-motion). Собственно идея interleaving состоит в том, что блоки разнородной информации могут чередоваться. Например, за первым видеофреймом может следовать сегмент с его звуковым сопровождением, после которого расположен следующий видеофрейм, и т.д. Это способствует повышению синхронности воспроизведения звука и видео, а так же существенному уменьшению объема промежуточного буфера, необходимого для достижения синхронности при обычном расположении информации на диске.

Другой отличительной особенностью спецификации ХА является сжатие звуковых данных, что позволяет хранить на одном диске до нескольких часов аудиоинформации вместо обычных 74-х минут. К тому же, как известно, качество аудио-CD обеспечивается 16-разрядным (2 байта) импульс кодовым преобразованием (PCM) аналогового сигнала с частотой 44.1 кГц. Таким образом, для получения стереозвучания (2 канала) скорость передачи данных между приводом и компьютером должна составлять примерно 176.4 Кбайт/с (2х2х44.1). Кстати, именно поэтому минимальная скорость передачи информации в соответствии со спецификацией PCM уровня 1 не должна быть меньше 150 Кбайт/с. Для увеличения объема хранимой аудиоинформации, но при воспроизведении ее с тем же качеством спецификация, ХА предполагает использование 4- или 8-разрядного ADPCM-кодирования. В зависимости от предполагаемого качества воспроизведения информации (высококачественная музыка, звуковые эффекты или речь) частота преобразования может также варьироваться.

Еще одна спецификация, принятая в 1991 году и изложенная в «Оранжевых Книгах» (Orange Books), относится к записываемым и стираемым дискам. В первой книге речь идет о магнитооптических дисках (CD-МО), которые допускают как стирание, так и перезапись информации. Вторая книга посвящена накопителям с однократной записью типа WORM (Write Once Raed Many) — информацию на их носители можно только дозаписать, а не переписать заново. К подобным накопителям относятся устройства, отвечающие, например, спецификации CD-ROM ХА.

В 1993 году была анонсирована еще одна книга — White Book («Белая»). В ее создании приняли участие JVC, Matsushita, Philips и Sony. В этом документе определялись основные параметры видео-CD— компакт-диска, на котором можно было хранить 72 минуты высококачественного видео вместе со стереозвуком. Хранение данных на видео-CD базируется на методе сжатия информации, называемом MPEG (Motion Picture Experts Group). Видео-CD могут воспроизводиться на специальных видео-CD-плейерах, CD-1-плейерах со специальным картриджем «Digital Video», а также на компьютере со специальной платой MPEG-декодера и приводом CD-ROM.

Вообще говоря, стандарт MPEG не определяет форматов записи данных на носителях. Одним из возможных способов хранения данных может быть CD-I-компакт-диск («Зеленая Книга»). Этот диск воспроизводится на CD-I-плейерах, когда они оснащены декодерами или картриджами типа «Digital Video». Например, практически все цифровые видеофильмы проданные Philips до июля 1994 года, соответствовали стандарту Green Book и могли воспроизводиться только на CD-I-плейерах. Впрочем, если быть совсем точным, стоит отметить, что CD-1 MPEG-диски могут воспроизводиться на других типах плейеров, скажем на Commodore CD32. Для PC в этом случае можно использовать ReelMagic PC Upgrade Kit. Другим способом хранения полноскоростного цифрового видео, сжатого по методу MPEG, может служить компакт-диск ISO-9660 (Yellow Book).

Спецификация White Book является в настоящее время идеальным средством для хранения цифрового видео — это единственный стандартный путь воспроизведения видео на мультимедиа-PC.

После принятия спецификации White Book были пересмотрены и переделаны с ее учетом первые версии стандарта Green Book. Mup цифрового видео стал принадлежать «Белой Книге».

В конце 1994 года были анонсированы так называемые музыкальные мультимедиа-компакт-диски. Данная спецификация носит название CD Plus. Подобные диски содержат два сеанса (сессии), один из которых — аудио, а другой — CD-ROM. Записанную музыку можно прослушивать на аудио-плейере, а доступ к мультимедиа- информации (и музыке) возможен на приводе, подключенном к ПК.

Итак, были рассмотрены практически все наиболее распространенные форматы хранения данных на CD-ROM. Как уже было сказано, отличительной особенностью всех этих форматов

является их отличие от файловой системы, используемой в MS-DOS. Таким образом, для доступа к данным, хранимым на CD-ROM, необходимо преобразование форматов. Для этих целей фирма Microsoft в свое время выпустила специальный драйвер, который назывался Microsoft CD Zextention (mscdex. ехе). Он входил в комплект поставки MS-DOS, а также поставлялся практически со всеми приводами CD-ROM.

Как известно, большинство накопителей бывают внешними и встраиваемыми (внутренними). Приводы компакт-дисков в этом смысле не являются исключением. Большинство предлагаемых в настоящее время накопителей CD-ROM относятся к встраиваемым. Внешний накопитель, как правило, стоит заметно дороже. Форм-фактор современного встраиваемого CD-ROM определяется двумя

параметрами: половинной высотой (Half-High, НН) и горизонтальным размером 5.25 дюйма. Таким образом, для установки подобного накопителя в компьютер требуется свободный монтажный отсек 5.25 дюйма.

На передней панели каждого накопителя имеется доступ к механизму загрузки компакт-диска в привод. Также там расположены индикатор работы устройства (обычно Busy), гнездо для подключения наушников или стереосистемы (для прослушивания аудиодисков), а также регулятор громкости (также для аудио-CD). Кроме того, при использовании контейнера на передней панели имеется отверстие, с помощью которого можно извлечь компакт-диск даже в аварийной ситуации, например, если не срабатывает кнопка Eject.

На задней панели практически всех без исключения приводов CD-ROM находятся, по крайней мере, три разъема: интерфейсный, питания и аудио. Назначение первых двух, видимо, не вызывает вопросов. Разъем для вывода звука позволяет подключать привод к звуковой карте. Это удобно при прослушивании аудиодисков, поскольку не требует переключения акустической системы или наушников с одного гнезда на другое.

Кроме этих разъемов при использовании SCSI-интерфейса с задней панели привода доступны также резисторы-терминаторы устройства и набор перемычек (jumpers), или переключателей (switches) которые определяют номер устройства и режим работы. Не следует забывать, что резисторы-терминаторы должны быть установлены на host-адаптере SCSI и приводе компакт-дисков, если к шине интерфейсе не подключены другие устройства.

В приводе компакт-дисков можно выделить несколько базовых элементов: лазерный диод, сервомотор, оптическую систему (включающую в себя расщепляющую призму) и фотодетектор.

И так, считывание информации с компакт-диска, так же как и запись, происходит при помощи лазерного луча, но, разумеется, меньшей мощности. Сервомотор по команде внутреннего микропроцессора привода перемещает отражающее зеркало. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч на конкретную дорожку. Такой луч, попадая на отражающий свет островок, через расщепляющую линзу отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий на впадину, рассеивается и поглощается — фотодетектор фиксирует двоичный ноль (цифровая информация представляется чередованием' впадин (неотражающих пятен) и отражающих свет островков). В качестве отражающей поверхности компакт-дисков обычно используется алюминий. Разумеется, вся поверхность компакт-диска покрыта прозрачным защитным слоем.

В отличие от, например, винчестеров, дорожки которых представляют собой концентрические окружности, компакт-диск имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от внутреннего диаметра к наружному. Тем не менее, одна физическая дорожка может быть разбита на несколько логических.

В то время, как все магнитные диски вращаются с постоянным числом оборотов в минуту, т.е. с неизменной угловой скоростью (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск вращается обычно с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении (CLV, Constant Linear Velocity). Таким образом, чтение внутренних. Секторов осуществляется с увеличенным, а наружных — с уменьшенным числом оборотов, Именно этим обусловливается достаточно низкая скорость доступа к данным для компакт-дисков по сравнению, например, с винчестерами.

Несколько. лет назад появились так называемые перезаписываемые компакт-диски CD-R (CD-Recordable). Носители типа CD-R могут быть записаны самим пользователем на специальном CD-R-приводе. В основном здесь применяются технологии, основанные на изменении отражающих свойств вещества подложки компакт-диска под действием луча лазера. Кстати, надо заметить, что

перезаписываемые компакт-диски в несколько раз дороже обычных. Дело в том, что в качестве светоотражающего слоя в них используется уже не алюминий, а золото (подобные диски обычно служат как мастерные для дальнейшего тиражирования). Читать CD-В.-диски можно на обычном приводе, но, разумеется, только первый сеанс записи.

Интерфейсы

Довольно часто фирмы производители поставляют привод CD-ROM с обязательной картой контроллера, на которой реализован так называемый (собственный) proprietary-интерфейс. Обычно это собственная реализация одной из версий интерфейсов IDE или SCSI. Часто при покупке накопителя на CD-ROM в составе Multimedia Kit на звуковой карте находится именно proprietary-интерфейс. Стандартами де-факто для интерфейсов приводов компакт-дисков стали спецификации Mitsumi, Panasonic и Sony. Одним из популярных интерфейсов всех приводов, включая приводов CD-ROM, является SCSI или SCSI-2.

Как известно, отличительной особенностью интерфейса IDE является реализация функции контроллера в самом накопителе. Именно поэтому подключение подобных приводов к компьютеру выполняется через достаточно простенькую плату адаптера. Данный интерфейс поддерживает, как правило программный ввод-вывод. Подсоединение привода к плате интерфейса выполняется посредством плоского кабеля, который отличается обычно по числу контактов в зависимости от фирмы-производителя накопителя (Sony — 34-контактный, Panasonic— 40-контактный кабель).

Компания Western Digital разработала так называемую спецификацию Enchanced IDE. Этот документ поддержали практически все ведущие компании по производству накопителей. Новый интерфейс позволяет подключать одновременно до четырех приводов жестких дисков. Но самое главное, спецификация Enchanced IDE позволяет не только увеличить количество подключаемых устройств, но и использовать другие типы устройств, например приводы CD-ROM или стримеры. В частности, Western Digital для поддержки накопителей CD-ROM с интерфейсом IDE предлагает протокол ATAPI (АТА Packet Interface). ATAPI является расширением протокола АТА и требует незначительных изменений в системной BIOS. В общем случае используется специальный драйвер. Сейчас существуют накопители, которые поддерживают не только интерфейс IDE, но и EIDE/АТАРI.

Как известно, интерфейс SCSI стал одним из важнейших промышленных стандартов для подключения таких периферийных устройств, как, например, винчестеры, стримеры, лазерные принтеры, приводы CD-ROM и т.п. Необходимо отметить, что SCSI-интерфейс более высокого уровня, нежели IDE. Физически SCSI-шина представляет собой плоский кабель с 50-контактными разъемами, через которые можно подключить до восьми периферийных устройств. Стандарт SCSI определяет два способа передачи сигналов — синфазный и дифференциальный. Версии шины SCSI с дифференциальной передачей сигнала дают увеличить длину шины. Чтобы гарантировать качество сигналов на магистрали SCSI, линии шины должны иметь согласование с обеих сторон (набор согласующих резисторов, или терминатор).

Интерфейс SCSI позволяет повысить пропускную способность магистрали за счет увеличения тактовой частоты обмена и сокращения критических временных параметров шины, применения новейших БИС и высококачественных кабелей. Таким образом, реализуется «скоростной» вариант SCSI — Fast SCSI. «Широкий» (Wide SCSI) вариант магистрали, предусматривает наличие дополнительных 24 линий данных благодаря подключению второго 68-проводного кабеля (для приводов CD-ROM не применяется). Обычно скорость передачи данных по шине SCSI для приводов CD-ROM достигает от 1.5-2 до 3-4

Мбайт/с.

Несмотря на стандартность интерфейса SCSI, проблема совместимости приводов с SCSI-адаптерами по-прежнему остается. В случае реализации собственного интерфейса подключение других устройств, кроме привода CD-ROM, достаточно проблематично. Здесь следует отметить, что существует спецификация ASPI (Advanced SCSI Programming Interface), которую разработала фирма Adaptec — ведущий производитель адаптеров SCSI. ASPI определяет стандартный программный интерфейс для основного (host) адаптера SCSI. Программные модули ASPI достаточно легко стыкуются друг с другом. Основным программным модулем ASPI является ASPI-хост-менеджер. С ним связываются программы-фрайверы ASPI, например, для таких устройств, как приводы CD-ROM, флоптические и сменные жесткие диски, сканеры.

В том случае, если производитель SCSI-устройства поставляет ASPI-совместимый драйвер, то он совместим со всеми хост-адаптерами или интерфейсными картами Adaptec и большинства других производителей.

К сожалению, в ряде случаев производители приводов CD-ROM поставляют свою карту контроллера с собственным (несовместимым с ASPI) драйвером, называя интерфейс SCSI. Это следует иметь в виду, если вы хотите подключить к SCSI другие устройства.

Какой же из интерфейсов предпочтительней использовать в IBM PC-совместимых компьютерах для приводов CD-ROM? Хотя теоретически интерфейс SCSI может обеспечить скорость обмена несколько выше, нежели IDE, на практике все обстоит несколько сложнее. Не следует забывать, например, тот факт, что IDE-интерфейс использует в основном программный ввод-вывод, а SCSI-устройства в большинстве случаев — передачу данных по прямому доступу к памяти. В однопользовательских системах программный ввод-вывод часто оказывается гораздо эффективнее. Это особенно четко проявляется при использовании улучшенных алгоритмов кэширования. Преимущество SCSI-адаптеров неоспоримо в первую очередь в многозадачных и многопользовательских системах. Дело в том, что команды для SCSI-устройства могут быть построены в очередь, что освобождает процессор для выполнения других операций. Кроме того, если привод CD-ROM используется в локальной сети как коллективное устройство, альтернативы SCSI, пожалуй, пока нет.

С другой стороны, установка IDE-привода достаточно проста. В большинстве случаев справедлив принцип «включай и работай». Для нормальной работы в файлы конфигурации системы обычно не требуется добавлять никаких дополнительных программных драйверов.

Для SCSI-адаптера процесс установки более сложен. Во-первых, следует помнить о разделяемых системных ресурсах: портах ввода- вывода, прерываниях IRQ, каналах прямого доступа к памяти DMA, областях в верхней памяти UMB. Во-вторых, требуется верно определить SCSI ID для конкретного устройства, в-третьих, не следует забывать, сигнале четности (запретить или разрешить), установке терминаторов и т.д. Кроме того, файлы конфигурации обязательно должны быть дополнены соответствующими программными драйверами адаптера и устройств.

Что же касается стоимости, то SCSI-адаптера обычно в компьютере нет и его приходится покупать дополнительно.

Основные параметры приводов

Скорость доступа (access time) определяет среднее время (в миллисекундах), необходимое для обнаружения и загрузки первого блока, данных во внутренний буфер. Стандарт МРС 1 устанавливает такое время в одну секунду или менее, но большинство современных приводов имеют скорость доступа около 0.3 с. Разумеется, этот параметр не включает в себя время, необходимое для выхода двигателя на рабочий режим.

Скорость передачи данных (dats-transfer rate) зависит от двух факторов — плотности данных и скорости вращения диска. Под плотностью в данном случае понимают количество бит (впадин) на дюйм (или миллиметр). Так, для 16-битного стереосигнала качества аудио-CD (частота 44.1 кГц) скорость должна быть 1.4 Мбита/с. Разделив это значение на число бит в байте (8), мы получим 176.4 Кбайта/с — усредненное значение для скорости передачи данных. Стандарт МСР 1 определяет скорость передачи данных как 150 Кбайт/с, МСР 2 — 300 Кбайт/с. В настоящее время наибольшее распространение получили приводы, использующие технологию удвоения скорости вращения диска. Именно в этом случае скорость передачи достигает значения 300 Кбайт/с. Подобные устройства удовлетворяют спецификации МСР 2, поскольку имеют время поиска менее 400 мс. Сравнительно недавно появились модели приводов с утроенной, учетверенной и даже ушестеренной скоростью вращения. Пионером в технологии увеличения скорости являются, например, фирмы NEC и Plextor.

Под размером блока данных (data block size) понимают минимальное количество байт, которые передаются на компьютер через интерфейсную карту. Иначе говоря, это единица информации, с

которой оперирует контроллер привода. Минимальный размер блока данных в соответствии со спецификацией МРС равен 16 Кбайт. Поскольку файлы на компакт-диске обычно достаточно большие, то промежутки между блоками данных ничтожно малы.

Размер буфера — размер внутреннего буфера (кэш-памяти), в который считываются файлы перед их передачей. Стандарт МРС устанавливает размер буфера в 64 Кбайт, а это в буфере будет находиться около 0.4 секунды 16-битного стереосигнала качества CD-Audio (частоты 44.1 кГц). Для скоростных устройств размер буфера может достигать 256 Кбайт и даже 1 Мбайта.

Поддержка проигрывания аудиодисков означает, что с помощью привода CD-ROM вы сможете слушать обычные музыкальные компакт- диски. Этой возможностью обладают практически все современные модели приводов. Некоторые модели не требуют для этого специальных программ — воспроизведение аудио-CD выполняется на «аппаратном» уровне. Для включения этого режима на передней панели привода имеется специальная кнопка.

Поддержка формата CD-ROM/ХА. Подразумевается использование дисков формата ХА, поддерживающего хранение аудио- и видеоданных единым блоком, в который также включается информация о синхронизации звука. Данные на аудиодисках и CD-ROM хранятся на дорожках, вмещающих 24-байтовые «кадры», проигрываемые со скоростью 75 кадров в секунду. Хранящиеся данные могут включать звук, текст, статические и динамические изображения. При содержании в обычном формате каждый тип должен располагаться на отдельной дорожке, когда в формате ХА данные различного типа могут храниться на одной дорожке.

Тип загрузки диска. Существует два типа приводов CD-ROM. В первом случае диск устанавливается напрямую (например, в приводах Mitsumi). Во втором случае для установки диска используется специальная кассета, называемая кэдди (caddy). Недорогие односкоростные модели с прямой установкой диска обычно представляют собой версии аудио-CD-плейеров. Для прослушивания аудиодисков на приводе CD-ROM, последний должен обеспечивать эту возможность. Если есть возможность выбора, то лучше остановиться на моделях с автоматической очисткой линз и протиркой диска при его загрузке. Обычно эти опции существенно не влияют на цену.

Принцип работы дисковода CD-ROM

Принцип работы дисковода напоминает принцип работы обычных дисководов для гибких дисков. Поверхность оптического диска (C.'D-ROM) перемещается относительно лазерной головки постоянной линейной скоростью, а угловая скорость меняется в зависимости от радиального положения головки. Луч лазера направляется на дорожку, фокусируясь при этом с помощью катушки. Луч проникает сквозь защитный слой пластика и попадает на отражающий слой алюминия на поверхности диска. При попадании его на выступ, он отражается на детектор и проходит через призму, отклоняющую его на светочувствительный диод. Если луч попадает в ямку он рассеивается и лишь малая часть излучения отражается обратно и доходит до светочувствительнеко диода. На диоде световые импульсы преобразуются в электрические, яркое излучение преобразуется в нули слабое — в единицы. Таким образом ямки воспринимаются дисководом как логические нули, а гладкая поверхность как логические единицы

Производительность дисководов CD-ROM

Производительность CD-ROM обычно определяется его скоростными характеристиками при непрерывной передаче данных в течение некоторого промежутка времени и средним временем доступа к данным, измеряемыми соответственно в Кбайт/с и мс. Существуют одно-, двух-, трех-, четырех-, пяти, шести и восьмискоростные дисководы, обеспечивающие считывание данных со скоростью 150, 300, 450, 600, 750, 900, 1200 Кбайт/с соответственно. В настоящий момент .,распространены двух- и четырехскоростные дисководы. В общем случае дисководы с четырехкратной скоростью обладают более высокой производительностью, однако оценить чистое преимущество дисковода с четырехкратной скоростью по сравнению с дисководом с удвоенной скоростью бывает не так просто. Прежде всего, это зависит от того, с какой операционной системой и с каким типом приложения ведется работа. При высокой интенсивности повторяющегося доступа к CD-ROM и считывании небольшого количества данных (например, при работе с базами данных) «импульсная» скорость считывания информации приобретает важное значение. Например, по данным журнала InfoWorld, производительность дисководов с четырехкратной скоростью, по сравнению с дисководами с удвоенной скоростью, в случае операции доступа к базе данных в среднем повышается вдвое. В случае простого копирования данных выигрыш составляет от 10 до 30.% Однако наибольшее преимущество получится при работе с полноформатным видео.

Для повышения производительности дисководов их снабжают буферной памятью (стандартные объемы кэша: 64, 128, 256, 512, 1024 Кбайт). Буфер дисковода представляет собой память для кратковременного хранения данных, после считывания их с CD-ROM, но до пересылки в плату контролера, а затем в ЦП. Такая буферизация дает возможность дисковому устройству передавать данные в процессор небольшими порциями, а не занимать его время медленной пересылкой постоянного потока данных. Например, согласно требованиям стандарта MPC уровня 2 накопитель CD-ROM удвоенной скоростью, должен занимать не более 60% ресурсов ЦП.

Важной характеристикой дисковода является степень заполнений буфера, которая влияет на качество воспроизведения анимационных изображений и видеофильмов. Эта величина определяется как отношение числа блоков данных, переданных в буфер из накопителя и хранящихся в нем до момента начала их выдачи на системную шину, к общему числу блоков, которые способен вмещать буфер. Слишком большая степень заполнения может привести к задержкам при выдаче из, буфера на шину; с дугой стороны, буфер со слишком малой степенью заполнения будет требовать больше внимания со стороны процессора.

Обе эти ситуации приводят к скачкам и срывам изображения во время, воспроизведения.

Технология производства CD-ROM

Все CD-ROM имеют один и тот же физический формат изготовления и емкость 650 Мбайт. Диск диаметром 120 мм, толщиной 1,2 мм и центральным отверстием диаметром 15 мм. Центральная

область вокруг отверстия шириной 6 мм называется зоной крепления (clamping area). За ней непосредственно следует заголовочная область (lead in area), содержащая оглавление диска (table of content). Далее расположена область шириной 33 мм, предназначенная для хранения данных и физически представляющая собой единый трек. Завершающей, является терминальная область (lead out) шириной 1 мм. Внешний обод диска шириной 3 мм.

Область хранения данных логически может содержать от 1 до 99 треков, однако разнородная информация не может быть смешанна на одном треке. Цифровая информация хранится на CD-ROM в виде чередующихся по ходу спирали ямок, нанесенных на поверхность полиуглеродного пластика. Ямка воспринимается лучом лазера как логический ноль, а гладкая поверхность как логическая единица.

CD-ROM изготавливается методом штамповки. Со стеклянной матрицы изготавливают пластиковую основу, после этого поверх пластика для отражения лазерного луча наносится слой алюминия, который в свою очередь покрывается защитным слоем лака. В CD-R для увеличения коэффициента отражения лазерного луча на пластик наносят слой золота, который покрывают красителем, затем на краситель наносят защитный слой лака.

В отличии от CD-R запись информации на CD-ROM производится в момент его изготовления т.е. штамповки. На CD-R информация записывается при помощи CD-рекордера. Луч лазера выжигает на «тарелке» отверстие колоколообразной формы, что дает преимущество перед обычным CD-ROM, так как в такой ямке луч лазера рассеивается сильнее и меньшая часть излучения попадает в приемник. Однако после записи информации на CD-R, он фактически становится обычным компакт диском.

Подключение аудиоканалов

Практически каждый дисковод CD-ROM обладает встроенным цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), а также выходным разъемом для вывода стереофонических сигналов. На внешней панели

дисководы CD-ROM (как внешние, так и внутренние), кроме того, имеют разъем, для головных телефонов (наушников). Если на компакт- диске находится аудиоинформация, ЦАП преобразует ее в аналоговую форму и подает сигнал на разъем, предназначенный для головных телефонов, а так же на выходные аудио-разъемы дисковода, с которых в свою очередь, сигнал поступает на усилитель и акустическую систему непосредственно или через звуковую карту. Преимущество активного выхода заключается в том, что аудиосигнал с CD-ROM дополнительно обрабатывается звуковой картой.

Одной из основных, встречающихся при работе с аудиосигналами, проблем является физическая несовместимость аудио-разъемов для встраиваемого дисковода CD-ROM и звуковой карты. Как правило, и дисковод, и звуковая карта имеют аудио-разъемы с четырьмя выводами (два стереоканала и по одному заземляющему контакту для каждого из них). Назначение контактов обычно одинаково на обоих типах устройств, однако, проблема состоит в том, что эти разъемы могут иметь различные размеры. Еще одна неприятность связана с тем, что, если ЦАП конструктивно расположен внутри самого дисковода, это может негативно отразиться на качестве воспроизведения звука. В свою очередь физическое разделение дисковода CD-ROM и ЦАП, с которым он работает, позволяет избежать дополнительных шумов.

Диски Photo CD и мультисессии

Одним из типов CD-ROM с возможностью дозаписи информации являются так называемые Photo CD. Единовременная запись информации на диск называется сессией (session). Соответственно многократная запись называется мультисессией (multisession). Необходимо учитывать, что каждая сессия требует своего оглавления, поэтому, чем большее количество сессий используется, тем меньшее количество информации на диске. В настоящее время уже появились дисководы, обрабатывающие мультисессии и позволяющие проигрывать диски Photo CD.

Фирма Kodak разработала устройства типа Photo CD, позволяющие хранить снимки, сделанные на 35-миллиметровой пленке в количестве до 100 кадров. Идея состоит в том, чтобы потребитель мог сканировать снимки, полученные при помощи оборудования фирмы Kodak, а в последствии воспроизводить на любом дисководе. Реально на диске могут храниться пять различных версий одного и того же слайда при разном разрешении 24-битной палитры.

С помощью сжатия (без потери разрешающей способности) данные пяти изображений могут быть упакованы в файл размером 6 Мбайт. Таким образом, на компакт-диске емкостью 600 Мбайт может храниться до 100 фотоснимков.

Для работы с Photo CD рекомендуются быстрые дисководы, потому что отдельные кадры могут достигать размеров до 18 Мбайт

Будущее CD-ROM приводов и CD дисков

В настоящий момент емкости CD-ROM не хватает для мультимедиа продуктов нового поколения. Для увеличения емкости CD-ROM, способного хранить больший объем данных, упакованных по стандарту MPEG-2, необходимы более высокие скорости считывания. Разрабатываемый сейчас новый формат CD-ROM (HD-CD или High Density CD) способен обеспечить пятикратное увеличение объема компакт-дисков без каких-либо особых технических ухищрений. При этом ужесточаются требования на физическую разметку диска, а именно уменьшается расстояние между соседними треками и размер ямок. Длина волны считывающего луча уменьшается с 78~ нм до 635 нм, однако возможность использования все тех же дешевых лазеров, работающих в красной области спектра, остается. Структура данных также становится более эффективной за счет более совершенной логической системы коррекции ошибок, что увеличивает информационную емкость диска на 10-15%. Комбинация указанных новшеств позволит довести объем записываемой информации до 3,7 Гбайт.

В технологию HD-CD так же вводится концепция переменной скорости считывания информации с компакт-диска. Вместо того чтобы заносить на диск какую-либо короткую видеозапись, оставляя на нем массу свободного места, можно будет записывать данные с меньшей плотностью. При этом предусматривается возможность динамического регулирования этого процесса. Например, плотность записи может быть изменена для различных последовательностей битов в случае различной сложности кодирования информации.

По мнению специалистов, процесс производства HD-CD мало, чем будет отличаться от производства обычных компакт-дисков, за исключением гораздо более сложных допусков. Наибольшую трудность, вероятно, будет представлять изготовление матрицы компакт-диска высокой плотности. Дисководы HD-CD появятся, по всей видимости в этом году.

В настоящее время ведутся работы над мультиповерхостным CD-ROM. Суть этой технологии заключается в наличии двух слоев, содержащих записанные данные и находящихся один над другим. Лазерный луч может фокусироваться как на нижнем, так и на верхнем слое. Первый вариант таких систем, выпущенных фирмой ЗМ, вмещает до 7,8 Гбайт информации при двухслойной записи, хотя не существует никаких препятствий, мешающих дальнейшему увеличению количества слоев.

В свою очередь основная идея дальнейшего повышения скорости работы дисководов CD-ROM связана с использованием двух лазерных лучей. Это может сделать данные устройства значительно дороже, поэтому некоторые производители считают целесообразным усовершенствовать технологию производства приводов CD-ROM и выпуск в ближайшее время относительно дешевых моделей с 8-ми кратной скоростью при использовании одного считывающего луча. Наличие дисков с высокой плотностью записи в сочетании имеющихся дисководов с четырех-, шести- и восьмикратной скоростью дает возможность встраивать мультимедиа данные в любые приложения.

Принтер

Принтер (печатающее устройство) предназначен для вывода информации на бумагу. Обычно принтеры могут выводить не только текстовую информацию, но также рисунки и графики. Одни принтеры позволяют печатать только в одном цвете (черном), другие могут выводить также и цветные изображения.

Матричные (или точечно-матричные) принтеры в 80-х и в начале 90-х гг. были наиболее распространенными принтерами для IBM PC. Сейчас эти принтеры сильно потеснены струйными и лазерными, так как обеспечивают значительно худшее качество печати, сильно шумят при работе и малопригодны для цветной печати. Однако матричные принтеры применяются до сих пор, так как они недороги, а стоимость отпечатанной страницы у них самая низкая.

Принцип печати матричных принтеров таков: печатающая головка принтера содержит вертикальный ряд тонких металлических стержней (иголок). Головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту. Это и обеспечивает формирование на бумаге символов и изображений.

Струйные принтеры сейчас являются одним из наиболее распространенных типов принтеров для IBM PC. В струйных принтерах изображение формируется микрокаплями специальных чернил, выбрасываемых на бумагу через сопла в печатающей головке (обычно в печатающей головке содержится от 50 до 200 сопел). Как и в матричных принтерах, печатающая головка струйного принтера движется по горизонтали, а по окончании печати каждой горизонтальной полосы изображения бумага продвигается по вертикали. В отличие от матричных принтеров, струйные принтеры работают с гораздо меньшим шумом, обеспечивают лучшее качество печати и самую дешевую цветную печать приемлемого качества. Однако стоимость отпечатанной страницы на них — выше, чем на матричных принтерах.

Лазерные принтеры обеспечивают наилучшее (близкое к типографскому) качество черно-белой печати, а цветные лазерные принтеры — также и очень высокое качество цветной печати. В этих принтерах для печати используется принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски (тонера). Отличие от обычного ксерокопировального аппарата состоит в том, что печатающий барабан электризуется с помощью лазера по командам из компьютера. Лазерные принтеры обеспечивают самую высокую среди всех принтеров скорость печати и не требуют специальной бумаги.

Для получения высококачественных цветных изображений используются специальные виды принтеров. Наилучшие изображения (практически фотографического качества) получаются на так называемых сублимационных (dye sublimation) принтерах. В них красящие ленты нагреваются до температуры около 400', при этом краситель испаряется и переносится на специальную бумагу. Однако эти принтеры и расходные материалы для них стоят очень дорого.

В настоящее время покупателей принтеров, как правило, волнует уже не только вопрос, какую именно модель приобрести, но и не менее важные проблемы, связанные, например, с постоянным наличием расходных материалов у фирмы-продавца, возможностью использования кириллических шрифтов, дальнейшим сервисным обслуживанием печатающих устройств и многое другое. И это вполне правомерно.

И все-таки, если у вас дома стоит компьютер, принтер к нему просто необходим. Если вы будете печатать на принтере, установленном у вас на работе, личные письма, поздравительные открытки, объявления (типа «отдам щенков в хорошие руки»), наклейки на банки с вареньем, на бутылки с домашним вином, аудио- или видеокассеты, приглашения на семейные торжества, афиши на школьный спектакль вашего старшего сына и прочие подобные вещи, то вас, мягко говоря, не поймут. Дипломные и курсовые работы, рефераты, диссертации, договоры и прочие документы тоже далеко не всегда удобно печатать в офисе хотя бы из соображений оперативности. Наличие домашнего принтера решает все эти проблемы.

Персональный компьютер представляет собой вполне самостоятельное устройство, в котором есть все необходимое для автономной жизни. Однако жизнь компьютера была бы неполноценной и довольно бесполезной без такого простого с виду устройства, как принтер.

Технологии печатающих устройств

Особое внимание уделим технологии цветных печатающих устройств. Заметим, что вывод монохромного изображения на этих устройствах также возможен. Но прежде чем непосредственно перейти к описанию технологий цветных принтеров, коротко напомним принцип работы других, более распространенных и доступных устройств— мониторов.

Как известно, большинство современных настольных компьютеров используют мониторы на базе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ). По принципу действия подобные мониторы мало чем

отличаются от обычного телевизора: испускаемый электродом (электронной пушкой) пучок электронов, попадая на экран, покрытый люминофором, вызывает его свечение. Заметим, что любое текстовое или графическое изображение на экране монитора компьютера (как, впрочем, и телевизора) состоит из множества дискретных точек люминофора, именуемых также пикселями (pixel — picture element). Поэтому такие дисплеи называют еще растровыми. В случае цветного монитора имеются уже три электронных пушки с отдельными схемами, управления, а на поверхность экрана нанесен люминофор трех

основных цветов: R (Red, красный), G (Green, зеленый), В (Blue, синий). Эти цвета называются обычно первичными, поскольку путем сложения соответствующего их количества можно получить любой другой цвет. Такая модель цветообразования называется, поэтому аддитивной (adtlition — сложение), или RGB.

Принтеры, способные выводить графическую информацию, являются, вообще говоря (так же, как и упоминаемые выше мониторы),- растровыми устройствами. Однако работают они уже с другими первичными цветами и используют соответственно иную модель цветообразования — субтрактивную (subtraction — вычитание). Это, вообще говоря, может создавать большие проблемы при выводе информации с экрана на принтер, поскольку не всегда достигается полное соответствие цветов. Для этого обычно служит специальное программное обеспечение.

Итак, первичными цветами для цветных принтеров являются зелено-голубой (Cyan), светло-красный (Magenta) и желтый (Yellow). Наложение двух из этих первичных цветов в данном случае дает красный, зеленый или голубой цвет. Смешение всех трех первичных цветов субтрактивной модели дает черный цвет. В некоторых принтеры для получения истинно черного цвета используется отдельный черный краситель (black), поэтому данная модель цветообразования называется также CMY или CMYK.

Поясним, почему, собственно, различаются модели цветообразования для мониторов и принтеров. Напомним, что наш глаза являются сложной оптической системой, которая воспринимает излучаемый или уже отраженный от освещаемых предметов свет, разумеется, если они сами его не излучают. Цвет, как известно, определяется длиной волны электромагнитного излучения, определенный частотный спектр которого и представляет для нас видимый свет. Теперь нетрудно понять, что нанесенные на экран точки люминофора воспринимаются именно того цвета, какой они и излучают. Краситель же, нанесенный на бумагу, напротив, действует как фильтр, поглощая (вычитая!) одни и отражая другие длины электромагнитных волн. Напомним также, что насыщенность цвета (розовый, красный, пурпурный) зависит от количества белого цвета. Таким образом, промежуточные цвета при выводе изображения, например, розового, получаются, как правило, путем пропуска (не печати) нескольких точек.

Собственно, это обычный подход, связанный с растрированием изображения (dithering). То есть, в этом случае оттенки соответствующего цвета получаются путем группировки нескольких точек изображения в псевдопикселы размером 2х2, Зx3 и более точек. Отношение количества цветных точек к белым и определяет уровень насыщенности цвета.

Теперь скажем пару слов о бумаге, которая используется для цветных печатающих устройств. Многие фирмы — производители цветных принтеров декларируют возможность печати на обыкновенной гладкой (или ровной) бумаге — plain paper. Видимо, не существует однозначного ответа на вопрос, что это за бумага. Разумеется, многое зависит от ее качества, степени обработки, веса и даже цвета. У многих пользователей данный вид бумаги ассоциируется с обыкновенной офисной бумагой общего назначения, которая часто используется для ксерокопирования. Однако за исключением только одного-двух типов принтеров, использующих специальную технологию, все остальные для качественного вывода изображения требуют специальную офисную (конторскую) бумагу или специальную бумагу для принтеров.

Последний вид бумаги обычно используется при монохромной лазерной печати.

На сегодняшний день широко применяется шесть технологий для цветной печати. Они реализуются в ударных («игольчатых») матричных принтерах (dot matrix), в струйных принтерах с жидкими чернилами (liquid ink jet), в принтерах с термопереносом восковой мастики (thermal wax transfer), в принтерах с термосублимацией красителя (dye sublimation), в струйных принтерах с изменением фазы красителя (phase-change ink-1е1) и в цветных лазерных принтерах (colour laser).

Технологии цветной печати

Dot Matrix

Как известно, идея матричных печатающих устройств заключается в том, что требуемое изображение воспроизводится из набора отдельных точек, наносимых на бумагу тем или иным способом. Напомним также, что практически все печатающие устройства (за исключением, пожалуй, страничных) могут быть ударными (impact) и безударными (non-impact). Принцип работы цветных ударных матричных принтеров заключается в том, что вертикальный ряд (или два ряда) игл «вколачивает» краситель с ленты прямо в бумагу. В отличие от обычных монохромных устройств, в последнем случае используется многоцветная лента. Система управления этих принтеров заботится не только о конкретной иголке, но и цвете ленты. Сразу отметим, что помимо шума, присущего всем ударным устройствам, скорость, палитра и качество цветов в данном случае, как правило, неудовлетворительные. Это, впрочем; касается не только бумаги, но и пленок. Заметим также, что со временем воспроизводимые цвета становятся более тусклыми, поскольку в прямой зависимости от срока службы лента загрязняется. Это связано в основном с прямым контактом многоцветной ленты с выводимым цветным изображением. К достоинствам подобных устройств можно отнести надежность, низкую стоимость страницы изображения, возможность печати на обычной бумаге. Ударные цветные матричные принтеры в основном находят применение при выводе несложных изображений.

Liquid ink-jet

Струйная технология печати является на сегодняшний день самой распространенной для реализации цветных устройств. Струйные чернильные принтеры подразделяются на устройства непрерывного (continuous drop, continuous jet) и дискретного (drop-on-demand) действия. Последние опять же делятся на две категории: с нагреванием чернил («пузырьковая» технология bubble jet или thermal ink jet) и основанные на действии пьезо-эффекта (piezo).

В простейшем случае принцип действия устройства по технологии continuous jet основан на том, что струя чернил, постоянно испускаемая из сопла печатающей головки, направляется либо на бумагу (для нанесения изображения), либо в специальный приемник, откуда чернила снова попадают в общий резервуар. В рабочую камеру чернила подаются микронасосом, а элементом, задающим их движение, является, как правило, пьезодатчик. Описанный выше принцип действия печатающего устройства использует сегодня очень небольшое количество принтеров. Производством цветных принтеров, использующих данную технологию, занимается, например, фирма Ills Graphics.

При реализации bubble jet-метода в каждом сопле печатающей головки находится маленький нагревательный элемент (например, тонкопленочный резистор). При пропускании тока через тонкопленочный резистор последний за несколько микросекунд нагревается до температуры около 500 градусов и отдает выделяемое тепло непосредственно окружающим его чернилам. При резком - нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который старается вытолкнуть через выходное отверстие сопла каплю жидких чернил. Поскольку при отключении тока тонкопленочный резистор также быстро остывает, паровой пузырь, уменьшаясь в размерах, «подсасывает» через входное отверстие сопла новую порцию чернил, которые занимают место «выстреленной» капли. Цветные принтеры от фирм Салоп и Hewlett-Packard используют именно эту технологию.

Как уже было сказано, второй метод для управления соплом основан на действии диафрагмы, соединенной с пьезоэлектрическим элементом. Как известно, обратный пьезоэффект заключается в деформации пьезокристалла под воздействием электрического поля. Изменение размеров пьезоэлемента, расположенного сбоку выходного отверстия сопла и связанного с диафрагмой, приводит к выбрасыванию капли и приливу через входное отверстие новой порции чернил. Подобные устройства выпускаются компаниями Epson, Brother, Data-products и Tektronix. Кстати заметим, что фирмой Epson предложен новый тип многослойной пьезоэлектрической головки, которая устраняет «сателлиты» — маленькие капельки, сопровождающие основную каплю. Четкость в этом случае повышается в основном для монохромных изображений.

Заметим, что сопла (канальные отверстия) на печатающей головке струйных принтеров, через которые разбрызгиваются чернила, соответствуют «ударным» иглам матричных принтеров. Поскольку размер каждого сопла существенно меньше диаметра иглы (тоньше человеческого волоса), а количество сопел может быть больше, то получаемое изображение теоретически должно быть в этом случае четче. К сожалению, это не всегда так, и очень многое зависит от качества используемой бумаги. Дело в том, что чернила имеют свойства просачиваться (куда не надо), растекаться и смешиваться до высыхания. Это приводит к снижению яркости, а также к изменению цветности изображения.

Для того чтобы преодолеть все эти неприятности, используются самые различные подходы. Например, химики фирмы Du Pont разработали для принтеров компании Hewlett-Packard специальные пигментные чернила (правда, тоже не без недостатков). А вот чтобы избежать смешивания чернил, в модели принтера IBM Color JetPrinter фирмы Lexmark предусмотрены паузы между проходами для нанесения первичных цветов. Упоминавшаяся чуть выше компания Hewlett- Packard для той же цели (высыхание чернил) использует подогрев носителя, то есть бумаги. Такой метод борьбы со смешиванием чернил реализован в моделях HP PaintJet и DeskJet.