Na početku, treba napomenuti da za uređaje ovog tipa srećemo 3 naziva: laserski /laser/, optički /optical/ i kompakt /compact/ diskovi. Autor ovih redova smatra da je najprikladniji naziv, koji će biti korišten i u ostatku teksta, laserski diskovi. On ukazuje na zajedničku karateristiku svih uređaja ovog tipa - upotrebu lasera. Naziv optički bi trebalo izbegavati zbog moguće zabune sa optičkim memorijama. Sama reč “kompakt” ovde ne znači ništa određeno jer je nastala u jednoj fazi razvoja ovoga medijuma kada je došlo do bitnijih smanjenja njegovih dimenzija.

Počnimo od magnetnih traka. One su spore, pristup im je skoro isključivo sekvencijalan, vreme traženja /seek time/ dugo. Mogu biti velikog kapaciteta jer se on povećava prostim produžavanjem trake ali to ide na štetu vremena traženja. Nisu poznate kao pouzdane, jer su osetljive na spoljašnje uticaje: prašinu, gužvanje ili strana magnetna polja. Ovi uticaji se mogu smanjiti stavljanjem traka u kutiju(audio i video kasete) ali se time povećava cena. Najveća mana traka je što se troše korišćenjem. Naime, magnetna glava dodiruje traku u procesu pristupa podacima a to dovodi do postepenog smanjenja debljine magnetno-osetljivog sloja, te se on posle nekog vremena toliko istanji da traka postane neupotrebljiva ("izlizana").

Flopi diskovi su brži od traka i lako prenosivi ali malog kapaciteta. Zbog velikog uticaja spoljnih faktora, nemože se postići veća gustina podataka. Iz istih razloga kao i trake, slove za vrlo nepouzdane. Dalje, velika mana skoro svih magnetnih medijuma pa i flopi diskova je da se podaci gube stajanjem jer se namagnetisana mesta vremenom jednostavno "odmagnetišu". Trajnost podataka zapisanih na magnetnim medijima meri se u godinama.

Na kraju hard-diskovi. Ovde su ispravljene skoro sve mane koje magnetni mediji imaju. Glave ne dodiruju medijum a podaci se kod novijih diskova povremeno "osvežavaju” tj. ponovo zapisuju pa se ne gube ni korištenjem ni stajanjem. Takođe, noviji diskovi imaju ugrađenu i tehnologiju kojom su u stanju da predvide pa čak i preventivno poprave moguće greške. Kako su skoro hermetički zatvoreni, nisu mnogo osetljivi na spoljašnje uticaje. Naravno, ovo je postignuto na račun cene, koja je njihova najveća mana.

Reč laser predstavlja skraćenicu od Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation što na engleskom znači pojačanje svetlosti stimulisanom emisijom radijacije. Ne upuštajući se u detalje fizičkog objašnjenja ove pojave, treba napomenuti da ovako proizvedena svetlost svetlost ima 3 bitne osobine: uniformnost frekvencije, faze i smera prostiranja. To znači da se ona može vrlo lako kontrolisati i što je ovde jako bitno, ne dolazi do većeg rasipanja snopa.

Postavljeni su razni standardi ali nijedan od njih nije stekao širu popularnost. Tek 1980 godine kompanije Philips i Sony izbacuju prvi uspešan standard CD-DA. Radilo se o muzičkom CD-u, mediju koji je napravljen da zameni gramofonsku (LP) ploču. Iako nosilac digitalnih informacija, laserski disk je prvo usvojen od strane muzičke i filmske industrije koje su takođe imale probeme sa nekim od gore navedenih mana magnetnih medija.

Te mane su takođe već dugo vremena mučile i računarsku industriju. Iako su kao masovne memorije laserski diskovi korišteni i ranije, nedostatak standarda i visoke cene činili su ga nekom vrstom rariteta. Tek krajem 1984 godine Denon, Phillips i Hitachi predstavljaju prototip novog računarskog CD-ROM uređaja, prvog masovno prihvaćenog standarda. U serijsku proizvodnju ulazi odmah početkom 1985 godine.

Kompanija Taiyo Juden iz Japana je 1989. razvila novu tehnologiju izrade CD ploča, baziranu na medijumu sa osnovom od organskog materijala presvučenog tankim slojem zlata. Ova nova formula ne samo da je omogućila postizanje performansi koje su CD ploče do tada postizale jedino u masovnoj proizvodnji, već i duži vek trajanja i, što je posebno važno, mogućnost lakog upisa podataka na prazne medijume. Do tada su CD-ovi bili bazirani na aluminijumskoj osnovi i tehnologiji masovne replikacije korišćenjem matrica i presovanja, nalik gramofonskim ploča. Tako je revolucija počela – stvoren je novi CD-R ili tj. WORM /Write Once, Read Many times/ standard. Firme Yamaha i Sony proizvele su prvi CD snimač.

Novi standard koji treba da otkloni sve nedostatke CD-ROMa zove se DVD. Razvijen je na osnovu zajedničkog rada i dogovora firmi čiji spisak izaziva strahopoštovanje: Toshiba, Matsushita, Sony, Phillips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi, i Mitsubishi Electronics.

Interesantno je da su CD standardi dobijali imena po bojama. Tako je prvi CD standard, CD-DA, opisan je u "crvenoj knjizi" /The Red Book/ a CD-ROM standard u “žutoj knjizi”. Postoje još neki standardi koji nisu navedeni u tabeli kao npr. Video CD /White Book/ ili CD Plus /Blue Book/ jer se oni ne odnose na uređaje nego na formate zapisa podataka. Svi CD standardi objedinjeni su u tzv. knjigama boje duge" /Rainbow Books/.

Način na koji se podaci čitaju, isti je za skoro sve laserske diskove. Suština procesa može se sažeti u jednu rečenicu. Laserski zrak se od diska može ili odbiti ili ne, što je dovoljno da se na njega zabeleži digitalna informacija. Konkretna realizacija je malo komplikovanija, i da bi je razumeli poslužićemo se slikom koja je data gore. Slika predstavlja principijenu šemu mehanizma čitanja podataka. Kao što se vidi, glavni elementi mehanizma su:

• laser,
• ogledalo
• sočivo i
• fotodetektor.

Kao izvor laseskog zraka koristi se elemenat sličnan LE diodi ali elektromagnetski talas koji on proizvodi ima sve osobine laserske svetlosti. Nije potrebno, a ni poželjno, da laser ima veliku snagu.

Sočivo ima za cilj da smanji poluprečnik laserskog snopa na potrebnu dimenziju. Inače, laserski snop nije potrebno fokusirati ali ga je teško proizvesti u tako uskom snopu koji je ovde potreban. Takođe laserski zrak prolazi kroz sočivo i pri povratku, ako se dođe do odbijanja od CD ploče. Tada ga sočivo fokusira na fotodetektor. Usled velikih fizičkih naprezanja kojima je sočivo izloženo ono se ne pravi od stakla već od jedne vrste organske materije.

Dakle, struje koja prolazi kroz fotodiodu nosi informacije pročitane sa medija. Ovu struju je potrebno, u cilju otklanjanja smetnji, filitrirati i potom proslediti elektronici CD uređaja.

CD medij predstavlja fotoreflektujuću površinu, koja se u početku proizvodila od aluminijuma. Tanka aluminijumska folija smeštena je između 2 sloja plastike koji je štite od fizičkih oštećenja. Ovako jednostavna konstrukcija čini CD apsolutno najjeftinijim medijem sa proizvodnom cenom od (danas) svega nekoliko centi po komadu. Magnetni mediji imaju za jedan ili više redova veličine veće proizvodne cene.

Na slici gore nalazi se svima dobro poznati 120mm CD-ROM medij, danjašnji univerzalno prihvaćeni standard. Za razliku od većine drugih diskova, CD-ROM koristi samo jednu stranu medija. Druga strana, prikazana na slici dole, ostavljena je autorima ili proizvođačima za označavanje sadržaja radi lakšeg snalaženja.

Na slici gore prikazana je površina za podatke, uveličana nekoliko hiljada puta. Na ravnoj površini /land/ možemo uočiti udubljenja ili u CD terminologiji - jame /pit/. Dubina jama mora biti tačno Ľ talasne dužine laserske svetlosti. Kada laserski zrak naiđe na jamu, on se takođe odbija kao i od ravne površine. Međutim faza zraka odbijenog od jame je pomerena za 180ş tako da dolazi do negativne interferencije sa ulaznim (incidentnim) zrakom što rezultuje velikim opadanjem amplitude (tj. jačine) zraka. Ovako odbijeni zrak fotodetektor nije u stanju da detektuje što je ekvivalentno neodbijanju zraka od površine. Navedenim mehanizmom omogućeno ispravno čitanje sadržaja medija čak i sa laserskim snopom koji je širi od jame. Na slici desno, prikazan je odnos dimenzije laserskog snopa (1.7 mikrona) i jame (1.6 mikrona) za standardan CD-DA uređaj.

Po načinu zapisivanja podataka CD je mnogo sličniji gramofonskoj ploči nego magnetnim diskovima. Naime, podaci se nalaze zapisani na jednoj spiralnoj putanji. Za razliku od gramofonske ploče ova spirala počinje na svom unutrašnjem poluprečniku. Unutrašnji prečnik je mnogo manje izložen fizičkim naprezanjima koja nastaju prilikom rotacije. Takođe CD medijm je napravljen tako da ga prilikom rukovanja njim (stavljanje u/vađenje iz CD-ROMa) treba držati za njegovu spoljnu ivicu, što čini da oštećenja najpre nastanu baš tu – na spoljnom poluprečniku. Zato se lista fajlova (kod CD-ROMa) tj. spisak pesama (kod CD-DA) nalaze na unutrašnjem poluprečniku. Tvorci CD-DA standarda su takođe računali na to da jedan prosečan muzički album neće zauzeti puni kapacitet CD te da će u slučaju oštećenja stradati ili prazan deo medijuma ili možda kraj poslednje pesme. Ista logika primenjena je i na CD-ROM.

U izboru oblika putanje trake, autori CD standarda su takođe bili vođeni praktičnim razlozima. Celokupan mehanizam za čitanje podataka (od lasera do fotodetektora) mora zadržati kompaktnost. Iz tog razloga on se smešta u jednu kutiju koja se naziva optička glava /optic head/. Ovakva konstrukcija čini glavu prilično masivnom, mnogo većom i težom nego kod magnetnih diskova. Iz tog razloga ona nema veliku pokretljivost. Konstruktori CD-DA su procenili da će glava mnogo lakše pratiti spiralnu putanju, krećući se konstantnom malom brzinom, nego skačući sa cilindra na clilindar. Kada bi CD imao standardne trake i sektore, moglo bi se desiti da čak i pod normalnim radnim uslovima, glava jednostavno ne stigne dovoljno brzo na odredišni sektor pa bi reprodukcija audio signala imala neprihvatljive pauze. Spiralna putanja uspešno uklanja i ovaj i mnoge druge probleme kao što su fragmentacija i sl.

Da bi optička glava mogla nesmetano da prati spiralni trag, laseru za čitanje dodaju se još 2 pomoćna lasera i 2 pomoćna fotodetektora. Na slici desno prikazani su snopovi ova 3 lasera kako padaju na CD medijum (označen sa D na slici). Snopovi pomoćnih lasera (B) padaju na nešto većem i na nešto manjem poluprečniku diska nego snop glavnog lasera (A). Neka je snop glavnog lasera pozicioniran tačno na trag. Pomoćni snopovi tada padaju na međuprostor između tragova i ne detektuju nikakvu promenu. Kada glavni snop iz nekog razloga skrene sa traga, neki od pomoćnih snopova će početi da registruje promene što znači da glavu treba pomeriti. Ako je unutrašnji snop detektovao promene, glava se pomera ka spoljašnjem poluprečniku i obrnuto. Pomeranje u cilju preciznog podešavanja položaja glave realizuje se posebnim servo mehanizmom.

Postoje još dva vrlo bitna problema sa pozicioniranjem laserskog snopa – kako obezbediti da snop pada na medij pod pravim uglom i da pri tom ima odgovarajući propisan poluprečnik? Ovo je tzv. problem fokusiranja. Rešenje koje se primenjuje je vrlo slično prethodnom – glavna fotoćelija se sastoji iz četiri manje, slično kvadratu podeljenom dijagonalama. Dva sočiva, kroz koja prolazi laserski zrak, služe za podešavanje posebno vertikalne i posebno horizontalne komponente. Kada se vrši fokusiranje vertikalne komponete, ne utiče se na horizontalnu, i obrnuto. Ukoliko nije podešena bilo koja komponenta, laserski snop će na fotoćeliji biti eliptičnog oblika, što znači da će dve dijametralne fotoćelije biti više osvetljene od druge dve. Oduzimanjem signala, dolazi se do zaključka da li je potrebno vršiti fokusiranje ili ne - interpretiranjem rezultata, servo za fokus vrši potrebna podešavanja.

Još jedan detalj na koji treba obratiti pažnju je relativna brzina diska i optičke glave. Kod CD-DA ta brzina je standardizovana na 1.3 m/s. Dakle, ugaona brzina okretanja diska nije konstantna već se menja u zavisnosti od poluprečnika na kom je glava. Konstruktori su se odlučili na ovakvo rešenje zbog očigledne prednosti - bolje iskorišćenje površine diska. No, javlja novi problem: kako kontrolisati ugaonu brzinu?

Vrlo je važno da se linearna brzina trake u odnosu na glavu održava konstantnom. Na prvi pogled to je skoro nemoguće, ali su konstruktori ovih uređaja primenili vrlo jednostavno i dobro rešenje koje se sastoji iz nekoliko faza. Prva faza je podešavanje ugaone brzine diska na osnovu poluprečnika na kom se nalazi optička glava. Zatim se čitaju podaci sa diska i njima se popunjava specijalni bafer određene dužine. Kada je popunjenost bafera dostigne 50%, počinje njegovo pražnjenje konstantnom brzinom, kontrolisanom specijalnim kristalom. Ostaje još samo meriti popunjenost te memorije i reagovati u slučaju da se stanje menja - ako se bafer puni, onda treba smanjiti brzinu, a ako se prazni treba je povećati.

Ovaj protok, od približno 150 KB/s, bio je predviđen i za prve CD-ROM uređaje. Iako dovoljan za audio reprodukciju vrhunskog kvaliteta, nije zadovoljio računarke kriterijume pa su ubrzo napravljeni uređaji sa dva ili četiri puta većim protokom podataka. Originalni protok je tada nazvan "jednostruka brzina" /single speed/.

150 KB/s x 74 min x 60 s/min = 666000 KB = 650 MB

Muzički CD je obično podeljen u trake /audio track/, gde svaka traka sadrži po jednu pesmu. U računarskom svetu, jedna traka predstavlja jednu tzv. sesiju /session/ i može zauzimati svih 74 minuta - nema posebnog značaja, osim za uređaje starije generacije koji mogu da čitaju samo jednu traku.

Za CD je razrađen standard ISO 9660 koji propisuje strukturu tabele fajlova, organizacije fajlova u direktorijume itd. Diskovi snimljeni po ovom standardu mogu se čitati na svim računarima. Postoji još nekoliko standarda od kojih vredi pomenuti High Sierra (za kombinovanje muzičkih i računrskih podataka).

Osnovna adresibilna jedinica muzičkih CD-ova je tzv. okvir /frame/, a kod diskova sa podacima (po CD-ROM standardu) blok. Pored osnovnih podataka (2 KB), jedan blok u sebi sadrži određenu količinu "suvišnih" podataka (slika dole), pa mu je dužina veća za 288 bajtova. Svaki blok počinje zaglavljem u koje spada 12 bajtova za sinhronizaciju tj. detektovanje početka i adresa bloka tipa long (4 bajta). Tako dobijamo (za korisnika neprimetnu) redundansu od 304 bajta po bloku od 2 KB podataka.

Redundantni podaci se dodaju u cilju ispravljanja greški nastalih prilikom čitanja. Ove greške se javljaju mnogo češće nego kod hard diskova, jer CD nije hermetički zatvoren. CD medij takođe, zbog očuvanja niske cene nema ni zaštitnu kutiju (kao flopi dikovi). Prisustvo prašine, kondenzacija ili pak ogrebotine ili prljavština na mediju mogu značajno otežati proces čitanja. Kada slušamo muziku, ove greške uglavnom ne primećujemo. Jedan okvir sadrži 2KB korisnih informacija, što predstavlja 1/75 deo sekunde audio reprodukcije. Čak i ako se ceo jedan okvir ne pročita dobro, umesto njega se može reprodukovati ponovo sadržaj prethodnog okvira a da ljudsko uho to ne primeti. Nažalost, ovo nije moguće uraditi sa računarskim podacima. Muzički CD ima mogućnost detekcije greške, ali obično ne koristi njenu korekciju. U računarskom svetu svaka informacija je važna - samo jedan pogrešan bit na disku od 650 M, može da učini čitav disk neupotrebljivim! Zato se u svaki blok ugrađuje kod za detekciju i korekciju greške EDC (Error Detection and Corection). Teorija zaštite informacija nije nova, nastala je sa potrebom da se smanje redundanse u podacima koje treba putem skupih medijuma, sa velikom pouzdanošću, prenostiti na udaljena mesta. Na donjoj slici prikazan je jedan blok podataka CD ROM diska na srednjem poluprečniku (njegova dužina je uvek konstantna a centralni ugao koji on zauzima varira u zavisnosti od poluprečnika na kome se nalazi).

Vredi naglasiti da zapis na CD-u ne predstavlja direktno podatke koji su na njega upisani - radi se o tzv. NRZI (Non Return to Zero Inverted) kodiranju, što znači da promena predstavlja visok logički signal (1), dok je nula predstavljena ili jamom ili osnovnom površinom. To znači da je potreban sistem za kodiranje podataka pri snimaju i interpretaciji CD-a bilo kog formata.

Sistem za kodiranje nazvan je Eight to Fourteen Modulation (EFM), jer na osnovu posebne tabele kodira 8 bitova podataka u reč od 14 bita (channel bits). Osim nekoliko izuzetaka, u osnovi se između dve jedinice pravi razmak od najmanje dve ili najviše deset nula. Time se postiže da pri čitanju jednostrukom brzinom (1.3 m/s) 720 kHz predstavlja češće promene (100), a 196 kHz najređe (10000000000).

CD-ovi koje danas srećemo su, što se načina izrade tiče, dvojaki: poznajemo zlatne i srebrne diskove. Srebrni diskovi se koriste u komercijalnoj masovnoj proizvodnji CD ploča; njihova osnova je aluminijumska, a proizvodnja počinje od skupe matrice a završava se utiskivanjem podataka sa matrice na aluminijumsku osnovu. Ovaj proces je izvanredno brz i jeftin u masovnoj proizvodnji, mada zahteva veoma skupe mašine. Zlatni medijumi imaju pomenutu organsku osnovu sa nešto zlata, površina poseduje bolju refleksiju, pa je pogodnija za nesavršenu proizvodnju u posebnim CD-R uređajima za snimanje ovakvih CD-ova. Očekivano vreme trajanja srebrnih diskova je oko 25 godina, a zlatnih između 70 i 100 (naravno, ove brojke se ne odnose na godine upotrebe, već na godine čuvanja u definisanim uslovima), a cena po komadu srebrnih diskova je u slučaju veće količine neuporedivo niža.

Iz celokupnog gornjeg izlaganja, vidimo da je CD razvijen kao svojevrstan pandan magnetnim medijima. Mnogo je jeftiniji i omogućio je masovno distribuiranje velikih količina informacija, multimedije i sl. Takođe, CD ima veliki kapacitet. Danas on možda izgleda malo prevaziđen ali se pojavljuju novi standardi, kao što je DVD, koji će to ispraviti. I na kraju, informacije zapisane na CD-u su mnogo trajnije nego one zapisane na magnetnim medijima, bile one korištene ili ne. Ovde nema direktnog dodira između medija i glave a leser za čitanje je isuviše male snage da bi naneo neka ozbiljnija oštećenja mediju.

Za razumevanje performansi CD-ROMa potrebno je imati u vidu da se radi o prepravljenom CD-DA uređaju. Pred muzičke CD uređaje se postavljaju prilično blagi zahtevi. Prosečan slušalac je spreman da sačeka čak i nekoliko sekundi da pesma počne da se “vrti”. Kao što je već pokazano, za vrhunsku audio reprodukciju potreban je protok podataka od svega 150 KB u sekundi. Čak se i greške načinjene prilikom čitanja mogu ili ispraviti ili “maskirati” tako da prođu neopaženo.

vreme pristupa

(trenutna traka – ciljna traka) x broj traka po inču

Kod CD-a stvar je malo komplikovanija. Na osnovu poznavanja gustine zapisa i trenutne pozicije optičke glave, mehanizam CD-a može, sličnim računom, samo otprilike da odredi položaj ciljnog bloka podataka. Zato se na početku svakog bloka nalazi se SYNC dužine 12 bajtova (popunjenih jedinicama, osim prvog i poslednjeg bita) - on služi za sinhronizaciju i označava početak bloka. Zbog posebnog kodiranja, SYNC ima jedinstven izgled i može se naći samo na početku bloka. Iza ovih 12 bajtova sledi adresa u formatu nasleđenom od CD-DA: minut:sekunda:okvir. Uređaj za čitanje određenim algoritmom prevede ove koordinate u radijus na kome "očekuje" blok i tamo prebaci optičku glavu. U nekoliko iteracija, blok će biti pronađen.

• srednje vreme pristupa kao vreme potrebno da glava pređe 1/3 poluprečnika diska

• najduže vreme pristupa kao vreme potrebno da glava pređe ceo poluprečnik diska

Vreme potrebno za skok sa trake na traku ovde nema smisla – sledeći blok podataka će uvek biti moguće pročitati odmah čim se završi sa čitanjem trenutnog.

Za računarske CD uređaje vreme pristupa je od ključne važnosti. Kako su prvi CD-ROM uređaji nasledili skoro sve osobine muzičkih, tako im je ostalo i vreme pristupa od prosečnih 500 ms. Ovo se ispostavilo kao činilac koji najviše ograničava preformanse CD-ROM-a. Muzički CD sadrži informacije sekvencijanog tipa a na prosečnom muzičkom albumu postoji otprilike 10 pesama što čini vreme traženja skoro nebitnom stavkom. Prosečan računarski CD sadrži ili veliku količinu malih fajlova sekvencijalnog tipa (karakteristično za multimediju) ili velike fajlove gde je potreban direktan pristup podacima (baze podataka, enciklopedije). U slučaju da CD čita podatke po slučajnom redosledu, realan prenos podataka može sa maksimalnih 150 KB/s lako da padne na svega nekoliko kilobajta u sekundi!

Učinjeni su mnogi napori u cilju smanjenja vremena pristupa. Ali zbog činjenice da se cela glava zajedno sa dodatnim servo mehanizmima za fokusiranje i praćenje traga mora pomerati zajedno, nije bilo moguće učiniti mnogo. Današnji najnoviji CD čitači imaju prosečno vreme pristupa od 100 ms. U specifikacijama proizvođača mogu se naći i bolje cifre ali većina merenja učinjena od strane nezavisnih novinara/istraživača govore da se radi o pukoj reklami. Donja tabela pokazuje neke primere:

brzina prenosa podataka

Unutrašnja brzina prenosa podataka specificirana CD-DA standardom, kao što je već napomenuto, iznosi 150 KB/s. Iako je ovo bolji rezultat od većine flopi diskova, zbog velikog vremena pristupa, u realnom radu prvobitni “jednobrzinski” CD-ROM-ovi postižu mnogo slabije rezultate. Iako se vreme pristupa nemože bitno poboljšati, brzina prenosa podataka može - jednostavnim povećanjem brzine okretanja diska.

Ta brzina je bila specificirana na 1.3 m/s kojim se glava mora kretati u odnosu na podatke. Ovaj princip čitanja naziva se konstantna linearna brzina /Constant Linear Velocity – CLV/. Povećavanjem ove brzine na 2.6 m/s dolazimo do uređaja koji (teorijski) ima dvostruko veću brzinu prenosa podataka. Ovakav uređaj naziva se “dvobrzinski” a brzina protoka podataka od 300 KB/s - dvostrukom /double speed/. Ovakav uređaj, sem bržeg motora, mora imati kvalitetniju optiku i bolje algoritme za korekciju grešaka. Kao što se kasnije pokazalo, konstrukcija kvalitetnijih glava nije bila veliki problem, pa su vlo brzo napravljeni i CD-ROM uređaji 3,4,6,8,12 pa i 16 puta veće linearne brzine.

Već kod 8X CD uređaja javila se velika disproporcija između ugaonih brzina koje disk mora imati kada čita podatke na unutrašnjem (4240 o/min) tj, na spoljašnjem prečniku (1600 o/min). Neki primerci ovih diskova nisu imali toliko jake motore da u kratkom vremenskom periodu mogu da menjaju brzinu u ovom rasponu. Takvi uređaji pokazivali su veliku nestabilnost u radu. Zato se prešlo na drugi sistem, gde motor svo vreme održava konstantnu ugaonu brzinu. On se naziva sistem sa konstantnom ugaonom brzinom /Constant Angular Velocity – CAV/. Sada brzina prenosa nije konstantna, već varira od poluprečnika na kome se glava nalazi – najveća je na spoljašnjem a najmanja na unutrašnjem poluprečniku.

Povećavanje brzine rotacije diska nastavljeno je sve do 32X uređaja, koji su se pojavili pre 2 godine. Tada je brzina rotacije dostigla 6800 o/min. Ovo je mnogo veći broj obrtaja nego kod mnogih tadašnjih hard diskova. Ona je stvorila mnoge probleme – od buke do velikih vibracija koje su uređaji stvarali a nije mnogo doprinosila performansama a povećavala je nesigurnost i broj grešaka u čitanju. Kada CD ROM pogrešno pročita neki blok on je u stanju da smanji brzinu rotacije da bi probao da ga ispravno pročita ali tada se gubi sva prednost velikih brzina. Praktično većina proizvođača nije proizvela uređaje brže od 40X.

Naime, zbog već više puta pomenutog velikog vremena pristupa, u realnom radu dobit od povečanja brzine rotacije se sve manje primećuje. Večina korisnika je izjavila kako nije u stanju da primeti skoro nikakvu razliku između 24X, 32X i 40X uređaja, mada bi neko precizno merenje sigurno utvrdilo da ta razlika postoji. S druge strane, tada se pojavio DVD…

Spoljašnja brzina prenosa zavisi od načina komunikacije (protokola) interfejsa CD uređaja sa računarom. Danas su najčešće u upotrebi 2 takva interfejsa: EIDE i SCSI.

EIDE /Enhanced Integrated Drive Elecronics/ je standardni interfejs PC računara i omogućava povezivanje CD uređaja sa računarem, slično hard diskovima, po ATAPI /Advanced Technology Attachment Interface/ standardu. Podržava više protokola a u tabeli dole dati su najvažniji.

SCSI /Small Computer System Interface/ važi kao mnogo pouzdaniji (i skuplji) interfejs. Kao i EIDE, i SCSI podržava više protokola, datih u tabeli dole. Za CD uređaje se uglavnom koristi Fast SCSI protokol, poznat takođe i kao SCSI-2.

unapređenje performansi

Metode kojima se mogu poboljšati performanse CD uopšteno možemo podeliti na hardverske i softverske.

Hardverski način je da se CD uređaju dodaju:

• keš memorija
• mehanizam za čitanje unapred /read ahead, prefetching/

Danas, standardno se čak i na najjeftinije CD ROM uređaje ugrađuje 128 KB keša a na skuplje 256 ili čak 512 KB. CD snimači mogu imati i po nekoliko MB keš memorije ali se ona ovde dodaje u cilju povećanja stabilnosti rada a ne performansi. Keš memorije su uglavnom adaptivnog tipa, sa promenjivom veličinom bloka i načinom keširanja. Proizvođači konkretne algoritme keširanja uglavnom čuvaju kao tajnu, što i nije začuđujuće ako imamo u vidu da se keširanjem najlakše i najjeftinije podižu performanse.

Softverski načini su analogni hardverskim. Takođe se svode na:

• keširanje/baferovanje
• forsiranje sekvencijalnog pristupa

CD je medij napravljen za (uglavnom) sekvencijalni pristup. Ukoliko informacija koju treba pročitati nije odmah ispod glave, vremenski interval koji teba sačekati dok se ona ne pročita je stotinak puta veći nego kod hard diska. Za neko tipično vreme pozicioniranja glave od 0,1-0,2s neki noviji CD uređaji mogu poročitati i do 1 MB podataka. Zato je ponekad brže do traženog podatka stići iščitavanjem nepotrebnih blokova nego njegovim direktnim traženjem. Ova metoda se stoga zove forsiranje sekvencijalnog pristupa.

nove tehnologije

Zanimljivi novitet koji se pojavio u poslednje vreme su tzv. multi-beam CD-ROM drajvovi. Oni umesto jednog glavnog laserskog zraka imaju njih sedam, od kojih se šest koriste za čitanje a sedmi za korekciju greške. Ovi drajvovi mogu, dakle, čitati šest susednih traka istovremeno. Tako TrueX/Multibeam CD-ROM firme Zen Research postiže peformanse 36X uređaja sa 6X CLV brzinom. Slične uređaje prizvele su i firme Compaq i Hival.

Umesto povezivanja eksternih uređaja za skladištenje podataka preko EIDE interfejsa, Western Digital je predložio uvođenje novog tipa konektora na samom disku, na koga bi se, uz korišćenje SDX tehnologije, povezivala serija CD-ROM uređaja. Tako hard disk prestaje da bude samo jedinica za skladištenje podataka i postaje host element, koji svojom "inteligencijom" pomaže drugim komponentama sistema. Umesto, dosadašnjeg, 40-pinskog kabla, koristiće se 10-pinski kabl koji će direktno povezivati CD-ROM i disk.

Novo vezivanje donosi dva potencijalna dobitka: CD-ROM (i drugi uređaji tog tipa) će iznenada dobiti daleko veću prohodnost ka ostatku sistema, pošto će biti u mogućnosti da koriste sve prednosti ugrađene logike hard diska, a pre svega njegovo inteligentno keširanje. SDX vezom će, dakle, CD dobiti neku vrstu hardverskog keša, čime će njegove performanse, izmenom pre svega logike sistema, biti znatno poboljšane. Keširanje će, istovremeno, u mnogim slučajevima prevazići problem sporog traženja podataka, dok će maksimalni transfer podataka biti još brži. Ovo ubrzavanje ne uzima ni malo procesorskog vremena niti memorije, što bi inače bio slučaj sa softverskim kešom, što je još jedna prednost SDX tehnologije.

Na prvi pogled, između CD i DVD uređaja (i medija) skoro da nema razlike. Jedino što većina korisnika može da primeti je mala oznaka DVD i to je sve!

U principu rada nema velikih razlika između ova 2 standarda. Spiralni oblik zapisa, konstrukcija glave, oblik medija – skoro sve je ostalo isto. Razlike se ogledaju u većem kapacitetu DVD-a i nekim konstrukcionim detaljima. Zato se umesto termina DVD ponekad koristi termin kompakt disk sa velikom gustinom zapisa /high density compact disk/. U tabeli dole, dat je uporedni pregled najvažnijih karakteristika CD i DVD uređaja.

Postoje dve glavne fizičke razlike između CD-a i DVD-a. Prečnik najmanje rupice kod DVD formata je 0.4 mikrometra, dok je kod CD-a dva puta veći tj. 0.83 mikrometra (vidi sliku dole). Zato je širina trake koja nosi informacije kod DVD-a 0.74 mikrometra, dok je kod CD-a 1.6. Ukratko, dužina spiralne trake sa informacijama kod DVD-a iznosi 11 kilometara, duplo više neko na CD-u. Da bi pravilno pročitao informacije uprkos manjim tačkama, DVD mora da postigne bolji fokus laserske svetlosti, što se dostiže primenom crvenih lasera talasne dužine od 635 do 650 nanometara (CD format koristi infracrvene lasere talasne dužine 780 nanometara); očekuju se još bolji rezultati kada se usavrši tehnologija plavih lasera sa talasnom dužinom od 460 do 520 nanometara.

Iako je debljina DVD i CD diskova ista (1.2 milimetra), DVD poseduje dva informaciona sloja, a CD samo jedan. Prilikom čitanja donjeg sloja /layer/, laser je fokusiran na njega, te su rupice iz gornjeg sloja van fokusa i ne unose interferenciju. Da bi se umanjio mali ali neizbežan gubitak kod čitanja dvopovršinskog diska, njegov kapacitet je smanjen sa 9.4 na 8.5 gigabajta. Tako dolazimo do cifre od 17 GB na dvopovršinskom - dvostranom disku (vidi tabelu dole). Lepak mora zadovoljiti i mehaničke uslove, da bi se izbegli prelomi sa lošim fokusiranjem čitajuće površine. Gornji sloj je semitransparentni zlatni, a ispod njega je refleksioni srebrni sloj, na kome može da se nađe još 3.8 GB podataka. Isto toliko i sa druge strane diska - sve u svemu, 17 GB na pločici dimenzija CD-ROM-a.

Zbog velike rasprostranjenosti CD formata, jedan od glavnih zadataka projektanata je bio da omoguće upotrebu i DVD i CD diskova na istom uređaju. To je zahtevalo dizajniranje specijalne optike koja može da podesi veličinu fokusa i za tanke (0.6 mm) nosioce DVD formata i za stare 1.2 milimetra debeo medij CD-a. Najjednostavnije rešenje se svodi na montiranje dva sočiva u jednoj optičkoj glavi, jedno za DVD format a drugo za CD format, a zatim da se mehaničkim putem aktivira jedno od njih za svaku primenu. Elegantnije rešenje je upotreba specijalnog sočiva u čiji centar je utisnut hologramski element. Svetlo koje prolazi van holograma, po obodu sočiva, nema uticaja holograma i fokusirano je tako da na površini stvara dovoljno malu tačku pogodnu za čitanje DVD formata. Jedna trećina zraka prolazi kroz hologram u centru i reaguje sa njim tako da je takav zrak fokusiran i sočivom i hologramom i na površini stvara tačku pogodnu za čitanje CD formata.

Drugi napredak je postignut u načinu zapisivanja bitova na disk: korisnički i ECC podaci moraju se pretvoriti u modulacione kôd bitove, koji ustvari predstavljaju nizove rupica u informacionoj površini diska. To je neophodno da bi se obezbedila kontrola opsega rupica i bolje praćenje informacione trake na površini diska. Kod CD-a primenjeni metod kodiranja za 8 bitova podataka koristi 17 modulacionih kodnih bitova. DVD format je taj broj redukovao na 16, što vodi povećanju kapaciteta diska za narednih 6%.

Vreme pristupa je i dalje dugo, meri se u desetinama mikrosekundi. Komplikovanu konstrukciju glave za sada nije moguće pojednostaviti pa na ovom polju ne treba očekivati nikakav proboj bar u skorije vreme.

Brzina prenosa za originalni DVD specificirana je na 1.3 MB/s, što je u rangu 8X CD drajvova. Danas se ovaj standard već obeležava kao DVD 1X, jer su se u međuvremenu pojavili uređaji sa nekoliko puta većom brzinom rotacije. Hitachi je prvi izbacio svoj 2X DVD, a najbrži komercijalno dostupan je 5X DVD firme Creative Technology. Priča se očigledno ponavlja!

Za kraj, jedna futuristička tehnologija koja se tek najavljuje. Firma Norsam Technology razvija laser gde zračenje nastaje pobuđivanjem jona galijuma. Ovako dobijeni laserski snop je veom uzak, te prema tvrdnjama, može omogućiti vrlo visoku gustinu upisa na medij. Tehnologija je zato nazvana HD-ROM. Tabela dole prikazuje odnos širine snopova CD, DVD i HD uređaja te kapacitete koje je moguće izvući na jednoslojnom jednostranom 120 mm mediju.

é povratak na početak é