Обзор скоростных приводов CD-ROM ведущих производителей мира

В данном обзоре предпринята попытка ознакомить читателя с последними моделями скоростных дисководов CD-ROM практически всех ведущих производителей. Под скоростными, с некоторой долей условности, здесь понимаются устройства, в спецификации которых присутствуют индексы 16X, 20X, 24X, 32X, 36X (некоторые фирмы вносят "ясность", добавляя приставку 'Max"). Наверняка у внимательного покупателя, рассматривающего коробки дисководов с броскими надписями 24X Max, 32X Max или даже 36X Max, возникнет предположение о существовании второго предела скорости - "Min", о котором почему-то ничего не сказано. Ответить на этот и другие вопросы и уверенно сделать окончательный выбор в пользу той или иной модели помогут результаты независимого тестирования, призванного защитить нас от "коварных" производителей CD-ROM, которые с помощью маркетинговых уловок пытаются выкачать последние деньги у измученного модернизациями пользователя. Несомненно, что тестирование является последним "пунктом приемки" на пути к конечному пользователю, предотвращающим вложение средств в откровенно слабые модели. Но, изучая столбцовые диаграммы и сводные таблицы результатов тестов, надо все-таки помнить, что технологический прогресс не стоит на месте, и стремление производителей украсить упаковку как можно более внушительной цифрой с индексом "X" не поддерживается исключительно жаждой наживы.

Коротко остановимся на основных понятиях, связанных с приводами CD-ROM.

Скорость

Под скоростью понимается скорость передачи данных с поверхности диска в буферную память дисковода. За единицу этой величины принято значение 150 Кб/с (1X). Первые дисководы унаследовали принцип своей работы у проигрывателей аудио-компакт-дисков - принцип постоянной линейной скорости (CLV - Constant Linear Velocity). Он заключался в поддержании постоянной линейной скорости передачи информации и позволял плотно упаковывать данные, независимо от места их расположения относительно центра диска. Результатом такого подхода являлась необходимость изменять скорость вращения шпинделя двигателя дисковода: увеличивать ее при приближении головки к центру диска до 500 об/мин и замедлять вращение при считывании с внешних областей до 200 об/мин. Как впоследствии оказалось, это явилось камнем преткновения для дисководов CD-ROM.

Принцип CLV обусловил огромное, по сравнению с жесткими дисками, время доступа - сотни миллисекунд. Тут можно заметить, что "винчестеры" работают по иному принципу - принципу постоянной угловой скорости (CAV - Constant Angular Velocity), что, возможно, натолкнуло на некоторые размышления разработчиков. Тем не менее, развитие технологии приводов шло пока по пути простого увеличения скорости вращения двигателя и, естественно, модернизации электронной схемы чтения. Вскоре был достигнут рубеж - 12X. Для поддержания соответствующей скорости передачи данных (1800 кб/с) диск должен был вращаться в диапазоне скоростей 2400-6360 об/мин. Опыт показал, что на скоростях более 4000-5000 об/мин недостаточно сбалансированные диски (т.е. почти вся продукция, представленная на нашем рынке CD-ROM) начинают вибрировать, и контроллер дисковода для обработки резко увеличенного потока ошибок снижает скорость вращения до 4X-8X в зависимости от класса дисковода. Выход был найден в использовании комбинации CLV с уже упоминавшимся принципом постоянной угловой скорости CAV. Данная технология (CAV/CLV, Partial CAV или P/CAV) предусматривает режим CAV для внутренней части диска (70-80% поверхности) и CLV - для внешней. Таким образом при чтении данных в направлении от центра диска скорость непрерывно увеличивается до некоторого максимального значения, после чего остается на постоянном уровне. При использовании чистого режима CAV скорость непрерывно возрастает на всей поверхности диска в направлении от центра к краю. Так появились "гибридные" дисководы с минимальной скоростью передачи данных 8-16X и максимальной - 16-36X. Существует еще одна разновидность режима CLV - это Zone CLV (Z-CLV). Она отличается от CLV резким изменением скорости вращения шпинделя при переходе головки от одних областей диска к соседним. В пределах одной такой области изменение угловой скорости происходит плавно. Как известно, диски в основном заполнены менее чем на 2/3 от центра, так что на практике дисковод далеко не всегда использует свою максимальную скорость, фигурирующую в обозначении дисковода. Осталось отметить, что механическая часть привода не претерпела особых изменений, кроме введения более мощных двигателей. Модернизация электроники включила использование новых процессоров цифровых сигналов (DSP - Digital Signal Processor) - специализированных чипов, обрабатывающих звук и изображение с применением средств компрессии/декомпрессии, и усовершенствованных схем коррекции ошибок. Преимущества новых скоростных дисководов должны проявиться при инсталляции ПО и копировании больших графических файлов, при работе с базами данных, а также при запуске с CD-ROM мультимедиа-приложений, оптимизированных для повышенных скоростей считывания данных.

Интерфейс

Современные дисководы используют только два интерфейса - EIDE/ATAPI и SCSI. Первый является развитием стандарта IDE и обеспечивает подключение к одному контроллеру, расположенному на материнской плате, до 4 устройств, по два к двум каналам IDE, причем не только "винчестеров", но и других устройств - стримеров, дисководов CD-ROM и др (спецификация ATAPI). Последняя модификация интерфейса EIDE (1997 г.) называется Ultra ATA (ATA-4, UltraDMA, DMA/33) и обеспечивает внешнюю (т.е. между буфером устройства и ОЗУ) максимальную скорость передачи данных или пропускную способность (Burst Transfer Rate) 33,3 Мб/с. Поддерживает обмен данными по протоколам DMA (в версии UltraDMA с тремя режимами: Mode 0 - 16,6 Мб/с, Mode 1 - 24 Мб/с, Mode 2 - 33,3 Мб/с) и PIO mode 0-5 (3,3-20 Мб/с). DMA (Direct Memory Access) - аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий прямой доступ к памяти. Под этим понимается передача данных от буфера устройства к контроллеру DMA и дальше в ОЗУ, минуя центральный процессор. Режим программируемого ввода/вывода - PIO (Programmed Input/Output) предусматривает программное управление обменом данными между накопителем и ОЗУ, осуществляемое центральным процессором. Этот режим эффективен при работе с мультимедиа-приложениями, интенсивно пересылающими аудио/видео и графические данные. Для использования всех возможностей, предоставляемых последними версиями DMA и PIO, эти режимы должны поддерживаться на уровне системной BIOS. Если это не так, ваш 24X дисковод не задействует и половины своей максимальной скорости. Режим DMA в основном используют SCSI-устройства, а PIO - аппаратные средства EIDE. Быстродействие интерфейса EIDE определяется самым медленным из двух устройств, подключенных к одному каналу. Поэтому дисковод CD-ROM и жесткий диск не устанавливают в паре. На первом канале, связанном с быстрой шиной PCI, обычно находится винчестер, а на втором, медленном ISA-канале - CD-ROM.

Параллельный интерфейс SCSI является более производительной и дорогой альтернативой последовательному EIDE. Аппаратно состоит из хост-адаптера (контроллера) и шины (50 или 68-ми жильного кабеля). Контроллер имеет в своем составе специализированный процессор, который управляет обменом данными и разгружает тем самым центральный процессор, что особенно важно для комфортной работы с мультимедиа-приложениями и качественного просмотра полноэкранного видео. Наиболее полно преимущества интерфейса SCSI проявляются при наличии нескольких устройств на шине, а также при работе в многопользовательских многозадачных операционных системах. На сегодня существует несколько модификаций интерфейса, различающихся тактовой частотой шины и ее разрядностью, параметрами, определяющими пропускную способность и количество одновременно подключаемых устройств. Обозначение SCSI (SCSI-1, NarrowSCSI) получил вариант интерфейса с 8-миразрядной ("узкой") шиной. Цепочка SCSI в этом случае состоит из 8-ми устройств, одним из которых является адаптер. Пропускная способность составляет 5 Мб/с. Стандарт FastSCSI (SCSI-2) отличается от предшественника повышенной тактовой частотой и обеспечивает максимальное быстродействие, равное 10 Мб/с. FastWideSCSI - это "широкий" вариант FastSCSI с 16-ти разрядной шиной, характеризующийся увеличенным количеством устройств на шине (до 16) и пропускной способностью 20 Мб/с. Последняя модификация интерфейса, которую освоили производители CD-ROM, называется UltraSCSI (SCSI-3). Этот стандарт описывает узкую (8 разрядов) шину с максимальной скоростью передачи данных 20 Мб/с и 8-ю подключаемыми устройствами. Модели CD-ROM, оснащенные этим интерфейсом, относятся к классу Hi-End. Однако реализация скоростного потенциала таких устройств находится в прямой зависимости от качества адаптера, цена которого может превысить затраты на сам CD-ROM. Рекомендуется использовать ставшие практически промышленным стандартом продукты фирмы Adaptec, например, серии AHA-2940.

Среднее время доступа

Время доступа (измеряется в миллисекундах, мс) характеризует быстроту выдачи дисководом информации, затребованной каким-либо устройством или программой. В документации обычно указывается среднее (из некоторого числа сеансов чтения) время доступа (Average Random Access Time), затраченное дисководом на обращение к произвольному блоку данных, расположенному на расстоянии 1/3 от полного хода позиционирующего механизма (1/3 stroke) или на расстоянии полного хода (Full stroke). Среднее время доступа складывается из времени поиска (Seek time), времени коррекции ошибок и времени передачи данных. Последняя составляющая зависит от технической реализации контроллера, его интерфейса, объема и типа встроенного кэш-буфера; она вносит очень небольшой вклад в величину времени доступа. Время поиска включает в себя время позиционирования - время перехода головки к определенной дорожке, и время задержки (Average latency) - время подхода к отпозиционированной головке нужного блока данных, равное половине периода вращения диска. Вторая основная составляющая времени доступа - это время, необходимое для коррекции ошибок позиционирования головки, возникающих при вибрации и вертикальных биениях диска (Layered error correction).

Встроенный кэш-буфер

Внутренний кэш-буфер предназначен для сглаживания потока данных, выдаваемого медленным дисководом другим более производительным задатчикам (центральному процессору и контроллерам устройств), и устраняет тем самым периоды ожидания в их работе, снижающие быстродействие системы в целом. Для кэширования применяются несколько алгоритмов. Это может быть простое накопление данных (статический кэш); подготовка данных, которые с большой вероятностью могут быть затребованы в следующий момент времени (опережающее чтение), хранение наиболее часто используемых данных (динамическое кэширование). Однако, независимо от алгоритма кэширования, чем больше емкость буфера, тем лучше.

Механизм загрузки диска

Современные дисководы используют три типа загрузки диска - tray (поднос, лоток), caddy (футляр, кассета) и slot (щель). В первом случае после нажатия на кнопку выброса диска выдвигается специальная рама, на которую кладут диск. Загрузка осуществляется после повторного нажатия на эту кнопку (Motorized tray) или после легкого касания фронтальной панели подноса (Easy touch). Второй тип загрузки диска предполагает использование пластмассовой кассеты, в которую вставляется диск. Щелевая загрузка, в отличие от предыдущих способов, не требует дополнительных устройств: диск вставляется в разрез на передней панели дисковода, после чего втягивается внутрь.

Органы управления

Большинство дисководов имеют на передней панели следующий стандартный набор средств управления: кнопки - Stop/Eject или Load/Eject (остановка дисковода и выгрузка/загрузка диска), Play/Next или Play/Skip (проигрывание музыкальных дорожек и переход между ними); индикаторы на светодиодах (LED) - Power On (включение) и Busy (обращение к дисководу); регулятор громкости (Volume Control) - цифровой кнопочный (Up/Down Button) или механический в виде колёсика (Knob, Thumbwheel) или ручки (в некоторых моделях она совмещена с музыкальной кнопкой - проигрывание и переход между трэками осуществляется путем нажатия на ее торец); гнездо для подключения наушников (Headphone Jack); а также специальное отверстие для инициирования аварийной выгрузки диска (Emergency Eject Hole) - она производится путем нажатия тонким предметом, шпилькой или проволокой. На задней панели дисководов находятся разъемы кабеля питания (DC Input) и интерфейсного шлейфа (Interface), перемычки конфигурации (Master/Slave Jumpers), а также аналоговый (Line Output/Analog Audio) и цифровой (Digital Audio) выходы аудиосигнала (последний не во всех моделях).

Совместимость

Все производители гарантируют бессбойную работу дисководов - на платформе PC в ОС MS DOS 6.xx, Windows (3.1x, for Workgroups 3.1x, 95 и OSR2, NT 3.1, 3.5, 3.51 и 4.0), OS/2 Warp 3.0 и 4.0 и поддержку технологии Plug & Play (для Windows 95). Некоторые фирмы заявляют совместимость своих моделей и с другими ОС при их эксплуатации на различных платформах.

(Продолжение следует)

Владимир РОЗИН