Максимальный объем данных, содержащихся на стандартном компакт-диске, считывается в течение 74 минут, причем за каждую секунду обрабатывается 75 блоков по 2 048 байт в каждом. Это позволяет вычислить абсолютную максимальную емкость диска CD-ROM, которая составляет 681984 000 байт — 682 Мбайт, или 650 MiB (mebibyte). Структура и расположение секторов CD-ROM, используемых для хранения данных, отображены в табл. 13.3.

Информация таблицы составлена в соответствии с условием, что данные сохранены в формате Mode 1, который используется фактически во всех дисках данных. Более подробно о форматах Mode 1/Mode 2 можно узнать в этой главе, в разделах «Yellow Book — CD-ROM» и «CD-ROM ХА».

Итак, из 3 234 байт, существующих в каждом секторе, только 2 048 байт фактически являются пользовательскими данными диска CD-ROM. Большая часть из оставшихся 1 186 байт используется при обнаружении и исправлении ошибок, что гарантирует безотказную работу инфраструктуры.

Кодирование данных на диске

Теперь разберемся с завершающей частью процесса записи данных на компакт-диск. После того как все 98 блоков скомпонованы в один сектор (звуковой или сектор данных),

Таблица 13.3. Емкость и параметры секторов CD-ROM

начинается заключительный процесс кодирования информации, получивший название EFM-модуляции (Eight-to-Fourteen Modulation). EFM-модуляция представляет собой процесс преобразования каждого байта (8 бит) в 14-разрядное значение. Эти 14-разрядные коды преобразования разработаны таким образом, что не могут содержать менее двух и более 10 смежных битов, имеющих нулевое значение (0). Эта форма кодирования с ограничением длины поля записи (Run Length Limited — RLL) получила название RLL 2,10 (в общем виде RLL х,у, где х — минимальное, а у — максимальное значение поля нулевых битов). Такая схема позволяет избежать появления длинных строк нулевых битов (нулей), которые могут быть считаны неправильно, а также ограничить минимальную и максимальную частоты переходов, существующих на носителе записи. С учетом того, что единичные биты (1) в записи должны быть отделены друг от друга не менее чем двумя и не более чем 10 нулями (нулевыми битами), минимальным расстоянием между единицами являются три временных интервала (обозначаемые обычно как ЗТ), а максимальным — 11 временных интервалов (1 IT).

Некоторые коды EFM начинаются и заканчиваются единицей (1) или более чем пятью нулями (0), поэтому после каждого 14-разрядного значения EFM, записанного на диске, добавлены три дополнительных бита, называемые объединяющими битами (merge bits). Обычно объединяющие биты являются нулями (0), но могут в случае необходимости содержать и единицы (1), используемые для разбивки длинной строки смежных нулей (0), образованной соседними 14-разрядными значениями EFM. В дополнение к образованному 17-разрядному значению (EFM плюс объединяющие биты) к началу каждого блока

добавляется 24-разрядное число синхронизации (плюс еще три объединяющих бита). В общей сложности в каждом блоке диска содержится 588 бит (73,5 байт). С учетом того, что в каждом секторе расположено 98 блоков, получаем, что в каждом секторе содержится 7 203 байт. Таким образом, 74-минутный диск содержит примерно 2,4 Гбайт фактически записываемых данных. После декодирования, удаления кодов коррекции ошибок и другой информации остается примерно 682 Мбайт (650 MiB) действительно используемого объема диска.

Основные параметры EFM-кодированных блоков и секторов приведены в табл. 13.4.

Таблица 13.4. Выкладки EFM-кодированных данных

На рис. 13.5 представлены эти символы после записи на компакт-диск.

Границы впадин преобразуются в двоичные биты, значение которых представлено единицей (1). Первичный 8-разрядный код каждого символа преобразован в 14-разрядный, и каждый 14-разрядный код EFM отделен от последующего тремя объединяющими битами (в этом примере все нули). Длины впадин, отображенных на рис. 13.5, равны соответственно 4Т (четыре перехода), 8Т и 4Т. Строка нулей (0) и единиц (1) в верхней части рисунка указывает на то, как будет выполняться чтение данных.