Объектно-ориентированные языки программирования, основные понятия и принципы

Недогрузка буфера

Вне зависимости  от того, в каком режиме (Disk At Once или Track At Once) происходит запись диска, данные записываются на спиральную дорожку носителя CD-R/RW, образуя определенный рисунок на ее поверхности. Накопитель, в отличие от жесткого диска, не может определить, в каком месте начинается и заканчивается запись, поэтому процесс записи данных продолжается до конца диска или дорожки. В противном случае может произойти повреждение записи или диска CD-R. Это означает, что программное обеспечение, используемое для записи компакт-дисков, а также аппаратные компоненты должны обеспечить непрерывный поток данных, идущий к накопителю во время записи диска. Для этого записывающее программное обеспечение использует буфер, который создается на жестком диске для временного хранения данных, посылаемых в накопитель.

В том  случае, если система не обеспечивает определенную скорость поступления  данных, происходит сбой выполнения записи и появляется сообщение о недогрузке буфера. Это сообщение указывает на то, что накопитель должен прервать операцию записи из-за отсутствия данных, необходимых для записи компакт-диска. Подобная ситуация в течение многих лет была самой большой проблемой, возникающей во время записи дисков.

Наилучшим выходом из создавшегося положения  является уменьшение скорости записи, увеличение объема буфера или использование более быстрого интерфейса и читающего накопителя. Никто не хочет записывать диски на более медленной скорости (ведь не зря же покупали быстрый дисковод), поэтому остается только повышение размера буфера и увеличение скорости интерфейса.

Защита от недогрузки буфера

Компания Sanyo разработала технологию BURN-Proof, которая позволила раз и навсегда покончить с недогрузкой буфера. Несмотря на то что название этой технологии (Buffer UnderRuN — BURN) ассоциируется у многих пользователей с защитой от "выжигания" (т. е. записи) диска, практические испытания доказали ее высокую эффективность и надежность.

Многие компания последовали примеру  Sanyo и разработали собственные аналогичные и совместимые технологии, получившие самые разные названия. К числу наиболее известных относятся следующие:

• BURN-Proof от Sanyo;
• JustLink от Ricoh;
• Waste-Proof от Yamaha.

Технология защиты от недогрузки буфера реализована с помощью специального набора микросхем, посредством которого осуществляется текущий контроль буфера накопителя. При возникновении опасности недогрузки буфера операция записи приостанавливается до тех пор, пока данные не заполнят буфер. После наполнения буфера накопитель определяет место, где была прервана запись, и возобновляет ее непосредственно c той же позиции.

В соответствии с требованиями спецификации Orange Book, промежуток между данными, записанными на компакт-диске, не должен превышать 100 мс (миллисекунд). При использовании технологии защиты от недогрузки промежуток между возобновленными записями не превышает 40—45 мс, что соответствует указанным требованиям. Эти промежутки легко компенсируются кодом коррекции ошибок, встраиваемым в запись, поэтому потери данных не происходит.

Следует заметить, что данная технология должна поддерживаться не только накопителем, но и используемым программным обеспечением. К счастью, все наиболее распространенные программы для записи компакт-дисков, существующие на сегодняшнем рынке, поддерживают эту технологию.

Накопитель, включающий в себя защиту от недогрузки буфера, позволяет во время записи диска работать с любой программой, не опасаясь повредить записываемые данные.

Защита от копирования компакт-дисков

Как вы помните, первые компакт-диски  появились в конце 1982 года. В те времена пользователи практически  не задумывались о копировании дисков, поскольку компакт-диски использовались только для чтения и изготавливались только с помощью крупногабаритного штамповочного оборудования. Устройства для записи компакт-дисков, созданные только через 10 лет, оказались не только довольно сложными, но и весьма дорогими. Стоимость первых записывающих устройств составляла более 10 тыс. долларов. Учитывая, что каждый чистый диск ("болванка") стоил примерно 35 долларов, себестоимость изготовленных копий была иногда выше, чем цена копируемого оригинала.

Сегодня, по прошествии более чем 20 лет, положение вещей значительно изменилось: теперь запись компакт-дисков является недорогим и довольно простым процессом. Образно говоря, козла пустили в огород и для индустрии звукозаписи наступили черные дни, поскольку проводимые мероприятия по защите от копирования желаемых результатов не принесли. Поэтому диски DVD с самого начала создавались со встроенной защитой от копирования, что являлось одним из требований индустрии развлечений, выполнение которого позволяло выпускать звуковые и видеоматериалы в этом формате. Тем не менее, практически любые системы защиты от копирования компакт-дисков и дисков DVD успешно "взламывались", что позволяло пользователям создавать резервные копии тех или иных дисков.

Появившаяся возможность общедоступного копирования  программных и музыкальных компакт-дисков привела к необходимости разработки надежных методов защиты. Методы защиты от копирования, используемые при записи программных и музыкальных компакт-дисков, различны, но конечный результат практически один и тот же: копии либо имеют более низкое качество воспроизводимого звука, либо работают некорректно. Например, защита от копирования музыкальных компакт-дисков зачастую приводит к появлению различных помех при воспроизведении звуковых файлов, а в критических случаях скопированные диски могут попросту не читаться в дисководе ПК.

Существует  несколько простых и более  сложных схем защиты от копирования, используемых при записи дисков CD-DA. Одной из наиболее распространенных схем защиты цифровых музыкальных дисков является SafeAudio, разработанная компаний Macrovision. Специалисты Macrovision не рассказывают о том, как работает схема SafeAudio. Известно только, что эта технология была куплена у компании TTR Technologies, причем приобретенные патенты содержат также подробное описание этой схемы. В соответствии с этими патентами при записи компакт-диска преднамеренно записываются также ошибочные данные определенного рода (пакеты помех), включаемые как в звуковые данные, так и в коды, обычно используемые для коррекции подобных ошибок. При чтении диска использование стандартных схем коррекции ошибок не приносит желаемого результата, поскольку во время воспроизведения звука образуются небольшие паузы.

При использовании  стандартного проигрывателя звуковых компакт-дисков в подобной ситуации происходит автоматическое заполнение возникающих пауз с помощью аппаратных средств или соответствующего кода проигрывателя, который обрабатывает звуковые данные с обеих сторон паузы и интерполирует (предполагает) пропущенные значения. В персональных компьютерах накопители на компакт-дисках могут выполнять те же операции, за исключением того, что интерполяция данных происходит только при воспроизведении компакт-дисков в режиме аудиопроигрывателя. Несмотря на это, при "разрыве" данных интерполяция не выполняется, что происходит также при считывании звуковых данных, скопированных непосредственно на жесткий диск, компакт-диск или носители других типов. В этом случае незаполненные паузы будут воспроизводиться в виде довольно громких щелчков, хлопков или других неприятных звуков. Специалисты компаний TTR и Macrovision утверждают, что интерполяция данных, которая выполняется при воспроизведении дисков SafeAudio, совершенно не различается человеческим ухом. С этим утверждением согласны далеко не все. По отношению к любителям хорошей музыки намеренное искажение звука или появление дополнительных помех является признаком недобросовестности.

Существует более жесткая система  защиты, использование которой не только не позволяет копировать музыкальные диски на персональном компьютере, но приводит к определенным проблемам при воспроизведении копий на аудиопроигрывателях. Основным недостатком этой системы является то, что пользователи лишены возможности законно создавать резервные копии музыкальных дисков.

При записи дисков с программным обеспечением используется несколько довольно похожих  схем защиты от копирования. К числу  наиболее распространенных относится схема SafeDisc, также разработанная компанией Macrovision. Технология SafeDisc, как и SafeAudio, была приобретена у другой компании, которой в данном случае является C-Dilla.

При использовании  схемы SafeDisc вначале происходит кодирование записываемого программного обеспечения, после чего в программный код вводится дополнительная подпрограмма, используемая для поиска уникальной идентификационной сигнатуры (так называемого водяного знака). Водяные знаки вводятся в компакт-диск во время изготовления мастер-диска. При чтении компакт-диска программа идентификации считывает записанный водяной знак. При обнаружении соответствующего водяного знака происходит декодирование и последующее выполнение программы. В том случае, если водяной знак отсутствует, программа не загружается. Водяной знак не соответствует нормальным структурным данным, записанным на компакт-диске, поэтому CD-программаторы не могут его скопировать.

Основным  требованием процесса идентификации  является наличие оригинального  компакт-диска в накопителе при каждом запуске программы. Обычно оригинальный диск требуется только при инсталляции программы, но иногда проверка диска осуществляется при каждой загрузке инсталлированной программы, несмотря на то, что программа установлена на жестком диске. Подобное требование крайне неудобно, так как приходится использовать оригинальный диск при каждом запуске уже установленной программы.

Неугомонные пользователи разработали специальное  программное обеспечение, которое позволяет "обмануть" подобную защиту. Основная задача программы состоит в том, чтобы убедить идентификационный код в существовании водяного знака. В некоторых случаях происходит считывание нужного кода из программного обеспечения. В других программах используется тот или иной способ, позволяющий скопировать водяной знак, имеющийся на оригинальном компакт-диске. Как оказалось, существующие формы защиты от копирования довольно непрактичны и приносят больше неприятностей законному пользователю, чем вору.

Обратите  внимание на то, что были "взломаны" практически все использовавшиеся схемы защиты от копирования. Следовательно, на компьютерном рынке существует целый ряд программ (многие из которых могут быть получены совершенно бесплатно), позволяющих довольно легко скопировать так называемые защищенные диски. При поиске по ключевому выражению "защита от копирования" вы найдете множество ссылок на Web-узлы, которые содержат информацию, относящуюся к созданию резервных копий защищенных компакт-дисков, а также перечень программного обеспечения, необходимого для выполнения подобной операции.

В США в  соответствии с доктриной "О законном использовании", принятой в 1976 году, владельцу произведения, охраняемого авторским правом, разрешается сделать его копию для личного пользования. Эта доктрина воспринимается как официальное разрешение резервного копирования музыкальных дисков и программного обеспечения, поэтому использование специализированных программ для созданий копий так называемых некопируемых дисков кажется вполне допустимым. Известен, по крайней мере, один прецедент, результатом которого стало принятие решения о незаконности защиты от копирования, поскольку это нарушает неотъемлемое право пользователя делать резервные копии.

DVD-RAM

Накопители DVD-RAM используют технологию изменения фазы, схожую с технологией CD-RW. Диски DVD-RAM не считываются большинством стандартных накопителей DVD-ROM, поскольку диски для этих накопителей по-разному отражают свет и хранят данные в различных форматах. (Следует отметить, что DVD-R обратно совместим с DVD-ROM.) Накопители DVD-ROM, которые могут считывать диски DVD-RAM, появились на рынке в начале 1999 года и соответствуют спецификации MultiRead2. Накопители DVD-ROM и проигрыватели DVD-Video, соответствующие спецификации MultiRead2, могут считывать диски DVD-RAM.

Первые  носители DVD-RAM, представленные весной 1998 года, имели емкость 2,6 Гбайт (односторонний) или 5,2 Гбайт (двухсторонний). В конце 1999 года появились диски DVD-RAM версии 2, емкостью 4,7 Гбайт, а в 2000 году были представлены двухсторонние диски емкостью 9,4 Гбайт. Накопители DVD-RAM позволяют считывать данные с носителей DVD-Video, DVD-ROM и компакт-дисков. В свою очередь, накопители DVD-ROM и проигрыватели DVD-Video, существующие в настоящее время, не позволяют читать диски DVD-RAM.

Технология  DVD-RAM использует так называемую методику записи на волнообразные выступы и желобки. В соответствии с этой методикой сигнал записывается и на выступ (площадь между желобками), и в сами желобки, которые формируются при создании диска. Частота колебания дорожек служит информацией для синхронизации. Кроме того, диск содержит специальные заголовки секторов, которые наносятся на него при создании.

Для записи на диск применяется метод изменения  фазы, в соответствии с которым  данные записываются на участок, выборочно  нагретый с помощью лазера высокой  мощности. Записывающий лазер накопителя DVD-RAM переводит участок поверхности диска из кристаллического в аморфное состояние за счет нагревания поверхности. Кристаллическая и аморфная поверхности имеют разные коэффициенты отражения. Сигнал считывается благодаря разнице в отражении лазерного луча от кристаллической и аморфной поверхностей. Модуляция и коды коррекции ошибок такие же, как и для DVD-Video и DVD-ROM, что обеспечивает совместимость с остальными форматами DVD. Во время перезаписи лазер с более низкой энергией нагревает поверхность, в результате чего она вновь кристаллизируется.

Как односторонние, так и двухсторонние диски  должны упаковываться в картриджи. Двухсторонние диски должны все  время оставаться внутри картриджа, а односторонние при необходимости можно вынимать из него.

DVD-R

Это носитель, на который можно  записывать один раз, как и на CD-R. Подобно CD-R, он является идеальным решением для архивирования данных и создания дистрибутивов.

Односторонний диск DVD-R может хранить до 3,95 Гбайт данных, т. е. почти в 6 раз больше, чем CD-R. Двухсторонний диск DVD-R может содержать вдвое больше информации. Технология DVD-R использует органическое покрытие. Как и в CD-R, органическое покрытие DVD-R стоит недорого.