Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

ECMA vydává standardy pro holografické disky v pouzdře

Standardizační organizace ECMA International vydala 4. června dva nové standardy týkající se holografických disků v cartridgi (pouzdře, obalu, kazetě … jakkoli chcete). Jsou jimi ECMA-377 popisující zapisovatelné 200GB HVD a ECMA-378, který se týká 100GB HVD určených pouze pro čtení (HVD ROM). My jsme se do nich zadívali, pak ještě třikrát a nakonec jsme nad ní strávili spoustu bezesných nocí a dní, protože informací je tam opravdu požehnaně. Nyní se vám pokusíme pokud možno dostatečně podrobně (do úplných detailů zacházet ale nebudeme) a zároveň srozumitelně přiblížit, jakým způsobem jsou vlastně data na holografických discích reprezentována a kolik se jich tam vlastně vejde. Třeba jsme přišli na to, že údaj o 100, resp. 200 GB je poněkud nezdravě nadnesený.
HVD logo

Kapitoly článků

1.  Pouzdro, HVD-ROM

Nejprve připomeňme, že ECMA má už tři standardy týkající se holografických disků, ten první z prosince loňského roku nese označení ECMA-375 a zahrnuje pouze zmíněný obal (cartridge), to vše pro 12cm holografické kotoučky uvnitř. Pár informací o tomto způsobu záznamu uvolnila firma Optware zhruba před třemi roky a tehdy jste se v diskuzi trochu rozohnili nad tím, jak málo informací jsme vám o tomto novém druhu záznamového média přinesli. Doufáme, že se nám to nyní povedlo alespoň částečně vykompenzovat.

Holographic Disc Cartridge (HDC)

HDC - Holographic Disc Cartridge

Samotné pouzdro na holografický disk vypadá na pohled podobně jako pouzdro na magnetooptické disky, je zde ale několik rozdílů. V první řadě má níže vyobrazený magnetooptický disk v průměru 13 cm, zatímco HVD mají tradičních 12 cm. Rozměry pouzdra jsou však stejné (v milimetrech je to 153 × 135 × 11), takže se liší dalšími mechanickými vlastnostmi, aby nešlo HDC vložit do magnetooptické (případně UDO) mechaniky. Rovněž se u těchto pouzder počítá se stranou A i B.

Magnetooptické médium Verbatim 2,6 GB Double Sided

Dvoustranné magnetooptické médium Verbatim 2,6 GB (1,3 GB na jednu stranu)

HVD ROM

Nejprve se podívejme, jak se vlastně data z HVD ROM čtou:

HVD ROM: Popis čtení dat

Sami vidíte, že je využito dvou laserů. Jeden o vlnové délce 655 nm (patřící do červeného spektra) pro sledování a adresování, druhý o vlnové délce 532 nm (to už je zelený) pro samotné čtení dat, přesněji „tečkovaných obrázků“ představujících blok dat. Fotodetekční pole (photodetector array) je totiž schopné rozlišit 576 × 576 bodů s roztečí 12 µm. Disk se z pohledu od „čtecí hlavy“ otáčí proti směru hodinových ručiček konstantní rychlostí 300 otáček za minutu (s tolerancí ±30).

HVD ROM: Popis vrstev

Samotný disk, jehož tloušťka může být od 2,3 do 2,6 mm (tedy zhruba dvě CD na sobě) se skládá z několika vrstev. Ze strany čtení je to nejprve pro laser průhledná ochranná vrstva, pak záznamová holografická, mezitím je vrstva oddělující záznamovou a dvoubarevnou odrazovou a ještě jedna taková, za níž následuje vrstva pro metadata. Zbytek je substrát, který to vše nese. Tloušťka od povrchu (ze strany čtení) až ke dvoubarevné odrazové vrstvě může být v průměru zhruba 1,20 až 1,23 mm (v závislosti na lomu světla ze čtecího laseru), tloušťka od povrchu až k metadata vrstvě je zase závislá na lomu světla z červeného laseru pro sledování stopy a hlídání adresace a může být v průměru od 1,30 do asi 1,33 mm.

Metadata (pitová) vrstva

Metadata vrstvu si můžete představit jako typickou datovou vrstvu na DVD – obsahuje klasické pity a landy (což pro adresování bohatě stačí). Takovýchto stop s pity je na celém disku 20 172 (na tomto místě se sluší doplnit, že stopa už není jedna velká spirála, jako je tomu na CD a DVD, ale spíše to připomíná rozmístění stop na pevném disku), rozteč stop je 1,6 µm. Ovšem pozor, oproti pevnému disku nastávají změny: Každá stopa (jedno, zda je vnitřní nebo vnější) obsahuje 120 sektorů, každý sektor tzv. 2 520 kanálových bitů, z toho pro hlavičku 184, dále 40 synchronizačních, 2 288 pro sledování a 8 pro závěrečný land. Z toho vyplývá, že kanálový bit (nejkratší pit nebo land) je fyzicky jinak dlouhý ve vnitřní části disku a jinak na jeho okraji. Spíše se dá hovořit o časovém úseku, po který proběhne pod laserem jeden kanálový bit. Protože každá stopa (jinak řečeno každá otáčka) obsahuje 302 400 kanálových bitů, vychází při rychlosti 300 otáček za minutu na jeden kanálový bit 661 ns (tomu odpovídá v dalším povídání hodnota 1T).

HVD ROM: Sektor v pitové stopě

Vlastně by se dalo říci, že celková kapacita této vrstvy je o něco málo větší než kapacita 80minutového CD (přibližně 750 MB). Zde však nejsou žádná opravdu užitečná data, drtivou většinu tvoří tzv. „tracking data“ (jednoduchý sled mnoha landů a pitů o délce 4T), synchronizační data (či spíše pulzy – sled landů a pitů o délce 3T, 16T, 16T a 5T) a závěrečný 8T land. To nejdůležitější je v hlavičce, která obsahuje 48 bitů pro adresovou značku (sled pitů a landů 4T, 4T, 14T, 4T, 4T, 14T, 4T), 64 bitů adresových dat, 32 bitů pro ECC korekci a 40 prozatím nanicovatých bitů libovolného sledu. Pokud tedy pomineme ECC korekce, reálně užitečných dat je v této vrstvě vlastně jen 2,5 % :-).

HVD ROM: Adresová část sektoru v pitové stopě

A když už to tak hezky rozebíráme, podíváme se také na oněch 2,5 % dat představujících adresová data. První čtvrtina z toho jsou kontrolní data, polovina pak číslo stopy a zbylá čtvrtina adresních dat je číslo sektoru ve stopě. Každá tato sada šestnácti bitů má svá ECC data v patřičné části v podobě 8 bitů.

DVD ROM: Adresní data

HVD ROM: ECC korekce k adresním datům

Skutečně první stopa však nemá číslo 0, ale -1 280. Tam také začíná lead-in oblast, která v části „tracking data“ nemá sled landů a pitů o délce 4T, ale poměrně užitečná data, kterým se říká SDI – Specific Disc Information:

HVD ROM: SDI v Tracking Data v Lead-in stopách

Nad těmito daty nejsou žádná data v holografické vrstvě. Jak za chvilku uvidíte, pozice oblasti zvané „tracking data“ totiž určuje, kde se vlastně nacházejí data v holografické vrstvě.

Datová (holografická) vrstva

Data se v holografické vrstvě už neukládají jako „díry a výstupky“, v rámci zvyšování kapacity přichází něco, co by se dalo docela úspěšně přirovnat ke dvojrozměrnému čárovému kódu. A protože hovoříme o holografickém disku, je takovýchto „čárových“ (v tomto případě spíše bodových) kódů na jednom místě více. Vidět je však vždy jen jeden podle natočení osy laserového paprsku (ostatně proto holografický disk – na hologramu vidíte také z každého úhlu něco jiného).

Nejprve ale k tomu, co vlastně obsahuje každá stopa, kterých je navíc o něco méně než stop v „pitové“ vrstvě. Předně tedy od -1 280. do -1. stopy nejsou data žádná (hexadecimálně hovoříme o adresním prostoru FB00FFFF). Této oblasti se říká „nultá zóna“ (Zone 0) a vlastně ji můžeme nazvat jakousi oblastí lead-in (i když ono to není přesné, zóna 0 se totiž dělí na zónu Lead-in, Buffer Zone 1, Test Zone a Buffer Zone 2). Až od 1. zóny začínají skutečná data (každá taková zóna má 1 280 pitových a 160 holografických stop) a pokračují až do zóny s číslem 15, která je o něco kratší (má 960 pitových a 120 holografických stop). Celá zóna 16 je považována za lead-out zónu (ta obsahuje jen 12 pitových a dvě holografické stopy).

HVD ROM: vztah mezi zónami a pitovými a holografickými stopami

Stručně řečeno: Holografických stop určených pro uživatelská data je 2 360 (plus dvě jako lead-out, přičemž lead-in v holografické podobě není).

Ještě trochu k této tabulce. Asi vás totiž bude zajímat, co to je za čísla v její pravé části. K tomu si ale nejprve budeme muset vysvětlit, co je to vlastně „Peapod“. Česky by se to dalo nejspíše přeložit jako „hrachový lusk“ a vlastně to co do uspořádání oněch dvojrozměrných bodových kódů, kterým se říká „Data page“, nemá moc daleko. Každá stopa má takovýchto „peapodů“ (lusků) 840. Již také víme, že každá pitová stopa obsahuje 120 sektorů a protože „tracking data“ část pitové stopy určuje pozici hologramů, je i holografických sektorů 120. Z toho nám logicky vyplývá, že oněch „lusků“ je v každém sektoru 7. „Lusk“ (peapod) je vlastně jakýsi shluk hologramů, kterých je v každém z nich několik. Až do 12. zóny je to tak, že co peapod, to 45 hologramů, pouze každý 7. peapod jich má méně, konkrétně 15 (je to proto, že „tracking data“ pitové stopy je na konci každého sektoru kratší, proto se tam také vejde méně hologramů). Poslední tři datové zóny mají hustotu „peapodů“ dvojnásobnou a je jich tedy v prvních šesti každého sektoru 90 a v posledním sedmém jen 30. Celkem je na disku 1 982 400 „peapodů“ (lusků) a v nich se tísní 95 760 000 datových hologramů (z toho pro uživatelská data je jich jen 86 552 308, zbytek jsou hlavně opravné kódy). 136 800 hologramů v lead-out zóně už oproti tomu vypadá docela zanedbatelně.

K tabulce už jen zbývá doplnit, co jsou to ty periody kanálových bitů. K tomu se nejprve budeme muset na kanálové bity podívat blíže:

HVD ROM: Pozice prvního hologramu vzhledem k tracking data oblas

Na obrázku je vyobrazena oblast „tracking data“ pitové stopy (jak jsme si řekli výše, je to sled landů a pitů o délce 4T). Střed prvního hologramu ve stopě je na třetím přechodu pitového signálu „tracking data“ oblasti (jinými slovy na začátku druhého pitu), další hologramy se jakoby překrývají a jejich středy souvisejí s kanálovým bitem 0 (začátky dalších pitů oblasti „tracking data“). Na jedné stopě jsou od sebe středy hologramů vzdálené většinou 8, v závěrečných čtyřech stopách pak 4 kanálové bity (tam už jsou totiž 4T pity a landy tak dlouhé, že se tam dá vměstnat více hologramů, ovšem zajímavé je, že to v těch šestnácti zónách nepodělili ještě nějak podrobněji, podobně jako u zón na DVD-RAM nebo magnetooptických médiích). Pokud jde o vzdálenost středů hologramů v sousedících hologramových stopách, jistě si snadno spočítáte, že je to 8 pitových stop.

HVD ROM: umístění hologramů v peapodech

Kapitoly článků
1.  Pouzdro, HVD-ROM

WIFT "WIFT"

Bývalý dlouholetý redaktor internetového magazínu CDR-Server / Deep in IT, který se věnoval psaní článků o IT a souvisejících věcech prakticky od založení CD-R serveru. Od roku 2014 funguje v jedné mezinárodní firmě jako databázový administrátor a psaní článků už fakticky pověsil na hřebík.

více článků, blogů a informací o autorovi

Diskuse ke článku ECMA vydává standardy pro holografické disky v pouzdře

Úterý, 1 Září 2009 - 18:17 | Anonym | Tak tohle mi nějak uniklo. :) Moc pěkně...
Středa, 8 Srpen 2007 - 10:48 | Anonym | tak kdo tohle pochopil,tak je asi vedec. :D
Středa, 1 Srpen 2007 - 16:45 | Anonym | ...otazka je jaka je maximalni mozna kapacita...
Středa, 1 Srpen 2007 - 10:08 | Anonym | Je nekde popsana zivotnost medii? Diks za info.
Středa, 1 Srpen 2007 - 09:27 | WIFT | >> Guzii: Pokud v tom článku...
Středa, 1 Srpen 2007 - 06:40 | Anonym | Tohle se nikdy neprosadí.
Středa, 1 Srpen 2007 - 00:40 | Josef Svatuška | Mno teda pánové smékám před vámi, že jste to dali...

Zobrazit diskusi