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

Retro-test PD mechaniky a média

PD (Phase-change Dual) cartridge & drives
Dnes se spolu vydáme na výlet do historie ukládání dat. Nebude to moc daleko, jen nějakých 17 let zpátky. Podíváme se na PD, přímého předchůdce DVD-RAM. A vyzkoušíme ho ve Windows 8…

Kapitoly článků

1.  Co to je PD?
3.  PD-2 LF-D101
4.  Boot z PD
5.  Závěr

Význam zkratky PD je podle Wikipedie Phase-change Dual, což zní nejpravděpodobněji (název Phasechange Dual jsme našli i na jednom médiu). Phase-change v názvu je každopádně jistota, neboť technologie pracuje skutečně s phase-change efektem. Jinými slovy k rozlišení dvou stavů na médiu se využívá změna skupenství záznamové vrstvy z krystalické na amorfní a naopak. Stejně tak je tomu u přepisovatelných CD-RW, DVD±RW, DVD-RAM i BD-RE. Zajímavé však je, že PD přišly ještě před CD-RW a mnozí uživatelé se s takovou mechanikou setkali ještě před klasickou CD-R vypalovačkou.

Panasonic LM-R650E PD cartridge - vrchní stranaPanasonic LM-R650E PD cartridge - spodní strana
Panasonic LM-R650E PD cartridge

Koluje poměrně rozšířený mýtus, že „PD je magnetooptika“. Není. Je to čistě optické médium jako CD, DVD či Blu-ray. Opravdu, jsme si tím stoprocentně jisti :). Záznamová vrstva je na povrchu pod odrazovou vrstvou z protilehlé strany vzhledem ke čtecí hlavě (stejně jako u CD), médium tedy může být pouze jednostranné (vrstva polykarbonátu média je součástí optické soustavy, takže kdyby médium mělo být oboustranné, muselo by být dvakrát tak tlusté a to by nešlo; ostatně cartridge se dá do mechaniky vložit jen jedním způsobem, okénko pro přístup k médiu se dá otevřít jen jedním směrem). Stejně jako u CD se též u PD používá pro čtení i zápis laser vlnové délky 780 nm (infra-red).

Panasonic LM-R650E PD cartridge - vrchní strana s otevřeným krytemPanasonic LM-R650E PD cartridge - spodní strana s otevřeným krytem
Panasonic LM-R650E PD cartridge s otevřeným krytem

PD je tedy přímým předchůdcem DVD-RAM. Stojí za ním Panasonic (přesněji Matsushita), stejně jako za DVD-RAM, způsob adresování je prakticky stejný (sektory jsou na médiu předlisovány stejně jako na DVD-RAM) a médium je v cartridgi, stejně jako první DVD-RAM (bohužel se od toho u DVD-RAM záhy upustilo, protože to tak bylo levnější). PD z cartridge normálně vyjmout nejde, pouzdro je slepené a není uzpůsobeno k tomu, aby z něj bylo médium vyjímáno, jako tomu bylo později u DVD-RAM. Vyjmutí je možné jen za cenu rozlousknutí cartridge.

DVD-RAM médium vs. PD médium - vrchní strana
DVD-RAM médium vs. PD médium - vrchní strana
DVD-RAM médium vs. PD médium - spodní strana
DVD-RAM médium vs. PD médium - spodní strana

Médium má kapacitu 650 MB, která byla zřejmě zvolena podle tehdejší běžné kapacity CD (80minutová neboli 700MB média přišla až později). Přesná kapacita je 664 829 952 bajtů, z toho samozřejmě pár stovek kB spolyká nezbytná omáčka kolem, která definuje pro operační systém tabulku rozdělení disku, diskový oddíl a souborový formát.

Na rozdíl od CD (i DVD-RAM) je pomyslný začátek média na vnějším okraji, stejně jako je tomu u pevných disků. Stejně tak mechanika, podobně jako u pevných disků, pracuje s médiem tak, že otáčky média jsou po celou dobu v podstatě konstantní. To znamená, že na začátku média je přenosová rychlost vyšší a čím dál tím blíže středu se snižuje. DVD-RAM do rychlosti 5× naopak počítá s konstantní přenosovou rychlostí a tedy s měnícími se otáčkami. Médium se otáčí proti směru hodinových ručiček při pohledu ze strany laseru.

Pochopitelně pro médium, jako je PD, je lepší, když se disk otáčí konstantní rychlostí a mění se přenosová rychlost. Mechanika tak jen pohybuje záznamovou hlavou a nemusí médium zrychlovat a zpomalovat na patřičné otáčky, což je pro ni jednak méně namáhavé a pak to má také drobný pozitivní vliv na přístupovou dobu (odpadá čekání na dosažení správných otáček). Později na tento způsob práce přešla i běžná optická média jako CD, přičemž rychlost se udávala jako ta nejvyšší dosažitelná (tzn. např. 48× mechanika dosahovala rychlosti 48× na CD až na vnějším okraji, což samozřejmě předpokládalo zaplnění celého disku).

Následující část obsahuje hrstku z hromady technického balastu

Zatímco se můžete kochat detailem PD média, řekneme vám pár detailů technických, a sice k uspořádání sektorů a stop. Každá zóna (která se ve skutečnosti u tohoto média nazývá „band“, čili vlastně „pás“, ale protože u DVD-RAM se to přejmenovalo na zóny, budeme i zde používat tento termín), do které lze uložit uživatelská data, obsahuje 2720 fyzických stop (zcela vnější zóna ještě navíc obsahuje 896 stop pro Lead-In a zcela vnitřní 1600 stop pro Lead-out). Zóny (pásma) jsou číslovány od vnějšího kraje disku od 0 do 9, přičemž zóna 0 obsahuje kolem dokola 66 fyzických sektorů. Každá další zóna jich má o 4 méně, takže poslední zóna (zóna 9) jich má jen 30.

PD médium zespodu - detail
PD médium zespodu - detail

Zajímavé ovšem je, že tzv. „adresovatelné stopy“ nesedí na fyzické stopy. První zóna (zóna 0) má jako jediná dokonce více adresovatelných stop než fyzických, celkem 2805. Každá další zóna má o 170 adresovatelných stop méně, takže poslední (zóna 9) jich má jen 1275. Jinými slovy adresovatelná stopa je na vnější zóně kratší než jedna otáčka média (přesně jedna otáčka bez dvou sektorů), zatímco na vnitřní zóně je jako v jediné zóně adresovatelná stopa dlouhá více než dvě otáčky (přesně dvě otáčky a čtyři sektory). Je to tak proto, aby se to lépe počítalo a každá adresovatelná stopa měla přesně 64 adresovatelných sektorů. Nejvíce dat každopádně uložíte do vnější zóny (něco přes 91 MB), nejméně do vnitřní zóny (pouze necelých 41,5 MB).

Struktura oblastí PD média (zdroj: specifikace ECMA-240)
Struktura oblastí PD média (zdroj: specifikace ECMA-240)

Každá zóna také obsahuje záložní místo pro defect management, aby se daly přealokovávat případné vadné sektory (každá zóna ho má v jiném poměru, pohybuje se to zhruba od 3 do 3,5 ‰, takže moc záložního místa na tom médiu zase není, zhruba 2,1 MB na celé médium, což se pochopitelně nezapočítává do užitné kapacity). Na začátku a na konci média je vždy po třech adresovatelných stopách rezervováno pro oblasti defect managementu (jsou celkem čtyři, jedna zabírá 96 adresovatelných sektorů neboli jednu a půl adresovatelné stopy).

Další zvláštností tohoto média je, že sektor nemá 2048 bajtů jako u CD, ale tradičních 512 bajtů, jak je zvykem u pevných disků. Doplňme, že kompletní sektor na PD včetně všeho, co si lze vůbec představit, má 746 bajtů, nicméně v zapisovatelné části s drážkou je pouze 692 bajtů z takového sektoru a z toho pouze 650 bajtů je datová oblast. Celá hlavička (52 bajtů) plus na ni navazující oblast Offset Detection Field neboli ODF (délka 2 bajty) jsou na médiu natvrdo vylisovány a jsou zřetelně viditelné v podobě toho epesního vzorku, co jej jistě znáte zejména z DVD-RAM. Tento způsob adresování DVD-RAM po PD podědilo. Blu-ray po DVD-RAM už nikoli.

Krátce k fyzickému provedení: Každý sektor začíná tzv. sektorovou značkou, což je 5 bajtů dlouhý přesně daný vylisovaný vzorek, podle něhož mechanika pozná fyzický začátek sektoru. Nerozpoznatelnost sektorové značky je jedním ze tří důvodů pro označení sektoru za vadný a jeho přealokování do záložního místa. Dalšími dvěma důvody jsou chyba v kontrolním součtu alespoň dvou ze tří polí ID a určitá přesně specifikovaná chybovost v datové oblasti.

Za sektorovou značkou následuje hlavička, která konečně nějaké smysluplné informace obsahuje. Ani ta však ve skutečnosti není drážkou, ale též vylisovaným sledem pitů a landů, podobně jako na CD. Za ní následující ODF je v podstatě takový konec hlavičky, jakýsi „bezpečnostní rantl“ za hlavičkou z lisovaných dat, za níž bezprostředně následuje drážka pro vypalovaná data. Podle ODF oblasti si může mechanika hlídat deklarovanou odrazivost.

Struktura sektoru PD média (zdroj: specifikace ECMA-240)
Struktura sektoru PD média (zdroj: specifikace ECMA-240)

Protože ale hned za touto oblastí nemůže začít hned vypalování smysluplných dat (to je jako kdybyste chtěli ihned po skoku do vody plavat po hladině), následuje po dvoubajtové ODF tam, kde začíná drážka, ještě 13 až 14 bajtů dlouhá mezera (ano, je opravdu takto proměnlivá). Za ní je oblast zvaná VFO (Variable Frequency Oscillator) dlouhá 176 kanálových bitů (tu je vzhledem ke smyslu lepší udávat v kanálových bitech a ne jako 11 bajtů), kde se střídá vzorek jedničky a dvou nul (končí pochopitelně jen jednou nulou). Následuje synchronizační vzorek dlouhý tři bajty a teprve bezprostředně za ním je k dispozici 650 bajtů pro uživatelská data, kontrolní součet, korekce a synchronizační bajty pro případ, že by se mechanika v té změti dat poztrácela. Z těchto 650 bajtů, jak již bylo řečeno, je sestaveno 512 bajtů koncových uživatelských dat. Pak následuje 4bajtová Postamble2 (PA2) část a 10 až 11bajtová část Buffer (ta je proměnlivá proto, že právě dorovnává tu 13 až 14bajtovou mezeru za ODF, aby měly všechny sektory sakumprásk 746 bajtů) a tím sektor končí. Za ním je opět sektorová značka dalšího sektoru.

Detail sektorů na PD
Detail sektorů na PD - najdete v nich výše popisované prvky? ;-) (Foceno z pohledu laseru)

Perlička: kdybychom chtěli spočítat úplně veškerou surovou kapacitu média bez ohledu na způsob využití či přepisovatelnost, včetně Lead-in a Lead-out zón, synchronizačních bajtů, ODF, VFO, sektorových značek a tak dále, dostali bychom se těsně nad 1 GB :-). Samozřejmě u většiny dat na médiu uložených je použité RLL(2,7) kódování, kdyby se to přepočítalo čistě na fyzické bity, rozhodně by jich bylo výrazně víc než 8 miliard (spíše tak dvakrát tolik).

O způsobu záznamu dat by se dal napsat šíleně obsáhlý článek podobný článku o způsobu záznamu na holografické disky který u nás vyšel v srpnu roku 2007. Toto byl jen takový rychlý výcuc ze specifikace ECMA-240, která právě popisuje Phasechange Dual (PD) média. Dělat to nebudeme, protože je to neefektivní, efektivitu jsme si před lety ověřili právě na článku o holografických discích, který si tehdy přečetlo jen pár opravdu zapálených nadšenců – a to jsme to ještě nepitvali tak hluboko, jak by se dalo. Takhle nějak to vypadalo:

Konec technického balastu. Další stránky budou opět normálně čitelné ;-). Ještě jsme vám zapomněli říct, že médium by mělo mít přesně 2026 otáček za minutu (rpm). Z toho by šlo vypočítat i přenosovou rychlost v první zóně: 2026 ot./min ÷ 60 × 66 sektorů × 512 bajtů je … ne, fakt už s technickými detaily končíme :-). Rychlosti uvidíte sami na dalších stranách (a opravdu to bude docela dobře sedět ;-).

Kapitoly článků
1.  Co to je PD?
3.  PD-2 LF-D101
4.  Boot z PD
5.  Závěr

WIFT "WIFT"

Bývalý dlouholetý redaktor internetového magazínu CDR-Server / Deep in IT, který se věnoval psaní článků o IT a souvisejících věcech téměř od založení CD-R serveru. Od roku 2014 už psaní článků fakticky pověsil na hřebík.

více článků, blogů a informací o autorovi

Diskuse ke článku Retro-test PD mechaniky a média

Pátek, 4 Leden 2013 - 23:22 | JML | Zabalím to a pošlu na adresu co je v "o nás...
Pondělí, 10 Prosinec 2012 - 09:29 | randomofamber | Dotaz ohledně CDR, DIIT a článků... Článek se mi...
Pátek, 7 Prosinec 2012 - 12:38 | Martin Kukač | Velmi potěšující článek! WIFTe, jen tak dál.
Pátek, 7 Prosinec 2012 - 00:05 | WIFT | To (SMO-F541) vypadá velmi zajímavě, jestli jsem...
Čtvrtek, 6 Prosinec 2012 - 22:35 | JML | pro WIFT: Je to SMO-F541 (tu bych věnoval včetně...
Úterý, 4 Prosinec 2012 - 20:54 | Bullhead Bullheadovič | :-) taky na nej cekam - seznam kompatibilnich...
Úterý, 4 Prosinec 2012 - 19:47 | zx cygnus | WIFTe taky díky, potěšilo. Fakt, že znalost těhle...
Úterý, 4 Prosinec 2012 - 19:22 | brk | Ve kterém? Tohle mne docela zajímá a článek...
Úterý, 4 Prosinec 2012 - 17:46 | SeReB | +1
Úterý, 4 Prosinec 2012 - 12:27 | andx | diky za super recenziu - chcelo by takych este...

Zobrazit diskusi