11 光盘存储器的格式

磁盘的扇区地址是用C-H-S (柱面号-磁头号-
扇区号)地址系统来表示，而CD-ROM是用 计时系统中的分、秒，以及特地为CDROM规定的分秒(1/75秒)来表示。CD-ROM 用户数据区的地址结构如下：
4字节的扇区地址称为HEADER
分(MIN) 1字节 0～74 秒(SEC) 1字节 0～59 分秒(FRAC) 1字节 0～74 方式(Mode) 1字节 01

CD-DA光道，用于存储声音数据。 CD-ROM Mode 1，用于存储计算机数据。 CD-ROM Mode 2，用于存储声音数据、静态 图像或电视图像数据。
1. CD-ROM Mode 1
CD-ROM Mode 1把Red Book中的2352字 节的用户数据重新定义为：
2352字节 同步字 节 12字节 扇区地 址 4字节 用户数 据 2048字 节 EDC 4字节 未用 8字节 ECC 276字节
4.6.1 CD盘上的物理格式
激光唱盘标准——红皮书(Red Book) Red Book是Philips和Sony公司为CDDA(Compact Disc Digital Audio)定义的标 准，也就是我们常说的激光唱盘标准。这 个标准是整个CD工业的最基本的标准，所 有其他的CD标准都是在这个标准的基础上 制定的。
(2) 子码(Subcode) 每帧都有这样的一字节。在CD-DA中称 为子码/控制和显示(subcode/control and display);在CD-ROM中称为控制字节 (Control Bytes)。这字节的内容主要提供盘 地址信息。
(3) 声音数据(Audio Data) 在CD-DA中，立体声有两个通道，每次 采样有2个16位的样本，左右通道的每个16 位数据分别组成2个8位字节，6次采样共24 字节组成一帧。 CD盘上的98帧组成一个扇区(sector)。 光道(track)上1个扇区有3234字节，即 2352个声音数据 ＋2 × 392个EDC/ECC字 节 ＋98个控制字节＝3234字节
4.9 可录CD盘标准——橙皮书 (Orange Book)

Orange Book是另一种CD光盘的标准，这种CD 盘叫做可录CD-R(compact disk recordable) 盘， 它允许用户把自己创作的影视节目或者多媒体文 件写到盘上。可录CD盘分为以下两类：


① CD-MO (compact disk-magneto optical )盘，这是 一种采用磁记录原理利用激光读写数据的盘，称为磁 光盘。用户可以把数据写到MO盘上，盘上的数据可以 抹掉，抹掉后又可以重写。 ② CD-WO(compact disk-write once)盘，这种盘又写 成CD-R盘，用户可以把数据写到盘上，但是数据一旦 写入，就不能把写入的数据抹掉。
4.6光盘存储器的格式
CD格式包含逻辑格式和物理格式。


逻辑格式实际上是文件格式的同义词，它规定 如何把文件组织到光盘上以及指定文件在光盘 上的物理位置，包括文件的目录结构、文件大 小以及所需盘片数目等事项 物理格式则规定数据如何放在光盘上，这些数 据包括物理扇区的地址、数据的类型、数据块 的大小、错误检测和校正码等
3234字节
用户数据 2352＝98 × (2 × 12)字节 第二层EDC/ECC 392个字 第一层EDC/ECC 392个字
控制字节98字节
(4) P, Q错误校验码 由于CD-DA盘的原始误码率较高(约10-4)， 须要采用纠错能力很强的交叉交插里德/索洛 蒙码(Cross-Interleaved Read-Solomon Code， CIRC)进行纠错。因此，每帧有2×4字节的错 误校正码分别放在中间和末端，称为Q校验码 和P校验码，P校验是由(32，28)RS码生成的 校验码；Q校验是由(28，24)RS码生成的校验 码。


CD-ROM Mode 2，XA Format，Form 1：用于存储计 算机数据。 CD-ROM Mode 2，XA Format，Form 2：用于存储压 缩的声音、静态图像或电视图像数据。

定义了这两种扇区方式之后，CD-ROM/XA就允 许把计算机数据、声音、静态图像或电视图像数 据放在同一条光道上，计算机数据按Form 1的格 式存放，而声音、静态图像或电视图像数据按 Form 2的格式存放。
98个控制字节(98 ´ 8位)组成8个子通道的 结构如下：
8位
P子通 Q子通 R子通 S子通 T子通 U子通 V子通 W子通 道(b8) 道(b7) 道(b6) 道(b5) 道(b4) 道(b3) 道(b2) 道(b1)
98字节的b8组成P子通道，98字节的b7组 成Q子通道，依此类推。
通道P含有一个标志，它用来告诉CD播放机光道上的声音数据从什么地方 开始；通道Q包含有运行时间信息，CD播放机使用这个通道中的时间信息 来显示播放音乐节目的时间。
每个逻辑扇区可以分成一个或多个逻辑块。 这样做对于在盘上存放大量的小文件是很 有用的。在一个由2048字节组成的逻辑扇 区中，一个逻辑块的大小可以是512、1024 或2048字节。但一个逻辑块的大小不超过 逻辑扇区的大小。每个逻辑块有一个逻辑 块号(logical block number，LBN)。第一个 逻辑块号(LBN 0)是第一个逻辑扇区(LSN 0) 中的第一块，依次为LBN1、2、3等等。在 CD-ROM上，所有文件和其他重要的数据 都按LBN寻址。
4.10.1 逻辑结构的设计概要
文件系统是在应用软件和控制器之间的软 件，它是操作系统的一部分。文件系统实 际上是组织数据的一种方法，使应用程序 访问CD-ROM时不需要关心物理地址或数 据结构。一个完整的CD-ROM文件系统有 三个主要部分组成。
(1) 逻辑格式(logical format)： 它是文件格式的同 义词。逻辑格式是确定盘上的数据应该如何组织， 以及存放在什么地方。说得具体一点就是基本的 识别信息放在何处，文件目录应该如何构造，到 何处去找盘上的目录，一个应用软件存放在几张 光盘上等等。 (2) 源软件(origination software): 它是把数据写到 逻辑格式的软件，按逻辑格式把要存到盘上的文 件进行装配，所以源软件又称“写”软件。 (3) 目的软件(destination software): 它是把数据从 逻辑格式读出来，并且把数据转换成文件，因此 目的软件又称为“读”软件。它在终端用户的机 器上能够理解逻辑格式，并且使用逻辑格式来访 问盘上的文件。
(5) 一帧数据的通道位数
表12-01 一帧数据的通道位数
编号 (1)
字段名称 同步位(SYNC)
通道位数 24+3
合计 27
(2)
(3) (4) (5) (6) 合计
子码(Subcode)
数据(Data) Q校验码 数据(Data) P校验码
1×(14+3)
12×(14+3) 4×(14+3) 12×(14+3) 4×(14+3)
4.8 CD-ROM/XA

CD的第三个标准叫做CD-ROM/XA(CD-ROM Extended Architecture)标准，这是由Philips、 Microsoft和Sony公司发布的。CD-ROM/XA标准 是Yellow Book标准的扩充，这个标准定义了一种 新型光道：CD-ROM/XA光道。连同前面Red Book标准和Yellow Book标准定义的光道，共有4 种光道：
3. 混合方式(Mixed Mode)
当CD既含有CD-ROM光道又含有CDDA光道时，这种方式称为混合方式，使用 这种方式的盘叫做混合方式盘(Mixed Mode Disc)。通常，这种盘的第一条光道是CDROM Mode 1光道，其余的光道是CD-DA 光道。这种盘上的CD-DA光道可以在普通 的CD播放机上播放。

CD-ROM的逻辑格式可归纳为两个部分：
(1) 定义一套结构用来提供整片CD-ROM盘所 含的信息，称卷结构。 (2) 定义一套结构用来描述和配置放到盘上的 文件，称为文件结构。文件结构的核心是 目录结构。
4.10.2 逻辑扇区和逻辑块
CD-ROM的一个物理扇区除了扇区头信息 之外还有2336字节。在2336字节中，有 288字节可以用来作错误检测和校正用，剩 下的2048字节作为用户数据域。2048字节 (2 KB)的数据域定义为一个逻辑扇区 (logical sector)。每个逻辑扇区都有一个唯 一的逻辑扇区号(logical sector number， LSN)。CD-ROM的第一个逻辑扇区是从物 理地址00∶02∶00开始，逻辑扇区号为 LSN 0。
4.7 CD-ROM标准——黄皮书 (Yellow Book)
Yellow
Book是Philips和Sony公司为CDROM(Compact Disc-Read Only Memory) 定义的标准，CD工业从此进入了第二个阶 段。Yellow Book在Red Book的基础上增加 了两种类型的光道，加上Red Book的CDDA光道之后，CD-ROM共有三种类型的光 道：
2Fra Baidu bibliotek CD-DA的通道：P-W
CD-DA中定义了一个控制字节(Control Bytes)，或者叫做子码(Subcode)。如前所 述，一帧有一个8位的控制字节，98帧组成 8个子通道，分别命名为P、Q、R、S、T、 U、V和W子通道。一条光道上所有扇区的 子通道组成CD-DA的P、Q、… 、 W通道。
2. CD-ROM Mode 2
CD-ROM Mode 2把Red Book中的2352字 节的用户数据重新定义为：
2352字节 同步字节 12字节 扇区地址 4字节 用户数据 2336字节
CD-ROM Mode 2与CD-ROM Mode 1相比，存储的用户数据多14%，但是由 于没有错误检测和错误校正码，因此在这种方式中，用户数据的误码率比 Mode 1中的误码率要高。在Mode 2的扇区地址中，方式(Mode)字节域中的值 设置成02。
4.10 CD-ROM的逻辑格式(ISO 9660)
1988年正式公布了这个标准，命名为 “Information Processing－－Volume and File Structure of CD-ROM for Information Interchange”,可译为“信息处理：用于信息 交换的CD-ROM的卷和文件结构”。
图12-5 物理扇区与逻辑扇区、逻辑块的概念
4.10.3 文件
每个文件可分为一节或多个文件节(file section)。一个文件节放在由许多个逻辑块 组成的文件空间里。这些逻辑块是顺序编 号的逻辑块，由它们组成的文件空间又称 为文件范围(extent)或文件域。 文件的标识符(file identifier)可由三部分组 成：文件名、文件扩展名和文件版本号组 成。但文件标识符必须要包含一个文件名， 或者包含一个扩展名，其他可作为选择。


CD-DA，用于存储声音数据。 CD-ROM Mode 1，用于存储计算机数据。 CD-ROM Mode 2，用于存储压缩的声音数据、静态图 像或电视图像数据。 CD-ROM Mode 2，XA格式，用于存放计算机数据、 压缩的声音数据、静态图像或电视图像数据。

CD-ROM/XA在Red book和Yellow Book标准的基 础上，对CD-ROM Mode 2作了扩充，定义了两 种新的扇区方式。：
17
204 68 204 68 588
(6) 激光唱盘的光道 在CD-DA中的物理光道是螺旋形，因此 可以说一片CD-DA盘只有一条物理光道。 而这里所指的CD-DA光道应该理解成逻辑 光道比较合适。一条CD-DA光道有多个扇 区组成，扇区的数目可多可少，而光道的 长度可长可短，通常一首歌就组织成一条 光道。
1. CD盘上的音乐节目是如何组织的
图12-02 激光唱盘声音数据的基本结构
(1) 同步(SYNC) 每帧的开头都有24位同步位。这24位同步 位不经EFM调制，本身就是通道码。具体的 码字是 100000000001000000000010
任何数据经EFM调制后都不会出现与同步 码字相同的码。