Номер 6, страница 58 - гдз по физике 11 класс тетрадь для лабораторных работ Парфентьева

Лабораторная работа № 11. Оценка информационной ёмкости CD-диска - номер 6, страница 58.

Условие.

6. Результаты и выводы

Сравните полученное значение со стандартным объёмом информации, записываемой на подобном диске. За счёт чего у вас получилось другое значение?

Рекомендация. Такой же способ оценки объёма информации можно использовать и для DVD-диска. Вы можете также сравнить объёмы информации, записанной на разных дисках.

Решение.

Стандартный объём информации, записываемый на компакт-диске (CD-ROM), составляет 700 Мбайт. Предположим, что в результате теоретического расчёта, основанного на физических параметрах диска (геометрические размеры, шаг дорожки), была получена оценка его полной информационной ёмкости, например, 850 Мбайт.

Сравнение показывает, что расчётное значение (850 Мбайт) оказывается больше стандартной полезной ёмкости (700 Мбайт). Это расхождение является закономерным и объясняется тем, что в простом физическом расчёте не учитывается значительный объём служебной информации, необходимой для правильного функционирования диска.

Другое значение получилось за счёт следующих основных факторов:

Избыточность кодирования данных
На CD-дисках используется метод модуляции «восемь-в-четырнадцать» (Eight-to-Fourteen Modulation, EFM), при котором каждые 8 бит пользовательских данных преобразуются в 14-битовую последовательность для записи на диск. Это делается для повышения надёжности считывания. Такое кодирование увеличивает объём физически записываемых данных примерно в $14/8 = 1.75$ раза, не увеличивая объём полезной информации.

Данные для коррекции ошибок
Для защиты от физических повреждений (царапин, пыли) применяется сложный механизм коррекции ошибок, называемый перекрёстно-перемежающимся кодом Рида-Соломона (Cross-Interleaved Reed-Solomon Code, CIRC). Он добавляет к данным специальную избыточную информацию (контрольные биты), которая позволяет системе восстановить потерянные фрагменты. Этот механизм занимает существенную часть дискового пространства, иногда до 25% от объёма пользовательских данных.

Служебные области и структура формата
Часть диска отведена под служебные нужды. Сюда входят: вводная область (Lead-in), содержащая «оглавление» диска (TOC); выводная область (Lead-out), маркирующая конец данных; а также заголовки секторов, содержащие информацию для синхронизации и адресации. Кроме того, сама файловая система (например, ISO 9660) также требует места для хранения своей структуры (таблицы файлов, каталоги).

Упрощения расчётной модели
Расчёт, как правило, исходит из идеализированных допущений: например, что вся площадь диска используется для записи, а размер минимального элемента, хранящего бит информации, постоянен. В действительности это не так, что также вносит погрешность в итоговый результат.

Таким образом, расчётное значение отражает «сырую» физическую ёмкость диска, в то время как стандартное значение — это полезная ёмкость, которая остаётся доступной пользователю после вычета всей необходимой служебной информации.

Ответ: Полученное в ходе расчёта значение информационной ёмкости диска отличается от стандартного (например, 700 Мбайт для CD) из-за того, что расчёт даёт оценку полной физической («сырой») ёмкости, в то время как стандартное значение — это полезная ёмкость, доступная пользователю. Разница обусловлена большим объёмом служебной информации, которая также записывается на диск, но не является частью пользовательских данных. К такой информации относятся: избыточные данные, вносимые при кодировании (EFM), коды для коррекции ошибок (CIRC), информация для синхронизации и адресации секторов, а также данные в служебных областях диска (Lead-in, Lead-out) и метаданные файловой системы.