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[CD-R光碟的新標準DIS13490]
目前, 國際標準組織已經開始研究一種新的CD-R檔案格式, 尚未正式定案的格式叫做DIS13490, 此種標準容許使用者的資料維持跨越平台的交換性, 並可以在CD-R光碟片上更靈活的增加或修改資料.唯讀式光碟機 CD-ROM 不負眾望, 已嚴然成為這個年代最重要的資料儲存和傳輸媒介. 放眼今日的電腦就可見一斑: 麥金塔電腦多數出貨時搭配了CD-ROM光碟機,多媒體電腦 (MPC-Multimedia PC) 更少不了它, 而幾乎每台 Unix 工作站也都內含 CD-ROM 光碟機, 以供安裝系統軟體之用.造成光碟機產業成功的關鍵之一, 在於當初設立了 ISO 9660 標準, 使得各 CD-ROM 光碟片可通用於麥金塔、MS-DOS、Unix、VAX/VMS 等各種電腦平台上.然而, ISO9660 驅動程式用在各種作業系統上的時候, 會產生一些設計上的問題.舉例言之, 使用目錄列表指令要讀取Unix的檔案資料時, 因為部份有關目錄屬性等的延伸資料是隨著檔案內容一起存放, 而非存放在目錄記錄區域內, 如此一來每當執行一項單純的目錄指令, 都得先到每個資料檔案所在的位置上搜尋相關資料, 造成時間的延誤與效率的不彰.ISO9660 還有一個嚴重的致命傷, 那就是無法支援在光碟片上增加資料的功能,也就是我們常說的 Multi-Session 光碟片, 而當柯達相片光碟 (PhotoCD) 出現時, 這項ISO9660 的限制變成了一個急待解決的問題, 因為相片光碟容許在已有相片資料的光碟片上再增加相片, 直至裝滿為止. 此外, 企業界可以借助光碟記錄器, 將專業資料等自行生產製作成少量的光碟片. 他們可以分次寫入資料到光碟片上, 不會浪費光碟片的空間.ISO9660 早在1988年就已設立. 過去幾年之間, 單寫型光碟 (Compact Disc WriteOnce, 簡稱 CD-R)技術已有長足的進步. 並由唯讀型光碟(CD-ROM)演變而成今日的CD-R.其實在當時單寫型系統(WORM)有很多種, 應用方面也不同, 如12吋的單寫型光碟是用在記錄視訊資料(如影碟)或其他大容量資料的應用(如地政資料), 這種光碟片的容量一片在5.6GB (雙面). 另外在可讀寫磁光式光碟系統(MO)上, 也有一些廠牌將WORM 的功能加入, 其方式為採用材質不同之光碟片(即WORM DISC), 此類光碟機可使用二種型態的光碟片, 可讀寫磁光式式及單寫式光碟片, 達到雙功能的目的 (市場上稱之為Multi-Function光碟機), 現已很少見於市面. 而 CD-R 則為單寫型系統中應用最成功的產品.相較於 ISO 9660, DIS 13490 這項新標準可說是青出於藍. 它對光碟片上的軌(Track)及段 (Session)提供了邏輯化的運用能力. 這項突破是利用現有CD-R標準的碟軌記錄達成的.各界接受這項新標準的經過, 也與接受 ISO9660 的管道如出一徹. 在當年ISO9660定案前是由High Sierra Group 所擬定的光碟片上冊(Volume)資料及檔案結構標準, 由歐洲電腦製造廠商公會ECMA加以修改, 並且設定為ECMA 119 標準,隨後被又被設為 DIS9660 標準, 最後定名為 ISO9660. 同樣地, 法蘭克福小組(FrankfurtGroup, 由於首次集合的地點在德國法蘭克福而得名)起草了唯讀型光碟和單寫型光碟的 Volume 區架構及檔案結構標準, 也由歐洲電腦製造廠商公會 (ECMA) 加以修改, 設定為 ECMA168 標準.目前, 這項命明為 DIS13490 的邏輯標準, 正由全球各界人士評估. 在評估其之後,可能設定為 ISO13490 標準. 請讀者留意: 本文中所指的「橘皮書」是對 CD-R所定的實體(Physical)標準, 而 DIS13490 則是訂出 CD-R光碟片上資料的邏輯架構 (Logical).
唯讀型光碟的基本概念
在詳述 CD-R冊區資料及檔案架構之前, 先簡單介紹目前所通用的ISO9660架構.這項標準將光碟片劃分為四個主要部份, 分別為「冊區說明」(Volume Descriptors)、「路徑表格」(Path Table)、「目錄記錄」(Directory Records) 和「擴充屬性記錄」(Extended Attribute Records, 即 XAR). 這四個區域均用以說明資料組織情況, 因此統稱為「描述區」(Descriptors).在「冊區說明」區域, 主要記載了檔案路徑、根目錄及其他光碟重要資訊在光碟上的位置,在此與CD-R光碟最大的不同即是: 唯讀型光碟上的目錄及檔案位置一但被設定後就固定無法變更,因此唯讀型光碟上的檔案路徑及根目錄的位置資料是記錄在「冊區說明」區域內. 「路徑表格」區域內描述的是根目錄和子目錄之間的關係. 而「目錄記錄」區域是列出各目錄下的子目錄或檔案名稱.這種架構的機能,可以提供系統兩種方式來回讀取唯讀型光碟上的樹狀檔案目錄.其一是經由「目錄記錄」, 其二是經由「路徑表格」. CD-R 應用這種方式處理檔案,一但更動了某個檔案或目錄, 就得隨即將每筆目錄記錄重新寫入. 因此之故, 在 CD-R檔案結構下, 各目錄與各檔案之間的關係僅載於「路徑表格」, 換言之, 在CD-R 檔案結構之下的「目錄記錄」並不包含子目錄或檔案的指標.ISO9660的最後一個區域「擴充屬性記錄」(XAR) 則提供了檔案或目錄的所有者(Owner)及群組 (Group) 的識別碼 (ID) 和架構記錄. 然而,「擴充屬性記錄」係記錄在檔案或目錄上, 因此常會阻礙光碟機的運作. 在 CD-R 檔案架構上, 這個問題已經解決了,在後文中解釋.DIS13490 描述區所使用的內部結構資料欄, 與 ISO9660 內部格式所使用資料欄的格式及數值近似. 然而部份資料欄位已經加以修改, 以便 DIS 13490 的結構可支援Posix. 這樣一來, DIS13490 標準便足以涵蓋市場中主要的作業系統, 如 DOS、Mac-OS和 VMS 等等, 其實這些系統廠商的研發者, 都是當初法蘭克福小組的成員.每當連置(mount)上一個冊區(Volume)時, 作業系統都得了解記錄在該媒體上的資料種類及格式. DIS13346 (非單次連續寫入性媒體 nonsequential write-once media 及可重複讀寫式媒體 rewritable media 的冊區及檔案標準)、DIS13490、可能還有一種新的磁帶標準為此特別共同訂定了三者通用的冊區辨識流程. 藉此, 系統可以將適當的冊區標準安裝在適合的媒體上, 之後再利用這種媒體來開機. 此外, 字元集的定義係由ISO9660 標準擴充而成, 對特殊字元的需要已經大幅降低了.ISO9660 所定義的「擴充屬性記錄」部份業已取消, 因為在目錄及表格路徑內記錄延申屬性的區域已擴充了其記錄的功能.
IS13490 標準
分為四部份, 概述如後:
第一部份: 總論, 列示這項標準所涉及的觀念和定義.
第二部份: 開機區域辨識, 描述冊區和開機辨識結構, 以便與其他標準做交換(interchange).
第三部份: 冊區及檔案架構, 描述冊區、檔案描述訊息以及更有效率的擴充屬性新功能.
第四部份: 記錄架構, 定義各種記錄型態,例如固定記錄、可變記錄、流線式記錄 等等.
這項記錄的各部份都是獨立的, 而市場會決定應該支援哪些部份. 因此, 業界人士可以僅採用第一、第二部份, 以供冊區辨識及開機之用, 讓系統了解在連置冊區與檔案系統時, 應該使用哪個驅動器. 倘若業界人士採用第一、二、三部份, 亦即不含記錄架構支援的冊區及檔案結構, 就可以建立一個可以和其他作業系統交換資訊的冊區. 第四部份可以用於迪吉多 VMS 這類支援記錄架構的系統; 許多微電腦作業系統, 如: Mac OS、DOS、Unix 之類, 並不使用記錄結構,因此通常僅採用第一、二、三部份而已.至於 Rock Ridge 檔案格式, 它的主要目的, 在於完全支援 Unix 的 X/Open 和 Posix檔案系統及目錄架構. 藉著運用 ISO9660 目錄記錄裡的系統區域, 創造共通的格式,所以也同時保有和 ISO9660 標準的軟、硬體相容性. 目錄記錄的系統使用區域, 包含使用者識別碼(User ID)、群組識別碼(Group ID)、 接收 X/Open 系統所用的使用者識別碼及群組識別碼、狀態位元、主要及次要裝置等必要資訊. 絕大部分 Unix 上用的CD-ROM 在與其它 Unix 系統交換資訊時, 都已採用了這種光碟標準.Rock Ridge 標準提供與 Unix 系統交換資訊的準則, DIS 13490 則需支援WindowsNT 之類的下一代作業系統. 幸運的是, DIS13490 容許業界人士將資訊寫入描述區及系統使用區域, 因而提供了許多種適合下一代作業系統特殊需求的方式. 只要符合DIS13490 的接收系統(也就是在 CD-R 上讀取資料的系統), 就具備同時支援ISO9660標準的子集部份(subset). 然而, 這些接收系統卻並不支援 ISO 9660 裡的「擴充屬性記錄」(XAR). 因此, 有時可在相同媒體上採用同時可支援 ISO9660 及DIS13490 的雙標準系統.
DIS13490 的架構
DIS13490 標準中的描述訊息, 與 ISO9660 的類似, 可以分為三個部份: CD-R 擴展區域(Extended Area, 簡稱 EA)、終端傳送描述 (End-Transmission Descriptor, 簡稱ETD)以及路徑表格. 冊區描述訊息組(Volume Descriptor Sets, 簡稱 VDS)位於 CD-R 擴展區域之內. 擴充區域裝載了冊區及檔案描述訊息(請參考圖二). 冊區描述訊息組內至少包含一個主冊區描述訊息(Primary Volume Descriptor, 簡稱 PVD)、終結描述訊息(Terminating Descriptor, 簡稱 TD)、 零到多個附屬冊區敘述 (Supplementary VolumeDescriptors, 簡稱 SVD)、終端傳送描述 (ETD) 以及冊區分割說明 ( Volume PartitionDescriptor, 簡稱 VPD).在同一個 CD-R 擴展區域裡, 可以寫入數個開機描述訊息(Boot Descriptors, 簡稱BD). 開機時, 「唯讀啟動程式」(Boot ROM)會掃描並選擇適當的 BD, 以搭配恰當的系統. 系統辨識符號代表了作業系統類別及與系統有關的選項,諸如中央處理器的類別組合及記憶體管理等等.在看過開機描述訊息(BD)以後, 「唯讀啟動程式」就會提供可開機的各種作業系統清單, 由操作者選擇.「主冊區描述訊息」(PVD)說明其冊區、所屬的冊區組、冊區的屬性、其中所使用的字元組, 以及記錄「終端傳送描述訊息」(ETD)的位置及規則. 「附屬冊區敘述」(SVD) 訊息提供另一種冊區辨識符號, 以及它所隸屬的冊區組.
「冊區分割說明」
(VPD)訊息載明冊區分割、分割的屬性以及它的冊區辨識符號.
「終結描述訊息」(TD)
則位於「冊區描述訊息組」(VDS)的最後面. CD-R 是屬於可以增改更新(Updatable)的媒體, 只要寫入新的「冊區描述訊息組」(VDS), 就可以修改冊區訊息, 這種標準也規定如何辨識最新或有效的冊區描述訊息. 此外, 在 CD-R 「擴展區域」(EA) 裡, 或在「終端傳送描述」(ETD)所標明的位置上, 都有一個「檔案系統描述訊息組」(File-SetDescriptor Set, 簡稱 FSDS)為檔案組織識別; 此外, 也有描述檔案組相關的描述訊息欄位中所容許的字元組、檔案組的屬性、應用和出版資訊的選項、選擇性的版權、摘要和書目訊息.「檔案系統描述訊息組」(FSDS)包含一種邏輯觀念的描述訊息及一個「安裝使用描述訊息」(Implementation Use Descriptor, 簡稱 IUD). 「檔案組描述訊息」(FSD)和路徑表格直接相連, 路徑表格列出目錄系統理的每一個目錄, 並描述檔案組裡的每一組檔案. 換言之, 每個冊區至少要寫入一個「檔案系統描述訊息組」(FSDS),才能描述碟片的內容. 此外, 零個以上的「安裝使用描述訊息」(IUD)載明安裝情形並包含該次安裝使用的訊息, 它是屬於描述訊息的一種, 而且已具有目前或未來尚未被定義之作業系統所需的擴充性.所有「冊區描述訊息組」(VDS)、「檔案系統描述訊息組」(FSDS)和「開機描述訊息」(BD)都由一個「起始擴展區域敘述」( Beginning Extended Area Descriptor, 簡稱BEAD) 和一個「擴展區域終結描述」(Terminating Extended Area Descriptor, 簡稱TEAD)所囊括. 因此, CD-R 擴展區域象徵著寫入碟片時使用之冊區及檔案標準, 而CD-R延展區域的數值, 即代表了一個冊區或冊區組所需要的最少描述訊息. 「開機描述訊息」(BD)則為選項.「終端傳送描述」(ETD)是DIS13490 最重要的描述訊息之一. 每當碟片上的資料改變「冊區描述訊息組」(VDS)、「檔案系統描述訊息組」(FSDS) 和「終端傳送描述訊息」(ETD) 都會發揮更新冊區的功能. 碟片愈常更新, 這些描述訊息愈複雜, 因此,這項標準建議了幾項「終端傳送描述訊息」(ETD)的記錄法則, 以便有效地加以搜尋.「終端傳送描述訊息」(ETD)包含一個指標, 指向目前和以前的「冊區描述訊息組」(VDS) 及「檔案系統描述訊息組」(FSDS), 也連續指向前一個「終端傳送描述訊息」(ETD) 並包含一些重要描述訊息的資料, 第一項就是「路徑表格資訊」(Path TableInformation, 簡稱 PTI), 第二項是冊區空間表, 其內有「碟軌規格記錄」(TrackSpecificationRecord, 簡稱 TSR); 而「路徑表格資訊」(PTI)則包含指向路徑表格位置的記錄,容在後文詳述. 至於「碟軌規格記錄」(TSR), 則包含一組記錄, 載明其大小、記錄格式等等.而「主冊區描述訊息」(PVD)與目前、以前的「終端傳送描述訊息」(ETD)之間的關係.多重的「主冊區描述訊息」(PVD) 和「路徑表格資訊」(PTI) 容許多層目錄系統,一個路徑表格載明一個目錄層次系統中的根目錄、其次目錄及與其他有連接關係的目錄, 同時也提供系統中各目錄的位置和目錄檔案的大小.容量結構描述訊息、 路徑表格記錄和目錄記錄都有一個 「擴充屬性區域」(eXtended Attribute Area, 簡稱 XAA), 這個區域結合了以標記標明的屬性,也藉此對本標準提供了擴充功能. 在「擴充屬性區域」(XAA)裡面有目錄記錄標記時, 這些屬性就可和普通檔案連結; 而出現路徑表格記錄時, 這些屬性則與目錄連結.擴衝屬性區域有時包含數個屬性, 屬性的數量甚至可以超出計畫中目錄或路徑表格記錄的大小, 或者這樣的記錄有時也可能含有安裝時位於另一格範圍的屬性. 在這種情況之下,延續範圍的「延伸屬性欄位」(eXtended Attribute Field, 簡稱 XAF) 就可以提供這種功能. 「延伸屬性欄位」(XAA) 可以將一個指定的延續範圍分割成一個供系統使用的區域和一個應用專用的區域.只要應用上述的描述訊息, 就可以根據 DIS13490 在 CD-R 媒體上, 按照橘皮書上的方式來更新檔案. 因此, 可以修改檔案、更動目錄層次, 也可以增加目錄.唯一的限制是單寫型媒體會保留所記錄資料的全部更動情形. DIS13490架構圖中的數值顯示一組簡單的目錄層次系統,這些目錄層次系統可以用本標準加以建立.DIS13490架構圖也顯示了檔案加入一個次目錄時, 架構隨之更改的情形.