Atarium: Ausgerechnet MetaDOS!

Alle reden von CDs. Wir zeigen die verschiedenen Formate und erklären, wie man sie behandelt.

Abb. 1: Ataris Accessory zum Steuern der Audio-Funktionen

Das CD-ROM am Atari hat bereits eine lange Geschichte hinter sich. Genau genommen eine so lange wie der »520 ST«. Ich kann mich genau daran erinnern, daß ich vor sieben Jahren auf der Hannover-Messe 1986 bereits den neugierigen Besuchern erzählen durfte, daß »gegen Ende der Messe« schon ein CD-ROM gezeigt würde. Ganz so schnell ging es zwar nicht, aber Atari zeigte noch im gleichen Jahr erste Prototypen: mit der »Grolier«-Enzyklopädie als Beispielanwendung.

1988 tauchten erste Exemplare des »CDAR504« auf. Aus einer primitiven XBIOS-Erweiterung wurde MetaDOS - ein kompletter GEMDOS-Aufsatz, der über ein echtes Treiberkonzept verfügt ([1] und [2]). CDs in den gebräuchlichen Formaten konnten gelesen werden und über ein Accessory konnte man das Gerät sogar relativ komfortabel als Audio-CD-Player ansteuern (Abb. 1).

Im Laufe des kommenden Jahres wurde vom »Maxon-Verlag« eine CD mit immerhin 40 Megabytes PD-Software produziert. Auf Messen präsentierte Atari »Wer liefert was?«.

Doch bevor es richtig auf Touren gekommen war, kam der Dornröschenschlaf. Und so wäre es bis heute, wenn sich die CD nicht auf allen anderen Computerplattformen etabliert hätte.

Schwungvoll hatte es begonnen, halbherzig ging es weiter: Mal wurde ein Chinon-SCSI-CD-ROM mit Atari-Logo gezeigt, mal eines verschämt bei einem Drittanbieter ausgeliehen. Immerhin raffte Atari sich dazu auf, die für den Betrieb von CD-ROMs notwendige Software zur allgemeinen Benutzung freizugeben.

Dann kam die Photo-CD. Bereits auf der Atari-Messe ’91 konnte man bei »Color Concept« erste Demonstrationen sehen. Es erforderte große Überzeugungskraft, bis Atari bei Kodak den zur Softwareentwicklung notwendigen Lizenzvertrag unterschrieb. Und es war nur dem großen Einsatz der Programmierer zu verdanken, daß man bereits auf der Comdex im November letzten Jahres die ersten Applikationen zeigen konnte.

Nun stehen die Geräte in allen Geschäften und die Preise rutschen. Wie steht es wirklich um die Systemsoftware und was kann man - außer Photo-CD-Dateien zu lesen - mit einem CD-ROM noch anfangen?

Die Dateisystemformate: schon früh sah man in der Branche ein, daß die gängigen Dateisysteme für CD-ROMs nicht besonders gut geeignet waren. Denn selbst im Vergleich mit sehr langsamen Festplatten sind die Zugriffszeiten auf CD ROMs besonders hoch. Daher sollte ein CD-ROM-Dateisystem die Anzahl der nötigen Kopfbewegungen möglichst niedrig halten. Erstes Resultat war der »High-Sierra«-Standard, der Ende 1985 im »Del Webb’s High Sierra Hotel & Casino« ([3]) in Nevada von einigen Firmen festgelegt wurde.

Glücklicherweise beschloß schon wenig später die »International Organization for Standardization« (ISO) eine überarbeitete Fassung - den ISO-Standard 9660. Das ISO-Dateisystem unterscheidet sich in einigen geringfügigen Punkten vom High-Sierra-Dateisystem. CDs in anderen Formaten werden nur noch vereinzelt eingesetzt (beispielsweise Mac-CD-ROMs mit Mac-Dateisystem).

Das ISO-Dateisystem ist, entgegen eines vielgeäußerten Irrtums, kein MS-DOS-Dateisystem. Jedes Computersystem braucht also einen speziellen Treiber, um auf die Dateien zugreifen zu können.

Auf CD-ROMs im ISO-Format können Großbuchstaben, Ziffern und der Unterstrich in Dateinamen verwendet werden. Die maximale Schachtelungstiefe beträgt acht Verzeichnisse. Im Level-1-Format sind jeweils 8 plus 3 Zeichen pro Dateiname möglich (Abb. 2). Man hat hier weitgehend auf die DOS-spezifischen Einschränkungen Rücksicht genommen. Auch Kodaks Photo-CDs haben ein Dateisystem im ISO-Level-1-Format.

Es gibt auch das Level-2-Format, das sich nur in der Maximallänge der Dateinamen unterscheidet: hier sind bis zu 31 Zeichen erlaubt. Da solche CDs für DOS-Applikationen schwer verdaulich sind, wird es nur sehr selten eingesetzt (Abb. 3).

Doch CD-ROMs sind nicht nur im DOS- und im Mac-Markt beliebt. Gerade Workstationhersteller wie »SUN« fördern den Einsatz von CD-ROMs seit Jahren.

Wer Unix benutzt, gibt sich aber auch mit dem Level-2-Format nicht zufrieden. SUN hat daher gemeinsam mit mehreren anderen Herstellern als (kompatible) Erweiterung das »Rock Ridge Format« vorgeschlagen ([4]). CDs in diesem Format können alle Eigenschaften von POSIX-Dateisystemen (erlaubte Zeichen in Dateinamen, Spezialdateien, Timestamps, Zugriffsrechte) unterstützen.

Auch auf physikalischer Ebene gibt es einige Unterschiede, die man kennen sollte (z. B. [5]). Grundsätzlich ist die physikalische Beschaffenheit einer CD (ob mit Audiodaten oder für den Computer bestimmt) gleich: die Daten sind in sogenannten »Frames« zu je 24 Bytes gebündelt. Zu jedem dieser Frames gehören noch einige Bits Fehlerkorrektur- und Steuerungsinformationen, die hier nicht weiter wichtig sind.

Jede CD kann bis 99 Tracks enthalten. Bei einer Audio-CD (CD Digital Audio) entsprechen diese Tracks genau dem, was man erwartet (pro Lied ein Track). Bei CD-ROMs gibt es meistens nur einen Track, der dann das gesamte ISO-Dateisystem enthält.

98 der Frames bilden einen Sektor, der also 2352 Bytes Rohdaten enthalten kann. Bei einer Audio-CD werden für eine Sekunde Musik 75 Sektoren benötigt (Rechenprobe: 24 Bytes * 98 * 75 = 17 600 = 44100 Samples * 2 Kanäle * 16 Bit/ Sample). Wie man sieht, wird der gesamte Platz für die Audio-Daten benötigt; Raum für einen Sektorvorspann gibt es nicht. Daher kann man eigentlich bei Audio-CDs nicht von Sektoren sprechen (die kleinste Einheit sind die Frames; größere Gruppen gibt es nicht und lassen sich daher auch nicht exakt ansteuern).

Abb. 3: Ein Betriebssystem-Update von SUN im Level-2-Format

Ganz anders bei »normalen« CD-ROMs (Modus 1). Bei ihnen werden in jedem Sektor nur 2048 Bytes gespeichert, die restlichen 304 Bytes werden für die Sektorkennungen und weitere Fehlerkorrekturdaten benutzt (bei Audio-Anwendungen sind Datenfehler kein Beinbruch; bei Computeranwendungen hingegen kann schon ein defektes Bit die gesamte CD unbrauchbar machen).

In speziellen Fällen ist die Kapazität wichtiger als die Fehlersicherheit. Für solche Anwendungen gibt es die Modus-2-Sektoren, bei denen pro Sektor 2336 Bytes Nutzdaten gespeichert werden können (die restlichen 16 Bytes werden für die Sektorinformation gebraucht).

Auf einer CD können Sektoren aller Typen gleichzeitig auftreten, sie dürfen jedoch innerhalb eines Tracks nicht gemischt werden. So ist es beispielsweise möglich, Daten und Musik auf einer CD zu kombinieren (prominentes Beispiel: »Multimedia-Beethoven« von »Microsoft«). Leider können keine Zugriffe auf die Daten-Tracks erfolgen, während die Musik abgespielt wird (weil die Musikdaten kontinuierlich eingelesen werden müssen und zudem die Seek-Zeiten so hoch sind).

Damit nicht genug: seit März 1991 gibt es den XA-Standard, der speziell für Multimedia-Anwendungen konzipiert worden ist. Er definiert zwei neue Sektorformate (Modus 2/XA 1 mit 2048 Bytes und Modus 2/XA 2 mit 2324 Bytes), die innerhalb eines Tracks gemischt werden dürfen. Ziel ist, komprimierte Musikdaten (oder gar Grafikdaten) abzuspielen, während gleichzeitig Computerdaten eingelesen werden.

Wie man schon an den Bezeichnungen der Sektorformate sieht, sind die XA-Sektorformate nur spezialisierte Formen der normalen Modus-2-Sektoren. Das bedeutet, daß man auch mit älteren CD-ROMs neuere CDs mit XA-Sektoren einlesen kann, sofern die Treibersoftware intelligent genug ist (sie muß dann die Fehlererkennung und -korrektur übernehmen, siehe zum Beispiel in [5] und [8]). Für DOS-Rechner gibt es solche Treiber tatsächlich.

Abb. 2: Die Maxon-PD-CD von 1989

Was haben nun »Photo-CD« und »CD-I« damit zu tun? Sie benutzen Sektoren im XA-Format 1. Auf älteren CD-ROMs ohne diese intelligente Treibersoftware sind sie also nicht zu lesen.

Bleibt das Schlagwort »Multisession«: bei Kodaks Photo-CD-System ist es möglich, Bilder in mehrere »Sitzungen« auf das Medium schreiben zu lassen. Die Daten der Folgesession stehen dabei »hinter« dem letzten Track der vorherigen Session. CD-ROM-Laufwerke, die nicht multisessionfähig sind, können also nur die erste der Sessions lesen; alle weiteren Daten bleiben unsichtbar. In der nächsten Ausgabe zeigen wir, wie man CD-ROM-Laufwerke anschließen kann, und welche Treibersoftware dazu notwendig ist.

Zum Schluß noch ein »Update«: die XHDI-Spezifikation ([9] und [10]) für Massenspeicher ist jetzt in der Version 1.10 erhältlich. Neu sind in erster Linie eine Erweiterung der IDE-spezifischen Teile und neue Funktionen, die es Treibern für »fremde« Dateisysteme leichter machen sollen, auf die Platte zuzugreifen (die nächste Version des Minix-Dateisystems von Stephen Henson wird sich diese Möglichkeit zunutze machen). Die Spezifikation ist als »xhdi-110.zoo« unter anderem in der Maus Münster (0251/77...) und auf dem FTP-Server »ftp.uni-muenster.de« (Verzeichnis »pub/-atari/Docs«) zu finden, uw

Quellennachweis:

[11 Julian P. Reschke: »Meta-DOS - Laufwerke von A bis Z«, ST-Magazin 12/1990, Seite 66

[2] Julian F. Reschke: »Mehr als 16 Laufwerke unter TOS«, ST-Magazin 8/1991, Seite 64

[3] Apple Computer, Inc.: »CD-ROM & the Macintosh Computer - A gentle, technical introduction to creating CD-ROMs for the Apple Macintosh computer family«

[4] Rock Ridge Technical Working Group: »Rock Ridge Interchange Protocol, Version 1 - an ISO 9660:1988 compliant approach to providing adequate CD-ROM support for POSIX file system semantics«

[5] Dr. Bernd Steinbrink: »Compact mit Format - Entwirrung der diversen CD-ROM-Formate«, c't 2/1993, Seite 178

[6] Dr. Bernd Steinbrink: »Bilderspuren -Aufzeichnungs- und Grafikformate der Photo-CD«, c’t 4/1993, Seite 236

[7] Roger C. Alford: »CD-ROM Inside and Out«, Byte 3/1993, Seite 197

[8] Claus Brod: »Lichtspiele II, Chaotisches über Codes«, ST-Computer 11/1988, Seite 54

[9] Julian F. Reschke: »Die XHDI-Spezifikation«, ST-Magazin 6/1992, Seite 85

[10] Julian F. Reschke: »Kurz vor Multi-TOS«, ST-Magazin 4/1993, Seite 62


Julian F. Reschke
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