Файл: Содержание Введение 2 Проблема увеличения объема диска 30 Устройство чтения компактдисков (cdrom) 31 dvd 32 Другие устройства накопления и хранения информации .doc
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 50
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
называется внешнее устройство ПЭВМ для записи и воспроизведения цифровой информации на кассету с магнитной лентой. Основное их назначение — архивирование редко используемых больших массивов информации, резервное копирование. Это устройство называется floppytape. Оно может подключаться к контроллеру НГМД. В стандарте QIC-40 емкость обычной видеокассеты составляет около 120 Мбайт, в стандарте QIC-80 — 250 Мбайт.
Устройства, работающие в этом стандарте (стандарт разработан для небольших локальных сетей, а также для «неорганизованных» пользователей), выпускаются различными фирмами. Например, фирма Colorado Memory Systems выпускает стриммеры Jumbo 120 и Jumbo 250. Скорость передачи информации в Jumbo 120 — 250 и 500 Кбайт/с, что совпадает со стандартными возможностями контроллера НГМД.
По конструктивному исполнению стриммеры выпускаются внутренними и внешними. Программная поддержка этих стриммеров позволяет сжимать информацию до 6 раз (в среднем — в 2 раза).
Контроллеры этой фирмы выполнены по технологии Plug&Play (95% необходимых параметров определяется программным путем автоматически).
В качестве стриммера может быть использован видеомагнитофон — в России выпускаются платы «АрВид 1010» и «АрВид 1020», дающие возможность при наличии шины ISA подключить к ПЭВМ и использовать в качестве накопителя любой видеомагнитофон. Платы позволяют на стандартную видеокассету записывать 1 — 2 Гбай-та информации. На ленте поддерживается многоуровневая иерархическая система, имеющая общий каталог. Программное обеспечение имеет дружественный интерфейс, выполненный в стиле Norton Commander. Предусмотрена автоматизированная процедура настройки на конкретный видеомагнитофон.
Классификация оптических накопителей информации приведена на рис. 5.
Один из первых оптических накопителей информации — видеопластинка Laservisionфирмы Philips, представляла собой плексигласовый диск диаметром 20 или 30 см с тонким алюминиевым слоем, покрытым защитной пленкой из лака. При нанесении информации в алюминиевом слое делаются углубления, располагаемые вдоль дорожек, как в обычных грампластинках. Отличие заключается в том, что, во-первых, дорожки начинаются в центре пластинки и, во-вторых, что они наносятся лазерным лучом; ширина дорожки при этом составляет 0,4 микрона, расстояние между дорожками — 1,6 микрона. При таких размерах на одном миллиметре радиуса располагаются 600 дорожек. При считывании информации лазерный луч по-разному отражается от основной ровной поверхности (0) и от углублений (1).
Для считывания информации применяются два различных способа:
• CAV (Constant Angular Velocity) — считывание при постоянной угловой скорости;
• CLV (Constant Linear Velocity) — считывание при постоянной линейной скорости.
При CAV пластинка имеет постоянную угловую скорость 1500 об./мин. Дорожки расположены кольцеобразно, каждая дорожка отводится для отдельного видеоизображения, независимо от длины дорожки. На одной стороне пластинки при этом умещаются 54 000 изображений для воспроизведения в течение 36 мин.
Рис. 5. Классификация оптических накопителей информации
При CLV угловая скорость меняется: при чтении внутренних дорожек она равна 1500 об./мин, при чтении внешних — 500 об./мин. На пластинке имеется всего одна спиралеобразная дорожка (от центра наружу). Продолжительность времени воспроизведения увеличивается до 60 мин., но теряется возможность прямого доступа к отдельным изображениям.
Видеокомпакт-диски (CDV — Compact Disk Video) предназначены для воспроизведения на специальном видеопроигрывателе. При диаметре диска 12 см на него наносится двадцатиминутная цифровая запись звука и шестиминутный аналоговый видеосигнал; при диаметре диска 20 см на нем содержится двадцатиминутная запись аналогового видеосигнала и цифрового звукового сопровождения; при диаметре диска 30 см емкость диска такая же, как у видеопластинки Laservision.
Компакт-диск CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory) содержит информацию только в цифровом виде. Диск имеет прозрачную поликарбонатную основу толщиной 1,2 мм и диаметром 8 или 12 см. Конструкция аналогична пластинке Laservision, работает по принципу CLV, угловая скорость изменяется от 200 до 500 об./мин. На одном дюйме по радиусу умещается 16 000 дорожек (тогда как на одном дюйме флоппи-диска — всего 96). Емкость компакт-диска составляет около 650 Мбайт.
Компакт-диск CD-ROM/XA(extended Architecture) отличается от CD-ROM тем, что информация перед нанесением на диск подвергается сжатию. Диск может содержать двоичные коды, графику, видео, текст, аудиоданные.
Интерактивные компакт-диски CD-I(Compact-Disk-Interactive) предназначены для потребительского рынка, используются без ЭВМ. Их производство основано на технологии CD-ROM, но имеет более простое управление.
Диски Photo-CD(совместная разработка фирмы Philips и Kodak) предназначены для хранения в цифровом формате кино- и фотокадров. На диске размещается до 100 кадров, запись полного диска производится за один час.
Bridge-Diskвыполнен по стандарту, который позволяет воспроизводить его на проигрывателе для Photo-CD, дисководе для CD-ROM/XA или на проигрывателе для CD-I.
Компакт-диски CD-WOпозволяют дозаписывать информацию за несколько сеансов. После окончательной записи создается оглавление диска. Обычное устройство для чтения CD-ROM позволяет читать только первую зону CD-WO. Аналогичные возможности предоставляют компакт-диски CD-R, которые допускают дозапись информации по мере ее накопления. Компакт-диски CD-WO и CD-R могут изготовляться по различным технологиям: диск может быть покрыт чувствительным фотолаком, в котором лазер прожигает отверстия, испаряя лак; на подложку диска могут быть нанесены два слоя: один — из искусственных полимеров (имеющих малую теплоту плавления), другой — металлический. При нагревании металла лазерным лучом находящийся под ним слой полимера испаряется, что приводит к образованию пузырька в металлическом слое и, как следствие, к нетиповому отражению считывающего луча в этом месте; поверхность диска может быть покрыта слоем галий-сурьмы или индий-сурьмы, которые при воздействии на них лазерного луча расплавляются и переходят из кристаллического в аморфное состояние, что сопровождается изменением условий отражения и может быть зафиксировано считывающим лазерным лучом.
В основе магнитооптических компакт-дисков (CD-МО)лежит воздействие магнитного поля на нагретый до критической температуры материал. В результате этого изменяются отражающие свойства покрытия диска или производится его намагничивание в определенном направлении. Магнитооптические диски позволяют записывать, читать и стирать информацию. На таких дисках могут быть выделены зоны, предназначенные только для чтения или для многократной записи. CD-MO выпускаются в виде мини-дисков диаметром 2,5 дюйма в пластмассовом корпусе трехдюймовой дискеты. Как для записи, так и для воспроизведения магнитооптических дисков необходимы специальные устройства. Емкость таких дисков составляет не менее 640 Мбайт. Из них могут создаваться магнитооптические библиотеки с автоматической сменой дисков (время на смену дисков составляет несколько секунд), емкость которых измеряется сотнями Гбайтов.
Флоптики — это внешние запоминающие устройства, имеющие две головки: одну — обычную, для работы с дискетами DD и HD, другую — магнитооптическую. Емкость флоптических дискет составляет 21 Мбайт. Разметка флоптической дискеты производится лучом лазера, благодаря чему дорожки плотнее располагаются друг к другу. У флоптических дискет используется тот же магнитный материал, что и у обычных дискет емкостью 2,88 Мбайт - барий-феррит. Количество магнитооптических дорожек на одной стороне — 753, поперечная плотность записи — 1245 дорожек на дюйм, продольная плотность записи — 23 980 бит на дюйм (для сравнения: у DD-дис-кет — 8717, у HD-дискет — 17 434).
В 1995 г. появилась новая технология — DVD (Digital Versatile Disc) — цифровой многофункциональный диск. Технология DVD предусматривает использование в качестве носителя информации оптического диска диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм. Внешне DVD-диск похож на стандартный компакт-диск, но конструкция его значительно сложнее: такие диски могут быть одно- и двухсторонними, с одним или двумя рабочими слоями с каждой стороны. Отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину слое поликарбоната (1,2 мм), а на слое половинной толщины (0,6 мм). Однослойный односторонний диск DVD имеет емкость 4,7 Гбайта, что обеспечивает более двух часов видеотелевизионного качества при записи изображения и звука в сжатом по формату MPEG-2 виде. Двухслойные односторонние диски имеют суммарную емкость 8,5 Гбайта (некоторое уменьшение емкости каждого слоя вызывается необходимостью снизить помехи при считывании дальнего слоя). Емкость двухслойного двустороннего диска DVD составляет около 17 Гбайт.
Устройства для работы с DVD-дисками (DVD-комплекты) могут иметь следующие разновидности:
• DVD-Video (видеоданные с разрешением 1280x1024 и 20-битовое звуковое сопровождение с частотой дискретизации 48 КГц в формате Dolby АС-3 для 2—5 каналов);
• DVD-Audio, позволяющий создавать «полное собрание сочинений» музыкантов с указанным выше качеством;
• DVD-ROM — аналог CD-ROM;
• DVD-R (wRitable), допускающий однократную запись;
• DVD-RW (Rewritable), допускающий многократную запись.
DVD-ROM комплект Encore Dxr2 PC DVD Kit фирмы Creative Labs имеет плату Dxr2, на задней панели которой находятся вход и выход VGA для подключения платы к графическому адаптеру, цифровой выход в формате S/PDIF и стандартный видеовыход для телевизора или магнитофона, обеспечивающий качественное воспроизведение и запись с разрешением 800x600, DVD-дисковод со встроенным буфером размером 512 Кбайт, обеспечивающий считывание DVD-дисков с удвоенной скоростью, а также работу в 20Х-режиме со стандартными CD-дисками.
Для того, чтобы при сохранении физического размера диска ( еще лучше - его уменьшения) на него записывать больше информации необходимо увеличивать плотность записи данных на диск.
С 1997 года в среднем производители жестких дисков увеличивали плотность записи вдвое каждый год.
До сих пор покрытие дисков состояло из сплава кобальта, платины, хрома и бора. Это ферромагнитный сплав, который состоит из частиц, способных под воздействием внешнего магнитного поля записывающей головки менять свои магнитные свойства, например, магнитные полюса. Для увеличения плотности записи эти частицы должны становиться мельче, а магнитный слой - тоньше. Но физическая природа этих частиц не позволяет уменьшать их размер бесконечно, т.к. на магнитные свойства малых частиц уже влияет не только магнитное поле, но и температура - при нагревании диска с него может теряться информация.
Эту проблему пытались решать двумя способами - создавали технологии обработки и улучшения качества сигнала, полученного магнитными головками и создавали сплавы более устойчивые ко внешним воздействиям на частицы. Но такие сплавы требуют более мощные головки записи, что приводит к увеличению энергозатрат и нагреванию диска.
Интересное решение проблемы представила в 2001 году компания IBM. Ученые компании разработали технологию «волшебной пыли» - pixie dust. Эта «антиферромагнитносвязанная» (AFC) многослойная структура позволяет одновременно повысить плотность и надежность записи. В 2001 году «пыль» состояла из рутениевого слоя толщиной в три атома, расположенного между двумя такими же тонкими магнитными слоями. Сверхтонкий слой рутения - металла, не обладающего магнитными свойствами - заставляет смежные слои приобретать противоположную магнитную ориентацию. За счет этого обеспечивается автономность работы отдельных слоев покрытия. При этом намагниченность покрытия надежно удерживается благодаря общей толщине pixie dust.
В 2002 году специалисты IBM усовершенствовали технологию, добавив в pixie dust еще два тончайших слоя из рутения и магнитного сплава. С помощью нового покрытия создан жесткий диск для ноутбука Travelstar 80GN с самой высокой в мире плотностью записи - 70 Гигабит на квадратный
Устройства, работающие в этом стандарте (стандарт разработан для небольших локальных сетей, а также для «неорганизованных» пользователей), выпускаются различными фирмами. Например, фирма Colorado Memory Systems выпускает стриммеры Jumbo 120 и Jumbo 250. Скорость передачи информации в Jumbo 120 — 250 и 500 Кбайт/с, что совпадает со стандартными возможностями контроллера НГМД.
По конструктивному исполнению стриммеры выпускаются внутренними и внешними. Программная поддержка этих стриммеров позволяет сжимать информацию до 6 раз (в среднем — в 2 раза).
Контроллеры этой фирмы выполнены по технологии Plug&Play (95% необходимых параметров определяется программным путем автоматически).
В качестве стриммера может быть использован видеомагнитофон — в России выпускаются платы «АрВид 1010» и «АрВид 1020», дающие возможность при наличии шины ISA подключить к ПЭВМ и использовать в качестве накопителя любой видеомагнитофон. Платы позволяют на стандартную видеокассету записывать 1 — 2 Гбай-та информации. На ленте поддерживается многоуровневая иерархическая система, имеющая общий каталог. Программное обеспечение имеет дружественный интерфейс, выполненный в стиле Norton Commander. Предусмотрена автоматизированная процедура настройки на конкретный видеомагнитофон.
-
Оптические запоминающие устройства
Классификация оптических накопителей информации приведена на рис. 5.
Один из первых оптических накопителей информации — видеопластинка Laservisionфирмы Philips, представляла собой плексигласовый диск диаметром 20 или 30 см с тонким алюминиевым слоем, покрытым защитной пленкой из лака. При нанесении информации в алюминиевом слое делаются углубления, располагаемые вдоль дорожек, как в обычных грампластинках. Отличие заключается в том, что, во-первых, дорожки начинаются в центре пластинки и, во-вторых, что они наносятся лазерным лучом; ширина дорожки при этом составляет 0,4 микрона, расстояние между дорожками — 1,6 микрона. При таких размерах на одном миллиметре радиуса располагаются 600 дорожек. При считывании информации лазерный луч по-разному отражается от основной ровной поверхности (0) и от углублений (1).
Для считывания информации применяются два различных способа:
• CAV (Constant Angular Velocity) — считывание при постоянной угловой скорости;
• CLV (Constant Linear Velocity) — считывание при постоянной линейной скорости.
При CAV пластинка имеет постоянную угловую скорость 1500 об./мин. Дорожки расположены кольцеобразно, каждая дорожка отводится для отдельного видеоизображения, независимо от длины дорожки. На одной стороне пластинки при этом умещаются 54 000 изображений для воспроизведения в течение 36 мин.
Рис. 5. Классификация оптических накопителей информации
При CLV угловая скорость меняется: при чтении внутренних дорожек она равна 1500 об./мин, при чтении внешних — 500 об./мин. На пластинке имеется всего одна спиралеобразная дорожка (от центра наружу). Продолжительность времени воспроизведения увеличивается до 60 мин., но теряется возможность прямого доступа к отдельным изображениям.
Видеокомпакт-диски (CDV — Compact Disk Video) предназначены для воспроизведения на специальном видеопроигрывателе. При диаметре диска 12 см на него наносится двадцатиминутная цифровая запись звука и шестиминутный аналоговый видеосигнал; при диаметре диска 20 см на нем содержится двадцатиминутная запись аналогового видеосигнала и цифрового звукового сопровождения; при диаметре диска 30 см емкость диска такая же, как у видеопластинки Laservision.
Компакт-диск CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory) содержит информацию только в цифровом виде. Диск имеет прозрачную поликарбонатную основу толщиной 1,2 мм и диаметром 8 или 12 см. Конструкция аналогична пластинке Laservision, работает по принципу CLV, угловая скорость изменяется от 200 до 500 об./мин. На одном дюйме по радиусу умещается 16 000 дорожек (тогда как на одном дюйме флоппи-диска — всего 96). Емкость компакт-диска составляет около 650 Мбайт.
Компакт-диск CD-ROM/XA(extended Architecture) отличается от CD-ROM тем, что информация перед нанесением на диск подвергается сжатию. Диск может содержать двоичные коды, графику, видео, текст, аудиоданные.
Интерактивные компакт-диски CD-I(Compact-Disk-Interactive) предназначены для потребительского рынка, используются без ЭВМ. Их производство основано на технологии CD-ROM, но имеет более простое управление.
Диски Photo-CD(совместная разработка фирмы Philips и Kodak) предназначены для хранения в цифровом формате кино- и фотокадров. На диске размещается до 100 кадров, запись полного диска производится за один час.
Bridge-Diskвыполнен по стандарту, который позволяет воспроизводить его на проигрывателе для Photo-CD, дисководе для CD-ROM/XA или на проигрывателе для CD-I.
Компакт-диски CD-WOпозволяют дозаписывать информацию за несколько сеансов. После окончательной записи создается оглавление диска. Обычное устройство для чтения CD-ROM позволяет читать только первую зону CD-WO. Аналогичные возможности предоставляют компакт-диски CD-R, которые допускают дозапись информации по мере ее накопления. Компакт-диски CD-WO и CD-R могут изготовляться по различным технологиям: диск может быть покрыт чувствительным фотолаком, в котором лазер прожигает отверстия, испаряя лак; на подложку диска могут быть нанесены два слоя: один — из искусственных полимеров (имеющих малую теплоту плавления), другой — металлический. При нагревании металла лазерным лучом находящийся под ним слой полимера испаряется, что приводит к образованию пузырька в металлическом слое и, как следствие, к нетиповому отражению считывающего луча в этом месте; поверхность диска может быть покрыта слоем галий-сурьмы или индий-сурьмы, которые при воздействии на них лазерного луча расплавляются и переходят из кристаллического в аморфное состояние, что сопровождается изменением условий отражения и может быть зафиксировано считывающим лазерным лучом.
В основе магнитооптических компакт-дисков (CD-МО)лежит воздействие магнитного поля на нагретый до критической температуры материал. В результате этого изменяются отражающие свойства покрытия диска или производится его намагничивание в определенном направлении. Магнитооптические диски позволяют записывать, читать и стирать информацию. На таких дисках могут быть выделены зоны, предназначенные только для чтения или для многократной записи. CD-MO выпускаются в виде мини-дисков диаметром 2,5 дюйма в пластмассовом корпусе трехдюймовой дискеты. Как для записи, так и для воспроизведения магнитооптических дисков необходимы специальные устройства. Емкость таких дисков составляет не менее 640 Мбайт. Из них могут создаваться магнитооптические библиотеки с автоматической сменой дисков (время на смену дисков составляет несколько секунд), емкость которых измеряется сотнями Гбайтов.
Флоптики — это внешние запоминающие устройства, имеющие две головки: одну — обычную, для работы с дискетами DD и HD, другую — магнитооптическую. Емкость флоптических дискет составляет 21 Мбайт. Разметка флоптической дискеты производится лучом лазера, благодаря чему дорожки плотнее располагаются друг к другу. У флоптических дискет используется тот же магнитный материал, что и у обычных дискет емкостью 2,88 Мбайт - барий-феррит. Количество магнитооптических дорожек на одной стороне — 753, поперечная плотность записи — 1245 дорожек на дюйм, продольная плотность записи — 23 980 бит на дюйм (для сравнения: у DD-дис-кет — 8717, у HD-дискет — 17 434).
В 1995 г. появилась новая технология — DVD (Digital Versatile Disc) — цифровой многофункциональный диск. Технология DVD предусматривает использование в качестве носителя информации оптического диска диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм. Внешне DVD-диск похож на стандартный компакт-диск, но конструкция его значительно сложнее: такие диски могут быть одно- и двухсторонними, с одним или двумя рабочими слоями с каждой стороны. Отражающий слой расположен не на составляющем почти полную толщину слое поликарбоната (1,2 мм), а на слое половинной толщины (0,6 мм). Однослойный односторонний диск DVD имеет емкость 4,7 Гбайта, что обеспечивает более двух часов видеотелевизионного качества при записи изображения и звука в сжатом по формату MPEG-2 виде. Двухслойные односторонние диски имеют суммарную емкость 8,5 Гбайта (некоторое уменьшение емкости каждого слоя вызывается необходимостью снизить помехи при считывании дальнего слоя). Емкость двухслойного двустороннего диска DVD составляет около 17 Гбайт.
Устройства для работы с DVD-дисками (DVD-комплекты) могут иметь следующие разновидности:
• DVD-Video (видеоданные с разрешением 1280x1024 и 20-битовое звуковое сопровождение с частотой дискретизации 48 КГц в формате Dolby АС-3 для 2—5 каналов);
• DVD-Audio, позволяющий создавать «полное собрание сочинений» музыкантов с указанным выше качеством;
• DVD-ROM — аналог CD-ROM;
• DVD-R (wRitable), допускающий однократную запись;
• DVD-RW (Rewritable), допускающий многократную запись.
DVD-ROM комплект Encore Dxr2 PC DVD Kit фирмы Creative Labs имеет плату Dxr2, на задней панели которой находятся вход и выход VGA для подключения платы к графическому адаптеру, цифровой выход в формате S/PDIF и стандартный видеовыход для телевизора или магнитофона, обеспечивающий качественное воспроизведение и запись с разрешением 800x600, DVD-дисковод со встроенным буфером размером 512 Кбайт, обеспечивающий считывание DVD-дисков с удвоенной скоростью, а также работу в 20Х-режиме со стандартными CD-дисками.
-
Проблема увеличения объема диска
Для того, чтобы при сохранении физического размера диска ( еще лучше - его уменьшения) на него записывать больше информации необходимо увеличивать плотность записи данных на диск.
С 1997 года в среднем производители жестких дисков увеличивали плотность записи вдвое каждый год.
До сих пор покрытие дисков состояло из сплава кобальта, платины, хрома и бора. Это ферромагнитный сплав, который состоит из частиц, способных под воздействием внешнего магнитного поля записывающей головки менять свои магнитные свойства, например, магнитные полюса. Для увеличения плотности записи эти частицы должны становиться мельче, а магнитный слой - тоньше. Но физическая природа этих частиц не позволяет уменьшать их размер бесконечно, т.к. на магнитные свойства малых частиц уже влияет не только магнитное поле, но и температура - при нагревании диска с него может теряться информация.
Эту проблему пытались решать двумя способами - создавали технологии обработки и улучшения качества сигнала, полученного магнитными головками и создавали сплавы более устойчивые ко внешним воздействиям на частицы. Но такие сплавы требуют более мощные головки записи, что приводит к увеличению энергозатрат и нагреванию диска.
Интересное решение проблемы представила в 2001 году компания IBM. Ученые компании разработали технологию «волшебной пыли» - pixie dust. Эта «антиферромагнитносвязанная» (AFC) многослойная структура позволяет одновременно повысить плотность и надежность записи. В 2001 году «пыль» состояла из рутениевого слоя толщиной в три атома, расположенного между двумя такими же тонкими магнитными слоями. Сверхтонкий слой рутения - металла, не обладающего магнитными свойствами - заставляет смежные слои приобретать противоположную магнитную ориентацию. За счет этого обеспечивается автономность работы отдельных слоев покрытия. При этом намагниченность покрытия надежно удерживается благодаря общей толщине pixie dust.
В 2002 году специалисты IBM усовершенствовали технологию, добавив в pixie dust еще два тончайших слоя из рутения и магнитного сплава. С помощью нового покрытия создан жесткий диск для ноутбука Travelstar 80GN с самой высокой в мире плотностью записи - 70 Гигабит на квадратный
-
Устройство чтения компакт-дисков (CD-ROM)