Файл: Современные носители информации, их эволюция, направление развития.doc
Добавлен: 24.11.2023
Просмотров: 647
Скачиваний: 41
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Четвертое поколение (ближайшее будущее): Holographic Versatile Disc. Основной революционной технологией в развитии оптических носителей информации считается технология голографической записи, позволяющая увеличить плотность записи на оптический диск примерно в 60-80 раз. Первые голографические диски были представлен еще в 2006 году, а сам технологический стандарт был окончательно утвержден в 2007 году. В 2010 году было объявлено, что преодолена планка объема носителя в 515 Гб, но данная модель голографического диска не была пущена в производство.
РАЗДЕЛ II. Современные носители информации
В ходе работы над проектом мною были рассмотрены три вида современных носителей информации: жесткие дики, оптические диски и флеш-память.
Жесткие магнитные диски (винчестеры)
Ж
есткие носители бывают двух типов — внутренние и внешние. Их механическая часть практически идентична. Отличия — лишь в интерфейсе подключения и корпусе. Внутренние аппараты подключаются по SATA, а портативные — по USB. Переносные модели заключены в корпуса, которые защищают их от внешнего воздействия.Физическая структура винчестера представлена комплектом пластин, которые еще называют дисками. Их покрывает магнитный слой — плоттер. Вращающийся вал — шпиндель — служит соединительной деталью. Есть еще намагниченные головки. Каждая из них движется по одной из пластин, таким образом считывая и записывая информацию.
Обе поверхности пластин задействованы во время записи файлов. Шпиндель крутится на одной и той же скорости.
Данные пишутся по трекам — концентрическим дорожкам. Они поделены на сектора по 512 байт.
В настоящее время выделяют следующие характеристики HDD:
Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. С момента создания первых жестких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная емкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жестких дисков достигает нескольких терабайт памяти.
Физический размер (форм-фактор). Почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3.5, либо 2.5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1.8 дюйма, 1.3 дюйма, 1 дюйм и 0.85 дюйма.
Время произвольного доступа — время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик — от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски.
Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).
Стандарт SATA
Большая часть современных жестких дисков поддерживают стандарт SATA, подразумевающий передачу информации на скорости до 6 гигабит в секунду.
Уровень шума, дБ
Когда-то жесткие диски были довольно шумными - при записи и чтении информации они издавали громкий треск. К счастью, к 2015 году шумы HDD почти ввели на нет, а для дальнейшего снижения уровня шума можно пользоваться специальными муфтами. Приемлемым уровнем шума для настольного ПК является 25-30 дБ. Диски для ноутбуков издают еще меньше шума.
Скорость передачи данных при последовательном доступе:
внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с;
внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с.
Оптические диски
C
D-дискиКомпакт-диск имеют в диаметре 12 см и изначально вмещали до 650 Мбайт информации (или 74 минуты звукозаписи). Однако, начиная приблизительно с 2000 года, всё большее распространение получали диски объёмом 700 Мбайт, которые позволяют записать 80 минут аудио, впоследствии полностью вытеснившие диск объёмом 650 Мбайт. Встречаются и носители объёмом 800 мегабайт (90 минут) и больше, однако они могут не читаться на некоторых приводах компакт-дисков.
CD - ROM , созданный промышленным способом, состоит из трех слоев. Основа диска, созданная из прозрачного поликарбоната, занимает основной объем диска. При изготовлении основы методом штамповки или литья под давлением на нее наносится информационный узор, и в результате чего получается прозрачная пластиковая пластина, гладкая с одной стороны, а с другой - содержащая множество микроскопических впадин, глубина которых отсчитывается от поверхности (land ). Далее на основу наносится отражающий металлический слой (чаще всего алюминий), а затем - защитное покрытие из тонкой пленки поликарбоната или специального лака, на котором часто размещается полиграфия - различные рисунки и надписи
CD - R . Тип оптического диска для одноразовой записи. При записи данных физические отметки делаются на поверхности носителя маломощным лазером и так как эти отметки не могут быть стерты, запись осуществляется только однажды.
CD - RW - перезаписываемый CD ( rewritable CD ). Он позволяет пользователю делать запись по старым данным или удалять отдельные файлы.
Принцип работы заключается в том, что лазерный диод излучает маломощный пучок света длиной 730–780 нм, который, проходя через направляющую призму и разделитель луча, попадает на отражающее зеркало. Во время записи мощность лазерного луча значительно возрастает, а при стирании данных уменьшается. Подчиняясь командам микропроцессора, каретка с отражающим зеркалом перемещается к нужной дорожке. Лазерный луч отражается от диска, попадает на зеркало, затем на разделитель луча и далее на направляющую призму. Из призмы луч попадает в фотодатчик, фотодатчик посылает сигналы во встроенный в привод компакт-дисков микропроцессор, где данные обрабатываются и передаются по шлейфу на материнскую плату.
DVD-диски
В отличие от компакт-дисков, Стандартной емкостью таких дисков считается 4,7 Гб. DVD -носители могут быть двухслойными или двухсторонними. Емкость двухслойного DVD составляет 8,5 Гбайт, двухстороннего - 9,4 Гбайт. Двухсторонние диски фактически представляют собой два одинаковых носителя, склеенных друг с другом (для считывания второй стороны диск необходимо переворачивать).
Существует пять физических форматов (или книг) DVD:
DVD-ROM - среда хранения данных большой емкости
, только для чтения;
DVD-R - однократная запись, многократное чтение; формат, родственный CD-R;
DVD-RAM - перезаписываемый (стираемый) вариант DVD, который первым появился на рынке и впоследствии нашел в качестве конкурентов форматы DVD-RW и DVD+RW. Имея тот же самый размер как стандартный CD (диаметр 120 мм, толщина 1,2 мм), диски DVD обеспечивают до 17 Гбайт памяти со скоростью передачи выше, чем для CD-ROM, временем доступа, подобным CD-ROM, и имеют четыре версии:
DVD-5 - односторонний однослойный диск вместимостью 4,7 Гбайт;
DVD-9 - односторонний двухслойный диск на 8,5 Гбайт;
DVD-10 - двусторонний однослойный диск 9,4 Гбайт;
DVD-18 - вместимость до 17 Гбайт на двустороннем двухслойном диске.
На первый взгляд диск DVD не отличается от CD: пластмассовый диск диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм, оба используют лазеры, чтобы читать данные, записанные во впадинах на спиральной дорожке. Однако семикратное увеличение DVD по вместимости данных сравнительно с CD было в значительной степени достигнуто путем напряжения всех допусков системы-предшественника. Во-первых, дорожки размещены более плотно, шаг дорожки DVD (расстояние между ними) уменьшен до 0,74 мкм, более чем в 2 раза по сравнению с 1,6 мкм для CD. Во-вторых, спецификация DVD позволяет считывать информацию более чем с одного слоя, изменяя фокусировку луча лазера чтения. В-третьих, DVD позволяет использовать двусторонние диски.
В каждой из групп носителей можно выделить три основных типа дисков:
-
диски только для чтения (CD- ROM, DVD- ROM); -
диски с возможностью однократной записи (CD- R, DVD- R, DVD+ R, DVD- RDL, DVD+ RDL); -
диски с возможностью многократной записи (CD- RW, DVD- RW, DVD+ RW, DVD- RAM).
Blu - ray Disc (от англ. blueray - «голубой луч», сокращенно BD) - новое поколение оптических накопителей высокой плотности, разработанное консорциумом компаний во главе с Sony. Этот стандарт не имеет общих корней с DVD. Плотность записи на один слой составляет 25 Гбайт.
В технологии Blu- ray для чтения и записи используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 и 780 нм соответственно. Такое уменьшение позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD - до 0,32 мкм - и увеличить плотность записи данных.
Базовое значение скорости составляет 36 864 Кбит/с, что в 27 раз больше, чем у DVD, и в 243 раза превосходит CD. Проигрыватели с двукратной скоростью передачи данных способны превзойти скорость 73 000 Кбит/с.
BD-R/BD-R DL . Сокращение, которое используется для обозначения записываемых Blu-ray-дисков. Носители BD-R имеют один рабочий слой, вмещающий 25 Гб данных.
BD-R DL снабжены двумя рабочими слоями, поэтому их емкость в 2 раза выше.
BD-RE/BD-RE DL. Перезаписываемые Blu-ray-диски рассчитаны на 1000 циклов записи. На них можно разместить столько же данных, как и на не перезаписываемые носители.
Флеш-память (Flash Memory) – твердотельная полупроводниковая энергонезависимая и перезаписываемая память.
Считывать информацию из флэш-памяти можно большое число раз в пределах срока работы накопителя (от 10 лет), но количество процессов записи ограничено (около 100 000 циклов перезаписи).
Флэш-память считается более надежным видом носителя информации, т.к. не содержит подвижных механических частей (как, например, в жестком диске).
Преимущества флэш-памяти: высокая скорость доступа к данным; низкое энергопотребление; устойчивость к вибрациям; удобство подключения к ПК; компактные размеры; дешевизна.
Недостатки флэш-памяти: ограниченное число циклов записи; чувствительность к электростатическому разряду.
USB-флеш-накопители могут использовать интерфейсы USB 2.0 или USB 3.0, а также microUSB и Lightning.
Принцип работы Программируемым элементом является плавающий затвор, помещённый в электрически изолированную область (диэлектрик). Наличие или отсутствие электронов на плавающем затворе и определяет характер информации. Заряд отсутствует, значит «О», присутствует - логическая «1».
Объем памяти
Главная характеристика любой "флешки". За многие годы развития флеш-памяти максимальный ее объем в USB-накопителях достиг невероятных высот - в кармане теперь можно носить целый терабайт данных.
Наиболее популярными объёмами на данный момент считаются 16 и 32 Гб.
Скорость чтения и записи данных, МБ/с
В случае флэш-накопителями эта характеристика формируется из трех составляющих: скорости чтения, скорости записи и интерфейса подключения. Скорость чтения у всех флэшек всегда выше скорости записи.
Как правило, максимальные показатели скорости влияют на интерфейс подключения флэш-накопителя, который может быть двух видов – USB 2.0 и USB 3.0. В первом случае (2.0) мы имеем дело с максимальной пропускной способностью равной 480 Мбит/с. Таким образом, максимальная скорость чтения или записи флэшки с интерфейсом USB2.0 не может превышать 60 Мб/c.
Что же касается интерфейса USB 3.0, то здесь пропускная способность достигает до 5 Гбит/c, что делает возможным осуществлять передачу данных на скорости 640 Мб/с.