WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«Солодовников А.Б. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ Сборник лекций Часть 2 Рекомендовано Методическим советом ДВГУПС в качестве учебного пособия Хабаровск Издательство ДВГУПС 2008 УДК ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОУ ВПО "Дальневосточный государственный

университет путей сообщения"

Кафедра "Изыскания и проектирование железных дорог"

Солодовников А.Б.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

И СЕТИ

Сборник лекций

Часть 2

Рекомендовано Методическим советом ДВГУПС в качестве учебного пособия Хабаровск Издательство ДВГУПС 2008 УДК 004.3(075.8) ББК З973.26я73 С 604 Рецензенты:

Кафедра "Изыскания, проектирование, постройка железных дорог и управление недвижимостью" Иркутского государственного университета путей сообщения (директор Восточно-Сибирского института проектирования транспортных систем, заведующий кафедрой доктор технических наук, доцент В.А.Подвербный) Начальник сервисного центра Хабаровского информационно-вычислительного центра– филиала главного вычислительного центра ОАО "Российские железные дороги" Б.И. Гутин Солодовников, А.Б.

С 604 Вычислительные системы и сети: сб. лекций. В 2 ч. Ч. 2 / А.Б.Солодовников. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. – 114 с.: ил.

Учебное пособие соответствует учебной дисциплине "Вычислительные системы и сети" по государственному образовательному стандарту направления 653600 (270200) "Транспортное строительство" высшего профессионального образования специальности 290900 (270204) "Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство".

Пособие состоит из 2 частей. В части 2 рассмотрены разновидности внешних устройств компьютера, используемых для хранения и переноса цифровой информации, изложены общие сведения о вычислительных сетях, даны практические рекомендации по устранению неполадок персональных компьютеров.

Предназначено студентам дневной формы обучения, а также широкому кругу читателей, интересующихся компьютерами.

УДК 004.3(075.8) ББК З973.26я © ГОУ ВПО "Дальневосточный государтсвенный университет путей сообщения" (ДВГУПС),

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный транспорт России является важнейшим объектом внедрения новых информационных технологий. Работы по информатизации железнодорожного транспорта в нашей стране начались ещё в конце 50-х гг. прошлого века, когда были определены основные направления внедрения вычислительной техники: решение на ЭВМ инженерных задач (составление планов перевозок и формирования поездов, тяговые расчёты, составление графика движения поездов и т.




д.); создание комплексной автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом с приоритетной разработкой системы оперативного управления грузовыми перевозками (АСОУП) и системы резервирования и продажи билетов ("Экспресс"). В 60-е гг. была организована подготовка специалистов по техническим средствам вычислительной техники и программированию, в Министерстве путей сообщения были созданы Управление вычислительной техники и Главный вычислительный центр, на железных дорогах – дорожные вычислительный центры, было внедрено 80 ЭВМ второго поколения. В 1971–1985 гг. Главный вычислительный центр министерства и дорожные вычислительные центры оснащены ЭВМ третьего поколения серии ЕС; созданы информационно-вычислительные сети по управлению грузовыми и пассажирскими перевозками, соединяющие через каналы связи терминалы, станционные вычислительные комплексы с дорожными центрами обработки информации, а последние – между собой и с Главным вычислительным центром; разработан специализированный терминал по продаже и резервированию билетов "Экспресс-2". С 90-х гг. устаревшие ЕС ЭВМ были заменены зарубежными IBM 4381, IBM 9672, HITACHI, COMPAREX (отечественная промышленность прекратила производство аналогичных ЭВМ), внедряются автоматизированные диспетчерские центры управления (АДЦУ), автоматизированные рабочие места товарно-расчётных контор. Широко внедряются безбумажные технологи в перевозочном процессе. Автоматизированы расчёты плана формирования поездов, графика движения поездов для всех сортировочных станций, графика движения пассажирских поездов, расчёты расписания движения поездов, внедрена система интегрированной обработки маршрута машиниста, анализа использования и регулирования вагонного парка (ДИСПАРК). В дистанциях пути внедрены автоматизированные рабочие места мастера по искусственным сооружениям АРМ ИССО, автоматизированная система составления Технического паспорта дистанции пути, на безбумажные технологии переведён документооборот, передача оперативной отчётности между дистанциями пути, службой пути и министерством осуществляется по высокоскоростным электронным каналам передачи данных. В Дорожных центрах диагностики широко используется путеизмерительный вагон ЦНИИ-4, оборудованный компьютерной системой контроля состояния плана и профиля железнодорожного пути.

Лекция 1. СМЕННЫЕ НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ 1.1. Разновидности сменных носителей информации 1.2. Дискеты большой ёмкости и сменные картриджи 1.3. Дисковод LS-120 (Laser Servo 120 Мбайт) 1.4. Магнитооптические накопители 1.5. Устройства Mobile Rack 1.6. Внешние жёсткие диски 1.7. Стримеры – системы хранения информации на магнитной ленте 1.8. Оптические носители информации и приводы 1.1. Разновидности сменных носителей информации Перенос информации с одного компьютера на другой является одной из самых распространённых операций, выполняемых пользователем. Даже при неисправности и отсутствии на компьютере коммуникационного оборудования или устройств для работы со сменными носителями информации можно, открыв корпус системного блока, снять жёсткий диск с одного компьютера и установив его на другую машину в качестве дополнительного IDE-устройства, переписать необходимую информацию. Или, если компьютеры расположены рядом, установить между ними прямое кабельное соединение по параллельным или последовательным портам и скопировать требуемые файлы. Однако, такие приёмы нельзя назвать удобным и быстрым способом переноса информации, для частого использования они не годятся.





Необходимость в сменных носителях информации возникла одновременно с появлением самих компьютеров. Требовалось хранить программные коды и обрабатываемые данные не только в памяти компьютера, но и на внешних носителях, пригодных для транспортировки. Возникла потребность в резервном копировании информации и переносе информации с одного компьютера на другой. Первоначально для этих целей использовали проверенные столетиями перфокарты и перфоленты, затем появились магнитные носители – ленты и гибкие диски (Floppy Disk) и внешние устройства для работы с ними – соответственно стримеры и дисководы для гибких дисков (Floppy Disk Drive, Fdd). Однако, по мере роста среднего потребного объёма и скорости копируемых данных, ёмкости традиционной дискеты формата 3.5", равной 1.44 Мбайт, стало недостаточно, и появились новые типы носителей информации и накопители для работы с ними: ZIP, LS-120, HiFD, Flash-карты и Flash-драйвы, магнитооптические диски, CD и DVD-диски и устройства.

1.2. Дискеты большой ёмкости и сменные картриджи Компания Iomega в 1995 г. начала выпуск дисководов для сменных носителей повышенной ёмкости – устройства Zip для работы с дискетами формата 3.5" ёмкости 100, 250 и 750 Мбайт, а также дисководы Jaz, работающие со сменными накопителями-картриджами вместимостью до 2 Гбайт. Перечисленные дисководы выпускались в двух разновидностях – во внешнем и внутреннем исполнении (в последнем случае дисководы Zip и Jaz вставлялись в монтажный отсек системного блока, подобно жёсткому диску или накопителю для компактдисков. Для подключения устройств к компьютеру предусматривались интерфейсы IDE, SCSI, LPT, USB, FireWire.

Модели дисковода Iomega Zip, подключаемые к компьютеру через интерфейс SCSI или IDE, сравнимы по скорости считывания данных с приводами CD-ROM. Zip-дискеты формата 3.5" не совместимы с традиционными флопнакопителями Fdd 3.5" и, соответственно, дисководы Zip не способны читать обычные 3.5" дискеты объёмом 1.44 Мбайт. В годы, предшествующие повсеместному внедрению на компьютерах приводов CD-R/RW, DVD-R/RW и распространению значительно подешевевшей сейчас флэш-памяти, для удобного переноса файлов с одного компьютера на другой пользовались успехом Zipдисководы во внешнем исполнении, так как они были приемлемо компактны по меркам тех лет и неприхотливы в использовании, а LPT- или USB-порт имелся на каждом компьютере (при этом USB-вариант предпочтительнее, так как пропускная способность шины USB, даже начального стандарта USB 1.1, выше, чем скорость параллельного порта, к тому же LPT-порт на современных компьютерах уже отсутствует). В настоящий момент дисководы Zip-100 и Zip- безнадёжно устарели, практически не используются и не производятся. Более современным можно считать дисковод Zip 750 MB, предназначенный для работы с 3.5" дискетами объёмом 750 Мбайт. Данное устройство подключается к компьютеру через быструю шину USB 2.0 или FireWire и обеспечивает скорость чтения/записи около 7.3 Мбайт/с. Питание дисковода может осуществляться также через шину. Привод Zip 750 обратно совместим со своими предшественниками – Zip 100 и Zip 250 (читает и записывает на дискеты объёмом 250 Мбайт, а с дискет 100 Мбайт только читает). Хотя по ёмкости и пропускной способности Zip-750 всё ещё может конкурировать с популярными сегодня сменными носителями Flash Drive и приводами для компакт-дисков CD-RW и DVD-RW, но большие габариты и цена (около 100$ за дисковод и 12$ за 3.5" дискету) ограничивает круг энтузиастов дисководов Zip теми пользователями, кто последние 10 лет создавал большой архив информации на дискетах Zip.

В конце 90-х гг. ряд компаний (в их числе Iomega, SyQuest Technology, Castlewood, Avatar) предложили новый вид устройств для переноса и хранения информации, представлявших собой гибрид жёсткого диска и флоп-дисковода и получивших название Removable Rigid Disk – сменный жёсткий диск. Пластины жёсткого диска упаковывались в пластиковый защитный кожух в виде съёмного картриджа-дискеты, обычно формата 3.5". Магнитные головки жёсткого диска, электродвигатели и управляющая электроника находились в дисководе, который монтировался в 3.5" отсек системного блока компьютера или изготавливался в виде внешнего устройства, подключаемого к системному блоку через параллельный порт либо какую-нибудь внешнюю шину (USB, FireWire, SCSI).

Когда сменный картридж с пластинами вставлялся в дисковод, устройство принципиально не отличалось от обычного жёсткого диска, поэтому и характеристики устройств данного типа мало отличались от параметров винчестеров:

им были свойственны необыкновенно большая для сменных носителей ёмкость и скорость чтения/записи. К сожалению, стоимость этих изделий тоже не уступала стоимости жёстких дисков, что ограничило их распространение узким кругом пользователей, для которых цена устройства вторична по сравнению с техническими параметрами. Ниже в таблице приводится информация о некоторых приводах сменных накопителей, использующих в своей конструкции принцип устройства жёстких дисков.

Рис. 1.1. Дисковод Iomega REV и сменный картридж для него Из перечисленых в табл. 1.1 устройств в настоящее время выпускаются только приводы Iomega REV 70. Остальные безнадёжно морально устарели.

Устройство Iomega REV предлагает ёмкость хранения, недоступную пока массовым флэш-накопителям с интерфейсом USB, но цена 600 долларов за комплект из дисковода REV и одного 70-Гигабайтного картриджа заставляет потенциального покупателя предпочесть внешний USB-винчестер, который при той же вместимости обойдётся в 3–5 раз дешевле.

Несмотря на стремительный прогресс в области сменных носителей информации большой ёмкости, на многих компьютерах по-прежнему присутствует дисковод для флоппи-дисков объёмом 1.44 Мбайта. Естественной была идея для экономии места и средств совместить в одном устройстве привод для 3.5" картриджей большой ёмкости и 3.5" дисковод для обычных дискет. Такое устройство было создано и получило название LS-120 (некоторые компании продавали это устройство под названиями SuperDisk или A-Drive). Дисководы LS-120 разработаны в 1997 г. компаниями Imation и O.R.Technology, существовали варианты устройства во внутреннем и внешнем исполнении, были предусмотрены интерфейсы подключения IDE, SCSI, LPT и USB. Эти дисководы предназначались для работы со специальными дискетами формата 3.5" повышенной ёмкости – 120 Мбайт. Как отмечалось выше, LS-120 совместим с обычными 3.5" дискетами объёмом 1.44 Мбайт.

LS-120 относится к разряду флоптических (floptical) устройств. Данный дисковод в своей работе использует как магнитные головки, так и луч лазера. В отличие от обычных дискет, на дискеты LS-120 при изготовлении лучом лазера нанесены на поверхности тонкие отражающие дорожки, не несущие никакой полезной информации, но за которыми во время работы дисковода следит лазерная головка LS (Laser Servo) для более точного позиционирования магнитной головки на магнитных дорожках. Точность позиционирования позволила уменьшить размеры магнитных головок по сравнению с традиционными флопдисководами и увеличить тем самым плотность записи дорожек (на каждой стороне дискеты разместилось 1736 дорожек вместо 80, имеющихся на обычной 3.5" дискете). Соответственно увеличилась и ёмкость магнитного диска.

Выпускались две разновидности дисководов LS-120. Второе поколение устройств имело в маркировке обозначение "x2".

Основные характеристики разных моделей дисковода LS- Средняя скорость чтения/записи Вслед за LS-120 была разработана модель LS-240, способная работать с дисками большей ёмкости – 240 Мбайт. При этом сохранилась возможность читать и записывать информацию на обычные 3.5" дискеты. Кроме удвоения объёма используемых дисков, LS-240 могла форматировать обычные 3.5" дискеты под ёмкость 32 Мбайта. В начале 2000-х гг. популярность LS-120 и LS- была сильно подорвана распространением устройств CD-R/RW и флэшнакопителей.

Перечисленные выше сменные носители информации используют магнитную технологию, то есть физическим носителем данных у них является магнитное поле, создаваемое частицами магнитного покрытия. Есть еще один способ записи на сменный диск – магнитооптический (Magneto-Optical, MO), который совмещает в себе надежность оптической и дешевизну и простоту магнитной технологии. Идея магнитооптических накопителей появилась в начале 70-х гг. в IBM. Первые промышленные образцы магнитооптических дисков создала фирма Sony, они появились на рынке в середине 80-х гг. МО-диски не получили первоначально широкого распространения из-за своей дороговизны и сложности, однако со временем отношение к ним изменилось.

Технология записи информации на магнитооптический диск заключается в следующем. При записи лазерный луч фокусируется на диске, покрытом специальным ферромагнитным сплавом. Лазерный луч нагревает часть поверхности диска, куда должна быть выполнена запись, до определённой температуры, называемой физиками "точкой Кюри" (Curi point). При этой температуре (у большинства применяемых в МО-дисках материалов она составляет около 145– 200°C), резко уменьшается магнитная проницаемость вещества, и изменение магнитного состояния его частиц может быть осуществлено относительно слабым магнитным полем с помощью магнитной головки. Внешнее магнитное поле переводит все битовые ячейки участка поверхности диска в одинаковое состояние, при этом стирается вся информация, которая в них хранилась. Затем направление магнитного поля меняется на противоположное, а лазер включается в моменты, когда необходимо изменить ориентацию частиц в битовой ячейке, опять нагревая сплав до точки Кюри. После этой операции сплав охлаждается, и частицы его застывают в новом положении. При чтении используется лазерный луч меньшей мощности (примерно 25 % от мощности записывающего луча). Чтение осуществляется за счёт использования эффекта, известного в физике как "эффект Керра". Он заключается в том, что луч света, отражаемый от участков поверхности, намагниченных с разной поляризацией, также меняет направление плоскости своей поляризации. Поворот вектора поляризации отражённого от поверхности диска луча лазера происходит по часовой стрелке или против неё, всего на один и немногим более градуса, что, однако, можно зафиксировать светочувствительным элементом и трактовать как логический ноль или единицу, которые затем пересылаются в контроллер устройства. Основное достоинство изложенной технологии в том, что она обеспечивает высокую надежность хранения данных, потому что МО-диск в обычных условиях практически не чувствителен даже к очень сильным магнитным полям, а механическая прочности носителя тоже высока. Дорожки с информацией на поверхности МО-диска образуют единую спираль (как в CD/DVD), которая разбивается на секторы. Диски малой ёмкости созданы по технологии CAV (Constant Angular Velocity), в соответствии с которой дорожки всегда разбиты на одинаковое количество секторов. Но поскольку внешние дорожки диска длинее внутренних, значительное пространство диска при этой технологии остаётся неиспользованным. Для увеличения ёмкости носителя в современных МО-дисках применяется технология ZCAV (Zoned Constant Angular Velocity), предусматривающей разбиение поверхности диска на зоны, и в каждой зоне применяется свой угловой размер сектора. Кроме увеличения ёмкости, данное решение также позволяет несколько ускорить чтение и запись. Спецификой МО-технологии являтся то, что запись данных на диск происходит в два этапа:

сначала стирание ранее записанной информации, после – собственно запись.

Эта особенность обусловила появление МО-дисков LIMDOW (Light Intensity Modulation Direct Overwrite). Они содержат дополнительный магнитный слой и позволяют производить запись за один проход, без предварительного стирания.

Магнитооптический диск состоит из нескольких слоев. Самым важным из них является магнитооптический слой, с обеих сторон изолированный слоями прозрачного диэлектрика. Ниже расположен отражающий слой, обеспечивающий отражение лазерного луча. Всё перечисленное крепится на несущий слойподложку и сверху покрывается прозрачным защитным слоем, который оберегает диск от механических повреждений. Для надёжности диск помещается в пластиковый картридж (подобно обычной 3.5" дискете). Внешне МО-диск также похож на обыкновенную дискету, но толще в два раза.

Существует несколько форматов магнитооптических дисков: 2.5", 3.5", 5.25" и 12", но распространение получили накопители и дисководы форматов 3.5" (для массового рынка) и несколько меньше – 5.25" (для требовательных приложений и создания библиотек с очень высокой ёмкостью хранения). Существуют 3.5" диски ёмкостью 128, 230, 540, 640 Мбайт, 1.3 и 2.3 Гбайта. Диски 128 и 230 Мбайт давно сняты с производства. Диски различных стандартов совместимы между собой сверху вниз, то есть дисководы для носителей ёмкостью 2.3 Гбайта могут также использовать диски меньшей ёмкости, например 540 Мбайт. МО-дисководы формата 5.25" используют носители ёмкостью 650 Мбайт, 1.3, 2.6 и 5.2 Гбайта. Производством МО-накопителей в формате 3,5 дюйма занимается компания Fujitsu, а в форм-факторе 5,25 дюймов – Sony.

Изолирующие Характеристики МО-устройств таковы: скорость вращения шпинделя около 4500 об/мин, среднее время поиска – 20–25 мс. Скорость внутренней передачи данных, между диском и контроллером накопителя, составляет до 8.3 Мбайт/с (в данном случае речь идёт о скорости чтения, а скорость записи из-за инертности тепловых процессов значительно меньше). Как правило, дисковод имеет кэш размером до 8 Мбайт. Выпускаются дисководы с интерфейсами SCSI и IDE, обычно во внутреннем исполнении. Магнитооптические устройства в настоящий момент мало распространены, их параметры близки к популярным DVD-RW, в то же время МО-устройства заметно уступают DVD в цене (250– 300 $ за накопитель, 10–20 $ за каждый диск).

Жёсткие диски отличаются от других накопителей информации высоким быстродействием, большой ёмкостью, низким уровнем создаваемого шума.

Одним из немногих недостатоков устройств этого типа можно назвать отсутствие мобильности. Строго говоря, использование жёсткого диска в качестве сменного носителя принципиально возможно, но энтузиастам переноса информации с одного компьютера на другой с помощью жёсткого диска предстоит каждый раз открывать и закрывать корпуса системных блоков обоих компьютеров, извлекать диски из монтажных отсеков, отключать и подключать кабели питания и передачи данных. Такие манипуляции трудоёмки и продолжительны.

Указанный недостаток жёстких дисков устраняется с помощью устройства Mibile Rack. Это электронно-механическое устройство, состоящее из двух частей – картриджа и гнезда (dock). В картридж помещается жёсткий диск, а гнездо содержит электронику для сопряжения с кабелями компьютера и крепится в пятидюймовом монтажном отсеке (drive bay) корпуса системного блока. Переносной картридж с диском вставляется в гнездо и запирается на ключ. Условие применения Mobile Rack состоит в том, что все компьютеры, на которых планируется использовать картридж с жёстким диском, должны иметь одинаковые гнёзда.

Существуют две разновидности устройств Mobile Rack – первые можно подключать к компьютеру только при выключенном питании вычислительной системы (IDE-устройство, не оборудованное специальной электроникой, можно подключать/отключать только при выключенном питании компьютера). Другие Mobile Rack относятся к разряду устройств с так называемым «горячим подключением», это означает, что картридж с жёстким диском можно подсоединить и вынуть из гнезда при работающем компьютере. Как правило, такие Mibile Rack предназначены для интерфейса SCSI, но встречаются подобные устройства и с IDE-интерфейсом. Mibile Rack с горячим подключением из разряда дешёвых и массово распространённых оснащены простейшей электроникой для коммутации питания. При этом сама шина IDE не буферизуется (то есть система устроена так, что при установке устройства накопитель подключается к шине IDE при включенном питании компьютера и только после этого питание подается на диск). Недостаток дешёвых моделей с горячим подключением в том, что если диск не был включен при загрузке BIOS и Windows, подключить (и опознать) его сразу не получится. Но после перезагрузки операционной системы и опознания ею нового устройства, Mobile Rack можно отключать, вынимать, вставлять и опознавать снова как средствами ОС Windows, так и различными программами. Другие, более сложные и дорогие Mobile Rack горячего подключения, содержат дополнительную «интеллектуальную» электронику, позволяющую подключать и опознавать диски в любое время (без перезагрузки BIOS и операционной системы).

Рис.1.3. Установка картриджа Mobile Rack в гнездо.

Некоторые фирмы, выпускающие большой ассортимент традиционных Mobile Rack, в числе которых, например, ViPowER и Chinasia, создали электронные адаптеры, при помощи которых гнездо традиционного Mobile Rack можно подключить к порту USB. Такие адаптеры продаются как отдельно, так и в составе обычных Mobile Rack. Ряд других фирм – например, Skymaster, Interactive Media Corp., Sunrex Technology и другие – предлагают отдельные корпуса для переносных жёстких дисков со встроенными в них контроллерами шин USB. В комплект таких кейсов (их чаще называют HDD case, поскольку это уже не вполне классические Mobile Rack, а скорее корпуса для автономных винчестеров) входит отдельный адаптер питания от сети. Как альтернатива, питание устройства может осуществляться через соответствующие проводники шины USB.

Для стандартных 5.25" приводов (CDROM, CD-R/W или DVD) также выпускаются свои Mobile Rack, чуть больших размеров, но их нельзя вставлять в гнездо обычного Mobile Rack, использующего жёсткий диск.

С появлением скоростных интерфейсов FireWire и USB 2.0 в большом количестве появились внешние жёсткие диски, которые можно подключать к компьютеру через шины указанных типов. При этом наибольшее распространение получили внешние жёсткие диски с интерфейсом USB, поэтому весь класс данных устройств зачастую называют USB-диски. С их помощью можно быстро копировать десятки гигабайт информации и переносить её на другой компьютер. В отличие от Mobile Rack, не требуется беспокоиться о совместимости оборудования и наличии специальных гнёзд (dock), поскольку разъёмы для подключения внешних USB-устройств есть на каждом компьютере. Большинство USB-дисков имеют форм-фактор 2.5", несколько реже встречаются 3.5" устройства и миниатюрные внешние жёсткие диски формата 1.8". Внешние жёсткие диски формата 2.5" более популярны ввиду меньшей стоимости, при значительной ёмкости и быстродействии. Внешним жёстким дискам не требуется дополнительный блок питания, обычно они снабжаются электроэнергией от компьютера через линии питания внешней шины. Данные устройства допускают горячее подключение. Хотя внешние жёсткие диски крупнее популярных сегодня устройств Flash Drive, но при сопоставимой стоимости быстрее записывают/считывают информацию и значительно вместимее. Внешние винчестеры формата 2.5" имеют ёмкость от несколько десятков гигабайт до 1 Тбайта, скорость вращения пластин 4200–7200 об/мин, среднюю скорость передачи данных от 12 до 35 Мбайт/с и выше. На пропускную способность устройства заметно влияет тип применяемого интерфейса: шина USB 2.0 обеспечивает пропускную способность максимум 32 Мбайт/с, в то время как у шины FireWire наименьшая пропускная способность начинается с величины 33.5 Мбайт/с (наибольшая пропускная способность интерфейса FireWire IEEE 1394b достигает 100 Мбайт/с). Существуют внешние жёсткие диски с возможностью комбинированного подключения – в их корпусе имеются разъёмы для обеих шин.

Отдавая предпочтение тому или иному варианту интерфейса, надо учитывать то, что шина USB 2.0 имеется практически на каждом современном компьютере и проблема совместимости при переносе данных с одной машины на другую маловероятна.

Рис.1.4. USB-диск Aegis Mini формата 1.8", объёмом 60 Гбайт.

Обычно внешние жёсткие диски работают медленнее внутренних аналогов.

Использование интерфейсов USB или FireWire ограничивает скорость передачи данных – их пиковая пропускная способность не превышает 100 Мбайт/с. Это мало по сравнению с современным интерфейсом жёстких дисков SATA II, который обеспечивает максимальную скорость до 3 Гбит/с (около 380 Мбайт/с).

По мере увеличения разрешения матриц цифровых фотоаппаратов и популяризации HD-видео старые интерфейсы перестают удовлетворять потребителей, потому что копирование на внешний диск с USB-интерфейсом видеофайла объёмом 30 Гбайт занимает много времени.

В настоящее время используется разновидность интерфейса SATA для подключения внешних устройств – это внешняя шина eSATA. Выпускаются модели внешних жёстких дисков с интерфейсом eSATA объёмом 300 и 500 Гбайт. К данным устройствам подключается кабель eSATA для передачи данных и отдельный кабель питания. Важным качеством внешнего накопителя с интерфейсом eSATA является высокая производительность, но для переноса данных с помощью такого устройства на другой компьютер у последнего тоже должен присутствовать порт eSATA, а это пока редкость. Разъёмы eSATA и SATA отличаются друг от друга. Нельзя подключить к eSATA-контроллеру обычные SATA-диски, и наоборот, подключить диск eSATA через обычный SATAразъём на материнской плате. Поэтому, если у другого компьютера нет порта eSATA, то придётся носить вместе с приводом контроллер eSATA. Это непрактично и даже опасно – тонкую пластину контроллера можно сломать.

Рис.1.5. Внешний вид накопителя Seagate eSATA 500 Gb.

1.7. Стримеры – системы хранения информации на магнитной ленте Использование в вычислительной технике устройств для хранения информации на магнитной ленте (стримеров) началось очень давно – в 50-х гг. Стримеры пришли на смену бумажным носителям информации – перфолентам и перфокартам. Магнитная лента считается надёжным и дешёвым способом хранения, удобным для резервного копирования данных и создания архивов. В настоящий момент существует большое количество технологий и форматов записи на магнитную ленту, разработано множество стримеров – от бюджетных накопителей небольшой емкости, способных удовлетворить потребности маленьких фирм, до библиотек огромной емкости, способных хранить несколько десятков и сотен терабайт информации.

Недостатками магнитной ленты, по сравнению с магнитным диском, являются меньшая скорость чтения/записи и последовательный доступ к файлам вместо произвольного, принятого на дисках. При последовательном доступе стримеру приходится для поиска нужного файла впустую перематывать часть ленты, предшествующую требуемому фрагменту. Конструктивные усовершенствования, постоянно вносимые разработчиками в стримеры и картриджи для них, позволяют сгладить и устранить эти недостатки.

Во всех существующих стримерах, несмотря на конструктивные отличия, используются всего два базовых метода записи: линейная магнитная запись (Linear Recording) и наклонно-строчная магнитная запись (Helican Scan Recording).

Линейная магнитная запись напоминает работу аудио-магнитофона: данные на ленте записываются в виде множества параллельных дорожек. Движение ленты при записи/чтении может выполняться в обоих направлениях – прямом и обратном, что избавляет от необходимости перемотки ленты и экономит время.

Считывающая/записывающая головка во время движения ленты неподвижна.

По достижении конца ленты головка сдвигается на другую дорожку, а лента движется в противоположном направлении. Для увеличения скорости записи/чтения устанавливается несколько головок, которые работают с несколькими дорожками одновременно.

При наклонно-строчной магнитной записи используется принцип, реализованный в видеомагнитофонах: несколько считывающих/записывающих головок размещают на вращающемся барабане, наклонённом под небольшим углом (5– 6°) к направлению протяжки магнитной ленты. Лента при записи/чтении движется в одном направлении.

Оба метода имеют как достоинства, так и недостатки.

1.7.2. Линейная магнитная запись (Digital Linear Tape, DLT) Используется картридж размером 10x10 см, лента шириной 0.5 дюйма. За счет того, что в картридже находится только подающий барабан, а приемный барабан находится в приводе, более эффективно используется объем картриджа. Сам привод получается несколько больших размеров. Технология DLT разрабатывалась компанией Quantum, в настоящий момент развитие данной технологии идёт по двум независимым направлениям – Value DLT и Super DLT.

Технология Super DLT (SDLT) продолжает технологию DLT, но использует другую, более совершенную ленту, другие магнитные головки (CMR, кластер магниторезистивных головок), применяет оптическую систему позиционирования дорожек и пр. При этом сохраняется совместимость со старыми картриджами DLT. Первые устройства, использующие технологию SDLT, назывались SDLT-220, они появились в начале 2001 г. SDLT-220 имели ёмкость 110 / 220 Гбайт (ёмкость без сжатия / со сжатием информации), скорость передачи данных соответственно 11 и 22 Мбайт/с. Более современные устройства второго поколения SDLT-320 имеют характеристики 160/320 Гбайт, 16/32 Мбайт/с. В качестве сменного носителя информации эти устройства используют картридж SDLT размером 106х105х25 мм, накопитель позволяет читать и писать на картриджи DLT IV, применяющиеся на накопителях DLT-80. В настоящий момент выпускаются стримеры третьего поколения, SDLT-600 (36/72 Мбайт/с, 300 / 600 Гбайт).

Стандарт Value DLT (DLT VS) также продолжают технологию DLT. Первые устройства DLT VS80 (3/6 Мбайт/с, 40/80 Гбайт), появились в начале 2000 г. В качестве носителя используется картридж DLT IV, однако формат чтения/записи не совместим с DLT80 и SDLT. Стримеры второго поколения DLT VS160 имеют характеристики 8/16 Мбайт/с и 80/160 Гбайт.

В стримерах данного типа используется лента шириной четверть дюйма.

Полностью закрытый картридж с массивным металлическим основанием имеет двухкатушечную конструкцию. Катушки приводятся в движение ремнем, размещенным внутри картриджа. Картридж имеет небольшое окно для контакта головки чтения/записи с лентой и ролик, который сообщается с приводным ремнем внутри картриджа и с тон-валом привода. Таким образом, лентопротяжный механизм имеет минимальное количество движущихся частей (головка и тон-вал), что обеспечивает надежность. Кроме того, обеспечивается устойчивость при работе в условиях колебаний температур и влажности окружающей среды. Многоканальная головка подвешена при помощи магнитной катушки.

На ленте при изготовлении нанесены специальные синхро-дорожки, которые считываются при движении ленты, а сервосистема на основе считанного синхросигнала постоянно корректирует положение магнитной головки по высоте.

Использование сервосистемы позволяет повысить точность позиционирования магнитной головки и этим увеличить количество дорожек на ленте, увеличить ёмкость носителя информации. Головка чтения/записи в стримерах SLR имеет дополнительный рабочий зазор, что позволяет считывать только что сделанную запись.

Технология LTO (Linear Tape Open Technology) разработана компаниями IBM, HP и Seagate и определяет две спецификации формата носителей – Accelis и Ultrium.

Устройства Accelis ориентированы на минимальное время доступа и максимальную скорость. Причем, для получения минимального времени доступа, за исходное положение ленты в картридже принято не начало, а середина ленты.

В настоящее время данная спецификация не используется.

Устройства Ultrium ориентированы на максимальную ёмкость. Конструкция картриджа и привода напоминает технологию DLT. Особенности технологии LTO: поддержка большого количества параллельных каналов на ленте, высокая плотность записи информации на ленту, улучшенный алгоритм сжатия информации (распознает сжатые данные и отключает компрессию), динамическое перемещение данных из испорченных областей на ленте (при поломке сервомеханизма или одной из головок чтения-записи). Картриджи стандарта Ultrum содержат LTO-CM (LTO Cartridge Memory) – чип для хранения информации о размещении данных на носителе. Технология LTO предполагает использование бесконтактного радио-интерфейса для передачи данных.

Стримеры первого поколения, Ultrium 215 (скорость передачи несжатых / сжатых данных составляет 7.5/15 Мбайт/с, ёмкость соответственно 100 / 200 Гбайт), появились в конце 2000 г. Сейчас выпускается второе поколение Ultrium 230 (15/30 Мбайт/сек, 100/200 Гбайт) и Ultrium 460 (30/60 Мбайт/сек, 200/400 Гбайт), Ultrium 448 (24/48 Мбайт/сек, 200/400 Гбайт), а также стримеры третьего поколения Ultrium 960 (80/160 Мбайт/сек, 400/800 Гбайт).

Картриджи для стримеров стандарта Ultrium имеют габариты 105x102x x22 мм, старшие модели приводов могут читать и писать картриджи младших форматов. Готовится выпуск стримеров нового поколения Ultrium Generation (160/320 Мбайт/сек, 800/1600 Гбайт).

В настоящее время начались поставки накопителей половинной высоты LTO2HH, ориентированных на удовлетворение потребностей предприятий малого и среднего бизнеса. Эти устройства сочетают в себе преимущества открытого формата LTO Ultrium и доступную цену.

1.7.5. Наклонно-строчная магнитная запись При использовании метода наклонно-строчной магнитной записи магнитная лента протягивается с небольшой скоростью (8–10 мм/с) мимо вращающегося с большой скоростью барабана, на котором закреплены головки. За счёт вращения блока головок достигается высокая относительная скорость между лентой и головкой. Поскольку скорость движения ленты невелика, то процессы старта/останова занимают меньше времени, а сама лента испытывает меньшие механические нагрузки, это дает возможность использовать более совершенный тип ленты.

За счет высокой скорости вращения головок при наклонно-строчной записи, между лентой и головкой создается воздушная прослойка, которая существенно снижает трение. Кроме того, современные металлонапыленные ленты (AME) имеют специальное углеродное защитное покрытие (DLC, diamond-like coating) и слой сухой поверхностной смазки, что ещё больше снижает абразивность ленты.

Наклонно-строчная технология предполагает наличие коротких дорожек на поверхности ленты, поэтому можно получить значительно более высокую плотность расположения дорожек (этот параметр измеряется количеством дорожек на 1 дюйм ширины ленты). Благодаря применению более совершенных лент AME плотность записи на самих дорожках дополнительно повышается по сравнению с линейной записью.

(Digital Audio Tape)/ (Digital Data Storage) Формат хранения данных DDS (Digital Data Storage) был разработан в 1989 г. компаниями Hewlett-Packard и Sony на базе формата DAT (Digital Audio Tape). Стримеры формата DAT – недорогие и достаточно эффективные устройства резервного копирования данных относительно небольшого объема. В настоящее время доступны модели DAT 24 (совместимы с картриджами формата DDS-3, ёмкостью без сжатия/со сжатием 12/24 Гбайт, скорость чтения/записи 1.5 Мбайт/с) и DAT 40 (совместимы с картриджами DDS-4, ёмкость 20 / 40 Гбайт, скорость 1–3 Мбайт/с). В 2003 г. появились модели нового поколения – DAT 72 (36/72 Гбайт, скорость 3/6 Мбайт/с). К достоинствам новых моделей следует отнести почти вдвое большую ёмкость, относительно низкую цену и совместимость (чтение/запись) с картриджами DDS-3 и DDS-4. Недостатком является небольшая скорость чтения/записи.

Технология наклонно-строчной записи на магнитную ленту шириной 8 мм была предложена в 80-х гг. фирмой Sony, но впервые эта технология была адаптирована и оптимизирована для записи цифровых данных фирмой Exabyte.

Стримеры стандарта AIT (Advanced Intelligent Tape) были разработаны компанией Sony на базе технологии helican-scan. В стандарте AIT впервые была использована встроенная флэш-память на кассете MIC (Memory-In-Cassette), в которой помещается служебная информация о содержимом ленты и карта распределения данных, позволяющая оптимизировать доступ к ним. Как и другие современные форматы, AIT использует систему трекинга (ATF) для более плотной записи дорожек. К особенностям AIT можно отнести:

• Специально спроектированный механизм охлаждения накопителя, выдувающий воздух от механизмов протяжки ленты и головок чтения-записи.

• MIC (Memory in cassette) перезаписываемый чип на носителе, используемый для хранения информации о содержимом ленты. Следствие внедрения этой технологии – увеличение надежности и главное, среднее время доступа к файлам уменьшилось почти в 2 раза.

• Active Head Cleaner – встроенный механизм для отчистки головок накопителя, активизируемый устройством при появлении большого количества ошибок при работе с лентой. Таким образом, чистящая лента требуется не через заданное количество проходов, а именно тогда, когда она необходима.

• Использование современной ленты AME (Advanced Metal Evaporated).

Использование ленты AME c вакуумным напылением 100 % кобальта позволяет удвоить плотность записи по сравнению с обычной (MP) лентой. Лента значительно меньше подвергается износу благодаря покрытию из алмазоподобного углерода, а головка устройства практически не засоряется, поскольку не соприкасается непосредственно с магнитным слоем.

• Алгоритм сжатия, позволяющий добиться компрессии 2.6:1.

Первые устройства AIT-1 (ёмкость 25 Гбайт, скорость 3 Мбайт/с) появились в 1996 г., в настоящее время выпускаются стримеры четвёртого поколения AIT-4 (200 Гбайт, 24 Мбайт/с).

Формат VXA впервые объединил три технологические новшества – дискретный пакетный формат DPF (Discrete Packet Format), работа на разных скоростях VSO (Variable Speed Operation) и многократное сканирование OSO (Over Scan Operation).

Пакетный формат означает то, что перед записью на носитель данные разбиваются на пакеты, которые состоят из 64 байт пользовательских данных, маркера синхронизации, информации об уникальном адресе, избыточного циклического кода CRC (Cyclic Redundancy Check) и кода исправления ошибок ECC (Error Correction Code).

Поддержка переменной скорости (VSO) позволяет менять скорость ленты в соответствии с изменением скорости передачи данных. Эта инновация устраняет обратные захваты, задержки и вызванный захватами износ носителей. Устранение захватов также снижает скорость износа механизма накопителя, что в свою очередь позволяет повысить надежность и возможность восстановления данных. В случае перерыва в передаче данных в обычных накопителях лента останавливается, отматывается назад, снова останавливается, а затем разгоняется в поступательном направлении до номинальной скорости. В отличие от обычного накопителя, VXA-устройство просто останавливается, ожидает поступления очередной порции данных и продолжает запись с места, где ранее произошла остановка.

Использование многократного сканирования (OSO) избавляет от необходимости четкого согласования направлений движения ленты и записывающих головок. OSO позволяет неоднократно считывать ленту с физическими повреждениями – такими, как нарушение угла наклона дорожки или дефект носителя.

Устройства формата VXA используют также чтение после записи и запись с нулевым допуском. Чтение после записи (Read-After-Write, RAW) предусматривает наличие в стримере двух пар головок на барабане, которые записывают на ленту два перекрывающихся набора дорожек. Первая головка в каждой паре записывает данные, а вторая проверяет их целостность, выполняя чтение после записи RAW. Запись с нулевым допуском (Zero Tolerance Write, ZTW) гарантирует надежное сохранение данных на ленте. В этой процедуре вторая (замыкающая) головка считывает только что записанные пакеты – так же, как и при выполнении операции "чтение после записи". Обнаружив пакет, где требуется исправление ошибок по ECC-коду (использование кода EEC позволяет отслеживать целостность передаваемых данных), VXA-накопитель записывает пакет повторно.

Полудюймовые устройства Super Advanced Intelligent Tape, S-AIT На базе формата AIT в 2001 г. специалисты Sony разработали формат S-AIT (Super Advanced Intelligent Tape). В отличие от AIT (3,5”), кассета и дисковод SAIT имеют форм-фактор 5,25”. В кассете используется один ролик, а ширина ленты составляет 0.5 дюйма. AIT и S-AIT изготавливаются по одинаковой технологии, однако ёмкость кассеты S-AIT в 5 раз больше (500 Гбайт без сжатия) за счет увеличения общей площади ленты. В S-AIT используются все передовые технологии – AME, MIC, Helical Scan и др. S-AIT предлагает также высокую для ленточных накопителей скорость передачи данных – 30 Mбайт/с.

Во второй версии стандарта – SAIT-2 – ёмкость будет увеличена в два раза, до 1 Тбайт (2.6 Тбайт с компрессией) при скорости обмена данными 60 Мбайт/с (156 Мбайт/с с компрессией). В каждом из двух следующих поколений SAIT-3 и SAIT-4 характеристики будут последовательно удваиваться. Другими словами, для SAIT-3 ёмкость составит 2 Тбайт (5.2 Тбайт с компрессией) при скорости обмена 120 Мбайт/с (312 Мбайт/с с компрессией), для SAIT-4 – 4 Тбайт (10.4 Тбайт с компрессией).

1.7.6. Основные характеристики стримеров и сменных носителей При сравнении стримеров, относящихся к различным стандартам, следует принимать во внимание следующие параметры:

• Стоимость хранения информации (отношение стоимости носителя к его ёмкости) – при больших объемах данных и длительном использовании, этот параметр определяет существенную часть стоимости владения.

• Среднее время доступа к файлам – может существенно влиять на скорость чтения данных. По этому показателю устройства с наклонно-строчной записью превосходят устройства с линейной записью, а лидером является технология AIT (SAIT), благодаря наличию MIC-памяти.

• Скорость передачи данных. В реальных условиях производительность любого устройства ниже величины, указанной в спецификациях. Это объясняется тем, что большинство серверов резервного копирования вырабатывает неравномерный прерывающийся поток данных, при этом стример работает в режиме старт-стоп, а старт и остановка ленты занимает некоторое время. У систем с наклонно-строчной записью за счет малой линейной скорости ленты старт-стопный режим работы мало влияет на производительность, в этом отношении особенно выделяются приводы VXA, у которых время не тратится даже на обратный откат ленты перед возобновлением записи.

• Среднее время безотказной работы (MTBF) и рабочий цикл (Duty Cycle) вместе характеризуют надежность устройства, и являются важными критериями при выборе устройства резервного копирования.

В числе наиболее удачных моделей стримеров можно отметить привлекательность технологии LTO и накопителя Ultrium 960. Являясь новой разработкой, этот привод обладает наилучшим комплексом характеристик, предлагая ёмкость картриджа 400 Гбайт информации (без сжатия) и скорость передачи данных в 2.5 раза выше возможных аналогов. При этом стоимость хранения одного Гбайта информации одна из самых низких – 0.4 $/Гбайт.

Более доступным по цене и незначительно уступающим по своим характеристикам является привод SDLT 600. Устройство способно хранить на картридже 300 Гбайт информации и передавать её со скоростью 36 Мбайт/с, при этом, его стоимость в 1.5 раза ниже Ultrium 960.

На сегодняшний день существуют две основные тенденции развития технологий записи на магнитной ленте: это полудюймовая технология – ее представители SDLT(Quantum), LTO-Ultrium (IBM, Certance, HP), SAIT (Sony), (IBM) и 8-мм технология AIT (Sony), Travan (Certance), VXA (Exabyte). Некоторое время ещё будет востребована и 4-мм технология (HP, Certance), но Sony уже отказалась от нее в пользу AIT.

1.8. Оптические носители информации и приводы В конце 70-х гг. прошедшего века компании Philips и Sony приступили к разработке нового типа аудио-носителей, базирующихся на оптической технологии записи и считывания данных, который был призван прийти на смену виниловым грампластинкам. В результате в 1982 г. появились привычные сегодня музыкальные компакт-диски CD-DA (Compact Disk Digital Audio – компактдиски для цифрового звука), а спустя два года вышли и компьютерные CDROM (Compact Disk – Read Only Memory), предназначенные для хранения программного обеспечения.

Компакт-диски имеют толщину 1.2 мм, диаметр диска обычно равен 120 мм (4.72"). Существуют также диски CD-ROM диаметром 3.5, 5.25, 12 и 14 дюймов. Центральная область диска вокруг отверстия шириной 12 мм называется зоной крепления (clamping area). За ней непосредственно следует заголовочная область (load in area), содержащая оглавление диска (TOC – Table of Content). Далее расположена область шириной 33 мм, предназначенная для хранения данных и физически представляющая собой единую дорожку (трек), закрученную в виде спирали. Завершающей является терминальная область (lead out) шириной 1 мм. Внешний обод диска шириной 3 мм предназначен для того, чтобы его было удобно брать в руки. Область хранения данных логически может содержать от 1 до 99 треков, в каждом из которых записывается текстовая, видео- или аудиоинформация. Однако разнородная информация не может быть смешана на одном треке.

Цифровые данные в информационном слое (активном, регистрирующем слое) компакт-диска представляется в виде чередующихся между собой по ходу спирали ямок (pits, питов), нанесённых на поверхности полиуглеродистого пластика, и ровных областей основного слоя (land, земля). Питы имеют ширину 0.5 микрон и длину от 0.8 до 3 микрон, чередуясь с плоскими land-участками, они образуют единую непрерывную дорожку с шагом 1.6 микрона. Участки CD с ровной поверхностью и углублениями отличаются коэффициентом отражения лазерного луча, посылаемого дисководом. Эти отличия отражённого света улавливаются фотоэлементом. Если луч попадает на отражающий свет ровный участок, луч отклоняется на фотодетектор, который фиксирует этот факт как двоичную единицу. Если луч попадает в впадину (pit), то он рассеивается, а фотодетектор фиксирует двоичный ноль. Говоря точнее, ямки и гладкие области компакт-диска не являются в чистом виде нулями и единицами двоичной информации, а представляют собой так называемые канальные биты (channel bits). Четырнадцать подобных канальных битов определяют один информационный бит. Такая схема обеспечивает избыточность данных, благодаря чему информация остаётся при каждом считывании одинаковой, даже если на поверхности диска появились царапины.

Запись информации на оптические диски разновидностей CD-DA и CDROM возможна только вне компьютера, в лабораторных условиях. Изготовление таких дисков состоит из нескольких этапов: создание мастер-диска, создание матрицы, тиражирование диска. Мастер-диск создаётся лазером большой мощности, который под управлением компьютера выжигает на поликарбонатной основе диска спиральную дорожку, образованную ямками-питами, разделёнными плоскими участками. С мастер-диска снимают несколько негативных копий-матриц, которые используются далее для тиражирования CD. Конечную продукцию получают путём литья под давлением пластика-поликарбоната (прочного и износостойкого) в формы негативных штампов. Полученный прессованием диск с одной стороны покрывается напылением отражающего слоя аллюминия, а с другой стороны – прозрачным защитным слоем.

Характеристики компакт-дисков были определены исходя из поставленной первоначально задачи – записи музыки. С этим связан выбор формы дорожки (подобно грампластинкам, компакт-диски имеют одну длинную спиральную дорожку, в отличие от магнитных дисков, на которых расположено множество концентрических кольцевых дорожек). Дорожка спиральной формы более пригодна для последовательного, а не для произвольного доступа к данным, характерного для жёстких дисков. Ёмкость компакт-дисков, первоначально составлявшая 650 Мбайт, была выбрана с точки зрения возможности записи 74 минут музыки. Есть мнение, что время звучания, равное 74 минутам, было выбрано не случайно. Исследователи из компании Sony решили, что компакт-диски будут в первую очередь использоваться для воспроизведения классической музыки, а в то время в Японии самым популярным произведением классики была Девятая симфония Бетховена. Её продолжительность и утвердили в качестве стандартной ёмкости для дисков CD-DA, а с появлением CD-ROM – и для них.

Данные на кольцевых 360-градусных фрагментах спиральной дорожки CDROM организованы в блоки, которые называются секторами. 360-градусные фрагменты спиральной дорожки имеют переменное количество секторов – чем ближе к краю диска располагается окружность, тем больше на ней секторов. К первым, низкоскоростным моделям CD-дисководов, предъявлялось требование обеспечить постоянную линейную скорость чтения данных с диска (Constant Linear Velocity, CLV) не ниже минимальной потребной величины. Базовая скорость чтения, которая обозначается как 1x (один "икс"), составляет 75 секторов в секунду, она соответствует скорости передачи данных 150 Кбайт/с. Этого было достаточно для качественного воспроизведения записанной на CD музыки. В дальнейшем, по мере совершенствования CD-дисководов, их растущее быстродействие стали выражать количеством "скоростей" ("иксами") относительно упомянутой базовой скорости. Так, современный пятидесятишестискоростной CD-ROM (56х) передаёт данные в 56 раз быстрее, чем односкоростной. В числовом выражении скорость чтения с диска в данном случае составит (150 Кбайт х 56) около 8 Мбайт/с.

Для обеспечения постоянной линейной скорости чтения дисководы CDROM должны иметь переменную скорость вращения дисков. При считывании информации на базовой скорости (1х) с внутренней части диска, скорость вращения должна быть около 500 об/мин, при чтении с внешней части диска – около 200 об/мин, то есть скорость вращения должна меняться в 2.5 раза. Чтобы быстро переключаться между разными частями диска, двигателю CDдисковода надо обладать хорошей динамикой. Скоростные CD-ROM, начиная с коэффициента кратности 12х, обеспечивают скорость чтения минимальной требуемой величины (обеспечивающей качество просмотра фильма или прослушивания музыки) с любого места диска даже при постоянной угловой скорости вращения. Поэтому современные высокоскоростные CD-приводы имеют постоянную угловую скорость (Constant Angular Velocity, CAV) и, тем самым, переменную линейную скорость – на периферийных участках диска данные считываются с большей скоростью. Средняя скорость считывания при этом гораздо ближе к минимальным значениям, поскольку запись на диске начинается с внутренних областей.

При выполнении реальных задач разница в производительности CDприводов, имеющих скорости в диапазоне 24х–50х, наблюдателю практически незаметна и может быть измерена только специальными тестами. Более скоростные приводы обладают преимуществом лишь в случае считывания большого количества непрерывно расположенных данных, например при чтении дистрибутивов (установочных программ) крупных приложений. Максимальная достигнутая скорость CD-приводов составляет 56х, хотя устройства со скоростями выше 52х в продаже не встречаются. Причина этого в том, что на скорости чтения 56х частота вращения диска составляет 12000 об/мин и на устойчивости работы устройства начинают существенно сказываться дефекты производства дисков – искажения геометрии, неравномерность массы – порождающие паразитные биения. Большинство дисководов способно автоматически снижать скорость вращения при появлении большого количества ошибок считывания данных. Снижение скорости частично компенсируется наличием в устройствах большого кэша (до 1 Мбайта), который, кроме того, ускоряет работу с большим количеством мелких файлов, требующих многократного позиционирования головки считывания.

Типовой дисковод CD-ROM состоит из блока электроники, двигателя вращения шпинделя, системы оптической считывающей головки и системы загрузки диска. В блоке электроники размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъёмы интерфейса и выхода звукового сигнала. Двигатель шпинделя служит для приведения диска во вращение с постоянной или переменной угловой скоростью. Система оптической головки включает в себя саму головку и устройства её перемещения. В головке размещены лазерный излучатель на основе инфракрасного лазерного светодиода, система фокусировки, фотоприёмник и предварительный усилитель. Длина световой волны луча лазера составляет = 780 нм.

Первые дисководы CD-ROM оснащались интерфейсом SCSI или имели свой интерфейс, который однако не получил дальнейшего развития из-за небольшого количества приложений, поддерживающих его. Современные дисководы CD-ROM имеют IDE-ATAPI или SCSI-интерфейсы и могут подключаться непосредственно к разъёму на материнской плате как IDE- или SCSI-устройства.

В персональных компьютерах наиболее распространены CD-приводы с интерфейсом IDE-ATAPI. Область применения дисководов с интерфейсом SCSI – графические станции, серверы и другие мощные компьютеры. SCSI способен поддерживать надёжное функционирование систем с подключением нескольких дисководов CD-ROM и их работу в многозадачном режиме.

К достоинствам CD-ROM можно отнести дешевизну и компактность хранения информации. В этом качестве CD-носители превосходят гибкие диски и успешно конкурируют с магнитной лентой. Быстродействие – не самая выдающаяся характеристика CD-ROM: наибольшая скорость чтения 7–8 Мбайт/с, что на порядок меньше, чем у жёстких дисков. Среднее время доступа (Access Time) у CD-ROM составляет 80–100 мс, что тоже на порядок хуже аналогичного показателя у винчестеров. Малая популярность дисководов CD-ROM у владельцев персональных компьютеров объясняется тем, эти приводы обеспечивают лишь возможность чтения информации, не позволяя пользователям самостоятельно её записывать на компакт-диски. В настоящее время областью применения компакт-дисков CD-ROM является распространение большими тиражами информации, не требующей редактирования, изменения потребителем.

Это может быть программное обеспечение, базы данных, музыка, видео, компьютерные игры, электронные книги и библиотеки. Тиражирование такой информации на CD-носителях в заводских условиях обеспечивает низкую себестоимость и высокую эффективность производства.

1.8.2. Записывающие дисководы компакт-дисков Неожиданно для самих создателей компакт-дисков, новинка получила широкое распространение в вычислительной технике. Именно благодаря приводам CD-ROM возникло понятие "мультимедиа", у персональных компьютеров появились аудио-функции, в индустрию компьютерных игр пришли большие инвестиции. Технология оптических дисков стремительно развивалась и вслед за "штампованными" заводскими CD-ROM в конце 90-х гг. был разработан новый тип CD, на которые данные мог записывать сам пользователь компьютера. Были созданы диски с однократной (CD-R) и многократной (CD-RW) записью.

Диски CD-R (от слов CD-Recordable) называются записываемыми дисками.

Они обеспечивают возможность однократной записи. Выполнить запись поверх ранее помещённых на CD-R данных невозможно, но неиспользованные части диска позднее могут пригодиться для дозаписи информации. Общий принцип функционирования приводов CD-R таков: при записи информации лазер CDпривода выжигает в информационном слое диска участки (питы), соответсвующие двоичным единицам. Органическое вещество информационного слоя диска при нагревании лазером до критической температуры темнеет, образуется тёмное пятно (пит). Чтение с диска осуществляется менее мощным лазерным лучом. Тёмные участки дорожки отражают меньше света, что фиксируется фотодетектором. Структура дисков CD-R имеет особенности. Для записи используются специальные затоговки дисков (target, или "мишень"), в просторечии чаще называемые "болванки". На поверхность заготовки нанесены три слоя покрытия: непостредственно на основу диска из поликарбоната нанесён активный (регистрирующий, информационный) слой из пластика (с одним из четырёх типов красителей – Metal AZO, цианин, фталоцианин или формазан – смесь цианина и фталоцианина). Активный слой покрывают тонкой отражающей плёнкой из золота или серебра, сверху располагается слой защитного лака. Заготовки также имеют нанесённую спиральную дорожку, используемую для позиционирования записывающей головки. Луч лазера оптически отслеживает "разметку", нанесённую в виде спиральной дорожки на поверхности диска и дисковод корректирует положение головки, обеспечивая точность записи.

Устройства, позволяющие пользователю многократно перезаписывать информацию на оптический диск, называются CD-RW (CD-ReWritable, перезаписываемые CD). Базовая структура CD-RW подобна структуре CD-R. Однако вместо органического записываемого слоя здесь используется сплав серебра, индия, сурьмы и теллура. При нагревании и охлаждении этот сплав ведёт себя своеобразно. Если нагреть его до температуры плавления (500°С), а затем охладить, он перейдёт в аморфное состояние и приобретёт способность поглощать свет. Но если этот состав был нагрет до 200°С и некоторое время выдержан в таком состоянии, то произойдёт отжиг, в результате чего сплав перейдёт в кристаллическое состояние и начнёт пропускать свет. Сплав информационного слоя в кристаллическом состоянии представляет площадки диска (lands), а сплав в аморфном состоянии – впадины (pits). Записанные на диск данные можно стереть путём отжига, возвращающего сплав в кристаллическое состояние. Поверх информационного слоя диска наносится материал, отражающий свет при чтении лазерным лучом. Лазерный луч, используемый в дисководах CD-RW, имеет три уровня мощности. Самая высокая мощность необходима для нанесения питов. Мощность средней величины используется для перевода сплава информационного слоя в кристаллическое состояние, она называется "мощностью стирания". Для чтения записанной на диск информации применяется наименьшая мощность лазера. Материал дисков CD-RW обеспечивает до 1000 циклов перезаписи, что вполне достаточно для большинства пользователей.

Дисководы CD-RW являются недорогими и универсальными устройствами, которые можно применять для работы с компакт-дисками других типов – для чтения CD-ROM, для чтения и записи CD-R. Приводы CD-RW могут оснащаться интерфейсом IDE, SCSI и USB. CD-RW полностью вытеснили дисководы CD-R, поскольку перезаписываемые диски немного дороже записываемых, обеспечивая в то же время значительное удобство в применении.

Запись на записываемые и перезаписываемые диски выполняется средствами операционной системы Windows XP, Vista или с помощью специальных программ: Easy CD Creator, CD Publisher, Nero и т.п. Запись на диск может выполняться пакетным или сессионным способом. Привод с пакетной записью не требует постоянного потока данных на входе. Если данные в буфере исчерпаны, он просто отключает лазер, а при их появлении опять включает, и запись продолжается с прерванного места с минимальными потерями плотности. Такая технология не чувствительна к отставанию потока данных от скорости передачи, что, как правило, приводило к порче диска при обычном способе записи. Однако и этот способ записи не спасает от сбоев в результате физического воздействия на привод в процессе записи (толчки, удары) или в результате отключения питания во время записи кадра. Пакетный способ записи полезен не только при использовании перезаписываемых дисков, его можно применять и для однократных дисков, так как позволяет записывать одну сессию в несколько приёмов (постепенное дописывание на диск). Есть программы, которые позволяют представить записываемый диск в виде обычного диска, на который файлы можно записывать обычным диспетчером файлов (например, программой FAR или с помощью Проводника Windows). Файлы на таком диске могут быть переименованы, изменены или удалены по желанию пользователя (если это перезаписываемый диск). Пакетный способ заключается в предварительном форматировании заготовки диска ("болванки") и разбивке её на векторы, подобно обычным магнитным дискам. После форматирования диска, работать с ним можно как с обычным жёстким диском, или с дискетой большой ёмкости.

Для этого даже не требуется специального программного обеспечения, кроме драйвера привода (например, Adaptec Direct CD) и программы начальной разметки. Но есть один недостаток такого способа записи на CD – некоторые приводы CD-ROM (особенно старые) не будут читать эти диски CD-RW. Сессионный способ записи появился значительно раньше пакетного. Процесс записи одной сессии представляет собой единую операцию, которая не должна прерываться, в противном случае диск будет испорчен. Различается два основных режима записи диска. Это DAO (Disk At Once – диск за раз), и TAO (Track At Once – дорожка за раз). Диск, созданный в первом режиме, является универсальным и способен читаться на любом CD-ROM'е с любым файловым диспетчером, однако этот способ заранее исключает возможность дописывания новых данных. При втором режиме записи диска создаётся многосекционный диск, что позволяет последующую дозапись данных, но при осуществлении записи каждой сессии расходуется дополнительно около 14 Мегабайт на зоны Lead In и Lead Out. Не все приводы способны осуществить запись диска в режиме DAO. В соответствии со стандартом, чтобы диск можно было нормально прочитать всеми предназначенными для этого устройствами, он должен быть закрыт (Closed) путём записи выводной зоны (Lead Out). Закрытие многократно повышает вероятность его успешного считывания в других приводах, хотя большинство последних не обращают внимания на закрытость диска, и считывают его в любом случае. Однако закрытость диска автоматически исключает возможность дописывания дополнительных сессий.

Непосредственно перед началом процесса создания диска необходимо сформировать полный список входящих в сессию файлов, так как последующее добавление файлов на диск возможно только в виде дополнительных сессий (если позволяет свободный объём диска). Чем больше количество записываемых на диск файлов, тем дольше будет процесс записи, поэтому при записи большого количества мелких файлов целесообразно их предварительно поместить в архив, что значительно сократит время записи. Прерывание потока данных при записи на диск может отрицательно сказаться на состоянии диска и чаще всего приводит к его порче. Если это произошло, то в ряде случаев имеется возможность использовать оставшееся свободным пространство диска.

Для этого необходима программа, имеющая опцию закрытия сессии (Close Track), например Adaptec Easy CD Creator версии 3.0 и выше. После закрытия прерванной сессии возможно создание на оставшемся дисковом пространстве аудио-дисков (CD-DA) осуществляется из набора звуковых файСоздание новых сессий.

лов WAV (с заголовком) или RAW (без заголовка). При записи звуковых дисков также возможны два режима записи: TAO, когда каждый файл записывается на собственную дорожку – сессию, или DAO, когда все файлы сбрасываются на одну дорожку. Первый способ более привлекателен в том отношении, что в результате его использования между дорожками (а соответственно и между звуковыми файлами) возникают физические промежутки, слышимые как двухсекундные паузы. В то время как в режиме DAO файлы пишутся встык и дают непрерывное звучание. Однако независимо от режима записи каждый файл оформляется в виде отдельной "звуковой дорожки".

1.8.3. Стандарты оптических дисков и CD-накопителей Популярность компакт-дисков породила массу различных форматов этих дисков: Audio CD (CD-DA), CD-I (CD-Intractive), CD-I-Ready, CD-Bridge, CDROM (ISO 9660, mode 1 и mode 2), Mixed-mode CD, CD-ROM XA (CD-ROM eXtended Architecture, mode 2, form 1 и form 2), Video CD, Photo CD (single и multi-session), Karaoke CD, CD-G, CD-Extra, I-Trax, Enhanced CD (CD Plus), CDText, CD-R, CD-RW, а также систем записи информации ISO 9660 (level 1, level 2 и level 3 (Direct CD for Windows), Joliet, Romeo, Rock Ridge, HFS (Mac), UDF (Diredc CD), ISO/IEC 13346, ISO/IEC 13490.

Несмотря на многообразие форматов, острых проблем с совместимостью дисков разных типов и форматов удалось избежать. Ещё на ранних стадиях разработок CD-стандарты стали разделять на "физические", которые касались непосредственно структуры носителей и принципов записи, и "прикладные", описывающие представление данных. Организация Optical Storage Technology Association (OSTA, www.osta.org), по предложению компаний Hewlett-Packard (HP) и Philips, в своё время приняла спецификацию MultiRead, призванную гарантировать возможность воспроизведения приводами всех четырех физических типов компакт-дисков: CD-DA, CD-ROM, CD-R, CD-RW. С проблемами приходится сталкиваться только на уровне прикладных стандартов. Например, несовместимы между собой диски, записанные для компьютеров РС, Macintosh и игровых приставок.

Стандарты, определяющие форматы данных на оптических дисках, чаще всего называют по цвету обложки издания, в котором они опубликованы OSTA.

Так, Red Book – это стандарт на звуковые диски CD-DA. Yellow Book совместно с ISO 9660 ("High Sierra") в основном определила стандарт для хранения текстовой информации и данных, то есть CD-ROM. Green Book определила интерактивную Plug&Play CD систему (CD-i), предусматривающую поддержку видео, включая MPEG-1, и звука, и рассчитанную на сектор бытовой электроники и видеоигры. Появившийся позднее стандарт ХА (Extended Architecture), являющийся расширением Yellow Book, также предусмотрел возможности для звука и видео, так что появилась определенная совместимость между CD-ROM и CD-i. ХА включает в себя также и Kodak Photo CD. White Book определила Video CD, содержащие сжатые по стандарту MPEG-1 видеофильмы. Стандарт устройств CD-R для однократной записи дисков опубликован в Orange Book.

Аббревиатура "DVD" происходит от слов Digital Versatile Disk – цифровой многосторонний диск (хотя, первоначально DVD означало Digital Video Disk).

DVD-диски имеют значительно большую информационную ёмкость, чем обычные компакт-диски. Ёмкость у DVD может достигать 17 Гбайт, у CD– максимум 700 Мбайт. Информационная ёмкость DVD – дисков обеспечивается большей плотностью записи информации. На обычном CD-дисководе используется луч света в инфракрасном диапазоне с длиной волны = 780 нм. На DVD-устройствах используется луч красного цвета с меньшей длиной волны – = 635650 нм, что позволяет уменьшить размер пита – носителя информации – почти в 2 раза и сократить ширину дорожки. Кроме того, информация считывается с двух различных информационных слоёв – приповерхностного (полупрозрачного) и глубинного (отражающего). Информационная ёмкость может также быть увеличена за счёт использования для записи обеих сторон диска. С учётом сказанного, существует 4 стандарта ёмкости DVD:

DVD-5 (4.7 Гбайт) – однослойный, односторонний диск, DVD-9 (8.5 Гбайт) – двухслойный, односторонний диск, DVD-10 (9.4 Гбайт) – однослойный, двусторонний диск, DVD-18 (17.0 Гбайт) – двухслойный, двусторонний диск.

DVD-14 – двухсторонний диск, одна из сторон которого двухслойная, а вторая имеет один слой, общая емкость составляет 13.2 Гбайт.

Наряду с перечисленными DVD-дисками диаметром 120 мм (4.72"), выпускаются диски диаметром 3.5", предназначенные для использования в компактной аппаратуре, например в цифровых видеокамерах.

информационный Второй слой Предпосылкой для разработки DVD послужило желание создать компактный недорогой носитель цифровой видеоинформации. Одиннадцать конкурирующих фирм-разработчиков сформировали, с целью разработки единого стандарта, организацию DVD Consortium (впоследствии переименованую в DVD Forum, www.dvdforum.org). Окончательные версии стандарта DVD были приняты в 1996 г.

Как и в случае компакт-дисков, стандарты разделились на физические и прикладные. Первые предусматривали пять типов дисков: DVD-ROM, предназначенные для распространения компьютерных данных; DVD-Video, ориентированные на запись фильмов; DVD-Audio, содержащие только аудио-данные при максимально высоком качестве воспроизведения; DVD-R, обеспечивающие однократную запись (конкурентом им стал формат DVD+R); DVD-RAM, позволяющие многократную перезапись и в большей степени ориентированные на компьютерные применения (этим дискам приходится соперничать с DVD-RW и DVD+RW).

После появления спецификаций DVD киноиндустрия потребовала реализовать в новом стандарте систему защиты от пиратского копирования. Во времена становления CD, музыкальные издатели не побеспокоились об охране авторских прав, в результате их бизнес понес громадные потери из-за того, что стало возможным цифровое копирование аудиозаписей без какой-либо ощутимой потери качества. По требованию Голливуда в стандарт DVD-Video к концу 1996 г.

была включена система защиты Content Scrambling System (CSS), после чего и поступили в продажу DVD-диски с фильмами.

Компьютерные диски DVD-ROM появились в начале 1997 г., осенью появились однократно записываемые носители DVD-R. В этом же году из DVD Forum вышли Sony и Philips, которые затем совместно с компаниями Hewlett Packard, Bell, Mitsubishi Chemical, Ricoh, Thomson, Yamaha и Microsoft сформировали организацию DVD+RW Alliance (www.dvdrw.com) для разработки стандарта DVD+RW.

В 1998 г. были выпущены первые серийные диски DVD-RAM ёмкостью 2.6 Гбайт, поддерживающие многократную перезапись, в том же году появились и дисководы DVD-ROM, способные читать такие носители.

В 1999 г. была опубликована окончательная версия 1.0 стандарта DVDAudio, при разработке которого удалось решить проблему, вызванную использованием в Америке и Европе разных технологий для записи звуковых дорожек на дисках DVD-Video – соответственно Dolby Digital AC-3 и MPEG-2, в стандарт включили оба варианта.

В октябре 1999 г. появился первый коммерческий двухслойный двусторонний диск DVD-Video, обладающий максимальной для стандарта DVD ёмкостью 17 Гбайт. Но поскольку большинство изготовителей и потребителей предпочитает более дешевые и простые в производстве односторонние или однослойные носители, в том же октябре 1999 г. была принята спецификация DVD-RAM версии 2.0, благодаря которой ёмкость перезаписываемых дисков DVD-RAM с одной рабочей поверхностью и одним регистрирующим слоем возросла до 4.7 Гбайт.

Однако, параллельно DVD-RAM, в конце 1999 г. появились накопители DVD-RW, также поддерживающие перезапись, а также альтернативные перезаписывающие накопители стандарта DVD+RW, использующие диски емкостью 3.0 Гбайт. Позже, в 2001 г., организация DVD+RW Alliance сумела довести ёмкость носителей с 3.0 до 4.7 Гбайт, аналогично DVD-RAM v.2.0. Появились приводы DVD+RW как для компьютеров, так и для бытовых устройств.

Началась борьба "минусовых" стандартов (DVD Forum) и "плюсовых" стандартов (DVD+RW Alliance).

В 2000 г. DVD Forum опубликовала стандарт DVD-R версии 2.0, согласно которому однократно записываемые диски разделялись на профессиональные и пользовательские, получив соответственно названия DVD-R for Authoring, или DVD-R(А), и DVD-R for General, или DVD-R(G). Профессиональные носители были предназначены для записи на заводе на промышленных установках и непригодны для записи на обычных компьютерных приводах DVD-R. Диски DVD-R(А) предусматривают включение в нулевую зону заголовка DDP (Disc Description Protocol), который требуется при подготовке к производству DVDROM. Второе отличие таких дисков от носителей общего назначения DVDR(G) заключается в применении при записи лазера с длиной волны 635, а не 650 нм. Кроме того, в DVD-R(G) реализована технология защиты от копирования. С точки зрения считывания данных, обе разновидности дисков совместимы с приводами DVD-ROM и бытовыми DVD-плейерами.

В 2001 г. DVD-Forum принял спецификацию DVD-Multi. Удовлетворяющие требованиям DVD-Multi дисководы поддерживают запись и чтение всех продвигаемых DVD Forum записываемых носителей – DVD-RAM, DVD-R и DVDRW. Они полностью совместимы и с дисками CD-R и CD-RW. Разумеется, спецификация DVD-Multi не затрагивает стандарты DVD+RW и DVD+R (первые записываемые носители DVD+R были представлены в 2002 г., намного позже перезаписываемых DVD+RW).

В 2002 г. компании Sony и NEC выпустили первые мультиформатные DVDприводы, поддерживающие одновременно и "минусовые", и "плюсовые" носители. Это начинание было с энтузиазмом принято пользователями, в настоящее время все имеющиеся в продаже пишущие DVD-накопители обеспечивают работу с обоими направлениями DVD-стандартов.

Между тем, противоборство между стандартами продолжалось: в 2003 г.

компании Philips и Mitsubishi Corporation (известная по марке Verbatim) представили двухслойные записываемые носители DVD+R DL (Double Layer), у которых емкость увеличена с 4.7 до 8.5 Гбайт при сохранении совместимости с имеющимися бытовыми плейерами и компьютерными дисководами. В том же году компания Pioneer (из DVD Forum) объявила о разрабатке двухслойных дисков стандарта DVD-R DL.

Для маркировки скоростных характеристик накопителей на оптических дисках обычно используется скоростная формула Kx Mx Nx – для CD-RWдисководов и Rx Dx Lx /Kx Mx Nx – для мультиформатных DVD-дисководов, где R – кратность скорости перезаписи DVD, D – кратность скорости записи DVD, L – кратность скорости чтения DVD, K – кратность скорости записи на CD-R, M – кратность скорости записи на CD-RW, N – кратность скорости чтения CD. Например, мультиформатный DVD-привод NEC ND-4571 имеет скоростную формулу 16х8х16/48х32х48, а CD-RW – дисковод SONY CRX-230E характеризуется формулой 52x32x52. Надо учитывать, что однократная (1х) скорость на CD, как ранее говорилось, равна 150 Кбайт/с, а для DVD – 1350 Кбайт/с.

Фактическая скорость чтения у DVD лежит в пределах 10–25 Мбайт/с. Время доступа на DVD-устройствах довольно большое: 130–170 мс. Это объясняется сложностью оптической системы. Для преодоления указанного недостатка на дисководах увеличивают кэш – до 2 Мбайт.

В 2002 г. ряд фирм, входящих в состав DVD Forum, образовали организацию Blu-ray Disc Association (BDA) и приступили к разработке оптических дисков нового поколения Blu-ray Disk (BD), которые обладают многократно большей ёмкостью и обеспечивают существенно более высокую скорость передачи данных. Актуальность этого направления связана с активным повсеместным вводом в эксплуатацию систем телевидения высокой четкости – HDTV. Компании Toshiba и NЕС при поддержке DVD Forum продвигают альтернативную Blu-ray Disk разработку, которая получила название High Definition DVD (HDDVD).

У технологий BD и HD-DVD много общего: они предполагают использование такой же, как у DVD-дисков, системы информационных (регистрирующих) слоев и рабочих сторон. Совпадают они и по внешним размерам – диаметр дисков составляет 12 или 8 см, толщина равна 1.2 мм. Обе технологии используют синий цвет лазера. Объясним значение последнего факта.

Применительно к оптическим дискам, увеличение плотности записи предполагает уменьшение ширины спиральной дорожки и размеров питов, а также сокращение промежутков между соседними витками дорожки. Чтобы получить световое пятно, соответствующее по диаметру малым размерам питов, требуется уменьшить длину волны лазера (уменьшить световое пятно просто более точной фокусировкой луча мешает явление дифракции). Как отмечалось выше, в обычных CD-приводах используются инфракрасные полупроводниковые лазеры с длиной волны 780 нм. Минимальный размер питов при этом составляет 0.83 мкм, расстояние между осевыми линиями соседних витков дорожки – 1.6 мкм. Таким образом, на диск диаметром 12 см можно записать от 650 до 720 Мбайт данных. Диски DVD имеют вдвое меньшие питы минимальным диаметром 0.4 мкм, расстояние между витками также сокращено вдвое и составляет 0.74 мкм. Для работы с такими дисками пришлось применить лазеры с длиной волны 650 нм, что соответствует красной области спектра. Следующее поколение оптических дисков основано на дальнейшем увеличении плотности записи. Обе конкурирующие технологии – BD и HD-DVD – базируются на применении "синих" лазеров с длиной волны = 405 нм. Получаемое от них световое пятно позволило уменьшить размер питов до 0.15 мкм, а расстояние между витками спиральной дорожки – до 0.32 мкм.

Еще одной важнейшей характеристикой оптической системы CD- и DVDприводов является так называемая числовая апертура объектива (numerical aperture, NA). Эта величина обратно пропорциональна диаметру светового пятна. Связь между числовой апертурой, диаметром пятна и длиной волны лазера можно представить формулой где А – постоянный коэффициент, – длина волны излучения лазера.

С целью уменьшения диаметра светового пятна разработчики не только используют все более короткую волну излучения лазера, но и увеличивают числовую апертуру. При этом для обеспечения оптимальных условий фокусировки приходится уменьшать толщину прозрачного слоя диска. У носителей CD она составляет 1.2 мм, у DVD – 0.6 мм, а у ВD и HD-DVD – всего 0.1 мм. Числовые апертуры применяемых в головках объективов равны 0.45, 0.6 и 0. соответственно.

Итак, за счет увеличения плотности хранения данных удалось увеличить ёмкость рабочего слоя дисков DVD до 4.7 Гбайт. Стандарт ВD предусматривает запись на один слой 25 Гбайт информации. В спецификации HD-DVD достигнута ёмкость 15 Гбайт. Хотя диски Blu-ray имеют более высокую ёмкость, чем HD DVD, их производство требует вложения значительных средств для модернизации существующих заводских мощностей или запуска новых, поэтому получается более дорогой конечный продукт.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 
Похожие работы:

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДЕНО на заседании кафедры экономики и управления в строительстве 26 января 2010г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению научно-исследовательской работы для студентов, магистрантов и аспирантов экономических специальностей и направлений Ростов-на-Дону, УДК 69.003(07)...»

«Министерство образования и науки Российской федерации Северный (Арктический) федеральный университет ГЕНЕТИКА Учебное пособие Архангельск 2010 Рецензенты: В.В. Беляев, проф., Поморского гос. ун-та им. М.В. Ломоносова д-р с.-х. наук; М.В.Сурсо, ст. науч. сотр. Института экологических проблем Севера УрОРАН, канд. биол. наук (участник исследований Чернобыльских лесов) УДК 634.0.165.3 БАРАБИН А.И. Генетика: учеб. пособие - Архангельск: Северный (Арктиче­ ский) федеральный университет, 2010. - 116...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра экономики и управления в городском хозяйстве Управление строительством Методические указания для подготовки к контрольным работам КАЗАНЬ 2012 Составитель: Павлов В.П. Рецензент: Начальник отдела разработки инвестиционных замыслов ООО Базовые инвестиции, к.э.н. Юнусов И.И. Управление строительством. Методические указания для подготовки к контрольным работам студентов...»

«В.Б. Пономарев А.Е. Замураев АСПИРАЦИЯ И ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ И СБРОСОВ Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет–УПИ В.Б. Пономарев А.Е. Замураев АСПИРАЦИЯ И ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ И СБРОСОВ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСУ МАШИНЫ И АГРЕГАТЫ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Научный редактор – проф., канд. техн. наук В.Я.Дзюзер Екатеринбург УДК 666.9.001.575 (042.4) ББК 35.41в П Рецензенты: Пономарев В.Б. П56 Аспирация и...»

«Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мичуринский государственный аграрный университет Кафедра маркетинга, коммерции и товароведения ТОВАРОВЕДЕНИЕ И ЭКСПЕРТИЗА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Рекомендовано УМО по товароведению и экспертизе товаров (область применения: товароведная оценка качества товаров на этапах товародвижения, хранения и реализации) в качестве учебного пособия для студентов высших учебных...»

«Е.В.ФЕДОТОВ ОСНОВЫ СОЦИАЛЬНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ Учебное пособие Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию_ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет Е.В. ФЕДОТОВ Основы социально-психологического управления Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия Нижний Новгород ННГАСУ ББК Ф. Рецензенты:...»

«1 Л.Н. Мазалов ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЙ Новосибирск, 2009 г. 2 Федеральное агенство по образованию Российская Федерация Новосибирский государственный Архитектурно-строительный университет (СИБСТРИН) Сибирское отделение Российской академии наук Институт неорганической химии имени А.В. Николаева Л.Н. Мазалов Физические основы измерения Часть II Учебное пособие Новосибирск, 2009 г. 3 Физические основы измерений Введение I. Иерархия физических объектов и пространственно-временных масштабов...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ХАРЬКОВСКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА В.И. ОСпИщЕВ ОСНОВЫ МАРКЕТИНГА Учебное пособие (для студентов специальности 6.070101 – Транспортные технологии) Харьков Издательство “ФОРТ” 2009 УДК 339.138(075.8) ББК 65.290-2я7 О75 Рецензенты: А.С. Иванилов, д.э.н., профессор, зав. кафедрой экономики Харь­ ковского государственного технического университета строитель­ ства и архитектуры; Г.В. Ковалевский, д.э.н., профессор кафедры маркетинга и ме­...»

«Н.А. МАШКИН О.А. ИГНАТОВА СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ КРАТКИЙ КУРС НОВОСИБИРСК 2012 3 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (СИБСТРИН) Н.А. Машкин, О.А. Игнатова СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ КРАТКИЙ КУРС Рекомендовано Новосибирским региональным отделением УМО вузов Российской Федерации по образованию в области строительства в качестве учебного пособия для студентов заочной формы обучения и второго высшего образования по...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ Факультет дистанционных форм обучения (заочное отделение) АВАКЯН В.В. ЛЕКЦИИ ПО ПРИКЛАДНОЙ ГЕОДЕЗИИ ЧАСТЬ 2 Москва 2014 г. 1 УДК 528.(075.8) Автор: Авакян Вячеслав Вениаминович, профессор кафедры Прикладной геодезии. Лекции по прикладной геодезии. Часть 2. Геодезическое обеспечение гражданского строительства. Учебное пособие для студентов МИИГАиК. Электронная книга. 152 стр. формата А4. Курс лекций...»

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ 24/6/15 Одобрено кафедрой Здания и сооружения на транспорте АРХИТЕКТУРА ГРАЖДАНСКИХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Методические указания к курсовому проектированию для студентов IV и V курсов специальности 270102 (290300) ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО (ПГС) Москва – 2005 С о с т а в и т е л ь — канд. архитектуры, доц. И.Т. Привалов Р е ц е н з е н т — д р техн. наук, проф. В.А. Фисун © Российский...»

«Минский институт управления Методические указания по написанию и оформлению курсовых работ по дисциплине Анализ хозяйственной деятельности в промышленности Минск, 2012 1 Общие рекомендации по написанию и оформлению курсовых работ Курсовая работа является самостоятельным практическим исследованием по выбранной теме. При выборе темы исследования нужно обязательно учитывать специфику деятельности анализируемого объекта. Предлагаемая тематика применима для производящих продукцию и оказывающих...»

«Дальневосточный федеральный университет Школа естественных наук ОЦЕНКА ГОДОВОГО СТОКА И ЕГО ВНУТРИГОДОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Учебно-методическое пособие Составитель И.А. Лисина Владивосток Дальневосточный федеральный университет 2013 1 УДК 26.23 ББК 551.5 О-93 Оценка годового стока и его внутригодовое распределение О-93 [Электронный ресурс] : учебно-методич. пособие / сост. И.А. Лисина. – Владивосток : Дальневост. федерал. ун-т, 2013. – Режим доступа: http://www.dvfu.ru/meteo/book. Данное...»

«Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования Пугачевский гидромелиоративный техникум им. В.И. Чапаева ГЕОДЕЗИЯ С ОСНОВАМИ КАРТОГРАФИИ Методические указания и контрольные задания для студентов заочного отделения средних специальных учебных заведений по специальности 120301 Землеустройство 2011г. Рассмотрены и одобрены Методической комиссией мелиоративных и землеустроительных дисциплин ФГОУ СПО Пугачевский...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.