Сучасні пристрої запису інформації
Введення
У людини завжди була потреба зберегти результати його праць, якби вони були матеріальними або розумовими. Для цієї мети здавна використовувалися різні способи: стародавня людина вів записи за допомогою малюнків, тому що він не володів писемністю, з появою писемності і з'явилася можливість більш інформативно викладати свої думки, для чого стали використовуватися глиняні таблички, папірус, папір, берест і навіть кам'яні стіни. Але з розвитком людської цивілізації, з розвитком різних наук кількість інформації, що підлягає збереженню, поступово збільшувалася і доводилося придумувати нові методи або поліпшувати старі. Так ще в 1041-48 р.р. в стародавньому Китаї були зроблені перші спроби друкарства (Бі Шен), яке в 15-16 ст набув поширення в Європі, а створення в 1814 друкарської машини поклало початок сучасної поліграфії. Тоді ж, у 16 ст., Італієць Ромнецатто винайшов "друкарські піаніно", щоправда, яке не отримало розповсюдження, а взагалі з тих пір був запатентований і створено близько 300 різних конструкцій друкарських машинок, хоча практичне застосування знайшли лише 25-30 з них. Хоча це були і досить недосконалі конструкції, вони істотно підняли індивідуальну продуктивність. У 1857 р. англієць Леон Скотт створив перший пристрій, що реєструє акустичні коливання, а в 1878 році американець Томас Едісон за таким же принципом було створено фонограф, що дозволяв записувати й відтворювати різні звуки і людську мову. Так з'явилися перші пристрої механічного запису інформації, а 40-50-х р.р. нашого сторіччя з'явилася перша технологія запису інформації на магнітні носії, що вивело цей процес на принципово новий рівень.
З розвитком комп'ютерної техніки обсяги інформації в електронній формі почали стрімко зростати. Програми для ПК і обсяг оброблюваної і зберігається ними інформації обчислюється не десятками чи сотнями кілобайт, як на зорі комп'ютерної ери, а десятками і сотнями мегабайт, до того ж зросла і цінність самої інформації. Все це зумовило потребу в ємних, швидких і надійних пристроях запису інформації.
На сьогоднішній день існує 3 основних технології запису інформації: електронна (чіпи пам'яті різних видів), магнітна (жорсткі (гнучкі) диски, стримери, накопичувачі на змінних дисках великої ємності (Iomega Zip, Iomega Jaz та ін)), оптична (оптичні диски CD-ROM, DVD та ін) і Магнітооптична.
Оптична технологія
Накопичувачі на CD (приводи CD-ROM та ін)
На сьогодні існує три оптичних технології (о 4-ій (DVD) мова піде в окремому розділі) - це власне CD-ROM (функціонально відповідає ПЗУ, тому й ROM), дисководи WORM (Write Once Read Many times) і останній , відомий під іменами перезаписуваний оптичний, пере оптичний або CD-RW (ReWritable).
CD-ROM
Музичні оптичні компакт-диски прийшли на зміну вініловим в 1982 році - приблизно в той же час, коли з'явилися перші персональні комп'ютери фірми IBM. Ці пристрої були результатом плідної співпраці двох гігантів електронної промисловості - японської фірми Sony і голландської Philips. Строго певна ємність компакт-дисків пов'язана з такою цікавою історією.
Виконавчий директор фірми Sony Акіо Моріта вирішив, що компакт-диски повинні відповідати запитам виключно любителів класичної музики - не більше і не менше. Після того, як група розробників провела опитування, з'ясувалося, що найпопулярнішим класичним твором в Японії в ті часи була 9-та симфонія Бетховена, яка тривала 72-73 хвилини. Тому було вирішено, що компакт-диск повинен бути розрахований саме на 74 хвилини звучання, а точніше, на 74 хвилини і 33 секунди. Так народився стандарт, відомий як "Червона Книга" (Red Book). Коли 74 хвилини перерахували в кілобайти, вийшло 640 Mb.
Фахівці ж Philips визначили мінімальні вимоги до якості запису звуку і регламентували, наприклад, такі характеристики аудіо компакт-дисків, як їх розмір, метод кодування даних та використання єдиної спіральної доріжки.
Дві вищезгадані фірми відіграли також провідну роль при розробці першої специфікації цифрових компакт-дисків - так званої "Жовтої Книги" (Yellow Book), або просто CD-ROM. Вона послужила основою для створення компакт-дисків з комплексним представленням інформації, тобто здатних зберігати не тільки звукові, а й текстові та графічні дані (CD-Digital Audio, CD-DA). При цьому привід, читаючи заголовок диска, сам визначав його тип - аудіо-або цифрові дані. У цьому форматі, однак, не регламентувалися логічні та файлові формати компакт-дисків, оскільки рішення цих питань було повністю віддано на відкуп фірмам-виробникам. Це, зокрема, означало, що компакт-диск, який відповідає вимогам "Жовтої Книги", міг працювати тільки на конкретній моделі накопичувача. Такий стан справ, особливо у зв'язку з великим комерційним успіхом компакт-дисків, зрозуміло, не могло задовольнити виробників подібних пристроїв. У загальних інтересах необхідно було терміново знайти компроміс.
Саме тому другий стандартом де-факто для цифрових компакт-дисків стала специфікація HSG (High Sierra Group), або просто High Sierra. Цей документ носив, взагалі кажучи, рекомендаційний характер і був запропонований основними виробниками цифрових компакт-дисків з метою забезпечити хоча б деяку сумісність. Дана специфікація визначала вже як логічний, так і файловий формати компакт-дисків.
Створена специфікація виявилася настільки привабливою, що стандарт ISO-9660 (1988 рік) для цифрових компакт-дисків, в принципі збігався з основними положеннями HSG. Зауважимо, що всі компакт-диски, що відповідають вимогам стандарту ISO-9660, який визначає їх логічний і файловий формати, сумісні одна з одною. Зокрема цей документ визначає, яким чином знайти на компакт-диску його вміст (Volume Table Of Contents, VTOC). Базовий формат, запропонований в HSG-специфікації, багато в чому нагадував формат флоппі-диска. Як відомо, системна доріжка (трек 0) будь-якої дискети не тільки ідентифікує сам флоппі-диск (його щільність, тип використовуваної ОС), а й зберігає інформацію про те, як він організований за тек, файлів і піддиректоріях. Ініціює доріжка даних на компакт-диску починається зі службовою області, необхідної для синхронізації між приводом і диском. Далі розташована системна область, яка містить відомості про структуруванні диска. У системній області знаходяться також директорії даного тому з покажчиками або адресами інших областей диска. Істотна відмінність між структурою компакт-диска і, наприклад, дискетою полягає в тому, що на CD системна область містить пряму адресу файлів в підтеках, що має полегшити їх пошук.
Міжнародний стандарт ISO-9660 описує файлову систему на CD-ROM. ISO-9660 першого рівня нагадує файлову систему MS-DOS: імена файлів можуть містити до 8-ми символів, розширення імені файлу (що складаються з 3-х символів) відокремлюється від імені файлу точкою. Імена файлів не можуть містити спеціальних символів ("~", "-", "+", "="). При іменуванні файлів використовуються символи тільки верхнього регістру, цифри та символ "_". Імена каталогів не можуть мати розширень. Кожен файл має версію, номер версія відділяється від розширення символом ";". Каталоги можуть мати вкладеності 8. Стандарт ISO-9660 другого рівня дозволяє використовувати в іменах файлів до 32 символів, накладаючи описані вище обмеження. Диски, створені із застосуванням такого стандарту, не можуть використовуватися в ряді ОС, в тому числі і MS-DOS.
Специфікація CD-I (Interactive) була запропонована в 1988 році. Цей стандарт визначав використання дискового плеєра без підключення його до комп'ютера. Пристроєм відображення в даному випадку повинен був стати, наприклад, звичайний телевізор. Зрозуміло, що використовувався і його стандартний звуковий канал. Крім цього, CD-I пропонувала кілька рівнів якості відтворення аудіо-та графічної інформації. Дана специфікація викладена в "Зеленій Книзі" (Green Book). Зауважимо, що так звані CD-I-Ready-диски є якоюсь сумішшю між аудіо-CD (Red Book) і мультимедіа-диском (Green Book). Таким чином, на аудіоплеєр прослуховується тільки звукова інформація, а у пристрої CD-I відтворюється вся разом.
Стандарт CD-ROM XA був створений у 1990 році зусиллями фірм Microsoft, Philips і Sony як "міст" між CD-ROM і CD-I. Таким чином, ХА-диск міг відтворюватися на CD-I-плеєрі або приводі, що відповідає стандарту Yellow Book (при використанні спеціального програмного забезпечення). Формат специфікації CD-ROM XA сумісний зверху вниз з форматами, рекомендованими High Sierra та ISO-9660. Проте в новій специфікації закладено вже набагато більше можливостей. По-перше, формат ХА дозволяє здійснювати багато сеансовий запис на диск. По-друге, основною відмінною особливістю приводів CD-ROM ХА є так звана техніка чергування (interleaving). Специфікація ХА дозволяє одночасно зберігати на диску графічні, текстові і звукові дані, причому графіка може включати як стандартні картинки і анімацію, так і полнооб'емное відео (full-motion).
Інший відмінною рисою специфікації ХА є стиснення звукових даних, що дозволяє зберігати на одному диску до декількох годин аудіоінформації замість звичайних 74-х хвилин. До речі, саме через стиснення мінімальна швидкість передачі інформації не повинна бути менше 150 Кбайт/с.
Ще одна специфікація, прийнята в 1991 році і викладена в "Помаранчевих Книгах" (Orange Books), відноситься до записується і стирані дискам. У першій книзі йдеться про магнітооптичних дисках (CD-MO), які допускають як стирання, так і перезапис інформації. Друга книга присвячена накопичувачам з одноразовою записом типу WORM. До подібних накопичувачів відносяться пристрої, що відповідають, наприклад, специфікації CD-ROM XA.
У 1993 році була анонсована ще одна книга - White Book ( "Біла"). У її створенні взяли участь JVC, Matsushita, Philips і Sony. У цьому документі визначалися основні параметри відео-СД - компакт-диска, на якому можна було зберігати 72 хвилини високоякісного відео разом зі стереозвуком. Зберігання даних на відео-CD базується на методі стиснення інформації, що зветься MPEG (Motion Picture Experts Group). Відео-CD можуть відтворюватися на спеціальних відео-CD-плеєрах, CD-I-плеєрах зі спеціальним картриджем "Digital Video", а також на комп'ютері зі спеціальною платою MPEG-декодера і приводом CD-ROM.
Специфікація White Book є в даний час ідеальним засобом для зберігання цифрового відео - це єдиний стандартний шлях відтворення відео на мультимедіа-PC.
Після прийняття специфікації White Book були переглянуті і перероблені з урахуванням її перші версії стандарту Green Book. Світ цифрового відео став належати "Білій Книзі".
Наприкінці 1994 року були анонсовані так звані музичні мультимедіа-компакт-диски. Ця специфікація має назву CD Plus. Подібні диски містять дві частини, одна з яких - аудіо, а інша - CD-ROM. Записану музику можна прослуховувати на аудіоплеєр, а доступ до мультимедіа-інформації (і музиці) можливий на приводі, підключеному до ПК.
Отже, були розглянуті практично всі найбільш поширені формати зберігання даних на CD-ROM. Як вже було сказано, відмінною рисою всіх цих форматів є їхня відмінність від файлової системи, яка використовується в MS-DOS. Таким чином, для доступу до даних, що зберігається на CD-ROM, необхідно перетворення форматів. Для цих цілей фірма Microsoft випустила спеціальний драйвер, який називається Microsoft CD Extention (mscdex.exe). Він входить в комплект поставки MS-DOS, а також поставляється практично з усіма приводами CD-ROM.
Пристрій і принцип роботи
Як відомо, більшість накопичувачів бувають зовнішніми і вбудованими. Приводи компакт-дисків у цьому сенсі не є винятком. Більшість пропонованих в даний час накопичувачів CD-ROM відносяться до вбудовуваним. Зовнішній накопичувач, як правило, коштує дорожче.
На передній панелі кожного накопичувача є доступ до механізму завантаження компакт-диска в привід. Також там розташовані індикатор роботи пристрою (звичайно Busy), гніздо для підключення навушників або стереосистеми (для прослуховування аудіодисків), а також регулятор гучності (також для аудіо-CD). Крім того, при використанні контейнера на передній панелі є отвір, за допомогою якого можна отримати компакт-диск навіть в аварійній ситуації, наприклад якщо не спрацьовує кнопка Eject.
На задній панелі практично всіх без винятку приводів CD-ROM перебувають принаймні три роз'єми: інтерфейсний, харчування й аудіо. Роз'єм для виведення звуку дозволяє підключати привід до звукової карти. Це зручно при прослуховуванні аудіодисків, оскільки не вимагає перемикання акустичної системи або навушників з одного гнізда на інше.
Крім цих роз'ємів при використанні SCSI-інтерфейсу з задній панелі приводу доступні також резистори-термінатори пристрої та набір перемичок (jumpers), або перемикачів (switches), які визначають номер пристрою і режим роботи.
У приводі компакт-дисків можна виділити кілька базових елементів: лазерний діод, Сервомотори, оптичну систему (що включає в себе розщеплюють призму) і фотодетектора.
І так, зчитування інформації з компакт-диска, також як і запис, відбувається за допомогою лазерного променя, але, зрозуміло, меншої потужності. Сервомотори по команді внутрішнього мікропроцесора приводу переміщує відбиває дзеркало. Це дозволяє точно позиціонувати лазерний промінь на конкретну доріжку. Такий промінь, потрапляючи на що відображає світло острівець, через що розщеплюють лінзу відхиляється на фотодетектора, який інтерпретує це як двійкову одиницю. Промінь лазера, що потрапляє в западину, розсіюється і поглинається - фотодетектора фіксує двійковий нуль (цифрова інформація може надаватися чергуванням западин (противідображального плям) і відбивають світло острівців). В якості поверхні, що відбиває компакт-дисків зазвичай використовується алюміній. Вся поверхня компакт-диска покрита прозорим захисним шаром.
На відміну від, наприклад, вінчестерів, доріжки яких представляють собою концентричні кола, компакт-диск має всього одну фізичну доріжку у формі безперервної спіралі, що йде від внутрішнього діаметра до зовнішнього. Проте одна фізична доріжка може бути розбита на декілька логічних.
У той час, як всі магнітні диски обертаються з постійним числом оборотів в хвилину, тобто з незмінною кутовою швидкістю (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск обертається звичайно зі змінною кутовою швидкістю, щоб забезпечити постійну лінійну швидкість при читанні (CLV, Constant Linear Velocity). Таким чином, читання внутрішніх секторів здійснюється зі збільшеним, а зовнішніх - зі зменшеним числом обертів. Саме цим обумовлюється досить низька швидкість доступу до даних для компакт-дисків у порівнянні, наприклад, з вінчестерами.
Інтерфейси
Досить часто фірми виробники постачають привід CD-ROM з обов'язковою картою контролера, на якій реалізований так званий (власний) proprietary-інтерфейс. Зазвичай це власна реалізація однієї з версій інтерфейсів IDE або SCSI. Часто при купівлі накопичувача на CD-ROM в складі Multimedia Kit на звуковій карті знаходиться саме proprietary-інтерфейс. Стандартами де-факто для інтерфейсів приводів компакт-дисків стали специфікації Mitsumi, Panasonic і Sony. Одним з популярних інтерфейсів всіх приводів, включаючи приводи CD-ROM, є IDE, SCSI або SCSI-2.
Як відомо, відмінною особливістю інтерфейсу IDE є реалізація функції контролера в самому накопичувачі. Саме тому підключення подібних приводів до комп'ютера виконується безпосередньо до IDE контролера на материнської плати ПК. Даний інтерфейс підтримує, як правило, програмний ввід-висновок.
Компанія Western Digital розробила так звану специфікацію Enchanced IDE. Цей документ підтримали практично всі провідні компанії з виробництва накопичувачів. Новий інтерфейс дозволяє підключати одночасно до чотирьох приводів жорстких дисків. Але найголовніше, специфікація Enchanced IDE дозволяє не тільки збільшити кількість пристроїв, що підключаються, а й використовувати інші види пристроїв, наприклад приводи CD-ROM або стримери. Зокрема, Western Digital для підтримки накопичувачів CD-ROM з інтерфейсом IDE пропонує протокол ATAPI (ATA Packed Interface). ATAPI є розширенням протоколу ATA і вимагає незначних змін до системної BIOS. У загальному випадку використовується спеціальний драйвер. Останнім часом з'явилися накопичувачі, які підтримують не тільки інтерфейс IDE, але і EIDE/ATAPI.
Як відомо, інтерфейс SCSI став одним з найважливіших пр?? промислово стандартів для підключення таких периферійних пристроїв, як, наприклад, вінчестери, стримери, лазерні принтери, приводи CD-ROM і т.п. Необхідно відзначити, що SCSI - інтерфейс більш високого рівня, ніж IDE. Фізично SCSI-шина являє собою плоский кабель із 50-контактними роз'ємами, через які можна підключити до восьми периферійних пристроїв.
Версія інтерфейсу SCSI-2 дозволяє підвищити пропускну здатність магістралі за рахунок збільшення тактової частоти обміну і скорочення критичних часових параметрів шини, застосування новітніх БІС і високоякісних кабелів. Таким чином реалізується "швидкісний" варіант SCSI-2 - Fast SCSI-2. "Широкий" (Wide SCSI-2) варіант магістралі, передбачає наявність додаткових 24 ліній даних завдяки підключенню друга 68-проводового кабелю (для приводів CD-ROM не застосовується). Зазвичай швидкість передачі даних по шині SCSI (-2) для приводів CD-ROM сягає від 1.5-2 до 3-4 Mbайт/с.
Незважаючи на стандартність інтерфейсу SCSI, проблема сумісності приводів з SCSI-адаптерами як і раніше залишається. У разі реалізації власного інтерфейсу підключення інших пристроїв, крім приводу CD-ROM, досить проблематично. Тут слід зазначити, що існує специфікація ASPI (Advanced SCSI Programming Interface), яку розробила фірма Adaptec - провідний виробник адаптерів SCSI. У тому випадку, якщо виробник SCSI-пристрої поставляє ASPI-сумісний драйвер, то він сумісний з усіма host-адаптерами або інтерфейсними картами Adaptec і більшості інших виробників.
Який же з інтерфейсів краще використовувати в IBM PC-сумісних комп'ютерах для приводів CD-ROM? Хоча теоретично інтерфейс SCSI може забезпечити швидкість обміну трохи вище, ніж IDE, на практиці все трохи складніше. Не слід забувати, наприклад, той факт, що IDE-інтерфейс використовує в основному програмний введення-виведення, а SCSI-пристрої в більшості випадків - передачу даних по прямому доступу до пам'яті. У однокористувацьких системах програмний ввід-висновок часто виявляється набагато ефективніше. Це особливо чітко проявляється при використанні поліпшених алгоритмів кешування. Перевага SCSI-адаптерів незаперечно в першу чергу в багатозадачних і багатокористувацьких системах. Справа в тому, що команди для SCSI-пристрої можуть бути побудовані в чергу, що звільняє процесор для виконання інших операцій. Крім того, якщо привід CD-ROM використовується в локальній мережі як колективне пристрій, альтернативи SCSI, мабуть, поки немає.
З іншого боку, встановлення IDE-приводу досить проста. У більшості випадків справедливий принцип "включай і працюй". Для нормальної роботи у файли конфігурації системи зазвичай не потрібно додавати жодних додаткових програмних драйверів.
Для SCSI-адаптера процес встановлення більш складний. По-перше, слід пам'ятати про поділюваних системні ресурси: портах вводу-виводу, переривань IRQ, каналах прямого доступу до пам'яті DMA, областях у верхній пам'яті UMB. По-друге, потрібно вірно визначити SCSI ID для конкретного пристрою, по-третє, не слід забувати, сигналі парності (заборонити або дозволити), встановлення термінаторів і т.д. Крім того, файли конфігурації обов'язково повинні бути доповнені відповідними програмними драйверами адаптера і пристроїв.
Що ж стосується вартості, то SCSI-адаптера звичайно в комп'ютері немає, і його доводиться купувати додатково хоча останнім часом з'явилися моделі материнських плат, що мають вбудовану підтримку SCSI інтерфейсу.
Основні параметри приводів
Швидкість доступу (access time) визначає середній час (в мілісекундах), необхідний для виявлення і завантаження першого блоку даних у внутрішній буфер. Стандарт MPC 1 встановлює такий час в одну секунду або менше, але більшість сучасних приводів мають швидкість доступу близько 0.3 с. Зрозуміло, цей параметр не включає в себе час, необхідний для виходу двигуна на робочий режим.
Швидкість передачі даних (data-transfer rate) залежить від двох факторів - щільності даних та швидкості обертання диска. Під щільністю в даному випадку розуміють кількість біт (западин) на дюйм (або міліметр). Так, для 16-бітного стереосигнала якості аудіо-CD (частота 44.1 кГц) швидкість повинна бути 1.4 Mbіта/с. Розділивши це значення на число біт у байті (8), ми отримаємо 176.4 Кбайта/с - середнє значення для швидкості передачі даних. Стандарт МСР 1 визначає швидкість передачі даних як 150 Кбайт/с, МСР 2 - 300 Кбайт/с. Порівняно недавно з'явилися моделі приводів з 24-х, 32-х і навіть 40-х швидкістю передачі даних.
Під розміром блоку даних (data block size) розуміють мінімальну кількість байт, які передаються на комп'ютер через інтерфейсну карту. Інакше кажучи, це одиниця інформації, з якою оперує контролер приводу. Мінімальний розмір блоку даних відповідно до специфікації МРС дорівнює 16 Кбайт. Оскільки файли на компакт-диску зазвичай досить великі, то проміжки між блоками даних мізерно малі.
Розмір буфера - розмір внутрішнього буфера (кеш-пам'яті), у який зчитуються файли перед їх передачею. Стандарт МРС встановлює розмір буфера в 64 Кбайт, а це в буфері буде знаходитися близько 0.4 секунди 16-бітного стереосигнала якості CD-Audio (частоти 44.1 кГц). Для швидкісних пристроїв розмір буфера може досягати 256 Кбайт і навіть 1 Mbайта.
Підтримка програвання аудіодисків означає, що за допомогою приводу CD-ROM ви зможете слухати звичайні музичні компакт-диски. Цією можливістю мають практично всі сучасні моделі приводів. Деякі моделі не вимагають для цього спеціальних програм - відтворення аудіо-CD виконується на "апаратній" рівні. Для включення цього режиму на передній панелі приводу є спеціальна кнопка.
Підтримка формату CD-ROM/XA. Мається на увазі використання дисків формату ХА, що підтримує зберігання аудіо-та відео даних єдиним блоком, в який також включається інформація про синхронізацію звуку. Дані на аудіодисках та CD-ROM зберігаються на доріжках, що вміщають 24-байтові "кадри", програє зі швидкістю 75 кадрів в секунду. Зберігаються дані можуть включати звук, текст, статичні і динамічні зображення. При вмісті в звичайному форматі кожен тип повинен розташовуватися на окремій доріжці, коли у форматі ХА дані різного типу можуть зберігатися на одній доріжці.
Тип завантаження диску. Існує два типи приводів CD-ROM. У першому випадку диск встановлюється безпосередньо (наприклад, в приводах Mitsumi). У другому випадку для встановлення диска використовується спеціальна касета (в даний час вийшла з ужитку).
WORM технологія
В даний час технологія WORM найкраще виявляє себе в трьох областях: накопичення даних, зберігання резервних архівів інформації та в системах відновлення даних. Всі ці галузі системи WORM вносять також багато однакових фізичних переваг. WORM-системи дуже гарні для складання баз даних, коли не мається на увазі зміна записаної інформації.
Магнитооптичні накопичувачі та накопичувачі типу WORM є відносно низькошвидкісними в порівнянні з іншими розглядаються тут пристроями зовнішньої пам'яті. Це обумовлюється кількома причинами. По-перше, оптичний носій обертається, як правило, з меншою швидкістю, ніж жорсткі магнітні диски - звичайно близько 3000 - 4200 об/хв (проти швидкостей для Вінчестерський накопичувачів від 3600 до 7200 об/хв). Другий фактор - це характерна для оптичного носія висока інтенсивність помилок, які потрібно виправляти. Оптичний носій в принципі є більш ненадійним (при записі/відтворенні, але не зберіганні), ніж магнітний, і тому для роботи з ним потрібні складні алгоритми виправлення помилок. А це призводить до втрат у швидкості обміну даними приблизно на 3-5%. Оптичні накопичувачі характеризуються також більш тривалим часом доступу. Їх середній час установки головки складає від 30 до 50 мс проти 10-16 для НЖМД, а час очікування (поки потрібний сектор даних не виявиться під голівкою читання/запису) складає 13 мс проти 8-15 мс для НЖМД.
WORM системи використовують досить потужний лазер для запису інформації. За допомогою лазера WORM-пристрої обробляють поверхню диска для зміни відбивної здатності певних ділянок диска або для видалення ямок з його поверхні (це досягається за рахунок зміни поверхневого натягу робочої поверхні диска під дією температури).
CD-r технологія
Основна мета більшості розробників оптичних дисків - створення продукту, який поєднував би в собі всі переваги оптичних носіїв (великий час життя, надійність зберігання інформації, велика щільність носія) з гнучкістю, швидкістю і простотою використання звичайних магнітних дисків. Крім того носій повинен бути стирається і перезаписуваний. Ці вимоги змогли бути здійснені за допомогою двох технологій.
барвний полімер
Першим і що отримали найбільшу популярність прикладом даної технології є система THOR фірми Tandy. Як і всі інші зроблені за цією технологією системи THOR грунтується на напівпрозорих дисках з підфарбовані внутрішнім шаром, який обезбарвлюється від нагрівання лазером. Змінюється відбивна здатність диска. Другий лазер розгладжує робочу поверхню диска, ефективно стираючи раніше записані дані.
Зміна фази
В оптичних системах, що використовують зміна фази, стан активного шару для збереження нулів та одиниць цифрового коду змінюється від кристалічного до аморфному і назад. Матеріал, що використовується для запису, може бути у вигляді правильно впорядкованої кристалічної решітки або у вигляді хаотично розташованих молекул. Так, після нагрівання лазером, хоча хімічний склад носія не змінився, його відбивна здатність змінюється. У результаті носій виявляється як би складається з світлих і темних цяток, які можуть використовуватися для кодування інформації.
Ці зміни стану ефективніше аналогічних змін носія в WORM-пристроях. Кілька комерційних продуктів використовують цю технологію для отримання пристроїв подвійного призначення: один дисковод працює і з WORM-дисками і з CD-r дисками. Прикладом є продукт Hewlett Packard CDWriterPlus 7200i.
Магнитооптичні системи.
Усі оптичні пристрої можна розділити на два класи. Це накопичувачі, призначені для запису інформації користувачем та її зберігання, та приводи CD-ROM. Накопичувачі підрозділяються на пристрої з одноразовою записом - WORM (Write Once Read Many) і перезаписувані. Останні в свою чергу поділяються на оптичні, в яких для запису використовується промінь лазера, що змінює оптичні властивості середовища, і магнітооптичні, в яких запис здійснюється зміною намагніченості підкладки з феромагнітного матеріалу шляхом нагрівання з допомогою променя лазера її невеликої ділянки в зовнішньому магнітному полі. Обидві технології забезпечують приблизно однакові параметри. Найбільшими виробниками таких пристроїв є японські компанії Sony (оптичні) і Fujitsu (магнітооптичні).
Принципова відмінність оптичних та магнітооптичних накопичувачів від приводів CD-ROM пов'язано з різними форматами запису інформації. Так, для першого класу виробів інформація розташована на концентричних доріжках, як і в вінчестерах, то є запис і відповідно відтворення здійснюються з постійною кутовою швидкістю. Звідси той же, що і в вінчестерах, підхід до підвищення продуктивності - збільшення швидкості обертання і щільності запису для збільшення швидкості передачі даних, зменшення маси пристрою, що зчитує - для збільшення швидкості його переміщення і зменшення часу доступу і т.д. Є, щоправда, одна серйозна відмінність - необхідно забезпечувати сумісність з виробами інших фірм (оскільки носії змінні), тобто жорстко дотримуватися існуючих стандартів. Крім того, необхідно забезпечувати сумісність з попередніми стандартами, тому що щільність запису постійно збільшується.
Запис інформації в магнітооптичних накопичувачах здійснюється на диск зі скла або прозорого полікарбонату, що містить магнітний шар зі сплаву тербія, заліза і кобальту (або інший коMbінаціі з участю рідкісноземельних елементів). Цей сплав має необхідні магнітними властивостями і має низьку - близько 300 градусів Цельсія - температуру Кюрі. За допомогою променя лазера невеликої потужності можна дуже швидко нагріти невелику ділянку магнітного шару, близько 0.5 кв. Мікрона, до більш високої температури, так що при охолодженні навіть у досить слабкому зовнішньому магнітному полі ділянка виявляється намагніченим в напрямку цього зовнішнього магнітного поля. Поле прикладається перпендикулярно поверхні диска. Змінюючи напрямок цього поля, можна по-різному намагнічуватися різні ділянки, здійснюючи таким чином запис інформації. Для зчитування даних використовується ефект Керра, який полягає в зміні напрямку поляризації променя, відбитого від намагніченою поверхні. Оскільки в даному випадку напрямок намагнічування перпендикулярно поверхні диска (так звана вертикальна запис), досягається щільність запису інформації в 5 разів вище, ніж у вінчестерах - більше 19 тис. доріжок на дюйм.
Сплав, з якого виготовлений активний шар, володіє однією особливістю. Він при звичайній температурі (через високу коерцитивної сили) не може бути перемагнічен доданим до нього магнітним полем певної напруженості. Тільки при нагріванні (досягши температури Кюрі) відповідну ділянку активного шару перемагнічівается належним чином.
В даний час випускається магнітооптичні накопичувачі, призначені для роботи з носіями діаметром 3.5 і 5.25 дюйма. Диски поміщені в нерозбірні картриджі, що нагадують по конструкції 3.5-дюймові дискети, таким чином, вони надійно захищені від випадкового пошкодження. Використовуючи магнітооптичні диски, можна домогтися надзвичайно надійного зберігання інформації, так як час збереження даних визначається фактично стійкістю використаної підкладки (скло або полікарбонат). Що стосується циклів запису, то у випробуванні на 100 мільйонів циклів не було відмічено ніяких необоротних змін властивостей магнітного шару та підкладки. Завдяки тому, що головки читання/запису в них ніколи не стосуються диска, забезпечується висока стійкість до вібрацій та ударних навантажень. У магнітооптичних дисках, на відміну від магнітних, не спостерігається мимовільне викривлення інформації, що робить ці пристрої придатними для довгострокового архівування даних. Вони не бояться впливу підвищених і знижених температур, електромагнітних випромінювань і забруднень. Термін гарантованої збереження інформації не магнітооптичних дисках, за різними оцінками, коливається до 70 років. Ці пристрої поза конкуренцією по місткості - 5.25 дюймові диски, заповнені з двох сторін, вміщають до 4.6 Gb інформації. І хоча початкові витрати на придбання магнітооптичні дисковода (за рахунок ціни дисководу) значно вищий, ніж на придбання будь-якого накопичувача зі змінним магнітним носієм, завдяки високій ємності і відносно невеликій вартості самих дисків вартість зберігання інформації на різних носіях виявляється порівнянної.
Крім того, в магнітооптичні накопичувачі запис даних здійснюється таким чином, що істотно знижується швидкодію. На відміну від накопичувача типу WORM, у якому операція запису виконується за один оборот диска, в магнітооптичні накопичувачі перезапис даних здійснюється за два оберти: стирання, безпосередньо запис і контроль.
У деяких 5.25-дюймових МО-дисководах використовується технологія phase change (зміна фазового стану). Ця технологія дозволяється зчитувати і записувати дані за один прохід, замість двох, що вдвічі скорочує час доступу. Однак, записані таким чином диски несумісні з традиційними МО пристроями.
Низька швидкодія робить ці магнітооптичні накопичувачі непридатними для застосування в якості основної зовнішньої пам'яті. Ця обставина і висока ціна є їх головними недоліками, які частково компенсуються пристойними ємностями і нечутливістю до магнітних полів.
Тим, хто має потребу в зберіганні дуже великих обсягів інформації, компанія Pinnacle Micro пропонує 4.6 Gb накопичувач Apx Optical Hard Drive. Його зручно використовувати, наприклад, для виробництва звукової та відеопродукції, а також для резервного копіювання. За заявою фірми Pinnacle, її накопичувач працює майже так ж?? швидко, як деякі жорсткі диски.
Технологія DVD
DVD - оптичних диски, подібні до CD. Під таким девізом уже розпочато випуск нових пристроїв, що знаменують перехід до 17-гігабайтним носіїв даних і цифрового відео. Пора і нам познайомитися з новинкою. Про те, що звичайні диски CD-ROM, народжені для запису звуку, не так вже й добре підходять для комп'ютерів, загальновідомо, тому що існують складнощі вписування довільної інформації в структуру диска, що відповідає Червоній книзі. Після декількох років обговорення (і досить твердої конкуренції) різних варіантів поліпшених оптичних дисків, 15 вересня 1995 року між різними групами розробників було нарешті досягнуто принципової згоди про технічні основи створення нового диска. 8 грудня 1995р. найбільші виробники приводів CD-ROM та пов'язаних з ними пристроїв (Toshiba, Matsushita, Sony, Philips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi and Mitsubishi Electric) підписали остаточну угоду, затвердивши не тільки "тонкості" формату, але і назва новинки DVD ( Digital Video Disk), HDCD (High Dencity CD - диск високої щільності запису), MMCD (MultiMedia CD). SD (Super Density - надвисокої щільності).
Втім, суперечки навколо нового стандарту не завершилися з прийняттям угоди - навіть назва не знаходить одностайної підтримки в рядах засновників досить розповсюдженою є версія розшифровки абревіатури як Digital Versatile Disk (цифровий багатофункціональний) диск. Якщо доля новинки буде так успішна, як пророкують, то вона може викликати революцію не тільки в обчислювальній техніці, але й у побутовій електроніці.
Відсутність єдиного розуміння технічних і юридичних аспектів нового виробу утрудняє не тільки підготовку виробництва, незважаючи на швидко розширюється коло учасників ліцензійних угод і початок випуску перших пристроїв.
Апаратні засоби
"Перший DVD форум" також не дав остаточної редакції стандартів нового носія інформації. DVD - скільки, де і як. Почнемо з технічних характеристик.
DVD може існувати в декількох модифікаціях. Найпростіша з них відрізняється від звичайного диску тільки тим, що відображає шар розташований не на що становить майже повну товщину (1,2 мм) шарі полікарбонату, а на шарі половинній товщини (0,6 мм). Друга половина - це плоский верхній шар. Ємність такого диска досягає 4,7 GB і забезпечує більш двох годин відео телевізійної якості (компресія MPEG-2). Крім того, без особливих труднощів на диску можуть додатково зберігатися високоякісний стереозвук (кількома мовами!) І титри (також багатомовні). Якщо обидва шари несуть інформацію (у цьому випадку нижнє відображає покриття напівпрозоре), то сумарна ємність складає 8,5 GB (деяке зменшення ємності кожного шару викликається необхідністю скоротити взаємні перешкоди при зчитуванні далекого шару). Toshiba і Time Warner пропонують використовувати також двосторонній двошаровий диск. У цьому випадку його ємність складе 17 GB!
Уже цієї характеристики досить, щоб уявити собі вплив, який може зробити такий диск на кіно/відеоіндустрії. Недарма значить
