Оптичні та магнітооптичні диски

Зміст

Введення
Принципи роботи МО накопичувача
Область застосування
Перспективи розвитку
Висновки
Список використовуваної літератури

Введення

Перші оптичні лазерні диски з'явилися в 1972 році і продемонстрували великі можливості зі зберігання інформації. Обсяги що зберігається на них інформації дозволяли використовувати їх для зберігання величезних масивів даних (таких як бази даних, енциклопедії, колекції відео та аудіо даних). Легка заміна цих дисків дозволяла, «носити з собою» всі матеріали необхідні для роботи, в будь-якому обсязі. Оптичні диски мали дуже високу надійність і довговічність, що дозволяв використовувати їх для архівного зберігання інформації.
Але трудомістка процедура запису й неможливість перезапису сильно обмежувала застосування оптичних дисків, як пристрої для кожного комп'ютера. Останнім часом з'явилося безліч варіантів перезаписуваних оптичних дисків. Фірми виробники пропонують різні технічні рішення даної проблеми.
Наприклад пропонувалися пристрої, здатні записувати інформацію на диски прямо на робочому місці користувача, але перезапис такої інформації залишалася під питанням. Найбільш життєздатними оптичними дисками, що мають властивості перезапису, на сьогоднішній день є магнітооптичні (МО) диски. Вперше МО диски з'явилися в 1988 році і поєднали в собі компактність дискети та накопичувача Bernoulli Box, швидкість середнього жорсткого диска, надійність стандартного Компакт Диска і ємність порівнянну з DAT стрічками. Але широкому розповсюдженню МО дисків заважає порівняно дорога вартість і конкуренція сучасних жорстких дисків. В порівнянні з сучасними жорсткими дисками, вони мають більш повільні і поступаються їм за максимальними обсягами інформації, що зберігається. Це робить неможливим застосування МО дисків замість традиційних вінчестерів. При цьому МО диски мають великі перспективи як вторинні накопичувачі, що застосовуються для резервного зберігання інформації.

Принципи роботи МО накопичувача.
МО накопичувач побудований на поєднанні магнітного й оптичного принципу зберігання інформації. Записування інформації проводиться за допомогою променя лазера й магнітного поля, а зчитування за допомогою одного тільки лазера.
У процесі запису на МО диск лазерний промінь нагріває певні точки на диски, і під впливом температури опірність зміні полярності, для нагрітої точки, різко падає, що дозволяє магнітному полю змінити полярність точки.
Після закінчення нагрівання опірність знову збільшується але полярність нагрітої точки залишається у відповідності з магнітним полем застосованим до неї в момент нагрівання. У наявних на сьогоднішній день МО накопичувачах для запису інформації застосовуються два цикли, цикл стирання і цикл запису. У процесі стирання магнітне поле має однакову полярність, відповідну двійковим нулях. Лазерний промінь нагріває послідовно весь стирані ділянку і таким чином записує на диск послідовність нулів. У циклі запису полярність магнітного поля міняється на протилежну, що відповідає двійковій одиниці. У цьому циклі лазерний промінь включається тільки на тих ділянках, які мають містити двійкові одиниці, і залишаючи ділянки з двійковими нулями без змін.
В процесі читання з МО диска використовується ефект Керра, що полягає у зміні площини поляризації відбитого лазерного променя, залежно від напрямку магнітного поля відображає елементу. Відображає елементом в даному випадку є намагнічена при записі точка на поверхні диска,
відповідна одному біту інформації, що зберігається. При зчитуванні використовується лазерний промінь невеликої інтенсивності, що не приводить до нагрівання зчитує ділянки, таким чином при зчитуванні зберігається інформація не руйнується.
Такий спосіб на відміну від звичайного застосовуваного в оптичних дисках не деформує поверхню диска і дозволяє повторний запис без додаткового обладнання. Цей спосіб також має перевагу перед традиційною магнітною записом в плані надійності. Так як перемагнічування ділянок диска можливо тільки під дією високої температури, то ймовірність випадкового перемагнічування дуже низька, на відміну від традиційної магнітного запису, до втрати якої можуть призвести випадкові магнітні поля.
Механізми МО накопичувачів будуються на базі механізмів звичайних дисководів з невеликими конструктивними вдосконаленнями.
Як інтерфейс МО накопичувачі оснащуються SCSI адаптерами (16 або 8 бітними) драйвера диска і утиліти форматування низького рівня. Багато постачальників також оснащують свої вироби спеціальними програмами для резервного копіювання.
В даний час існують декілька форматів для форматування МО дисків CCS (безперервне комбіноване спостереження) та SS (шаблонне спостереження). Перший з форматів дозволений стандартом ANSI, а другий також і ISO. В даний час формат CCS більш популярний і має більше поширення. На жаль два ці формату несумісні і перенесення дисків з однієї системи в іншу неможливий.
Це не єдина проблема переносимості пов'язана з МО дисками. Стандартами визначено два розміри сектора 512 і 1024 байт. Деякі виробники змогли зробити читання секторів будь-якого розміру, але їх меншість. Більшість виробників підтримують розмір сектора дорівнює 512 байт.

Область застосування.

Область застосування МО дисків визначається його високими характеристиками по надійності, об'єму і змінюваності. МО диск необхідний для задач, що вимагають великого дискового об'єму, це такі завдання, як САПР, обробка зображень звуку. Однак невелика швидкість доступу до даних, не дає можливості застосовувати МО диски для завдань із критичною реактивністю систем. Тому застосування МО-дисків в таких завданнях зводиться до зберігання на них тимчасової або резервної інформації.
Для МО дисків дуже вигідним використанням є резервне копіювання жорстких дисків або баз даних. На відміну від традиційно застосовуваних для цих цілей стримерів, при зберігання резервної інформації на МО дисках, істотно збільшується швидкість відновлення даних після збою. Це пояснюється тим, що МО диски є пристроями з довільним доступом, що дозволяє відновлювати тільки ті дані в яких виявився збій. Крім цього при такому способі відновлення немає необхідності повністю зупиняти систему до повного відновлення даних.
Ці переваги в поєднанні з високою надійністю зберігання інформації роблять застосування МО дисків при резервному копіюванні вигідним, хоча й більш дорогим у порівнянні з стримера.
Застосування МО дисків, також доцільно при роботі з приватною інформацією великих обсягів. Легка змінюваність дисків дозволяє використовувати їх тільки під час роботи, не піклуючись про охорону комп'ютера в неробочий час, дані можуть зберігається в окремому, місці, що охороняється. Це ж властивість робить МО диски незамінними в ситуації коли необхідно перевозити великі обсяги з місця на місце, наприклад з роботи додому і навпаки.

У таблицях 1 і 2 наведено порівняльну характеристику застосовності МО дисків для різних класів.

Таблиця 1.
-------------- T -------- T ----------- T ----------- T -- -------------¬ | Назва | Дата | Первинна | Вторинна | Резервне |
| | Випуску | пам'ять | пам'ять | зберігання |
+-------------+--------+-----------+-----------+-- -------------+ | Магніто-| 1988 | Слабо | добре | добре |
| Оптичні | | | | |
| І фазоперем. | | | | |
| Диски | | | | |
+-------------+--------+-----------+-----------+-- -------------+ | Магнітна | 1988 | неприйнятний. | Неприйнятний. | Добре |
| Стрічка на | | | | |
| 4-мм кас. | | | | |
+-------------+--------+-----------+-----------+-- -------------+ | Магнітна | 1987 | неприйнятний. | Неприйнятний. | Добре |
| Стрічка на | | | | |
| 4-мм кас. | | | | |
| Зі спіралі. | | | | |
| Счітаваніем | | | | |
+-------------+--------+-----------+-----------+-- -------------+ | Диски з | 1985 | Слабо | Добре | Слабо |
| Однакратной | | | | |
| Записом | | | | |
+-------------+--------+-----------+-----------+-- -------------+ | Магнітна | 1984 | неприйнятний. | Неприйнятний. | Добре |
| Стрічка на | | | | |
| Міні-кас. | | | | |
| 6.35мм | | | | |
| DC-2000 | | | | |
+-------------+--------+-----------+-----------+-- -------------+ | Змінні кас. | 1983 | Добре | Добре | Добре |
| Диски | | | | |
| Bernoulli | | | | |
+-------------+--------+-----------+-----------+-- -------------+ | Жорсткі | 1974 | добре | неприйнятний. | Добре |
| Диски | | | | |
+-------------+--------+-----------+-----------+-- -------------+ | Магнітна | 1972 | неприйнятний. | Неприйнятний. | Добре |
| Стрічка на | | | | |
| Міні-кас. | | | | |
| 6.35мм | | | | |
| DC-6000 | | | | |
+-------------+--------+-----------+-----------+-- -------------+ | Гнучкі | 1971 | Слабо | неприйнятний. | Слабо |
| Диски | | | | |
L ------------- +--------+-----------+-----------+-- -------------- 
Таблиця 2.
-------------- T ------------- T -------------- T ------ - T --------------- ¬
| Назва | Ціна дисків. | Ціна носить. | Максим. | Ціна в розрахунку |
| | Підсистем. (Т. $) | інформації ($) | ем'кость | на мегабайт ($)| +-------------+-------------+--------------+------ --+---------------+ | Магніто-| 2.7 - 6.0 | 130 - 250 | 1Гб | 0.13 - 0.25 |
| Оптичні | | | | |
| І фазоперем. | | | | |
| Диски | | | | |
+-------------+-------------+--------------+------ --+---------------+ | Магнітна | 2.5 - 6.0 | 30 - 45 | 2.5Гб | 0.01 - 0.02 |
| Стрічка на | | | | |
| 4-мм кас. | | | | |
+-------------+-------------+--------------+------ --+---------------+ | Магнітна | 7.0 - 8.0 | 40 | 5Гб | 0.01 |
| Стрічка на | | | | |
| 4-мм кас. | | | | |
| Зі спіралі. | | | | |
| Счітаваніем | | | | |
+-------------+-------------+--------------+------ --+---------------+ | Диски з | 2.5 - 4.0 | 100 - 200 | 1Гб | 0.10 - 0.20 |
| Однакратной | | | | |
| Записом | | | | |
+-------------+-------------+--------------+------ --+---------------+ | Магнітна | 0.4 - 1.4 | 30 - 40 | 150Мб | 0.20 - 0.27 |
| Стрічка на | | | | |
| Міні-кас. | | | | |
| 6.35мм | | | | |
| DC-2000 | | | | |
+-------------+-------------+--------------+------ --+---------------+ | Змінні кас. | 1.119-2.499 | 90 - 140 | 44Мб | 3.18 - 4.50 |
| Диски | | | | |
| Bernoulli | | | | |
+-------------+-------------+--------------+------ --+---------------+ | Жорсткі | 0.2 - 0.9 | - | 1.2Гб | 7.50 - 10.0 |
| Диски | | | | |
+-------------+-------------+--------------+------ --+---------------+ | Магнітна | 1.0 - 4.0 | 35 - 74 | 525Мб | 0.07 - 0.14 |
| Стрічка на | | | | |
| Міні-кас. | | | | |
| 6.35мм | | | | |
| DC-6000 | | | | |
+-------------+-------------+--------------+------ --+---------------+ | Гнучкі | 0.06 - 0.10 | 1 - 2 | 1.44Мб | 0.69 - 1.39 |
| Диски | | | | |
L ------------- +-------------+--------------+------ --+---------------- 
Перспективи розвитку.
Основні перспективи розвитку МО дисків пов'язані насамперед із збільшенням швидкості запису даних. Повільна швидкість визначається в першу чергу двухпрохідному алгоритмом запису. Цього алгоритмі одиниці нулі й пишуться за різні проходи, через те, що магнітне поле, що задають напрямок поляризації конкретних точок на диску, не може змінювати свій напрямок досить швидко.
Найбільш реальна альтернатива двухпрохідному запису - це технологія, заснована на зміну фазового стану. Така система вже реалізована деякими фірмами виробниками. Існують ще кілька розробок у цьому напрямку, пов'язані з полімерними барвниками і модуляціями магнітного поля і потужності випромінювання лазера.
Технологія заснована на зміні фазового стану, заснована на здатності речовини переходити з кристалічного стану в аморфний. Досить висвітлити певну точку на поверхні диска променем лазера певної потужності, як речовина в цій точці перейде в аморфний стан. При цьому змінюється відображає здатність диска в цій точці. Запис інформації відбувається значно швидше, але при цьому процесі деформується поверхню диска, що обмежує число циклів перезапису.
Технологія заснована на полімерних кристалах, також допускає повторну запис. При цій технології поверхню диска покривається двома шарами полімерів, кожен з яких чутливий до світла певної частоти. Для запису використовується частота, ігнорованих верхнім шаром, але викликає реакцію в нижньому. У точці падіння променя нижній шар розбухає і утворює опуклість, яка впливає на відображають властивості поверхні диска. Для стирання використовується інша частота, на яку реагує тільки верхній шар полімеру, при реакції опуклість згладжується. Цей метод як і попередній має обмежене число циклів запису, так як при записі відбувається деформація поверхні.
У теперішній час вже розробляється технологія дозволяє змінювати полярність магнітного поля на протилежну всього за кілька наносекунд. Це дозволить змінювати магнітне поле синхронно з надходженням даних на запис.
Існує також технологія побудована на модуляції випромінювання лазера. У цій технології дисковод працює в трьох режимах - режим читання з низькою інтенсивністю, режим запису з середньою інтенсивністю і режим запису з високою інтенсивністю. Модуляція інтенсивності лазерного променя вимагає більш складної структури диска, і доповнення механізму дисковода ініціалізувалися магнітом, встановленим перед магнітом зміщення і що має протилежну полярність. У самому простому випадку диск має дві робочі шари - ініціалізувалися і записує.
Ініціалізувалися шар зроблений з такого матеріалу, що не започатковано магніт може змінювати його полярності без додаткового впливу лазера. У процесі запису ініціалізувалися шар записується нулями, а при дії лазерного променя середньої інтенсивності записує шар намагнічується ініціалізувалися, при дії променя високої інтенсивності, що записує шар намагнічується відповідно до полярність магніту зсуву. Таким чином запис даних може відбуватися за один прохід, при перемиканні потужності лазера.

Висновки.
Безумовно МО диски перспективні і бурхливо розвиваються пристрої, які можуть вирішувати назрівають проблеми з великими обсягами інформації. Але їх подальший розвиток залежить не тільки від технології запису на них, але і від прогресу в галузі інших носіїв інформації. І якщо не буде винайдений більш ефективний спосіб зберігання інформації, МО диски можливо займуть домінуючі ролі.

Список використаної літератури.
1. Журнал PC Magazine (Russion Edition) N2 1991
2. А. Борзенко, А. Федоров. Мультимедіа для всіх .- 2-е изд.-М.: ТОО фірма «компьтер Прес», 1996, -252 с.: Ил.
3. В. П. Дьяконов. Популярної енциклопедії Мультимедіа-М.: ABF, 1996, -390 c.: ил.