Устройства хранения данных

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Понятие и виды устройств хранения данных

2. Накопители на жестких дисках

3. Накопители на сменных носителях

4. Миниатюрные накопители

5. Накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD

Список литературы

1. Понятие и виды устройств хранения данных

Каждый ПК нуждается в хранении как оперативной информации, так и программ и данных, необходимых для предстоящей работы. Хранения также требуют документы, которые понадобятся пользователю спустя продолжительное время. Множество информации переносится с одного ПК на другой. Для непродолжительного, длительного, архивного хранения и переноса данных служат накопители различных технологий.

Подобных хранилищ очень много и служат они различным целям. Накопители на сменных дисках незаменимы для переноса программ и данных на другой компьютер. Существуют технологии переноса непосредственно на накопителе. Для хранения рабочей информации на отдельном ПК используются винчестеры. Эти же устройства, объединенные в массивы и кластеры, служат накопителями в системах отказоустойчивости. Для создания небольших архивов идеально подходят емкие накопители оптического хранения данных.

Для всех современных накопителей приемлемы два типа носителей - диск и магнитная лента. Вместе с тем, в недалеком прошлом использовались накопители на магнитных барабанах, перфокартах, перфолентах. Теперь эти массивные металлоемкие конструкции поражают ничтожно малой емкостью и огромным энергопотреблением.

Современные винчестеры для массового использования ежегодно преодолевают очередной гигагерцовый рубеж емкости. Повышается надежность этих устройств, снижается время доступа, появляются новые интерфейсы. Вместе с тем, далеко не все устройства попадают на компьютерный рынок и занимают места в технологических отсеках наших ПК.

2. Накопители на жестких дисках

Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД), или винчестер относится к числу наиболее важных периферийных устройств ПК. Выход винчестера из строя может стать досадным финалом вашей напряженной и утомительной работы. На этом устройстве хранится вся информация, в том числе и архивная, которая в случае неисправности винчестера может быть безвозвратно потеряна. Вот почему к выбору НЖМД следует относиться очень серьезно.

Постоянное внедрение новых технологических решений позволило повысить надежность НЖМД и улучшить его показатели. Наравне с микропроцессором, винчестер - самое удивительное из устройств ПК, если сопоставить двухсоткилограммовый накопитель 80-х годов емкостью 29 Мбайт с современным бесшумным компактным устройством емкостью 120 Гбайт.

Название "жесткие диски" накопители получили в связи с основой носителей, представляющей жесткие металлические (или стеклянные) дискообразные пластины. Другое название - "винчестер" - более краткое, применяется наравне с первым и имеет отношение к накопителю емкостью 30 дорожек на 30 секторов. Это название полуавтоматической винтовки калибра 30/30 было попросту перенесено из оружейной сферы в компьютерную.

Устройства подобной конструкции были разработаны компанией IBM в 1956 году. В частности, в ЭВМ IBM-305 и RAMAC-650 впервые применялись устройства дисковой памяти с магнитными головками, плавающими на воздушной подушке над 50 металлическими пластинами с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 1200 об/мин. В 1957 году в ЭВМ IBM-350 RAMAC появилась дисковая память на алюминиевых дисках диаметром 61 см.

Привычный для современного пользователя облик винчестеры приобрели благодаря усилиям разработчиков во главе с предпринимателями Аланом Шугартом (Alan Shugart) и Финисом Коннером (Finis Conner). В результате деятельности коллектива (в дальнейшем компания ST -- Seagate Technology) были выпущены первые НЖМД с формфактором 5,25 дюймов, а также разработан соответствующий интерфейс. Созданный ST в 1979 году дисковод с интерфейсом ST-506 (5 Мбайт форматированной емкости) считается первым устройством для ПК семейства IBM PC. В ПК IBM PC/XT в 1983 году был установлен накопитель с интерфейсом ST-412 (10 Мбайт форматированной емкости). На основе этих дисковых интерфейсов был разработан дисковый интерфейс ESDI (Enhanced Small Device Interface), а затем периферийный интерфейс IDE.

Винчестеры характеризуются следующими габаритными размерами (формфакторами): горизонтальными -- свыше 1,8; 2,5; 3,5; 5,25 дюйма и вертикальными: Full Height 3,25; Half Height 1,63; Low Profile 1 дюйм. Кроме механики накопитель содержит корпус, разъемы и плату электроники.

Крышка корпуса винчестера предохраняет устройство от загрязнения, повреждений, полей электромагнитных излучений (ЭМИ). Под крышкой содержится очень точный (прецизионный) механизм, представленный современными технологиями, которые заимствованы из аэрокосмической отрасли и области точного приборостроения.

Крышка винчестера гарантирует устройству герметичность, но не вакуум. Внутри металлического корпуса вращается жестко закрепленный на оси шпиндельного двигателя диск, или пакет, собранный из нескольких дисковых пластин.

В накопителях данные записываются и считываются с дисков универсальными головками. Для каждой поверхности пластины предназначена собственная универсальная головка записи/считывания, которая стирает, читает и записывает. Головки записи/считывания винчестера механически объединены в один узел - блок головок. При выборе любой из головок они одновременно вдвигаются в пакет дисков.

Дисковые данные хранятся в дисковом адресном пространстве. Объем дискового пространства составляют емкости дисковых пластин. Система обращается к ним, а следовательно и к дисковому пространству с помощью команд, в которых указываются не адреса ячеек, а номера цилиндров, номера головок и секторов.

Таким образом, для обмена данными служит логическая структура диска - цилиндры, дорожки и секторы. Поверхность пакета дисков логически разделена на концентрические дорожки (треки) для записи данных. Все одноименные дорожки пластин можно условно пересечь цилиндрическими поверхностями, которые называются цилиндрами (cylinder).

Рис. 1. Схема винчестера

Быстродействие дисковода зависит от скорости вращения шпинделя, продольной и поперечной плотности записи и технологий, обеспечивающих точность записи/считывания информации с магнитного носителя. Наиболее конфликтным участком в этой цепочке является механическая связка магнитный диск и головка записи/считывания.

В качестве подложки, или основы диска винчестера применяются алюминиевые или стеклянные круглые полированные пластины с золотой, серебряной или никелевой металлизацией.

Внешний НЖМД - дополнительное устройство ПК, которое применяется для хранения и переноса данных благодаря высокой емкости, надежности, быстроте и удобству работы с ним. Существуют и другие решения, но, к примеру, автономное личное хранилище на базе дорогой подсистемы SCSI нельзя назвать удачной альтернативой устройствам подобного типа.

Внешние винчестеры, широко известные специалистам, обходятся дешевле любого из накопителей подобной емкости и быстродействия. Внешний винчестер можно подключить к любому ПК через стандартный порт без перезагрузки, установки драйверов и прочих неудобств, связанных с инсталляцией устройств.

Что касается скорости и удобства переноса больших объемов любых документов, то внешние НЖМД - лучший выбор, включая CD-RW-диски.

3. Накопители на сменных носителях

Если технологическому феномену - винчестерам - уделяется много внимания, то приводы флоппи-дисков мы редко замечаем. Как ни парадоксально, эти медленные и малоемкие устройства если и не забыты вовсе, то лишь оттого, что представляют самые распространенные на ПК устройства внешней памяти (УВП).

С 1996 года ниша устройств внешней памяти переноса файлов и резервного копирования данных начала постепенно заполняться накопителями на сменных магнитных дисках (НСМД). Подобные устройства способны хранить большие массивы мультимедиа-информации, что очень важно для пользователей, которые занимаются дизайном, журналистикой или работают в издательстве. В этом случае важно располагать резервной копией материалов, которые часто обновляются. Дискеты для подобных документов заняли бы десятки боксов. Разумней работать с одним картриджем, обладающим высоким ресурсом использования и надежностью.

Современные накопители на сменных дисках (НСД) отличаются большим разнообразием. Они могут работать с гибкими (floppy) и негнущимися жесткими (rigid) носителями, помещенными в твердый прямоугольный контейнер - картридж, либо конверт. Картридж винчестером не назовешь, он должен храниться вне дисковода и призван защитить поверхность носителя от царапин, пыли и прочих механических повреждений. Вместе с тем, он не предохраняет магнитную запись от воздействия электромагнитных полей. В отличии от них, диски комбинированной, т.е. магнитооптической технологии (МО-диски), обладают более высокой надежностью. Если срок хранения информации на магнитных носителях порядка 10 - 20 лет, то МО-диски сохраняют информацию 100 лет.

Существуют две технологии производства НСД - флоптиковая и винчестерная, устройства которых очень похожи. Флоптиковая технология предполагает работу привода с гибким носителем, а винчестерная - с жестким. Традиционный накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД) - это типичное флоптиковое устройство.

Между этими технологиями существуют некоторые отличия. В частности, угловая скорость вращения шпиндельного двигателя диска НГМД порядка 400 об/мин. На подобной скорости головка записи/считывания привода не способна создавать аэродинамический момент и "парить" над диском, в силу чего она контактирует с толстым магнитным слоем диска. Этим объясняется, что условия, связанные с наличием в окружающем головку пространстве НГМД слоя пыли, менее жесткие, чем для винчестера.

В винчестерной технологии пакет жестких дисков раскручивается как минимум до скорости 3600 об/мин. Благодаря специальным аэродинамическим элементам легкая головка записи/считывания летит над поверхностью тонкого высококоэрцитивного магнитного покрытия жесткого диска. Это позволяет достичь высокой продольной и поперечной плотности записи информации на диске и способствует повышению внутреннего быстродействия дисковода. Толщина зазора между головкой и диском винчестера составляет микроны. Вот почему поверхность диска должна быть идеально чистой, как и окружающая воздушная среда.

В НГМД головка позиционируется посредством очень медленного шагового двигателя, который поступательно перемещает головки, позволяя позиционировать их на нужных дорожках (треках). Поскольку продольная и поперечная плотность размещения элементов на НГМД невысоки, то механический люфт и перекосы в области контакта головки не мешают точному считыванию информации с диска.

В винчестерной технологии высоких скоростей и сверхмалых расстояний необходимо точно позиционировать головку на узкую дорожку. Такую операцию выполняет следящий сервопривод с контуром обратной связи. Он постоянно держит в "своем поле зрения" положение головки относительно записи на дорожке и мгновенно реагирует на малейшие отклонения гоЛовки в ту или иную сторону.

При необходимости сервосистема позволяет исполнительному устройству накопителя откорректировать положение головки относительно трека. Блок головок приводится в движение не шаговым двигателем, а высокоточным электромеханическим соленоидным приводом. Винчестерная система позиционирования головки на поверхности диска повышает точность позиционирования и уменьшает время доступа к записи на диске.

Большинство современных НСМД -- это устройства винчестерной технологии, независимо от того, работают они с гибкими или жесткими дисками.

Модернизированные флоппиподобные дисководы принадлежат к числу устройств не флоптиковой, а именно винчестерной технологии. Для примирения этих технологий шпиндельный двигатель флоппи-дисковода раскручивается до угловой скорости порядка 3000 об/мин. Центробежная сила "прессует" диск, делая его жестким. Благодаря этому поверхность гибкого диска становится ровной и жесткой, что обеспечивает бесконтактный способ считывания информации. Плотность записи, а также ресурс работы головки и диска резко возрастают. В модернизированных флоппиподобных дисководах используется механизм позиционирования головок, устроенный аналогично электромеханизму винчестера.

Рис. 2. Схема флоппи-дисковода

В настоящее время НГМД и дискеты форматом 5,25 дюймов в ПК не используются. Дискета диаметром 3,5 дюйма содержится в жестком пластиковом конверте, который предохраняет дисковые поверхности от механических повреждений, перепадов температур, влаги, пыли и грязи.

Доступ к диску осуществляется через специальное отверстие в металлической заслонке. В левом нижнем углу конверта расположено окошко. Если оно открыто, то дискета защищена от записи. Дискеты, которые поставляются с записанными на них программами, обычно не содержат окна защиты записи.

Флоппи-диски удобно использовать для быстрого хранения небольшого объема важной информации, которую можно со временем удалить, а также для разнообразной работы, связанной с частыми операциями записи и удаления данных.

Поэтому для переноса данных и оперативной работы с различной информацией в конце 90-х годов было разработано множество накопителей на сменных магнитных дисках (гибких и жестких). Удельный вес разработок устройств на жестких дисках значительно превышает НГМД. Это, разумеется, связано с более высокой надежностью жестких дисков.

Накопители на сменных дисках (НСД) трудно систематизировать, поскольку они работают с гибкими и жесткими дисками, на магнитной и оптической основе, бывают внутренними и внешними, с параллельным портом, интерфейсами SCSI, IDE, USB, высокой и средней емкости, миниатюрными и сверхминиатюрными и т.д.

Дисковод Zip не имеет выдающихся показателей, однако информационная емкость его картриджа и быстродействие вполне приемлемы для использования в качестве накопителя для переноса и резервирования данных.

Накопитель Zip был разработан на базе накопителя Bernoulli фирмы Iomega. Он выпускается в виде встраиваемого (внутреннего) IDE- и SCSI-модуля, а также в виде автономных устройств, подключаемых к параллельному порту, портам USB и к PCMCIA.

Эти накопители могут хранить до 750 Мбайт данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5 дюйма, обеспечивают время доступа 29 мс и скорость передачи данных, составляющую 7,5 Мбайт/с при использовании интерфейса USB 2.O.

Аналогичную Zip-технологию бесконтактного метода записи поддерживает другой дисковод -- UHC-130 (Ultra High Capacity). Накопитель UHC-130 также содержит аналогичный диску Бернулли механизм, который может работать и по контактной технологии, что делает его более универсальным, чем дисковод Zip. UHC-130 способен работать с флоппи-дискетами как обычный НГМД.

Примером другой интересной технологии флоппилодобных дисководов может служить накопитель LS-120 SuperDisk, продвигаемый на рынок усилиями консорциума в составе Compaq, Matsushita, Kotobuki и Imation. Устройства на базе подобной технологии создаются многими компаниями: QPS, Addonics, O.R. Technology (a:drive, SLS-120) и т.д. Дисковод LS-120 может работать как с обычными 3,5-дюймовыми дискетами, так и с дискетами емкостью 120 и 240 Мбайт.

Дисководы типа Iomega Jaz, SyQuest, Orb работают с жесткими дисками, заключенными в картриджи, которые несовместимы с дискетами НГМД или картриджами флоппиподобных устройств. Накопители Iomega Jaz емкостью 1 и 2 Гбайт могут быть подключены только через интерфейс SCSI, в то время как SyQuest позволяют работать" через параллельный интерфейс, а также ATA IDE.

Принцип действия НСМД имеет очень много общего с НЖМД. В накопителях использованы магниторезистивные головки, а для позиционирования применяется соленоидный двигатель. Скорость вращения шпиндельного двигателя составляет 5400 об/мин, время доступа колеблется в пределах от 10 до 12 мс, а скорость записи -- от 5,4 Мбайт/с до 40 Мбайт/с.

4. Миниатюрные накопители

Для работы с малогабаритными устройствами (карманными и переносными ПК, цифровыми камерами, аудиоплейерами и прочими миниатюрными электронными устройствами) разработан ряд малогабаритных накопителей информации.

Внешние миниатюрные НЖМД - одна из групп устройств подобного назначения. Функционально и конструктивно миниатюрные ЩШД аналогичны внешним НЖМД. Вместе с тем это очень легкие и компактные устройства.

Одна из технологий, представляющих миниатюрные НЖМД, -- IBM MicroDrive, приводы для которой разрабатывают IBM и Hitachi. Устройства семейства MicroDrive содержат НЖМД с одной пластиной емкостью 340, 500 и 1000 Мбайт, которая раскручивается со скоростью 3600 об/мин. Величина средней скорости передачи данных НЖМД MicroDrive -- в пределах 39--60 Мбит/с, а время доступа -- 15--19 мс. В дисководе применяются GMR-головки, обеспечивающие поперечную плотность записи 512 Гбит/дюйм. Для повышения быстродействия винчестер оснащен встроенным буфером 128 Кбайт. Питание осуществляется от источника 3,3 или 5 В, вес устройства всего 16 г. Дисководы MicroDrive могут быть подключены к ПК и устройствам через интерфейс ATA IDE.

Накопители технологии Ziv. Другая разновидность компактных НЖМД -- внешние НЖМД технологии ZIV, поддерживаемой компаниями Hyundai, InPrise и т.д. Накопитель ZIV - компактное устройство для хранения программ, DVD-видео, несжатых WAV-файлов. Выпускается несколько моделей устройств с емкостями пластин от 10 до 30 Гбайт для подключения к ПК через интерфейс USB 1.1 или USB 2.O. Подобное устройство содержит корпус из мягкого алюминия, внутри которого -- НЖМД с интерфейсом ATA IDE форматом 2,5 дюйма, с контроллером ATAPI для адаптации с шиной LJSB, амортизаторы, разъем питания и интерфейса USB. Быстродействие используемых НЖМД -- порядка 10 Мбайт/с. Для работы ZIV требуется установить соответствующее программное обеспечение.

Технология Iomega PocketZip. Устройства промежуточного хранения данных также представляют собой вынесенные миниатюрные блоки, используемые, главным образом, для сбора информации на НЖМД и дальнейшего переноса для обработки и хранения на ПК.

Различают два типа подобных устройств. В устройствах первого типа информация считывается с картриджа с жестким диском специального формата и пересылается через интерфейс USB на ПК. Подобные устройства -- разновидность НСМД.

В устройства другого типа вставляются карточки флэш-памяти.

К устройствам первого типа относится накопитель Iomega PocketZip, который содержит НСМД, а также интерфейсный блок, подключаемый к настольному и переносному ПК через разъемы интерфейсов, соответственно USB или PCMCIA. В устройстве используются картриджи жестких дисков емкостью 40 Мбайт.

Устройства с флэш-карточками позволяют переписывать данные с флэш на НЖМД, накапливая их, а затем пересылая данные в ПК. Карточки флэш-памяти очень удобные, но дорогие накопители для цифровых фотокамер. Поскольку для фотографов иной альтернативы, помимо карточек, не существует, то флэш-память высокой емкости (256, 512, 1000 Мбайт) представляет наиболее затратный компонент цифровой фотосъемки. Подобное положение вещей создает неудобство при съемках на цифровые камеры больших видеомассивов информации.

5. Накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD

Основоположниками накопителей на оптических дисках различных систем являются устройства на компакт-дисках однократной записи и многократного считывания -- CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory). К настоящему времени ряд устройств на оптических дисках существенно расширился накопителями многократной записи данных. Компьютерные CD-ROM разрабатывались по аналогии оптических аудиодисков.

Основа оптического диска CD-ROM - шаблон. Он изготавливается из поликарбонатной пластины диаметром 120 мм (4,72 дюйма), на которой штампуется рельеф информационной дорожки. Информационная дорожка диска развернута по спирали, начиная от центра к периферии. Дорожка заканчивается за 5 мм от края диска.

Вдоль дорожки расположены углубления (штрихи), перемежающиеся с плоскими промежутками - площадками. На диск напыляется отражающее покрытие из сплава алюминия, серебра или золота. Внешний слой представлен защитным лаковым покрытием.

При подготовке оригинала шаблона луч лазера на одной стороне стеклянного диска создает в слое фоторезиста непрерывную спиралевидную дорожку, состоящую из микроскопических впадин, разделенных плоскими (необработанными лучом лазера) участками. На базе шаблона изготавливается металлическая матрица. При подготовке матрицы впадины становятся приподнятыми участками.

Многократно оттиражированные компакт-диски CD-ROM предназначены только для считывания. При штамповке и формовке копий с матрицы приподнятые участки становятся вновь углублениями - питами (pits).

Считывание информации с вращающегося против часовой стрелки диска происходит за счет регистрации изменений интенсивности луча маломощного лазера, отраженного от алюминиевого слоя. Приемник или фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности, был рассеян или поглощен.

Рассеивание или поглощение луча происходит в местах, где в процессе записи были нанесены штрихи. Сильное отражение луча происходит в тех местах, где эти углубления отсутствуют -- с площадок. Фотодатчик, размещенный в накопителе CD-ROM, воспринимает рассеянный луч, отраженный от поверхности диска. Затем считанная информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобразует эти сигналы в двоичные данные или в звук.

Типичный накопитель CD-ROM состоит из платы электроники, шпиндельного двигателя, устройства управления оптической головкой считывания (рис. 3), буферной памяти и механизма загрузки оптического диска.

Рис. 3. Схема CD-ROM привода

Диск CD-R отличается от обычного компакт-диска CD-ROM. Чистый диск CD-R представляет собой поликарбонатную подложку, покрытую слоем органического красящего вещества (регистрирующий слой). На регистрирующий слой красителя наносится золотой отражающий слой. Эти слои обладают приблизительно такими же оптическими характеристиками, как и алюминиевое покрытие неразмеченного диска CD-ROM. Внешнее защитное покрытие диска представлено слоем акрилового лака и краски.

В дисках CD-R используется золотое или серебряное покрытие, реже - алюминиевое. Это связано с тем, что органический краситель приводит к коррозии алюминия, а отражающий слой, выполненный из серебра или золота, - долговечен.

Привод CD-ROM не сможет найти на чистом диске CD-R ни одного штриха. На его поверхности углубления не выжигаются. Если на дисках CD-ROM дорожка штампуется в поликарбонатной массе, то диски CD-R содержат рисунок впадин, выжженный на приподнятой спиральной дорожке. Впадины представляют собой темные выжженные участки, отражающие меньше света.

Лазерный луч при записи/считывании проходит через прозрачный поликарбонатный слой, регистрирующий слой красителя и, отразившись от золотого слоя, вновь проходит через краситель и слой поликарбоната, после чего поступает на фотоприемник.

Когда на диск начинают записываться данные, луч лазера разогревает слой золота и регистрирующий слой. При нагревании до температуры 250-300° С слой красящего вещества выгорает и становится непрозрачным. При считывании прогоревшие участки регистрирующего слоя поглощают энергию волны, что эквивалентно рассеиванию света углублениями на стеклянном шаблоне оригинала обычного CD-ROM. Считывающее устройство также воспринимает эти участки как углубления, хотя это просто выжженные пятна с меньшим отражением, образовавшиеся в результате химической реакции при нагревании золота и красящего вещества.

На дисках CD-R организуется информационная структура VTOC, аналогичная дискам CD-ROM, и набор витков различных типов. Это позволяет при помощи соответствующего программного обеспечения записывать различные диски, в том числе и звуковые, которые могут затем считываться накопителями CD-ROM или воспроизводиться бытовыми проигрывателями.

Диски CD-R имеют емкость 650 Мбайт, что эквивалентно 74 минутам воспроизведения музыкальной программы. Существуют также 80-минутные диски емкостью 700 Мбайт. Стандартные диски емкостью 650 Мбайт могут считываться накопителями на компакт-дисках любых типов.

Накопитель CD-R обладает несколько меньшей рабочей скоростью, чем CD-ROM. Для записи CD-R необходимо специальное программное обеспечение, способное предоставить непрерывный поток данных. Например, при скорости записи 4х необходимо обеспечить поток данных 600 Кбайт/с, что может быть реализовано с помощью буфера, который создается на жестком диске и из которого данные записываются на CD-R.

Емкость буферной памяти накопителя CD-R -- очень важная характеристика привода. Размер буфера показывает, на сколько секунд может быть задержана запись в случае внезапного сбоя. Это время равно частному от деления емкости буфера на скорость передачи данных. Чем выше скорость записи, тем больше должна быть емкость буфера.

Накопители многократной записи на компакт-дисках CD-RW.

Разработки в области технологии многократной записи/считывания на оптических дисках велись с начала 90-х годов несколькими компаниями. Наибольший успех сопутствовал разработчикам консорциума компаний Ricoh, Philips, Yamaha, Hewlett-Packard и Mitsubishi Chemical Corporation, которые в 1996 году представили накопитель CD-RW. В дальнейшем была опубликована третья часть "Orange Book", заверт шившая официальное оформление стандарта накопителя CD-RW.

Первый накопитель CD-RW обладал номинальными скоростями: записи - 2х, перезаписи - 2х и считывания - 6х.

Все современные накопители CD-RW способны не только перезаписывать диск, но также заменяют собой приводы CD-R, а также CD-ROM, в чем их несомненная практическая привлекательность. В качестве первых приводов CD-RW использовались отдельные устройства.

Рабочая скорость-комбинированного накопителя на компакт-дисках указывается комбинацией из трех чисел (например, 52/24/52). Первое число характеризует записывающую часть устройства -- CD-R, второе -- перезаписывающую часть механизма CD-RW, который позволяет удалить прежние данные, заменив их новыми, а третье число означает скорость считывания компонентом CD-ROM.

Комбинированные накопители на компакт-дисках обладают емкой буферной памятью порядка 4 - 8 Мбайт. Подобная емкость памяти необходима, поскольку процесс записи дорожки представляет собой единую операцию, которая не может быть прервана, иначе диск будет испорчен. Буфер обеспечивает равномерность поступления записываемой информации на лазерную головку. Если данные будут исчерпаны до завершения сессии, то произойдет аварийное прерывание записи.

Принцип действия накопителя многократной перезаписи компакт-диска основан на технологии фазоинверсного диска, одним из создателей которого является компания Panasonic. Технология фазоинверсного диска нашла воплощение в прообразе накопителя CD-RW - двухфункциональном дисководе PD/CD (Phase-Dual/Compact Disk), который обеспечивал поддержку устройств двух технологий - перезаписи и считывания.

Перезапись данных на компакт-диске обеспечивается изменением фазового состояния (Phase Change) регистрирующего слоя носителя. Считывание же данных осуществляется аналогично дискам CD-ROM. Емкость дисков CD-RW - порядка 650 Мбайт.

В фазоинверсном диске регистрирующий слой выполнен из сплава металла, включающего Ag-In-Sb-Te (серебро-индий-сурьма-теллур), который в обычном состоянии обладает отражающими свойствами. Активный материал регистрирующего слоя расположен поверх поликарбонатной основы, на которой создан спиральный образец для точного позиционирования диска и правильного расположения канавок. На регистрирующий слой нанесен отражающий слой из алюминия. Активный регистрирующий слой отделяется от поликарбонатной основы и отражающего слоя диэлектрическими изолирующими слоями. В качестве внешнего, защитного слоя используется лаковое акриловое покрытие.

Участки металла регистрирующего слоя, разогретые лучом лазера, который работает в различных режимах мощности, обладают способностью изменять свою структуру, что приводит к изменению оптических свойств.

Для записи данных в накопителе CD-RW используется режим максимальной мощности записи - Pwrite. Регистрирующий слой разогревается до температуры 500--700 °С, что приводит к его расплавлению. Материал теряет кристаллическую структуру и при быстром остывании переводится в аморфное состояние. В аморфной фазе отражающие свойства материала снижаются до 5%. Периодически разогревая активный материал регистрирующего слоя, можно создать отражающие и неотражающие участки застывшего в аморфном состоянии активного материала диска, напоминающие штрихи.

Для возврата диска в первоначальное состояние используется режим работы лазера на средней мощности стирания -- Perase. Активный материал разогревается до температуры 200 °С (ниже температуры плавления). Материал регистрирующего слоя не оплавляется, а размягчается, стирая предыдущую запись. При медленном охлаждении слоя происходят преобразования материала на атомарном уровне и переход его из аморфной фазы в кристаллическую. Отражающие свойства регистрирующего слоя восстанавливаются до 20%. Таким образом, при записи данных лазер постоянно генерирует энергию, работая в двух режимах изменения мощности - Pwrite и Perase.

Для считывания данных лазер переводится в режим работы с низкой интенсивностью. Луч направляется на канавку с записью и отражается на фотоприемники аналогично тому, как это происходит в обыкновенных CD-ROM. Таким образом, для считывания дисков CD-RW накопителями различных стандартных технологий не требуется никаких дополнительных изменений.

В современных приводах CD-RW используются диски, отвечающие требованиям протокола High-Speed Rewritable. Накопители и компакт-диски, выполненные в соответствии с технологическими требованиями High-Speed, отличаются от приводов и носителей ранних выпусков и содержат специальный логотип. Использовать компакт-диски High-Speed в накопителях, не поддерживающих подобную технологию, нельзя.

Еще одной модификацией стандарта CD-RW является протокол Mount Rainier, учрежденный компаниями Philips, Sony, Microsoft и Compaq. Благодаря протоколу Mount Rainier упрощается технология записи на диски CD-RW. При этом используются возможности программного обеспечения, интегрированного непосредственно в операционную систему, а также поддерживается перезапись данных на компакт-диск со стороны BIOS. Реализация стандарта Mount Rainier требует также внесения изменений в конструкцию накопителя CD-RW. Современные накопители CD-RW поддерживают технологию Mount Rainier.

Цифровой универсальный диск DVD (Digital Versatile Disc) относится к новому поколению накопителей подсистемы оптической памяти. Основной недостаток компакт-дисков состоит в жестком ограничении объема дисковой памяти - максимум 650 Мбайт данных. Для современных компьютерных систем и приложений подобного объема недостаточно, хотя и нельзя считать его малым.

Накопители DVD используют подмножества оптических технологий для хранения цифровой информации любого типа - аудио, видео и данных. Стандарт DVD описывает показатели одностороннего, однослойного диска, который содержит 4,7 Гбайт информации. Диск имеет такой же диаметр (120 мм), как и CD-ROM, и толщину 1,2 мм.

Современные накопители DVD поддерживают двухслойные односторонние DVD-диски емкостью 8,5 Гбайт, двухсторонние однослойные диски емкостью 9,4 Гбайт, а также двухслойные двухсторонние диски емкостью 17,1 Гбайт.

Диски DVD выпускаются на штампованных поликарбонатных пластинах. Они содержат спиральную дорожку, которая начинается на внутренней части и заканчивается на внешней части диска. Все слои диска DVD штампуются отдельно, после чего объединяются.

Отличием дисков DVD от CD-ROM, помимо возможности двухсторонней двухслойной записи, является значительно более высокая плотность записи штрихов и площадок на дорожку диска. Накопители DVD в отличие от дисководов CD-ROM используют более коротковолновый лазер. Чтение и запись дисков DVD выполняется лазерами, работающими на длине волны 650 и 635 нм (красный диапазон) вместо 780 нм (инфракрасный диапазон) для дисков CD-ROM, благодаря чему плотность записи повышается. При использовании лазеров синего диапазона емкость дисков DVD может быть увеличена в несколько раз.

хранение данные диск накопитель

Список литературы

1. Семенов М. Ремонт, настройка, модернизация ПК. - М.: Полигон, 2003.

2. Симонович С. Вы купили компьютер. - М.: АСТпресс, 2001.

3. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Краткий курс. - М.: Инфра-М, 1999.

4. PCMagazine.

5. PCUpgrade.

6. GameEXE.

7. Chip.

8. www.ixbt.com

9. www.computerra.ru

Размещено на Allbest.ru