Рис.3. Структура простого DVD

     

     Рис.4. Двухслойный DVD   

       Уже этой характеристики достаточно, чтобы представить себе воздействие,  которое может оказать такой  диск на кино/видео индустрию. Недаром значительная часть споров и задержек с производством устройств DVD вызвана согласованием способов защиты авторских прав от пиратского копирования. Цифровые системы, как известно, сохраняют качество сигнала при копировании и уже не служат препятствием для создания нелицензионных копий. Поэтому Ассоциация кинопроизводителей Америки (MPAA - Motion Picture Association of America) совместно с Ассоциацией производителей бытовой электроники (Consumer Electronics Manufacturer's Association) возбужденно обсуждают возможности встраивания защиты от нелицензионного копирования непосредственно в устройства, а также законопроекты, связанные с защитой от копирования. Среди предлагаемых мер не только исключение возможности прямого копирования диск/диск, но и более серьезные меры, такие как модификация операционной системы с целью недопущения копирования данных считанных с DVD на другие носители (ожидается появление таких свойств в Windows 97 где-нибудь к 1998 году). Наиболее радикальная мера - модификация архитектуры ПК с целью принципиального исключения возможности попадания DVD-данных на системную шину, откуда они далее могут быть скопированы (рис. 12). Рабочая группа (Technical Working Group), представляющая интересы производителей компьютеров при этом не остаются в стороне, так как сужение функциональных возможностей устройств может быть не безболезненно.

 

      Чтобы понять как удалось достичь  столь значительного роста объема информации на DVD диске сравним его с CD-ROM. Главное отличие конечно в увеличенной плотности записи информации. За счет перевода считывающего лазера из инфракрасного диапазона (длина волны 780 нм) в красный (с длиной волны 650 нм или 635 нм) и увеличения числовой аппертуры объектива до 0.6 (против 0.45 в CD) достигается более чем двухкратное уплотнение дорожек и укорочение длины питов (отражающих выступов/впадин), что и видно на рис.13.

     Кроме увеличения физической плотности размещения информации на диске произошли изменения  и в способах ее представления. Так на смену способа модуляции 8/14 (EFM - eight to fourteen modulation) пришел способ, называемый EFM+. Он отличается несколько иным алгоритмом преобразования и, главное (!), требует ввода на границе байт не трех а только двух дополнительных бит, поддерживающих условие ограниченности размеров пита в диапазоне от 3 до 11 бит (то есть между двумя последовательными единицами после кодирования не менее 2 и не более 10 нулей). Таким образом, получаем из каждого байта не 14+3=17 а 14+2=16 кодовых бит (это дает повод острословам требовать смены названия этого способ модуляции с EFM+ на EFM-). Изменение метода модуляции только одно из множества форматных изменений, позволяющих в целом увеличить объем сохраняемых данных. Собственно переход к EFM+ добавляет еще почти 6% к объему диска. Более мощный механизм коррекции ошибок RS-PC (Reed-Solomon Product Code) обещает быть на порядок более устойчивым к возможным ошибкам воспроизведения ,не следует особо обольщаться - увеличивается на порядок также и объем данных, которые нам хотелось бы прочитать без ошибок. Кроме того уменьшение отдельных элементов на отражающей поверхности неизбежно приведет к росту количества случайных сбоев при чтении.

     

     Рис. 5. Сравнение плотности записи на DVD и CD дисках

     Из  оставшихся еще не названными характеристик  стоит отметить номинальную скорость передачи данных - 1.108 Кбайт/с, поддерживаемую при постоянной линейной скорости (CLV - constant lineal velocity) 4 м/с.)  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Флэш-память.

     Особо следует рассказать о флэш-памяти. Flash по-английски – это "вспышка, проблеск". Флэш-память является энергонезависимой памятью, (как и ПЗУ и ППЗУ). При выключении компьютера ее содержимое сохраняется. Однако содержимое flash-памяти можнр многократно перезаписывать, не вынимая ее из компьютера (в отличие от ППЗУ). Запись происходит медленнее, чем считывание, и осуществляется импульсами повышенного напряжения. Вследcтвие этого, а также из-за ее стоимости, флэш память не заменит микросхемы ОЗУ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Жёсткие диски

         Жёсткие диски являются самыми распространёнными устройствами хранения информации, потому что они обладают такими характеристиками, которые больше всего привлекают пользователей. Это высокая производительность, определяемая малым временем доступа и высокой скоростью записи/считывания информации, надёжность её хранения, большие объёмы и малая стоимость из расчёта на 1 Mb информации.

     Жёсткий диск  –  это единая система, собранная  из нескольких частей. Часть её запрашивается в BIOS, а коды жёсткого диска хранятся на системной плате в ПЗУ. Связь диска с системой реализуется через интерфейс. Здесь сигналы становятся взаимопонятными для дисковода и для ПК. Интерфейс может реализовываться отдельным дисковым контроллером или через электронику, встроенную в дисковод. Существует множество интерфейсов жёстких дисков, которые могут работать и с другими устройствами. Это IDE, SCSI, SCSI-2, W-SCSI, U-SCSI и т.д. Интерфейсом, наиболее часто использующимся в настольных системах, является IDE. От других он отличается скоростью работы, но современные его решения позволили приблизить его показатели к системам, работающим на интерфейсе SCSI, по крайней мере в настольных системах. Остальные же интерфейсы нашли своё применение главным образом в сетевой индустрии как накопители для серверов.

     Сам диск представляет собой круг из жёсткого материала (алюминия или стекла), называемого подложкой и дающего возможность магнитному носителю использоваться для хранения цифровых кодов. Подложка разрабатывается так, чтобы быть как можно более плоской и никогда не менять свою форму при работе.

     Крошечные области носителя на поверхности подложки, хранящие по одному биту информации, называются магнитными доменами. Для проведения операций чтения/записи и позиционирования головок используется специальный механизм.

     Для работы жёсткому диску необходимо реализовать 3 функции: нужно усилить слабые логические сигналы до значений, способных изменить магнитную направленность доменов во время записи информации и различить слабые сигналы магнитного покрытия во время чтения и преобразовать их в форму, понятную остальной системе; головка диска должна позиционироваться с точностью до домена при выполнении операций чтения/записи; подложка должна вращаться с как можно более постоянной скоростью, чтобы последовательное чередование доменов по радиусу происходило через равные промежутки времени. Различия характеристик каждой части влияют на производительность всего жёсткого диска в целом и на совместимость компьютерных систем.

     Принцип действия у жестких дисков остался  прежним, хотя различные элементы постоянно подвергаются усовершенствованиям. Так на сегодняшний день быстродействие жёстких дисков достигает 7 мс,  скорость передачи информации нескольких десятков Mb/с, а ёмкость 17 Gb. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Электронная технология.

       Электронная технология в настоящее время применяется  в микросхемах памяти для различных устройств и в чипах, где хранятся системные настройки ПК или других устройств (например, BIOS). Электронная технология позволяет добиться производительности в тысячи раз больше, чем в других устройствах накопления информации, при меньших размерах и при меньших энергозатратах. Современные чипы имеют объём 256 Mb при скорости доступа менее 10 нс.

     Наиболее  часто используемым типом памяти является DRAM (Dynamic Random Access Memory). Они называются динамическими потому, что хранят данные в виде электрических зарядов, которые медленно разряжаются и должны периодически обновляться для обеспечения достоверности хранимых данных.

     В случае обычных DRAM-микросхем каждому чипу требуется период восстановления между последовательными операциями чтения или записи, что может вызвать снижение общей скорости системы в случае нескольких последовательных обращений к такому чипу. Время, которое требуется для упомянутого восстановления, называется временем доступа чипа, и оно может представлять принципиальное ограничение для скорости всей памяти системы.

     Для минимизации задержек, предполагаемых в случае последовательных обращений  к чипу памяти, были созданы микросхемы памяти других типов. Чипы памяти страничного  режима разрешают повторный доступ в пределах одного блока памяти в чипе без периода восстановления. Похожий тип микросхем, которые называются  static-column RAM-микросхемами, позволяет повторяющийся доступ в пределах колонки, и это тоже не ведёт к ограничениям скорости.

     Статическая RAM представляет собой совершенно другую технологию памяти, при которой данные сохраняются путём изменения положения электронных переключателей, называемых флип-флопы. SRAM-микросхемы не требуют периодов восстановления и имеют более высокое быстродействие, чем DRAM-микросхемы.

     Микросхемы  видео-RAM – это специальный вариант DRAM-микросхем с двумя портами, когда данные могут записываться в чип и одновременно считываться из другого порта. Данный тип памяти применяется в видеоадаптерах, потому что он позволяет обновлять изображение (вести запись в чип) в то время, когда данные из него посылаются на экран. Существует также WRAM (Window RAM), предложенная фирмой Samsung, которая также применяется в видеоадаптерах.

     Существуют  также и другие виды памяти. Это  PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM) – память, которая может быть подвергнута многократному стиранию и перепрограммированию (стирание обычно предполагает то, что чип будет подвергнут сильному ультрафиолетовому излучению через специальное окошечко в верхней части корпуса), EEPROM (Electrically Erasable ROM) – то же самое, но с помощью электрических сигналов, но не таких как в случае DRAM. Flash-ROM – это специальная разновидность EEPROM, но приспособленная для частых стираний и перепрограммирований. Также, не так давно в компьютерной индустрии стала использоваться SDRAM и RDRAM (Synchronous DRAM и Rambus DRAM) – памяти с очень маленькими временами доступа и конвейерной организацией.       
 
 
 
 
 
 
 

     6. Магнитные носители

        Технология записи информации на магнитные носители появилась сравнительно недавно — примерно в середине 20-го века (40-ые - 50-ые годы). Но уже несколько десятилетий спустя — 60-ые - 70-ые годы — это технология стала очень распространённой во всём мире.

      Очень давно появилась на свет первая грампластинка. Которая использовалась в качестве носителя различных звуковых данных — на неё записывали различные музыкальные мелодии, речь человека, песни.

      Сама  технология записи на пластинки была довольно простой. При помощи специального аппарата в специальном мягком материале, виниле, делались засечки, ямки, полоски. И из этого получалась пластинка, которую можно было прослушать при помощи специального аппарата — патифона или проигрывателя. Патифон состоял из: механизма, вращающего пластинку вокруг своей оси, иглы и трубки.

      Приводился в действие механизм, вращающий пластинку, и ставилась игла на пластинку. Игла плавно плыла по канавкам, прорубленным в пластинке, издавая при этом различные звуки — в зависимости от глубины канавки, её ширины, наклона  и.т.д., используя явление резонанса. А после труба, находившаяся около самой иголки, усиливала звук, “высекаемый” иголкой.

      Почти такая же система и используется в современных (да и использовалась раньше тоже)  устройствах считывания магнитной записи. Функции составных частей остались прежними, только поменялись сами составные части — вместо виниловых пластинок теперь используются ленты с напылённым на них сверху слоем магнитных частиц; а вместо иголки — специальное считывающее устройство. А трубка, усиливающая звук, исчезла совсем, и на её место пришли динамики, использующие уже более новую технологию воспроизведения и усиления звуковых колебаний. А в некоторых отраслях, в которых применяются магнитные носители (например, в компьютерах) пропала необходимость использования таких трубок.

      Магнитная лента состоит из полоски плотного вещества, на которую напыляется слой ферромагнетиков. Именно на этот слой “запоминается” информация. 

 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 6. Схема  магнитной индукционной головки, 1-магнитная  лента; 2- сердечник электромагнита; 3- обмотка электромагнита; 4- рабочий зазор 

         Процесс записи также похож на процесс записи на виниловые пластинки при помощи магнитной индукционной вместо специального аппарата.

      На  головку подаётся ток, который приводит в действие магнит. Запись звука на плёнку происходит благодаря действию электромагнита на плёнку. Магнитное поле магнита меняется в такт со звуковыми колебаниями, и благодаря этому маленькие магнитные частички (домены) начинают менять своё местоположение на поверхности плёнки в определённом порядке, в зависимости от воздействия на них магнитного поля, создаваемого электромагнитом.

      А при воспроизведении записи наблюдается процесс обратный записи: намагниченная лента возбуждает в магнитной головке электрические сигналы, которые после усиления поступают дальше в динамик. (рис. 2)

      Данные, используемые в компьютерной технике, записываются на магнитные носители таким же образом, с той разницей, что для данных нужно меньше места  на плёнке, чем для звука. Просто вся информация, записываемая на магнитный носитель в компьютерах, записывается в двоичной системе — если при чтении с носителя головка “чувствует” нахождение под собой домена, то это означает, что значение данной частички данных равно “1”, если не “чувствует”, то значение — “0”. А дальше уже система компьютера преобразует данные, записанные в двоичной системе, в более понятную для человека систему.