Носители информации

Когда диск начинает вращаться, образуется воздушный  поток, который поднимает головку (она очень легкая) над поверхностью диска. Диски вращаются со скоростью  от 3600 до 10000 и даже 15000 оборотов в  минуту (например, Seagate Cheetah 15K Ultra320 SCSI). Дальнейшее повышение скорости возможно, но оно ограничено прочностью дисков. 

В первых винчестерах диски были сделаны  из алюминия, но сейчас также создаются  диски из стекла или керамики. Это  позволяет достичь более высокой  плотности записи (и хранения больших объемов информации) однако часто приводит к уменьшению надежности устройства. Сверху пластины покрываются тончайшим слоем высококачественного ферромагнетика (вещество на основе железа, обладающее магнитными свойствами). В первых дисках использовалось покрытие из оксида железа. Сегодняшние винчестеры используют тонкопленочное покрытие. Как видно из названия, очень тонкий слой магнитного материала прикреплен к подложке пластины. При производстве таких пластин используются специальные производственные технологии. Одна из технологий — это гальванопокрытие. Другая технология — распыление. Пластины, произведенные по технологии распыления, имеют лучшую однородность, чем пластины, произведенные с помощью гальванопокрытия. В силу возросших требований к качеству пластин в современных жестких дисках, используются пластины, произведенные по технологии напыления магнитного материала. 

По сравнению  с оксидным материалом, тонкопленочный материал более однороден и гладок. Он также имеет намного лучшие магнитные свойства, позволяющие хранить намного больше данных на единицу поверхности. Кроме того, этот материал намного устойчивее к физическим воздействиям. 

Пластины  после нанесения магнитного материалом покрывается тонким защитным слоем, состоящим из карбона. В конце  концов, получившийся "бутерброд" покрывают очень тонким слоем смазывающего материала. Этот материал используется для защиты пластин от случайного соприкосновения с магнитными головками, сводя к минимуму последствия таких случайностей. 

.Винчестеры  обычно содержат от 1 до 12 дисков. Они крепятся на одной оси, которая соединена с сервоприводом. И на каждый диск можно писать информацию с двух сторон, однако иногда внешние поверхности крайних дисков не используются из-за конструктивных особенностей.      

Головка чтения-записи во время работы винчестера никогда не соприкасается с поверхностью диска. Она "парит" на расстоянии около 0.13 мкм. Это расстояние постоянно уменьшается, что позволяет увеличивать плотность записи, но при этом во время тряски или удара головка может соприкоснуться с диском и поцарапать его или сама испортиться. Производители постоянно ищут компромисс между надежностью, емкостью и скоростью. Если жесткий диск неожиданно остановится, пропадет поток воздуха и головка просто "упадет" на поверхность диска. Раньше именно так и было, и перед выключением компьютера запускались специальные программы, которые отводили головку к краю диска на безопасное место. Это называется "парковать" головку. Сейчас жесткие диски умеют самостоятельно парковать головку при выключении питания. 

Одним из важнейших устройств в накопителе на жестком магнитном диске (НЖМД), как на сухом техническом языке  называется винт, является привод магнитных  головок. От скорости и точности перемещения  головок зависит скорость передачи данных. Одним из главных параметров при оценке производительности жестких дисков является время позиционирования головок или время поиска (seek time). Для перемещения головок изначально использовались так называемые шаговые двигатели, и расстояние между дорожками зависело от размера шага. В современных винчестерах позиционирование головок осуществляется при помощи линейного двигателя без всякой дискретности, который позиционирует головки, ориентируясь по служебным сигналам, записанным на блинах. Таким образом, позиционирование гораздо более точное, а плотность записи значительно выше. 

Существуют  два различных варианта приводов: линейные и поворотные. При поворотном приводе головки перемещаются по дуге, как в обычном электропроигрывателе, линейный привод обеспечивает перемещение головок по радиусу диска. Преимущество линейного привода заключается в том, что зазор магнитной головки всегда перпендикулярен дорожке и расстояние между дорожками сохраняется постоянным. Поворотные приводы обеспечивают меньшую инерционность и, как следствие, более быстрое позиционирование головок. 

Кроме механических частей, жесткий диск имеет логику для управления вращением  дисков, перемещением головок и связи  с компьютером. Чаще всего вся  электроника располагается в  нижней части диска. 

Лет 10 назад  многие люди были поражены винчестерами, имевшими плотность записи порядка 1 Гб на поверхность. Всего 5 лет назад  жесткий диск, имеющий плотность  записи 20 Гб на поверхность казался  фантастикой. Сейчас в нашем распоряжении имеются винчестеры, имеющие плотность записи порядка 80 Гб на пластину. 

Естественно, эта тенденция будет и дальше сохраняться, будут выходить новые  жесткие диски, вмещающие все  больше и больше информации. Одновременно с этим, происходит развитие в области  усовершенствования как самой химической и физической структуры, хранящей данные, так и методов записи и хранения информации 

Параллельно с емкостью растет и скорость вращения шпинделя. В 1993 г. Seagate Technology представила  первый накопитель со скоростью вращения шпинделя 7200об/мин — 2,1ГБ ST121550 Barracuda, а винчестер со скоростью 10000 оборотов в минуту появился через четыре года в линейке продуктов той же Seagate. Это был ST19101 Cheetah 9 емкостью 9,1Гбайт. Рекорд в 1998 году побила Hitachi. Диски в ее накопителе DK3F-1 емкостью 9,2ГБ, вращались со скоростью 12 000об/мин. А первый «пятнадцатитысячник» был выпущен на рубеже XXI века (в 2000 году) компанией Seagate. Им стал 18,4-гигабайтный ST318451 Cheetah X15. 

С 2005 года начали появляться модели, основанные на ином методе магнитной записи – перпендикулярном. Первой отметилась накопителем на этом принципе компания Toshiba, выпустив 1,8-дюймовый жесткий диск MK4007 GAL, емкостью 40ГБ. Но в продажу первой запустила перпендикулярные диски не Toshiba, а Seagate в 2006 году. 
 

7 Магнитооптические  диски 

Магнитооптические диски – комбинация оптических и  магнитных эффектов для записи и  чтения информации. Оптической составляющей являлся лазерный луч, который падал  на поверхность диска. Магнитной  же компонентой был магнит с другой стороны диска. Вдвоем они работали при записи информации; для чтения же использовался только лазерный луч. При записи диск нагревался лазером до точки Кюри – температуры, при которой материал теряет свои магнитные свойства, в результате чего записанная информация стирается безвозвратно. Затем магнит и лазер записывали данные, меняя магнитное поле для формирования битов. В процессе чтения лазер, работая на низкой мощности, посылал пучок света на поверхность диска. 

Принцип чтения основывается на принципе Керра. Участки, обозначающие «1» отражают поляризованный луч под другим углом, нежели участки, обозначающие «0». Разницу в отраженных углах и регистрирует детектор, делая вывод о том, «1» или же «0» передан лучом. 

Магнитооптические диски существовали в двух форматах – 130 мм и 90 мм. В отличие от совсем старых версий, более новые диски имели не отдельный магнит в накопителе, а магнитный слой, играющий роль магнита. Это позволило дальше наращивать объем диска и улучшить позиционирование, а также снизить цену накопителя и очень серьезно повысить скорость записи. Данная технология называлась LIMDOW и позволяла в реальном времени вести запись фильма формата MPEG-2. По умолчанию во время записи накопитель проверял целостность записанных данных, потому скорость записи была весьма низка, но, по сравнению с компакт-дисками, это давало большую надежность хранения информации. 130-мм версии дисков обладали емкостью от 650 Мб до 9.2 Гб и предназначались для корпоративных клиентов и средств архивирования данных. Однако эта цифра получалась с учетом двухсторонней записи диска. Интерфейсом для накопителей такого рода был SCSI. Версия 90 мм имела объем заметно скромнее – от 128 Мб до 2.3 Гб, что по большей части объяснялось наличием у них лишь одной стороны для записи. Среди массового потребителя большого успеха эти накопители не имели. 

Компакт-диск (Compact Disc, CD) – это оптический диск для размещения цифровых данных, изначально разработанный для хранения цифрового  звука. CD, доступные с конца 1982, остаются стандартом де-факто для коммерческой звукозаписи и по сей день. Первым диском, выпущенным в тираж, стал альбом группы ABBA – The Visitors (1981). Разработчиком CD стала компания Philips. Но то были еще не компьютерные диски, а обычные музыкальные. Первый диск CD-ROM (Read only memory, память только для чтения) был представлен в 1985 году, а записываемый CD-R – в 1990 году. Диск представляет собой поликарбонатный пластик толщиной в 1.2 мм и весом примерно 16 грамм. 

Лазерный  луч имеет длину волны 780 нм, что  близко к инфракрасному спектру. Первое время между двумя разработчиками – Philips и Sony – возник спор касательно размеров диска: первая выпускала диски диаметром 115 мм, а вторая – 100. Вице-президент Sony, Норио Охга (Norio Ohga), предложил увеличить объем диска до 74 минут звучания, чтобы уместить девятую симфонию Бетховена. В результате эта инициатива увенчалась успехом, и был принят стандарт в 74 минуты звука или 650 Мб данных. Впоследствии появился новый форм-фактор компакт-диска диаметром в 8 мм и объемом в 230 Мб. Он был полностью совместим с обычными дисками и отличался лишь в размере. Сами 120-мм версии выпускались с разными объемами. Основные – это 650, 700, 800 и 900 Мб. Появление CD-RW, да и обычных CD-R перевернуло весь рынок средств хранения и переноса данных. 

Затем совместными усилиями участников DVD Forum, куда входили Sony, Philips, Toshiba, Matsushita, Mitsubishi, Pioneer и другие, был создан диск объемом 4.7 млрд. байт, что в переводе на привычные  единицы измерения составляет 4.38 Гб. Используемый луч имел меньшую длину волны – 650 нм. Расшифровывается само название DVD как Data Versatile Disc – цифровой многоцелевой диск. Стандартом описано множество форматов, но прижилось из них не очень много. 

DVD-5 - односторонний  (single-sided, информация записана только на одной стороне), однослойный (single-layer, только один слой, содержащий информацию), емкость - 4.7 Гбайт (чуть больше 2 часа видео); 

DVD-9 - односторонний,  двухслойный (dual-layer), емкость - 8.5 Гбайт (4 часа видео); 

DVD-10 - двухсторонний (double side), однослойный, емкость - 9.4 Гбайт (4,5 часа видео); 

DVD-14 - двухсторонний,  два слоя на одной стороне,  один слой - на другой, емкость  - 13.24 Гбайт (6,5 часов видео); 

DVD-18 - двухсторонний,  два слоя на каждой стороне,  емкость - 17 Гбайт (8 часов видео. DVD-диски стали эволюционным развитием CD, сохранив концепцию их использования и предложив лишь больший объем и скорость записи. По аналогии существовали DVD-R, DVD-RW, также DVD-RAM (являлся вариацией на тему перезаписываемых дисков). 

Поначалу  существовали разные форматы, маркировавшиеся  «+» и «-», как, например, DVD-R и DVD+R. Только самые первые рекордеры были совместимы только с одним из форматов. По мере «взросления» технологии проигрыватели  обрели поддержку разных форматов, и борьба была логически окончена. 

Только  недавно произошел очередной  и, возможно, последний виток борьбы двух форматов ближайшего будущего – HD DVD и Blue-ray. Компания Warner, активно продвигавшая оба формата, в том числе и  детище Toshiba – HD DVD, заявила о переходе исключительно на конкурирующий формат – BD (Blue-ray Disc). И потеря такого крупного потребителя не прошла даром – на рынке остался только один. 

Blue-ray готов  предложить 50 Гб на одном двухслойном  диске, что примерно вшестеро  больше объема двухслойного DVD-диска. Своим названием он обязан использованию луча с длиной волны в 405 нм, что соответствует голубой части спектра. Именно данное нововведение позволило отодвинуть влияние дифракции и увеличить плотность размещения дорожек. Mini Blue-ray Disc, так же, как и предыдущие, диаметром в 80 мм, способен предоставить объем в 7.5 Гб. Помимо этого введено новшество в виде BD меньшей плотности, это BD9 и BD5, которые являются полным аналогом диска DVD-9 и DVD-5. 

Главное отличие – в записи в формате Blue-ray и использовании улучшенных алгоритмов сжатия. Сделано это для заполнения ниши недорогих дисков данного формата и повышения доступности. HD DVD предлагал 30 Гб для двухслойных дисков и 15 Гб для однослойных, что на 40% меньше, чем у Blue-ray. В отличие от Blue-ray-приводов, обладающих проблемами обратной совместимости с CD и DVD, проигрыватели HD DVD таких проблем не имеют и могут легко проигрывать все старые форматы. Но с учетом потери поддержки крупнейшими киностудиями, творению Toshiba остается гарантированным пока только место в приставках Xbox360, которые, в свою очередь, имеют более низкие потребительские качества, нежели Playstation 3 от Sony, оснащенной Blue-ray. 

8 Флэш-накопители 

История появления карт флэш-памяти связана  с историей мобильных цифровых устройств, которые можно носить с собой в сумке, в нагрудном кармане пиджака или рубашки или даже виде брелка на шее. Это - миниатюрные МР3-плееры, цифровые диктофоны, фото- и видеокамеры, смартфоны и карманные персональные компьютеры - КПК, современные модели сотовых телефонов. Небольшие по размеру, эти устройства нуждались в расширении емкости встроенной памяти, чтобы записывать и считывать информацию. Такая память должна быть универсальной и использоваться для записи любых видов информации в цифровой форме: звука, текста, изображений – рисунков, фотографий, видеоинформации.