Технические и эксплуатационные характеристики внешних запоминающих устройств (оптические диски)

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский  государственный  университет экономики  и финансов»

______________________________________________

Кафедра информатики

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Информатика»

на тему «Технические и эксплуатационные характеристики внешних запоминающих устройств (оптические диски)» 

Выполнил: студент 1-го курса  
очной формы обучения общеэкономического факультета, группа 110 
О.А. Лещук

Проверил: доцент Е.А.Осипова

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Санкт-Петербург

2007

 

Оглавление

Введение……………………………………………………………………….3

1. Лазерные накопители  CD-ROM, CD-R и CD-RW………………………..3

      1.1 Лазерные накопители CD-ROM……………………………….......3

      1.2 Диски CD-R………………………………………………………....4

      1.3 CD-RW накопители на перезаписываемых дисках…………........5

2.   Накопители  DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW и др…………………….....5

3. HD DVD или Blu-Ray – война форматов………………………………...7

4.  Флуоресцентный  многослойный диск FMD-ROM……………………...7

 

Введение

         В конце 70-х годов 20-го века две компании, Philips и Sony, занялись вопросом цифрового звуковоспроизведения. Они приступили к разработке нового типа носителей, базирующихся на оптической технологии записи и считывания данных, который был призван прийти на смену виниловым грампластинкам. В результате в 1982 г. появились привычные нам сегодня музыкальные компакт-диски CD Digital Audio (CD-DA), спустя два года вышли и компьютерные CD-ROM. Их характеристики были определены исходя из поставленной первоначально задачи — записи музыки. Емкость дисков, первоначально составлявшая 650 Мбайт, была выбрана с точки зрения возможности записи 74 мин. музыки.

         Именно благодаря приводам CD-ROM возникло понятие «мультимедиа», в компьютерах платформы PC появились аудиофункции. Технология развивалась, вслед за «штампованными» заводскими CD-ROM были созданы диски с однократной (CD-R) и многократной (CD-RW) записью.

         Дальнейшая эволюция технологий  привели к созданию DVD приводов и дисков с возможностью записи еще большего количества информации (до 17 Гбайт на двухслойный двусторонний диск).

       Следующим этапом развития технологий оптических дисков станет появление дисков с еще более высокой плотностью записи: HD DVD или Blue-Ray.

         Сейчас наиболее интересной разработкой является новейший тип носителей информации: FMD ROM (fluorescent multiplayer disk), то есть флуоресцентный многослойный диск с вместимостью 140 Гбайт, что не является теоретическим пределом. К сожалению, из-за высокой стоимости оборудования, реализующего технологии FMD, говорить об их практическом применении ещё преждевременно.

1.   Лазерные накопители CD-ROM, CD-R и CD-RW

1.1 Лазерные накопители CD-ROM

     На  диске CD-ROM промышленным способом записывается информация, и произвести ее повторную запись невозможно. Наибольшее распространение получили 5-дюймовые диски CD-ROM емкостью 670 Мбайт. Главной характеристикой привода CD-ROM является скорость чтения данных, поднять которую можно только единственным способом - увеличением частоты вращения диска. Поскольку для CD-ROM частота вращения диска является переменной величиной, обратно пропорциональной расстоянию от считывающей головки до центра. Для первого поколения устройств со скоростью чтения 150 Кб/с (односкоростные, или 1Х) она лежит в диапазоне от 200 об/мин для внешней части дорожки диска до 530 об/мин для внутренней. В следующих поколениях частоты вращения, а с ними скорость чтения, просто увеличивались в целое число раз (двухскоростные - 2 X, четырехскоростные - 4Х и т. д.).

     Так продолжалось довольно длительное время, пока скорость высококлассных моделей  не достигла 12Х (1800 Кб/с), а массовых - 8Х (1200 Кб/с). Для 12-скоростных моделей диапазон частот вращения составляет от 2400 до 6360 об/мин. Понятно, что 6360 об/мин - это очень большая скорость для сменного носителя, которую технически трудно поддерживать. Еще труднее быстро раскрутить диск до этой скорости, если головка для считывания очередной порции информации перескакивает, например, с внешней части диска на внутреннюю. Время раскрутки накладывается на время перемещения и для быстрого доступа должно быть минимальным. Трудности многократно возрастают при попытке еще больше повысить частоту вращения, поэтому 12-кратная скорость является предельной для режима CLV.

     Дальнейшее  увеличение скорости чтения возможно только при отказе от режима CLV, поэтому в последующих моделях приводов CD-ROM все ведущие производители вместо «чистого» CLV начали использовать в той или иной мере режимом с постоянной угловой скоростью (Constant Angular Velocity - CAV), в котором частота вращения постоянна (и близка к максимально возможной), а скорость чтения пропорциональна радиусу. Что касается расположения информации на диске, то следует учитывать, что заполнение диска начинается от центра, и большинство дисков заполнены не полностью (в среднем только наполовину). То есть для общего быстродействия является скорость чтения на внутренней части диска. Например, популярный тест CD-TACH при оценке скорости учитывает внутреннюю часть (0-215 Мб) диска с весовым коэффициентом 60%, среднюю (215-430 Мб) -30% и внешнюю (430-615 Мб) - 10%.

     Приводы CD-ROM высшего класса имеют скорость чтения для внутренней части диска 12Х, массовые модели - 8-10Х. Скорость чтения внешней части достигает в некоторых моделях 50Х.

1.2 Диски CD-R

     Аббревиатурой CD-R (CD-Recordable) обозначена технология однократной оптической записи, которую можно использовать для архивирования данных, создания прототипов дисков для серийного производства и для мелкосерийного выпуска изданий на компакт-дисках, записи аудио и видео.

     Скорость  записи для недорогих моделей  составляет 32Х, скорость чтения - 42-50Х. Не слишком высокие скорости записи связаны с определенными техническими трудностями. В моделях более высокого класса скорость записи доведена до 40 -50Х. При объеме в 650 Мбайт эти диски стоят в розницу около 15 руб. за штуку. Следует также отметить, что компакт-диски более надежны при длительном хранении информации, чем магнитные носители: последние весьма чувствительны к электромагнитным полям и ударным нагрузкам.

     Существуют  два режима записи: односеансный и многосеансный. В односеансном режиме запись всего диска должна осуществляться за один проход без перерывов. В многосеансном режиме данные записываются за несколько сеансов, в результате чего информация на диске представляется в виде нескольких отдельных томов. Не все накопители CD-ROM способны читать диски, записанные подобным способом. Режим многосеансной записи позволяет записать часть данных, остановиться, а затем продолжить запись.

1.3 CD-RW накопители на перезаписываемых дисках.

     Вообще, накопители CD-RW отличаются от накопителей CD-R лишь дополнительной возможностью (кроме записи на диски CD-R) записывать многократно данные на диски CD-RW. Подробнее о них мы поговорим далее.

     Семь  лет назад на компьютерном рынке  появились накопители, которые дают возможность работать с перезаписываемыми CD-RW (CD-ReWritable), известными также как CDE . Такие устройства позволяют заносить информацию на существующие недорогие компакт-диски с возможностью дозаписи (CD-R ценой около 15 р.), а при использовании перезаписываемых CD-RW-дисков могут стирать старые данные и записывать вместо них новые. Емкость носителя CD-RW (стоимость около 30 р.) составляют 650 Мбайт и равна емкости дисков CD-ROM и CD-R.

     Диски CD-RW считываются только на современных универсальных CD-ROM-устройствах и DVD-ROM, рассчитанных на работу с различными носителями (удовлетворяющих спецификации MultiRead).

     CD-RW выпускаются и для IDE/ATAPI-интерфейса, и для SCSI. Все устройства обеспечивают режимы записи Track at Once и Disc at Once, многосеансовую запись (MultiSession), фиксированный и переменный пакетные режимы записи, а также все стандартные форматы записи компакт-дисков (в том числе и музыкальных).

     В приводах CD-RW указывается три числа, как правило, в следующем порядке: первое - скорость записи, второе - перезаписи, третье - чтения. Но встречается и другой порядок. В этом случае руководствуйтесь следующим: самое маленькое значение соответствует скорости перезаписи, среднее - скорости первоначальной записи, а самое большое - скорости чтения.

Серьезными  конкурентами записываемых и перезаписываемых компакт-дисков могут стать пишущие устройства DVD.

2.   Накопители DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW и др.

    В конце 1997-го - начале 1998 года  на рынке стали появляться  диски и приводы DVD. Этот стандарт был создан с расчетом на то, чтобы заменить разные носители сразу в нескольких областях - в индустрии видео, в сфере информационных технологий, в звуковых записях и даже, возможно в индустрии игровых картриджей. DVD (Digital VersatileDisk, ранее Digital Video Disk), т. е. многоцелевой цифровой диск - тип компакт-дисков, хранящий от 4,7 до 17 Гбайт информации, что вполне достаточно для полнометражного фильма. Почти все уже уверены, что DVD скоро вытеснят как CD-ROM, так и обычные VHS-видеокассеты. Такой объем способен удовлетворить любого производителя компьютерных игр и энциклопедий, для выпуска которых обычно требовалось несколько CD-ROM, вызывая неудобства у пользователя. По размерам же диски CD и DVD абсолютно одинаковы - DVD лишь немного тоньше. Естественно, так же как и CD-диски, DVD производится в двух форм-факторах: 12 см (4,7 дюйма) и 8 см (3,1 дюйма). Наиболее распространенным, как и в случае с CD, скорее всего, будет форм-фактор 12 см - ведь именно на него рассчитано большинство дисководов и DVD-плееров. В чем же заключаются различия между DVD и CD? В первую очередь у DVD-дисков меньший диаметр углублений, на дорожке они расположены с меньшим «шагом» и самих дорожек на диске гораздо больше. Использование насечек меньшего размера стало возможным благодаря применению лазера с меньшей длиной волны, посылающего более «плотный» луч. В то время как лазер в обычном устройстве CD-ROM имеет длину волны 780 нанометров, устройства DVD используют лазер с длиной волны 650 или 635 нм, что позволяет покрывать лучом в два раз больше насечек на одной дорожке и в два раза больше дорожек. Эти нововведения позволили достичь примерно в семь раз большей емкости дисков DVD, чем традиционных CD. Но семикратный прирост емкости диска - это далеко не предел. Пожалуй, самое интересное в спецификациях DVD - это возможность создания двухсторонних и двухслойных дисков.

     Двухсторонний диск делается просто: так как толщина  диска DVD может составлять лишь 0,6 мм (половина толщины обычного CD-ROM), появляется возможность соединить два диска тыльными сторонами и получить двухсторонний DVD. Правда, вам придется вручную переворачивать его, но с развитием технологий DVD появятся приводы, способные читать обе стороны без вмешательства пользователя.

      Существуют  односторонние (SS - Single Sided) и двухсторонние DVD (DS), однослойные (SL - Single Layer) и двухслойные (DL).Стоит отметить, что вместимость двухслойных DVD-дисков не в два раза больше, чем у однослойных, а немного меньше.

     Некоторые изготовители дисководов CD-ROM уже планируют прекратить их выпуск в пользу приводов DVD-ROM.

Основные  виды DVD дисков:

• DVD-5, 12cм, 4.7 Gb данных или свыше 2 часов видео, один слой на одной стороне.
• DVD-9, 12cм, 8.5 Gb данных или около 4 часов видео, два слоя на одной стороне.
• DVD-10, 12cм, 9.4 Gb данных или около 4.5 часов видео, на обоих сторонах по одному слою.
• DVD-14, 12cм, 13.24 Gb данных или около 6.5 часов видео, два слоя на одной стороне, один слой на другой.
• DVD-18, 12cм, 17 Gb данных или более 8 часов видео, на обоих сторонах по два слоя. Пока что слишком дороги в производстве, поэтому их очень мало.

3. HD DVD или Blu-Ray – война форматов

     Два новых формата DVD повышенной плотности  обязаны своим появлением телевидению  высокой четкости, для записи программ которого недостаточно емкости обычных DVD.

      Оба новых формата используют сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм, в то время как в современных DVD-приводах для записи и чтения применяется красный лазер с длиной волны 650/635 нм. Более короткая волна обеспечивает меньший диаметр светового пятна от лазерного луча и, следовательно, более высокую плотность записи.  Принципиальное отличие HD DVD от Blu-Ray заключается в том, что в HD DVD сохранена физическая структура диска DVD, в то время как в Blu-Ray применяются диски с новой структурой и используется иная технология записи.

     Диски HD DVD имеют две разновидности - объемом 15 и 20 Гбайт, хотя разработчики намерены в обозримом будущем представить двуслойные диски с удвоенной емкостью. Предусмотрены три типа носителей HD DVD: HD DVD-ROM с заводской записью, перезаписываемые диски HD DVD-RW и диски HD DVD-R с возможностью однократной записи.

      В настоящее время предусмотрены  несколько вариантов дисков для  каждого конкурирующего формата. В  спецификациях Blu-Ray предусмотрены три  типа однослойных дисков, объемом 23,3; 25,3 и 27 Гбайт, и три типа двухслойных  дисков, объемом 46,6; 50 и 54 Гбайта.