2014-02-24
454
В промышленно выпускаемых CD ROM темные точки представляют собой выемки (питы) глубиной около 1 мкм, в одном из двух соединенных пластиковых дисков. На этот (перфорированный) диск наносится тонкий слой отражающего металла (алюминия или золота).
В CD-R и CD-RW отражатель наносится на неперфорированный диск, а между ним и вторым диском помещается тонкий (около 1 мкм) слой специального светочувствительного вещества. В CD-R используется прозрачное вещество, темнеющее под воздействием мощного лазерного луча. В CD-RW используется вещество, имеющее 2 кристаллических состояния 1-прозрачное, 2-непрозрачное, под воздействием мощного лазерного луча происходит переход из 1-го состояние во 2-е и обратно. Количество циклов перезаписи RW-диска ограничено. Следует также отметить, что диски CD-RW читаются не на всех устройствах CD-ROM
В процессе работы (при считывании и записи данных) оптический диск раскручивается до угловой скорости около 10000 об/мин. Считывание данных происходит при помощи радиально перемещающейся оптической головки, содержащей маломощный лазер, освещающий диск, и датчик, анализирующий отраженный луч, и таким образом, распознающий темные и светлые точки. Запись данных происходит аналогично, но при этом используется гораздо более мощный лазер.
Стандартным считается CD-диск диаметра 5,25” (около 13 см). Емкость таких дисков составляет 600-800 МБ. Есть и диски меньшего диаметра и, соответственно меньшего объема. Скорость обмена данными с CD диском измеряется (так исторически сложилось) по отношению к скорости 150 кБ/с. Например, скорость 50х означает на самом деле скорость 150 кБ/с ×50 = 7,5 МБ/с. В стандартных CD – дисководах скорость чтения составляет 52х, а скорость записи (для CD-R и CD-RW) обычно не превышает 8х.
Привод CD располагается в системном блоке компьютера и подключается к материнской плате через интерфейс IDE.
2) DVD (Digital Video Disk или Digital Versatile Disk). В DVD используются те же физические принципы записи и чтения данных, что и в CD, но по сравнению с CD, формат DVD значительно усовершенствован. Можно выделить следующие преимущества DVD по сравнению с CD.
· более высокая плотность записи данных за счет меньшего расстояния между питами;
· возможность использования 2-х информационных слоев (1-й – полупрозрачный);
· возможность двухсторонней записи;
· встроенная возможность защиты данных от несанкционированного использования и копирования.
Выпускаются следующие типы DVD дисков.
· DVD-5 - односторонний однослойный диск емкостью 4,7 Гб;
· DVD-9 - односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гб;
· DVD-10 - двухсторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гб;
· DVD-14 - двухсторонний диск: на одной стороне - один слой, на другой - два; емкость - 13,2 Гб;
· DVD-18 - двухсторонний двухслойный диск емкостью 17 Гб.
Наиболее распространенные типы DVD-5 и DVD-10. Остальные значительно дороже, поэтому встречаются сравнительно редко.
По внешнему виду CD-диски и DVD-диски почти не отличаются. Любое устройство чтения DVD читает также и CD-диски.
Запись на DVD также происходит аналогично записи на CD. Однако необходимо отметить одну особенность. Есть устройства, способные записывать только однослойные DVD диски (обозначаются DVD-R, DVD-RW), а есть устройства, способные записывать и двухслойные диски (обозначаются DVD+R, DVD+RW). Если устройство может перезаписывать диски RW, то оно способно и записывать диски R (но не наоборот). Кроме стандартов DVD-R, DWD-RW, DVD+R, DVD+RV существует еще один несовместимый с ними стандарт DVD-RAM (DVD-Random Access Memory). Диски DVD-RAM несовместимы с другими DVD-устройствами, но зато такие диски можно перезаписать намного больше раз, чем DVD-RW и DVD+RW - не менее 100000 раз. Информация на DVD-RAM может храниться до 30 лет.
Подключаются DVD-приводы так же как и CD-приводы, причем любой DVD-привод может читать и CD-диски.
Дальнейшее развитие оптических носителей данных ожидается в виде появления форматов HD-DVD, Blue-Ray и EVD. В HD-DVD плотность записи составляет 15 ГБ на один слой. В Blue-Ray емкость оптического диска увеличивается до 30 ГБ на слой за счет использования коротковолнового (синего) лазера. Стандарт EVD разработан в Китае и рассчитан только для видео.
Электронные устройства в качестве сменных носителей данных появились сравнительно недавно, но за очень короткое время 3-4 года заняли значительную часть рынка. Это объясняется явными потребительскими преимуществами таких устройств – малыми размерами, отсутствием движущихся частей, высоким быстродействием и т.д. Подавляющее число этих устройств строится на использовании элементов флэш-памяти.
Флэш-память - особый вид энергонезависимой (не требующей энергии для хранения данных) перезаписываемой полупроводниковой памяти.
Ячейка флэш-памяти, не относится к двум, рассмотренным ранее типам ячеек RAM, она представляет третий тип, и состоит из одного полевого транзистора или из двух полевых транзисторов с особой электрически изолированной областью – плавающим затвором (floating gate), способным хранить заряд до нескольких лет. Наличие или отсутствие заряда кодирует один бит информации. Существуют ячейки флэш-памяти, хранящие более одного бита данных. Флэш-память не может использоваться в RAM по двум причинам: флэш-память работает существенно медленнее SRAM и DRAM и имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10.000 до 1.000.000 для разных типов).
Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя в любых малогабаритных электронных устройствах
Существуют несколько типов накопителей на основе флэш-памяти.
1) USB флэш накопители – миниатюрные устройства емкостью от 64 МБ до нескольких ГБ, подключающиеся к компьютеру через интерфейс USB. Размеры такого устройства не превышают размеры небольшого брелка. USB флэш-накопитель очень удобен для хранения и транспортировки небольших и средних объемов данных, он, например, позволяет, постоянно иметь при себе всю наиболее ценную информацию.
2) Флэш-карты – миниатюрные носители данных, размеры которых по длине и ширине не превышают 2-3 см, а толщина – 1-2 мм. Существуют различный типы флэш-карт, например, CF(Compact Fllash), CD(Secure Digital) и др. Объем памяти у флэш-карт находится в пределах от 16 МБ до нескольких ГБ, скорость обмена данными от 1 МБ/с до 20 МБ/с. Флэш-карты используются в таких портативных устройствах, как: цифровые фото- и видео камеры, сотовые телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п. Для использования флэш-карт с настольным ПК, к нему подключается специальное устройство – Card Reader. Обычно занести данные в компьютер с флэш-карты, установленной в цифровом фотоаппарате, MP3- плеере и в других подобных устройствах, можно и непосредственно – через USB - порт.
Магнитооптические устройства (МО) появились в результате объединения двух технологий - лазерной и магнитной. В МО для размагничивания доменов ферромагнитного покрытия используется лазер, а для намагничивания и считывания – магнитная головка. Преимуществом магнитооптических дисков является сравнительно большой объем (1 – 3 ГБ) при диаметре 3,5” (как у обычной дискеты). Устройства магнитооптической записи являются весьма дорогими, что сдерживает их широкое распространение. В настоящее время такие устройства вытесняются оптическими и электронными носителями.
Очень редко теперь используются накопители на магнитной ленте (стримеры). По принципу действия эти устройства напоминают бытовые магнитофоны. Чаще всего стримеры используются -для резервного копирования содержимого жесткого диска, что позволяет избежать потери данных при его выходе из строя. Самые хорошие стримеры позволяют записать на одну кассету с магнитной лентой до 2 Гб информации, однако из-за высокой стоимости таких стримеров больше распространены стримеры рассчитанными на запись 150-250 Мб данных.
Постоянный накопитель на жестких магнитных дисках (винчестер) представляет собой набор дисков, магнитных головок, кареток, линейных двигателей, заключенных в воздухонепроницаемый корпус, и управляющих электронных схем. Диски с магнитным покрытием вращаются на общем валу. Для записи данных используются обе поверхности дисков. Вал постоянно вращается с высокой скоростью (обычно 3600-7200 оборотов в минуту). Данные записываются или считываются с помощью головок записи/считывания, по одной на каждую поверхность каждого диска. Специальный двигатель на каретке позиционирует головку над заданной дорожкой.
Производительность запоминающего устройства на магнитных дисках характеризуется тремя основными параметрами: временем доступа, временем ожидания и временем передачи данных. Время доступа — это время, необходимое для позиционирования головок на дорожку, содержащую искомые данные. Оно зависит от начального ускорения головки (порядка 6 мс) и числа дорожек, которые необходимо пересечь на пути к искомой дорожке. Среднее время перемещения головки между двумя случайно выбранными дорожками — 10-20 мс. Время перехода с дорожки на дорожку меньше 10 мс и обычно составляет 2 мс.
Временем ожидания называется среднее время оборота диска до появления под головкой диска нужного сектора. После этого данные могут быть записаны или считаны. Для современных дисков время полного оборота 8—16 мс, а среднее время ожидания 4-8 мс.
Время передачи данных, т.е. время, необходимое для физической передачи байтов, зависит от числа передаваемых байтов (размера блока), скорости вращения, плотности записи на дорожке и скорости электроники. Типичная скорость передачи равна 1-4 Мб/с.
Операция ввода-вывода активизируется текущей командой программы или запросом от периферийного устройства ввода-вывода. При программном управлении передачей данных процессор «отвлекается» от выполнения основной программы на все время операции ввода-вывода — следовательно, снижается производительность компьютера. Для ввода блока данных необходимо слишком много операций, таких, как преобразование форматов, адресация в памяти, определение начала и конца блока данных. В результате скорость передачи данных снижается.
Более выгоден обмен данными с использованием прямого доступа к памяти (Direct Memory Access — DMA), когда процессор освобождается от участия в передаче данных и может параллельно выполнять основную программу. Специальное устройство берет на себя управление обменом данных между оперативной памятью и внешними устройствами. Инициатором обмена данными в этом случае является периферийное устройство, которое посылает запрос на устройство DMA. Последнее, получив предварительно от процессора сигнал подтверждения, посылает в память сигнал чтения или записи и определяет ячейку памяти, с которой начнется обмен данными. Далее происходит обмен данными между оперативной памятью и внешним устройством.
