Краткая справка о состоянии работ в научных центрах мира по теме
«Устройства хранения информации, применяемые в компьютерной технике».
В настоящее время устройства хранения информации, применяемые в компьютерной технике, по объему сохраняемой информации практически достигли своего физического предела. На фоне непрерывного совершенствования электронной базы (рост производительности компьютера происходит по экспоненциальному закону - практически за год производительность возрастает в 1,2-1,5 раза), можно утверждать, что развитие устройств хранения информации «стоит на месте». Пять лет назад емкость стандартного HDD составляла около 40-0 Гбайт, в настоящее время она достигает 100-150 Гбайт. Емкость стандартного CDROM, остановилась на отметке 700 Мбайт. Пришедшие на смену CDROM, хотя так и не вытеснившие их окончательно, DVD-диски, имеют объем 4,7 Гбайт. Обещавшийся с начала XXI века диск нового стандарта BluRay (BD), анонсировался к массовому выпуску в январе 2003, 2004, 2005 годов, однако появился в продаже только осенью 2007года и, до сих пор, с трудом находит путь к конечному потребителю. Технологии, используемые в вышеперечисленных устройствах, представляют собой эволюционное развитие технологий использовавшихся еще в гибких дисках. В них нет ничего принципиально нового – увеличение объема записываемой информации осуществлено только за счет изменения длины волны записывающего лазера и, соответственно, уменьшения размера записываемого пикселя. Конечно, можно предположить, что дальнейшее увеличение плотности записи может быть осуществлено за счет дальнейшего уменьшения длины волны записывающего источника вплоть до рентгеновских лучей. Однако, обеспечит ли уровень развития механики и оптики дальнейшее увеличение плотности записи? Ведь задержка выхода BluRay на рынок связана как раз с трудностями решения проблем позиционирования считывающего устройства. Все большее количество экспертов и потребителей склоняется к тому, что BluRay является последним представителем эволюционного пути развития устройств, хранения информации. На смену им должны прийти устройства, реализующие новые физические и технические решения. Очевидно, что резкое увеличение плотности записи может быть получено только за счет увеличения количества измерений. Это могут быть пространственные измерения – запись будет осуществляться не только по плоскости, но и по глубине или «виртуальные» измерения – длина волны, поляризация излучения, угол наклона и т.п. При этом, следует отметить, что лучшие перспективы будут иметь устройства обеспечивающие преемственность – позволяющие использовать носители информации предыдущего поколения – CD, DVD, BD. По-видимому, это должны быть устройства, обеспечивающие 3-х мерную послойную запись информации. При этом объем отдельного слоя будет сопоставим с объемом слоя предыдущего поколения носителей, а увеличение суммарного объема будет происходить за счет увеличения количества слоев, косвенным подтверждением этому является анонсированный Pioneer 16-слойный диск с суммарным объемом 400Гб. Единственным недостатком данного диска является невозможность даже однократной записи – диск может быть только изготовлен на производстве.
При переходе на 3-х мерную запись информации необходимо изменение физических принципов записи. До настоящего времени все оптические носители информации были основаны на тепловых механизмах. В носителях (CD, DVD, BD дисках) запись-стирание информации осуществлялись за счет изменения оптических свойств среды при фазовом переходе вещества, осуществлявшемся путем нагрева. Очевидно, что построение 3-х мерного оптического диска на тепловом фазовом переходе невозможно. Поглощение оптического излучения в вышележащих слоях будет приводить к уменьшению доли излучения доходящего до нижележащих слоев, что сделает невозможным фазовый переход в этих слоях. Увеличение же мощности источника будет приводить к уничтожению информации в вышележащих слоях.
Одним из возможных путей решения данной проблемы является переход на материалы, работающие на других физических принципах. Перспективным является развитие материалов обладающих свойством фотохромизма – то есть изменения оптических свойств материала (коэффициента пропускания, преломления, оптической активности и т.п.) под воздействием света с определенной длиной волны. При этом фотохромизм может иметь выраженный нелинейный характер (двухфотонные механизмы взаимодействия) заключающийся в том, что изменение оптических свойств материала происходит только при достижении определенной пороговой плотности мощности излучения, при меньших плотностях свет проходит через материал без изменения его свойств.
Соответственно для решения задачи создания устройства 3-х мерной записи-считывания информации мировым производителям устройств записи и хранения информации необходимо решить несколько подзадач:
1. Создание фоторегистрирующей среды, обеспечивающей запись, считывание, стирание информации от выбранного лазерного источника.
2. Создание миниатюрного лазера, обеспечивающего генерацию в требуемом диапазоне длин волн – всего скорей в видимом свете и ближнем ультрафиолете.
3. Определение структуры и разработка технологии изготовления многослойного носителя (компакт-диска) обеспечивающего запись, считывание, стирание информации.
Вследствие того, что при разработке принципов 3-х мерной записи необходимо учитывать эффекты дифракции и интерференции, макетирование и исследование свойств материалов необходимо производить при реальных размерах области записи. Данные размеры составляют доли микрометра. Проведение такого макетирования с использованием простых решений невозможно. Создание оптической системы обеспечивающей пятно фокусировки размером порядка одного микрометра с перефокусировкой по глубине материала представляет собой нетривиальную задачу. Поэтому проведение исследований целесообразно начинать с создания макета оптического устройства, обеспечивающего требуемые параметры.
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ТРЕХМЕРНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ.
На настоящий момент существуют четыре типа оптических носителей информации (Рис.1.1). Это CD, DVD, HD DVD и BluRay. Хотя стандарт HD DVD уже практически сошел со сцены, его разработчик - фирма Toshiba отказалась от его дальнейшей поддержки. Характеристики данных носителей приведены на рисунке. Как видно из рисунка в настоящий момент современные носители используют так называемый «синий» лазер, излучающий на длине волны 405 нм, что является границей видимого спектра электромагнитного излучения и надеются на разработку промышленных технологий лазерных диодов излучающих в более коротковолновой области видимо не стоит. Кроме того, используемые объективы с числовой апертурой до 0,85 достигли теоретического предела для обычной, пусть и сферической оптики. Размер пятна фокусировки является величиной пропорциональной отношению /NA, где – длина волны излучения, NA – числовая апертура фокусирующего объектива. Дальнейшее увеличение числовой апертуры возможно только с использованием дифракционной оптики, масштабного промышленного производства которой не существует. Дальнейшее уменьшение пятна фокусировки, видимо, является нецелесообразным, так как даже требуемые для BluRay и HD DVD точности фокусировки с трудом обеспечиваются существующими механическими приводами.
...
__________
Обзор технологий хранения информации. Часть 1. Принципы работы и классификация ЗУ
Автор: Виталий Фиоктистов (VITUS)
С древнейших времен человечество не только добывало знания, но и пыталось не потерять их, то есть обеспечить эффективное хранение накапливаемой информации. С момента зарождения письменности было перепробовано множество носителей информации от камня до воска, от тесьмы и до шкур животных. Изобретение в средние века дешевого и долговечного носителя информации (бумага) и, что очень важно, дешевого и эффективного способа записи на носитель (книгопечатание) вызвало настоящий информационный бум.
Но что хорошо для человека – не подходит компьютеру. И с изобретением первой ЭВМ человеку пришлось искать новые, совершенно отличные от традиционных способы хранения информации. В этом цикле статей я попытаюсь сделать обзор различных методов и технологий хранения информации, применявшихся с момента появления первых компьютеров и до нашего времени.
Что такое память
Систему называют запоминающим устройством (ЗУ), если она обладает способностью воспринимать и сохранять информацию, а затем при определенных условиях частично или полностью адекватно воспроизводить ее, обеспечивая достаточно длинный временной интервал между моментами прихода и использования информации. Простейшая модель, обладающая свойством памяти, состоит из запоминающих элементов (ячеек памяти), связанных с каналом ввода/вывода информации. Поскольку в вычислительной технике информация представлена в двоичном коде, то запоминающее устройство должно содержать набор элементов, которые могут находиться в двух устойчивых состояниях. Каждый такой элемент называется ячейкой памяти и имеет собственный уникальный адрес.
Основные характеристики ЗУ
Важнейшими характеристиками ЗУ являются информационная емкость и быстродействие.
Информационная емкость ЗУ определяется количеством единиц информации, которое может храниться в нем. Как правило, информационной емкостью называется только полезный объем хранимой информации, в нее не включается размер памяти, занятый служебной информацией, например резервные области, синхродорожки, инженерные цилиндры и пр.
Минимальной единицей информации является бит или же кратные ей единицы: килобит (1 кб=1024 бита), мегабит (1Мб=1024кб), гигабит (1Гб=1024Мб). Но чаще пользуются единицей байт (1Байт=8бит), или же кратными ей единицами: килобайт (1 кБ=1024 Байта), мегабайт (1МБ=1024КБ), гигабайт (1ГБ=1024МБ). Для измерения больших объемов памяти используются терабайты и петабайты. В сокращенных наименованиях единиц, дабы не спутать, например килобайты и килобиты, мы будем использовать следующее соглашение: если подразумевается бит, то используются строчные буквы (б, кб, Мб, Гб), соответственно байты будем обозначать прописными - Б, кБ, МБ, ГБ.
Быстродействие ЗУ характеризуется его временными характеристиками, к которым относятся:
Время обращения (время цикла) характеризуем максимальную частоту обращения к данному ЗУ при считывании или записи информации.
Время считывания (выборки) информации - интервал времени обращения к ЗУ от подачи сигнала считывания и до получения выходного сигнала.
Время записи информации - интервал времени от момента подачи сигнала обращения к ЗУ до момента готовности ЗУ к приему следующей порции информации.
Важными характеристиками ЗУ являются также надежность, масса устройства, габариты, потребляемая мощность и стоимость.
Классификация ЗУ
Запоминающие устройства можно классифицировать всевозможными способами, например по назначению, адресации, характеру хранения информации, физическим принципам работы, технологии изготовления и т.д.
По назначению ЗУ разделяют на кратковременные и долговременные.
ЗУ предназначенные для кратковременного хранения информации называются оперативным запоминающим устройством (ОЗУ или RAM). Как уже ясно из названия, они применяются для хранения часто меняющейся информации. При отключении питания информация, хранящаяся в таком ЗУ, теряется. Долговременные, или, как их еще называют, постоянные запоминающие устройства (ПЗУ или ROM), предназначены для длительного хранения информации. Информация, записанная в таком ЗУ при отключении питания, сохраняется достаточно длительное время и может быть по мере надобности использована. ПЗУ делятся на собственно ПЗУ и ППЗУ. В ПЗУ информация может быть записана один раз, а ППЗУ допускают многократную запись/стирание информации.
Интересна возможность использования ППЗУ в качестве ОЗУ. До последнего времени тому было два серьезных препятствия: низкая скорость записи информации в ППЗУ (на порядки меньшая, чем в ОЗУ) и высокая стоимость устройств ППЗУ. С развитием технологий себестоимость устройств ППЗУ постоянно снижается, а скорость работы возрастает. Возможно, скоро мы увидим компьютеры, работающие на совсех других принципах; по крайней мере информация о новых видах памяти, призванных заменить собой все существующие, время от времени появляется. – Прим. автора
Чаще всео ПЗУ и ППЗУ используются для хранения внешних данных – отсюда еще их одно собирательное название - ВЗУ (внешние запоминающие устройства)
По методу адресации запоминающие устройства делятся в основном на устройства с последовательной и произвольной выборкой (доступом). Последовательная и произвольная адресация - далеко не единственно возможные методы доступа к информации. Например, можно упомянуть так называемые ЗУ с ассоциативной выборкой, но они достаточно экзотичны, поэтому мы на них останавливаться не будем.
В ЗУ с последовательным доступом для нахождения ячейки памяти с записанной информацией необходимо последовательно просмотреть все ячейки от начала массива памяти и до нужного нам адреса. Время доступа к произвольной ячейке памяти, таким образом, напрямую зависит от адреса ячейки.
Можно было бы предположить, что в ЗУ с произвольным доступом время обращения одинаково для всех ячеек, но это верно далеко не всегда. Если для ОЗУ время обращения к любой ячейке памяти практически одинаково, то в случае жесткого диска (HDD) время доступа к какому-либо сектору складывается из времени подвода считывающей головки к нужной дорожке (seek time), ожидания подхода нужного сектора и времени на саму операцию чтения или записи.
Кроме того, все ЗУ можно также разделить на ЗУ, где носитель информации объединен с устройством чтения/записи (например, жесткие диски) и на ЗУ со съемными носителями. Примером последних являются флоппи-диски.
И, наконец, ЗУ делятся на физические, магнитные, оптические, полупроводниковые устройства. Опять-таки, это не полный перечень типов памяти, но устройства, использующие другие принципы хранения информации, пока еще (или уже) не получили «прописки» в массовой компьютерной технике.
Мы в этом цикле рассмотрим виды памяти следующим образом:
Часть I Принципы работы и классификация ЗУ
Часть II.1 История ЗУ с последовательным доступом
Часть II.2 Современные ЗУ с последовательным доступом
Часть III.1 Жесткие диски (винчестеры)
Часть III.2 Интерфейсы жестких дисков
Часть IV. Устройства магнитной записи со съемным носителем (FDD, ZIP, JAZZ). Магнитооптические устройства.
Часть V. Оптические ЗУ (CD/DVD)
Часть VI. Флэш-память
Часть VII. ОЗУ и кэш-память
Часть VIII. Экзотические виды памяти. Перспективные разработки
Часть II.1 История ЗУ с последовательным доступом
«…Дела давно минувших дней,
Преданья старины глубокой…»
А. Пушкин, Руслан и Людмила
В этой части статьи объектами нашего пристального внимания станут ископаемые образчики запоминающих устройств – ЗУ с последовательным доступом. Большая часть из них уже повымерла, но отдельные экземпляры… простите, технологии дожили до наших дней и не просто дожили, а еще и бурно эволюционируют.
Живыми займемся во второй части статьи, а сейчас прогуляемся по эдакому компьютерному паноптикуму, куда несомненно попали почившие древние образцы ЗУ с последовательным доступом.
Основными представителями древних устройств последовательного доступа являются накопители на перфокартах, на перфолентах, и магнитных картах (НМК). Эти типы устройств появились на заре компьютерного века и повсеместно использовались в ЭВМ того времени.
До тех пор, пока не были разработаны дешевые и эффективные ЗУ с произвольным доступом, устройства последовательного доступа использовались для ввода и обработки оперативной информации.
Накопители на перфокартах и перфолентах
«…Бумага все стерпит…»
Марк Туллий Цицерон «К друзьям»
Первым носителем информации в электронно-вычислительных машинах стала все та же старая добрая бумага. Для ввода данных в память первых ЭВМ использовались перфоленты и перфокарты, применявшиеся в разнообразных программируемых устройствах с начала XIX-века (например, в ткацких станках – прим. авт.)
Перфоленты представляли собой длинные бумажные ленты, а перфокарты - кусочки картона определенного размера. И на те и на другие информация наносилась путем пробивания в определенном порядке отверстий и считывания информации механическим или оптическим методом. Все ЭВМ, начиная с самых первых (ABC, Z-серия Цузе, Марк I, ЭНИАК) и до сравнительно недавнего времени (у меня лично дома хранятся перфокарты датированные 1982-м годом) использовали этот принцип ввода/вывода/хранения информации.
На перфокарте стандартно помещалось 80 символов. Скорость считывания с перфокарты зависела от конкретной реализации устройства считывания и колебалась в пределах от 20-50 перфокарт/мин в первых ЭВМ и до 2000 в более новых машинах, таких как ЭВМ ЕС-серии (конец 70-х годов). Такое быстродействие достигалось использованием нескольких ридеров (устройств чтения) перфокарт параллельно. Запись информации («пробивка дырок») производилась со скоростью 10-250 перфокарт в минуту.
Для складирования перфокарт требовались огромные хранилища. Для сравнения: стопка перфокарт размером с обычный жесткий диск форм-фактора 3.5” содержала бы всего около 8КБ информации. А если бы нам потребовалось сохранить 80ГБ информации (обычная на сегодняшний день емкость жесткого диска), то перфокарты заняли бы объем около 5000м3, что соответствует помещению размером 30м x 60м и высотой 3 метра. И это еще без учета неплотного прилегания карт друг к другу! Что и говорить, видео с такого носителя не посмотришь. И стопка карт получится высотой в 2 километра, и подавать их в устройство чтения умаешься (смайл).
Что до перфоленты, то информационная емкость зависела от длины рулона и составляла обычно 10-100КБ. Скорость считывания составляла до 1500 строк в секунду, скорость записи до 200.
И перфоленты и перфокарты относятся к ЗУ последовательного доступа со сменным носителем физического типа. Стоит отметить, что использование подобных ЗУ требовало обязательного участия оператора, информация записывалась один раз, а надежность носителя оставляла желать много лучшего.
С течением времени увеличивались требования к быстродействию, емкости и удобству работы с ЗУ. Перфокарты и перфоленты даже с учетом постоянного совершенствования устройств чтения/записи уже не могли удовлетворить растущие запросы пользователей ЭВМ. Главным препятствием становилась изначально присущая им одноразовость носителя информации. Появление новых, более эффективных принципов хранения информации стало началом конца эры физических носителей, к которым в компьютерной терминологии относятся перфокарты и перфоленты.
Действительно, одна пробитая неправильно дырка – и перфоноситель можно было смело отправлять в утиль, хотя я слышал страшные истории от программистов со стажем, как они вручную пробивали и заклеивали отверстия на перфокартах, исправляя мелкие ошибки в программах - Прим. автора.
Накопители, использующие принципы магнитной записи
В середине XX века был предложен новый метод хранения информации в ЭВМ, основанный на магнитной записи.
Суть его вкратце состоит в том, что рабочая поверхность носителя изготавливается из специального материала - ферромагнетика. Если воздействовать на него внешним магнитным полем, то после прекращения воздействия проявляется остаточная намагниченность вещества. Ее-то и регистрируют затем считывающие устройства. Чтение/запись информации производятся специальной магнитной головкой, перемещающейся относительно магнитного носителя.
Устройства, реализующие этот принцип, начали появляться с 1951 года. Некоторые из них дожили и до нашего времени – стримеры, жесткие диски, флоппи-драйвы, ZIP-драйвы. В этой же части обзора мы рассмотрим только ставшие историей накопители на магнитных картах.
Накопители на магнитных картах (НМК)
Накопители на магнитных картах (НМК) по конструкции весьма напоминают накопители на перфокартах. Сама же магнитная карта представляет собой прямоугольный отрезок носителя с магнитным покрытием. Карты помещаются в специальное хранилище - магазин. При обращении к ЗУ специальное устройство осуществляет выбор или подачу из магазина заданной карты.
Информация на магнитную карту может быть записана неоднократно, то есть НМК относится к ППЗУ. Стандартная информационная емкость магнитной карты – 1КБ. Считывание/стирание/запись информации производится с помощью магнитных головок и существенно выше, чем при работе с перфокартами (см. табл. 1).
В отличие от перфокарт и перфолент, магнитные карты хоть уже и не применяются в современных компьютерах, но используются в других областях, например в качестве кредитных или идентификационных карточек. Носителем информации в них является магнитная полоса. Правда сейчас они активно вытесняются смарт-картами и RFID-картами и в ближайшее время тоже канут в прошлое.
Накопители на магнитной карте не были мейнстримом, они использовались в ограниченном числе моделей машин, гораздо большее распространение получили их «родственники» - накопители на магнитной ленте или стримеры, но о них в следующей части.
Таблица 1. Сравнение параметров устаревших видов ЗУ с последовательным доступом...
http://www.pc.uz/publish/doc/text10943
__________________________________
Новые технологии хранения информации
1. 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 распространенной 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 — патефона или проигрывателя. Патефон 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. (рис. 1)
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.
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.
Сейчас в мире присутствует множество различных типов магнитных носителей: дискеты для компьютеров, аудио- и видеокассеты, бобинные ленты, жёсткие диски внутри компьютеров и.т.д.
Barracuda 180
Скорость передачи данных с диска: до 48 Мбайт/с
Скорость вращения шпинделя: 7200 об/мин
Интерфейс: Ultra160 до 160 Мбайт/с, FibreChannel до 200 Мбайт/с
Предел прочности 150 G в нерабочем состоянии
Уровень шума: 37 дБ
Время поиска: 7,5 мс
Самый емкий внутренний жесткий диск для РС.
Cheetah X15_36
Емкость: 36,7 и 18,3 Гбайт
Скорость передачи данных с диска: до 48,9 Мбайт/с
Скорость вращения шпинделя: 15.000 об/мин
Интерфейс: Ultra320 до 320 Мбайт/с
Предел прочности G в нерабочем состоянии
Уровень шума: 35/37 дБ
Время поиска: 3,9 мс
Самый быстрый жесткий диск для РС.
1.2 Гибкие диски
В приводе флоппи-диска (гибкого диска, или просто дискеты) имеются два двигателя: один обеспечивает стабильную скорость вращения вставленной в накопитель дискеты, а второй перемещает головки записи-чтения. Скорость вращения первого двигателя зависит от типа дискеты и составляет от 300 до 360 об/мин. Двигатель для перемещения головок в этих приводах всегда шаговый. С его помощью головки перемещаются по радиусу от края диска к его центру дискретными интервалами. В отличие от привода винчестера головки в данном устройстве не «парят» над поверхностью флоппи-диска, а касаются ее.
Для подключения разных типов дисководов предназначены обычно комбинированные кабели с четырьмя разъемами, включенными попарно. Некоторые BIOS компьютеров позволяют программно изменять назначение физического адреса: «первый» (A:) и «второй» (B:) привод. В отличие от винчестеров, для флоппи-дисководов порядок накопителя (A: или B:) определяется именно положением устройства на кабеле.
Для каждого из типоразмеров дискет (5,25 или 3,5 дюйма) существуют свои специальные приводы соответствующего форм-фактора.
Дискеты каждого типоразмера (5,25 и 3,5 дюйма) бывают обычно двусторонними (Double Sided, DS), односторонние давно стали анахронизмом. Плотность записи может быть различной: одинарной (Single Density, SD), двойной (Double Density, DD) и высокой (High Density, HD). Поскольку об одинарной плотности уже мало кто вспоминает, такую классификацию обычно упрощают, говоря только о двусторонних дискетах двойной плотности (DS/DD, емкость 360 или 720 Кбайт) и двусторонних дискетах высокой плотности (DS/HD, емкость 1,2, 1,44 или 2,88 Мбайта). Плотность записи определяется величиной зазора между диском и магнитной головкой, а от стабильности зазора зависит качество записи (считывания). Для повышения плотности записи необходимо уменьшить зазор, однако при этом значительно повышаются требования к рабочей поверхности дисков.
В качестве материала для изготовления магнитных дисков обычно применяют алюминиевый сплав Д16МП (МП — магнитная память). Этот сплав немагнитный, мягкий, достаточно прочный, хорошо обрабатывается.
Гибкие диски (Floppy Disk – FD) Гибкие дисковые устройства состоят из устройства чтения/записи – дисковода и непосредственного носителя – дискеты.
Дискета представляет собой слой магнитно-мягкого материала, нанесенный на специальную подложку, выполненную из полимерного немагнитного пластического материала, степень жесткости которого может быть различна в зависимости от реализации. Носитель помещается в бумажный, пластмассовый или другой кожух-корпус. В настоящее время, используются только двусторонние носители, следовательно покрытие нанесено с обеих сторон дискеты и чтение/запись производится с обеих сторон. Дискеты различного диаметра, как правило, имеют разные оформления корпуса. Так гибкие диски диаметром 5.25 дюйма помещаются в бумажный кожух, а 3.14 – в пластмассовый. Дискета в кожухе свободно вращается приводом устройства – дисковода через окно центрального захвата, что обеспечивает прохождение площади дорожки под устройством чтения/записи называемом головкой чтения/записи.
На кожухе дискеты имеются, соответственно, отверстия: центрального захвата(3), отверстие позиционирования головки(1),отверстие физической защиты от записи (5, 8), направляющие отверстия и пазы (2), отверстия авто определения типа магнитного покрытия (9), отверстие определения полного оборота носителя (4). Отверстие для позиционирования магнитных головок чтения/ записи у 3.14 дюймовых носителей закрыто металлической задвижкой (7), а отверстие для центрального захвата и вращения на шпинделе привода вращения диска, в отличие от носителя диаметром 5.25 дюймов, находится только с нижней стороны дискеты.. Каждый сменный дисковый магнитный носитель перед использованием в какой-либо операционной системе необходимо подготовить к приему данных. Такая операция называется форматированием. Форматирование дискет производится при помощи специального программного обеспечения – программ форматирования дисков и, как правило, специфично для каждой операционной системы.
В зависимости от типа носителя, в соответствии с качеством магнитного покрытия, возможностями операционной системы и устройств дискеты можно форматировать для записи на них информации различного максимального объема, что достигается заданием таких параметров форматирования как число дорожек и секторов. Как правило, производителями дискет указывается параметр называемый числом точек на дюйм носителя – Track per inch (TPI). Данный параметр показывает, какую максимальную плотность размещения областей независимой намагниченности может иметь носитель. В соответствии с производственными характеристиками диска, необходимо форматировать носитель только в рамках его физических возможностей, иначе риск потери данных после операции записи неограниченно возрастает.
Дисковод представляет собой устройство чтения/записи с/на носитель – дискету. Каждый тип носителя (дискет), как правило, требует собственного устройства – для чтения 5.25 и 3.14 дюймовых дискет, хотя выпускаются и смешанные дисководы, соединяющие в себе устройства для чтения 3.14 и 5.25 дюймовых дискет. Дисководы, как правило, располагаются внутри системного блока, однако, выпускаются и внешние варианты. Снаружи системного блока находится передняя панель дисковода на которой располагаются управляющие элементы – ручка или кнопка фиксации/извлечения дискеты внутри дисковода, отверстие для помещения/извлечения дискеты, индикатор обращения к устройству, светящийся во время операций обращения к дисководу. Внутри дисковод состоит из двигателя, системы управления вращением носителя, двигателя, системы управления позиционированием головок чтения/записи, схем формирования и преобразования сигналов и др. электронных устройств. Дисководы подключаются к другим схемам компьютера посредством интерфейсного кабеля – шлейфа. На концах и/или по длине шлейфа находятся разъемы, один из которых служит для соединения шлейфа с дисководом или дисководами, другой с интерфейсом дискового устройства, находящемся на плате контроллера (интерфейсной карте, плате адаптера) дисковых устройств или на материнской плате. Дисковод также нуждается в подключении питающего напряжения при помощи кабеля питания.
В настоящий момент, технологии хранения и чтения/записи информации на обычную дискету дают невысокие скорости обмена и позволяют добиться плотности записи для объема информации до 2 мегабайт. Такой объем и быстродействие считаются малыми и поэтому дискеты используют лишь как средство транспортировки и архивного хранения небольших объемов информации. Надежность дискет, также, оставляет желать лучшего. Они подвержены вредным воздействиям температурных, гидрометрических, магнитных, механических и др. факторов. Поэтому, с дискетами следует обращаться аккуратно.
Во избежание потери данных или повреждения носителя недопустимо: хранение дискет в местах подверженных воздействию магнитных полей, влаги, сильных механических воздействий, обильного количества пыли, резких температурных перепадов. Необходимо осторожно вставлять и извлекать дискету из дисковода только после того, как индикатор обращения к диску погаснет. В зависимости от интенсивности использования дискеты, ее необходимо проверять на предмет целостности и правильности логической и физической структуры при помощи специального программного обеспечения с различной частотой, но не реже одного раза в два месяца. Также, необходимо производить чистку головок чтения/записи дисковода при помощи специальной чистящей дискеты и очистителя. Срок службы носителя зависит не только от способа его эксплуатации, но и от его исходного качества. Дискеты высокого качества известных крупных производителей способны форматироваться на максимальные объемы и выдерживают при эксплуатации до 70 млн. проходов головки чтения/записи по дорожке, что, практически, означает срок интенсивной эксплуатации до 20 лет. Дискеты безымянных производителей и просто плохого качества, как правило, подвержены таким вредным процессам как высыпанию частичек магнитного покрытия и размагничиваемости. Не следует экономить на носителях информации, если она вам дорога. На практике, нужно стараться использовать только высококачественные дискеты известных производителей.
2. Оптические носители.
2.1.1 DVD
DVD-стандарт был реализован с учетом накопленного опыта по производству и распространению компакт-дисков и CD-устройств, требований и рекомендаций производителей компьютерной и киноиндустрии, а также предварительных разработок различных компаний. Новый стандарт базируется на следующих основных принципах:
· большая емкость и возможность ее дальнейшего наращивания;
· обратная совместимость с существующими CD;
· совместимость с будущими записываемыми DVD-дисками;
· единая файловая система для всех приложений;
· единый интерактивный стандарт для компьютера и телевидения;
· надежность хранения данных и их последующего считывания;
· высокая производительность при записи и считывании данных как для последовательного, так и для произвольного доступа к данным;
· отсутствие вспомогательных конструкций типа картриджей и кэдди;
· доступная цена.
Внешне конструкция DVD аналогична устройству традиционного компакт-диска - с теми же геометрическими размерами (диаметр - 120 мм, толщина - 1,2 мм), но содержательно она значительно сложнее. Для увеличения объема данных при сохранении тех же геометрических размеров диска, что и CD, были предприняты следующие шаги:
· уменьшение размеров углублений (питов) на DVD до 0,4 мкм;
· уменьшение расстояния между соседними дорожками (треками) до 0,74 мкм;
· размещение несущих информацию слоев в несколько этажей (до 8 пар, и это еще не предел).
DVD может быть как односторонним, так и двухсторонним. Конструктивно двухсторонний диск представляет собой два склеенных нерабочими поверхностями диска толщиной 0,6 мм каждый (модель, предложенная компанией Toshiba). Спецификации DVD-стандарта предусматривают четыре конструктивно различных типа дисков с разной информационной емкостью:
· односторонний однослойный диск (4,7 Гбайт, видео ресурс - 133 мин.);
· односторонний двухслойный диск (8,5 Гбайт, видео ресурс - 240 мин.);
· двухсторонний однослойный диск (9,4 Гбайт, видео ресурс - 266 мин.);
· двухсторонний двухслойный диск (17 Гбайт, видео ресурс - 481 мин.).
Таким образом, емкость одностороннего однослойного диска в семь раз, а двухстороннего двухслойного - в двадцать шесть раз превышает емкость стандартного компакт-диска. Предполагается, что первый тип дисков найдет широкое распространение для большинства компьютерных приложений, где емкости 4,7 Гбайт вполне достаточно, а более емкие диски, видимо, будут востребованы киноиндустрией.
Увеличение плотности данных стало возможным благодаря созданию более совершенных источников лазерного излучения и системы обнаружения и коррекции ошибок. Для считывания DVD используется луч красного спектра с возможностью двойного фокусирования с длиной волны 650 нм или 635 нм, в зависимости от толщины считываемого диска. Привод DVD сам определяет, какой тип диска используется, и автоматически поворачивает линзу в положение нужной фокусировки луча.
При такой плотности записи любая внутренняя неоднородность может сделать диск непригодным к использованию. Поэтому с помощью технологии компании Sony была модернизирована и стандартизирована схема цифровой модуляции и коррекции ошибок RS-PC (Reed Solomon Product Code), которая уменьшила вероятность их появления на порядок по сравнению с компакт-диском. Кроме того, DVD, как и компакт-диск, стоек и малочувствителен к пыли, царапинам и прикосновениям пальцев.
2.1.2 Система самоуничтожения для DVD дисков
Не совсем понятную новость только что сообщило новостное агентство "Reuters". Flexplay разработал интересную систему борьбы с недобросовестными обладателями DVD дисков. Как известно, по законодательству, прокат DVD дисков (hiring), и не только их, запрещен. Технология уже будет внедрена в жизнь в августе этого года компанией Disney. Диски прекратят функционировать, когда процесс, названный Ez-d, сделает их неработоспособными. Как только диск вытаскивается из упаковки, он может быть использован только в течение приблизительно 48 часов. Взаимодействие поверхности диска с кислородом через данный промежуток времени создает особый слой на поверхности диска, из-за которого процесс чтения становится невозможным. Однако, при наличии известного ПО можно просто скопировать содержимое диска на HDD за время пока он работает как обычный носитель. С другой стороны - куда деваться честным покупателям?
2.2 Divx
Компания Digital Video Express разработала новый формат Divx-диска для однократной записи кинофильмов. Разработка этого формата связана с организацией системы временного видеопроката, когда купив диск, не придется возвращать его назад. Его можно будет воспроизводить только на Divx-проигрывателях в течение двух суток с момента его первого воспроизведения. О своей поддержке этого формата заявили такие крупные голливудские компании, как Disney, Dream-Works, Paramount, Universal и другие.
Этот диск не совместим с домашними DVD-проигрывателями, подключаемыми к телевизору. Divx - это название системы, установленной непосредственно в проигрывателе, которая позволяет потребителям в течение двух дней пользоваться правом на прокат видеофильма независимо от даты покупки диска. Идея Divx состоит в том, что она обеспечивает нарушение записи на диске. Право проката видеофильма на новый срок можно приобрести через модемную линию связи, подключенную к проигрывателю для обмена информацией с сервисным центром Divx Central и отслеживания счетчика. Внедрение данного формата в нашей стране не представляется возможным ввиду того, что для просмотра Divx-дисков требуется дорогостоящее оборудование, постоянная телефонная связь с центром, да и цена диска предположительно составит около 6 долл.
http://www.radioland.net.ua/contentid-167-page1.html
Вложение: 3727526_BIOKOMP_ZAO_TETA_2009.ppt
PUTI обратиться по имени
Флэш-диски BiTMICRO Суббота, 04 Апреля 2009 г. 22:27 (ссылка)
Средства дедупликации данных от EMC
