Оптическое приспособление для хранения компьютерных данных и программ это

Основными преимуществами оптических методов записи и хранения информации являются:

— Высокая плотность записи информации (510 9 бит/см 2 и более);

— Высокое быстродействие и помехозащищенность информационных систем.

— Отсутствие непосредственного контакта между носителем и системой записи/считывания.

История развития оптических дисков насчитывает уже несколько десятилетий, начиная с первых лазерных дисков отражательного типа, разработанных ещё в 1969 году до DVD и Blue-Ray дисков наших дней.

LD диски

Непосредственными предшественниками оптических дисков являются грампластинки, запись звука на которые осуществлялась в результате формирования на поверхности углублений, величина и последовательность которых при воспроизведении преобразовывались в звук. Скорость вращения музыкальных виниловых грампластинок была 33,3 или 45 оборотов в минуту. С целью увеличения плотности записи музыкальных дисков, а также для реализации записи видео, предпринимались многочисленные попытки использования оптических систем записи и воспроизведения. В 1969 году компания Philips разработала видеодиск, работающий в режиме отражения, что имело большие преимущества по сравнению с видеодисками, работающими на пропускание.

Системы хранения данных в корпоративных сетях

Фирма Philips впервые продемонстрировала видео в 1972 году, а в 1978 году лазерные диски (Laserdisc, LD) появились в продаже (знаменитый фильм Стивена Спилберга «Челюсти»), спустя лишь два года после появления VHS видеомагнитофона и за четыре года до CD, которые основаны на технологии лазерных дисков. LD диски широко использовались для записи и воспроизведения фильмов.

Для воспроизведения LD дисков рядом компаний, таких как, например, Philips и Pioneer Electronics, производились видеоплееры. Первые модели плееров для LD дисков выпускались с He-Ne лазером, а затем стали использовать полупроводниковые ИК лазерные диоды. LD диск имел диаметр 30 см (см. рис.4.3) и состоял из двух металлизированных пластиковых дисков, склеенных между собой. Первоначально LD диски имели запись видео и звука в аналоговом формате, однако, позднее были разработаны LD диски с аналоговым видео и цифровым звуком. Выпуск LD дисков прекратился в 2000 году в США и в 2001 году в Японии.

Рис.4.3 Сравнение размеров LD диска (А) и DVD диска (Б)

CD-ROM диски

CD-ROM диски (аббревиатура слов «Compact Disc read-only memory») были разработаны и представлены в 1982 году компаниями Philips и Sony и введены как стандарт записи и хранения данных с 1985 года. Хотя изначально CD-ROM диски предназначались для цифровой оптической звукозаписи, в дальнейшем этот формат был расширен для хранения любых данных, записанных в двоичном коде и стал широко использоваться для распространения компьютерных программ, компьютерных игр и мультимедийных приложений.

CD-ROM диски изготавливаются из поликарбоната толщиной 1,2 мм на который наносится тонкий слой отражающей поверхности алюминия. Наиболее распространенные размеры CD-ROM дисков составляют 120 мм в диаметре (вес  16 г), а также существует формат Mini CD с диаметром 80 мм и некоторые другие форматы, отличающиеся по форме и диаметру (см. рис.4.4).

КАК РАБОТАЕТ ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА | ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Данные хранятся на диске в виде набора микроскопических углублений или «пит» («pit»). Во время считывания информации когерентный лазерный луч направляется на отражающую поверхность оптического диска. Так как глубина ямки на диске составляет от одной шестой до одной четверти части длины волны лазерного излучения, то при отражении света в этом месте фаза отраженного излучения сдвигается. Это приводит к уменьшению интенсивности сигнала, полученного в результате интерференции отраженного и падающего лучей. При считывании информации на вращающемся диске последовательность изменений интенсивности отраженного света преобразуется в двоичные данные.

Далее информация попадает в процессор цифровых данных, который совместно с процессором системного управления осуществляет коррекцию ошибок.

Рис.4.4. Сечение CD-ROM диска

Поверхность CD-ROM диска разбита на сектора, один сектор содержит 2352 байт (1 байт соответствует 8 битам) и состоит из 98-ми «фреймов» размером 24 байта. Воспроизведение CD-ROM осуществляется с помощью так называемого CD-ROM драйвера (CD-ROM driver), то есть устройства чтения (или привода) CD-ROM диска. Излучение лазерного диода фокусируется со стороны прозрачной подложки. CD-ROM привод может быть подключен к компьютеру через IDE (ATA), SCSI, S — ATA, Firewire или USB интерфейс.

Практически все современные приводы CD-ROM могут воспроизводить аудио и видео диски, а также другие стандарты при условии наличия программного обеспечения.

Время воспроизведения составляет 74 минуты, или 4440 секунд, таким образом, общий объем CD-ROM диска равен 682 Мбайт. Скорость чтения CD-ROM дисков, принятая за единицу (1 х ) соответствует скорости воспроизведения аудио данных (153,6 кбайт/с). Увеличение скорости вращения диска позволяет увеличить скорость считывания информации.

Так, при увеличении скорости вращения CD-ROM диска до 4000 об/мин (что соответствует скорости 8 х ) скорость чтения увеличивается до 1,2 Мбайт/с. Как правило, увеличение скорости до 12 х и выше, приводит к возникновению нежелательных вибраций и проблем с отводом тепла. Тем не менее, в 2004 г. скорость вращения CD-ROM дисков достигла значения 52 x или 10350 об/мин, что соответствует 7,8 Mбайт/с, хотя это значение и достигается только при чтении информации на внешних частях диска, где линейная скорость выше, чем в центральных областях.

Дальнейшее увеличение скорости вращения дисков проблематично, ввиду достижения пределов механической прочности поликарбоната из которого они изготавливаются.

Коррекция ошибок

В настоящее время наиболее распространенным методом обнаружения и коррекции ошибок считывания информации с оптического диска является код Рида-Соломона, требующий добавления двух проверочных символов в расчете на одну исправляемую ошибку. Код Рида — Соломона преобразует часть битов в блоках таким образом, чтобы ошибки до некоторого предельного их числа в каждом блоке можно было обнаружить и исправить. Это приводит к уменьшению (примерно на 15%) объема памяти диска, доступной для записи. Коды Рида-Соломона относятся к классу циклических кодов.

Кодирование и декодирование, обнаруживающее и исправляющее ошибки — это вычислительные процедуры, которые для циклических кодов удобно выполнять как действия с многочленами и которые допускают относительно простую схемотехническую реализацию на базе регистров с обратными связями.

Таблица 1. Объём хранения и время воспроизведения CD-ROM различного типа

Макс. объём данных

(Mбайт)

Макс. объём музыки

(Mбайт)

650 MB

700 MB

800 MB

900 MB

CD-ROM диски получили большую популярность и на них практически сразу же обратили внимание создатели персональных компьютеров (ПК).

В конце 80-х годов первые CD-ROM начали встраиваться в ПК, а с середины 90-х наличие CD-ROM стало стандартом для ПК.

Тиражирование CD-ROM дисков производится штамповкой, в результате которой диск-копия в точности повторяет структуру диска-оригинала.

CD-R и CD-RW диски

Дальнейшее развитие технологий привело к появлению CD-R (Compact Disc-Recordable) в 1988 и CD-RW (Compact Disc-ReWritable) оптических дисков в 1997 году.

CD-R диски имеют возможность однократной записи информации и последующего многократного считывания. Формат этих дисков такой же, что и у CD-ROM, то есть 650 и 700 MB памяти при аналогичном диаметре диска (120 мм).

Во время изготовления CD-R на диске из поликарбоната наносятся специальные канавки для направления лазерного луча во время стадии записи и считывания информации. Далее диск покрывают тонким слоем специального органического красителя, а затем тонким слоем серебра, серебряного сплава или золота. Окончательно, сверху наносят фотополимер и полимеризуют его под действием УФ-излучения.

В качестве светочувствительных красителей используют в основном три следующих вещества: цианин, фталоцианин и азо-красители. Наименьшей устойчивостью к воздействию прямых солнечных лучей обладают диски, в состав которых входит цианин, а наибольшей – диски с азо-красителями, которые выдерживают 3-4 недельное экспонирование солнечными лучами.

Во время записи происходит поглощение лазерного излучения молекулами красителя, что приводит к их нагреву и изменению отражающей способности слоя в области экспонирования.

При считывании используется то же лазерное излучение, что и при записи, но гораздо меньшей мощности (для того, чтобы не произвести изменения в слое) и, как и в случае с CD-ROM, изменения отраженного от диска сигнала считываются и декодируются в соответствии с заданным алгоритмом. Скорость записи на CD-R достигла к 2004 году значений 52 х . К сожалению, время хранения информации на CD-R дисках часто не соответствует заявленному производителями.

CD-RW содержит в своем составе записывающий слой, в котором под воздействием ИК-лазера происходит нагрев до температуры плавления (400 0 С) и переход вещества из одного фазового состояния (кристаллическое) в другое (аморфное). Результатом изменения фазового состояния также является изменение отражательной способности слоя в тех местах диска, где произошел фазовый переход и, таким образом, реализуется запись информации.

Для стирания информации лазерным лучом снова нагревают поверхность диска до более низкой температуры с целью отжига аморфной составляющей и перевода её обратно в кристаллическое состояние. В качестве записывающего слоя чаще всего используют сплав AgInSbTe. CD-RW диски, как правило, производятся в наиболее распространенных форматах, таких, как 650 и 700 МB. Теоретически CD-RW диски допускают 1000-кратный цикл записи/стирания, однако, на практике, эта цифра значительно ниже. Продолжительность хранения записанной информации на CD-RW дисках несколько меньше (25 лет), чем на CD-R (более 30 лет), что связано с некоторой декристаллизацией слоя во времени.

DVD диски

Несмотря на то, что CD диск остается стандартом де-факто для звукозаписи, дальнейшее развитие систем оптической записи и воспроизведения информации привело к появлению систем DVD-ROM с многослойной структурой записи информации на диск и емкостью носителя 7. 10 Гбайт.

Поэтому в настоящее время для мультимедийных записей и оптического хранения данных в основном используются DVD диски.

DVD диск (изначально аббревиатура от «Digital Video Disk», затем от «Digital Versatile Disc») стал непосредственным преемником CD дисков. Имея такие же геометрические размеры, что и CD, DVD диски имеют объем памяти более чем в 6 раз больше (см. таблицу 2). Область применения DVD дисков – это, в основном, запись фильмов, программных продуктов и архивных данных. Производство DVD дисков было развернуто в 1996 году, опять-таки первоначально для видео и аудио записи.

По аналогии с CD дисками DVD диски подразделяются на DVD-ROM, на которых данные могут быть только считаны, но не записаны, DVD-R диски могут быть записаны один раз (также имеют обозначение DVD-ROM) и DVD-RW диски, которые могут быть перезаписаны многократно.

Емкость однослойных DVD дисков достигает 4,7 ГБ, а для двуслойных DVD она равняется 8,5 ГБ. Диаметр пятна при записи/считывании DVD дисков уменьшен с 2,11 мкм до 1,32 мкм по сравнению с CD дисками. Шкала скорости записи DVD дисков отличается от таковой для CD дисков, поэтому скорости с обозначением 1 х соответствует значение 1350 кБ/с. В настоящее время существуют модели приводов, обеспечивающие скорость до 18 х -20 х .

Таблица 2 Технические параметры CD и DVD дисков

Источник: studfile.net

Компьютерная Энциклопедия

Вы здесь: Главная Устройства оптического хранения данных

Архитектура ЭВМ

• Базовая организация ЭВМ
• Процессор
• Память. Нижний уровень
• Память. Верхний уровень
• Ввод-вывод
• Кодирование символов

Компоненты ПК

• Устройства вывода информации
• Процессоры
• Системные платы
• BIOS: базовая система ввода-вывода
• Оперативная память
• Накопители на жёстких дисках
• Видеоадаптеры
• Устройства оптического хранения данных
• Аудиоустройства

Интерфейсы

Мини блог

• Операционные системы
• IT
• Сетевые технологии

Самое читаемое

• Арифметико логическое устройство (АЛУ)
• Страничный механизм в процессорах 386+. Механизм трансляции страниц
• Организация разделов на диске
• Диск Picture CD
• White Book/Super Video CD
• Прямой доступ к памяти, эмуляция ISA DMA (PC/PCI, DDMA)
• Карты PCMCIA: интерфейсы PC Card, CardBus
• Таблица дескрипторов прерываний
• Разъемы процессоров
• Интерфейс Slot A

Устройства оптического хранения данных

Устройства оптического хранения данных

Оптические технологии

В настоящее время существует два основных типа устройств хранения данных в компьютере: магнитные и оптические. Устройства магнитного хранения в современном компьютере представлены жестким диском и дисководом. В них информация записывается на вращающийся магнитный диск.

В устройствах оптического хранения запись и считывание осуществляются на вращающийся диск с помощью лазерного луча, а не магнитного поля. Следует отметить, что большинство оптических устройств могут лишь считывать информацию с носителя. Для удобства изложения магнитные и оптические носители данных будут в дальнейшем называться просто дисками.

В некоторых устройствах применяются комбинированный, магнитный и оптический способы записи и считывания информации. Такие устройства называются магнитооптическими.

Когда-то казалось, что в недалеком будущем оптические диски полностью заменят собой магнитные носители в сфере хранения информации. Однако выяснилось, что быстродействие и плотность записи оптических дисков намного отстают от аналогичных показателей магнитных собратьев, так что они по-прежнему являются только средством архивирования и распространения данных. Магнитные жесткие диски так и остались основным операционным средством долгосрочного хранения информации и, вероятнее всего, не уступят свои позиции оптическим дискам.

Наиболее перспективными кажутся технологии перезаписываемых DVD, так как они способны хранить большие объемы информации, а по цене практически сравнялись с дисками CD.

Стандарты компьютерных оптических технологий можно разделить на три основные группы:

• CD (CD-ROM, CD-R, CD-RW);
• DVD (DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD-R, DVD+RW, DVD+R);
• форматы DVD с повышенной плотностью, такие как HD-DVD и Blue-ray (BD).

Дисководы CD и DVD получили широкое распространение благодаря возможности их использования в развлекательных целях. Например, устройства, созданные на основе стандарта CD, могут воспроизводить музыкальные компакт-диски, а дисководы DVD — видеофильмы, которые предлагаются в магазинах или напрокат. Дисководы, в которых используются носители описываемых типов, также обладают множеством дополнительных возможностей.

В следующих разделах рассматривается, что общего у носителей и накопителей CD-и DVD-типа, чем они отличаются друг от друга, а также описываются возможности их применения для качественного хранения и воспроизведения данных.

Накопители DVD

Подробности Родительская категория: Устройства оптического хранения данных Категория: Накопители DVD

DVD (Digital Versatile Disc) — это цифровой универсальный диск или, проще говоря, компакт-диск высокой емкости. Фактически каждый накопитель DVD-ROM является дисководом CD-ROM, т.е. накопители этого типа могут читать как обычные компакт-диски, так и DVD. Цифровые универсальные диски используют ту же оптическую технологию, что и компактдиски, и отличаются только более высокой плотностью записи.

Стандарт DVD значительно увеличивает объем памяти и, следовательно, объем приложений, записываемых на компактдисках. Диски CD-ROM могут содержать максимум 737 Мбайт данных (80-минутный диск), что на первый взгляд кажется довольно неплохим показателем. К сожалению, этого уже недостаточно для многих современных приложений, особенно при активном использовании видео.

DVD, в свою очередь, могут содержать до 4,7 Гбайт (однослойный диск) или 8,5 Гбайт (двухслойный диск) данных на каждой стороне, что примерно в 11,5 раза больше по сравнению со стандартными компакт-дисками. Емкость двусторонних DVD, естественно, в два раза выше емкости односторонних. Однако в настоящее время для считывания данных со второй стороны приходится переворачивать диск.

На DVD можно записать до двух информационных слоев, при этом емкость стандартного одностороннего однослойного диска равна 4,7 Гбайт. Новый диск имеет такой же диаметр, как и диски CD, однако он в два раза тоньше (0,6 мм). Применяя сжатие MPEG-2, на новом диске можно поместить 133 минуты видео — полнометражный фильм с тремя каналами качественного звука и четырьмя каналами субтитров.

Используя оба слоя одностороннего диска, можно записать на него 240-минутный фильм. В значениях емкости оптических дисков нет никакой кабалистики. Диски DVD были непосредственно связаны с производством фильмов, и киноиндустрия уже давно считала этот тип носителей дешевле и надежнее видеокассет.

Цифровые универсальные диски пришли на смену компакт-дискам и видеокассетам. Приобретенные или взятые напрокат DVD выполняют те же функции, что и лента видеомагнитофона, но обеспечивают более высокое качество звука и изображения. Как и компактдиски, которые предназначались, в первую очередь, для музыкальных записей, DVD могут использоваться для самых разных целей, в том числе и для хранения компьютерных данных.

Примечание!

Очень важно понимать разницу между DVD-Video и DVD-ROM. Первый диск содержит только видео и воспроизводится в проигрывателе DVD, а второй включает различные типы данных и считывается с помощью накопителя DVD в компьютере. Эти два типа дисков можно сравнить с музыкальным компакт-диском и CD-ROM. Накопители DVD способны проигрывать кинофильмы DVD-Video (с помощью аппаратного или программного кодировщика MPEG-2), однако проигрыватели DVD-Video нельзя использовать для доступа к данным DVD-ROM.

Форматы компакт-дисков и накопителей

После создания формата Red Book CD-DA, который упоминался в начале главы, компании Philips и Sony начали работу над стандартами других форматов, позволяющими сохранять на компакт-дисках данные, видеоматериалы или фотографии. Эти стандарты определяют способ форматирования данных, в соответствии с которым выполняется их считывание.

В свою очередь, дополнительные форматы файлов определяют структуру драйверов и программного обеспечения компьютера, позволяющую правильно распознать и интерпретировать считанные данные. Обратите внимание, что геометрические параметры компакт-диска и организация структуры данных, обусловленные стандартом Red Book, были приняты всеми последующими стандартами CD. Это относится к кодированию данных и основным уровням коррекции ошибок, которые поддерживаются дисками CD-DA. Остальные “книги” определяют, в первую очередь, методы обработки 2352 байт, содержащихся в каждом секторе, типы сохраняемых данных, способы их форматирования и т.п.

Всю официальную документацию по CD-стандартам можно приобрести в компании Philips по весьма умеренным ценам. Для получения дополнительной информации обратитесь на сайт www.licensing.philips.com.

В таблице ниже перечислены форматы компакт-дисков.

В начале 2008 года было официально объявлено о прекращении поддержки производителями формата HD-DVD, что знаменовало его проигрыш в конкурентной борьбе с Blu-ray.

Файловые системы

Для воспроизведения первых дисков CD-ROM, выпущенных различными производителями, требовалось специальное программное обеспечение. Это связано с тем, что спецификация Yellow Book подробно описывает структуру секторов данных, но совершенно не затрагивает файловые системы или способы хранения информации в файлах, а также форматы данных, которые могут использоваться в компьютерах с разными операционными системами. Вполне очевидно, что основным препятствием к появлению совместимых на программном уровне приложений CD-ROM стало отсутствие универсальных файловых форматов.

В 1985–1986 годах несколько компаний совместными усилиями разработали спецификацию файлового формата High Sierra, которая обеспечила совместимость компьютерных дисков CD-ROM практически со всеми накопителями. Таким образом, спецификация High Sierra определила первую стандартную файловую систему, которая сделала CD-ROM универсальными компьютерными носителями. В настоящее время существует несколько файловых систем, используемых на компакт-дисках.

• High Sierra
• ISO 9660 (на основе High Sierra)
• Joliet
• UDF (Universal Disk Format)
• Mac HFS (Hierarchical File Format)
• Rock Ridge
• Mount Rainier

Операционными системами поддерживаются далеко не все форматы файловых систем CD. Основные файловые стандарты и совместимые с ними операционные системы приведены в таблице.

Примечание!

Файловые системы Mac HFS и Rock Ridge не поддерживаются операционными системами DOS и Windows, поэтому нет смысла их здесь подробно описывать.

Спецификации и типы накопителей

Несмотря на повсеместное засилье перезаписывающих приводов DVD, обычный привод DVD-ROM можно установить в компьютер хотя бы из соображений ускорения операций копирования дисков. При выборе накопителя CD-ROM или DVD-ROM для компьютера необходимо учитывать следующие параметры:

• производительность накопителя;
• тип интерфейса, используемый для подключения к компьютеру;
• физическая система загрузки и извлечения компактдиска.

Все эти параметры влияют на быстродействие устройства, а также на удобство его подключения к системе и использования. Те же критерии можно применить и к перезаписывающим устройствам; правда, в этом случае стоит рассмотреть некоторые дополнительные вопросы, связанные с совместимостью носителей и скоростью передачи данных.

Параметры накопителей

Основные характеристики накопителей CD-ROM/DVD, приводимые в документации к ним, — это:

• скорость передачи
• время доступа к данным
• наличие внутренних буферов и их емкость
• тип используемого интерфейса.

Еще статьи.

1. Интерфейс
2. Выдвижные лотки
3. Другие особенности
4. Записывающие накопители

Подкатегории

• Стандарты перезаписываемых DVD Кол-во материалов: 7
• Накопители DVD Кол-во материалов: 5
• Форматы оптических носителей Кол-во материалов: 11
• Файловые системы CD-ROM Кол-во материалов: 12
• Спецификации и типы накопителей CD/DVD Кол-во материалов: 7
• Интерфейс Кол-во материалов: 5
• Механизм загрузки Кол-во материалов: 4
• Другие особенности накопителей на компакт-дисках Кол-во материалов: 4
• Записывающие накопители на компакт-дисках Кол-во материалов: 13
• Оптические технологии на основе компакт-дисков Кол-во материалов: 14

Источник: perscom.ru

Эволюция носителей информации, часть 2: оптические накопители

Всем привет! Это вторая часть материала об эволюции носителей информации. Напомню, что в первой статье мы рассказали о первых запоминающих устройств – перфокартах, а также уделили внимание магнитным плёнкам и дискетам. Сегодня же речь пойдет о более привычных для нас девайсах, а именно — об оптических накопителях.

Когда на дворе стоял 1969 год, компания IBM еще упорно трудилась над созданием первой дискеты, а инженеры голландского производителя электроники Philips уже завершали работу над оптическим носителем под названием LaserDisc. Многие ошибочно полагают, что LaserDisc был первой в мире технологией оптической записи, однако это не совсем так. За 10 лет до этого события, в 1958 году, братья Пол и Джейм Грегг уже создавали похожую технологию. Отличие этих оптических носителей заключалось в том, что разработка братьев Греггов работала в режиме пропуска света, тогда как технология Philips использовала отраженный свет.

В 1961 году Грегги запатентовали свою технологию, но так и не смогли сделать из нее коммерческий продукт, впоследствии продав права на оптический носитель компании MCA в 1968 году. Philips и MCA посчитали, что конкуренция им ни к чему, и решили объединить свои усилия. Плодом их работы стал коммерческий запуск LaserDisc в 1972 году.

К моменту появления Laserdisc кассетные форматы VHS и Betamax уже снискали успех. Несмотря на то что Laserdisc имел множество преимуществ над кассетами, он так и не смог стать востребованным. В Европе его встретили довольно прохладно, и основными для этой технологии стали рынки США и Японии. Первым фильмом, выпущенным на носителе Laserdisc, были «Челюсти». Это случилось в 1978 году.

А последним – картина «Воскрешая мертвецов» в 2000 году. Интересно, что производство Laserdisc проигрывателей продолжалось вплоть до 2009 года, когда компания Pioneer выпустила последнюю партию таких девайсов.

Намного более успешной альтернативой Laserdisc стал стандарт Compact Disc (CD), выпущенный в 1982 году. Разработкой этого формата занимался альянс компаний Sony и Philips. Изначально предполагалось, что компакт-диски будут использоваться только для хранения аудиозаписей в цифровом виде, однако со временем их начали использовать для хранения файлов любых типов. Во многом это стало возможным благодаря усилиям компаний Apple и Microsoft, которые начали устанавливать CD-приводы в свои компьютеры с 1987 года.

Что касается устройства компакт-диска, то оно достаточно простое. Сам CD представляет собой поликарбонатную подложку, которая покрыта тонким слоем металла. Этот слой защищен лаком, на который наносятся изображения, надписи и другие внешние опознавательные знаки диска.

Информация, записанная на компакт-диск, имеет вид спирали из углублений, или «питов», нанесенных на обратную поверхность диска. Размер одного пита обычно составляет около 500 нм в ширину и от 850 до 3500 нм в длину. При этом глубина пита достигает отметки в 100 нм. Расстояние от каждого пита до соседних обычно равняется около 1,6 мкм. Это расстояние называется лэндом.

Считывание информации с компакт-диска происходит с помощью лазерного луча, который образует световое пятно с диаметром около 1,2 мкм, что на 0,4 мкм меньше расстояния между соседними питами. В том случае, если луч «упирается» в лэнд, приемный фотодиод фиксирует сигнал максимальной интенсивности и распознает его как логическую единицу. При попадании лазера на пит, свет рассеивается и поглощается, а затем он отражается от поликарбонатной подложки. В таком случае фотодиод фиксирует свет меньшей интенсивности, и он распознается как логический нуль.

Долгие годы после появления CD его максимальный объем держался на отметке 650 Мбайт. На диске такой ёмкости можно было хранить около 74 минут качественного аудио. Лишь в 2000-х объем CD увеличился до 700 Мбайт. Также в продаже можно было найти 800-мегабайтные «болванки».

Когда технология CD только появилась, компакт-диски предназначались только для чтения: еще на стадии производства информация записывалась на диск путем нанесения питов на подложку. И уже затем поверх подложки наносился отражающий слой и защитный лак. Однако вскоре после появления CD пользователям захотелось самим записывать на диски информацию. Это подтолкнуло Philips и Sony на разработку стандарта CD-R (Compact Disc-Recordable). Так, первые компакт-диски, предназначенные для однократной записи, появились в 1988 году.

По своей конструкции диски CD-R отличались от предшественников лишь наличием еще одного слоя между подложкой и отражателем. Это слой был изготовлен из органического прозрачного красителя. У красителя было интересное свойство: под воздействием тепла он разрушался и темнел.

Собственно, эти физические характеристики органического слоя и позволили реализовать возможность записи информации на диск. Во время записи лазер специального пишущего привода менял свою мощность, выжигая в слое красителя отдельные точки. При последующем чтении эти потемневшие зоны воспринимались фотодиодом как питы, или логический нуль.

Как уже говорилось выше, записать информацию на диск CD-R можно было лишь однократно. И это было главным недостатком этого формата. Многократная запись информации стала возможна в 1997 году с выходом стандарта CD-RW (Compact Disc-Rewritable).

Конструкция CD-RW полностью совпадала с устройством CD-R, за исключением слоя между подложкой и отражателем. На смену органическому красителю пришел неорганический активный материал – сплав халькогенидов. Так же как и органическое вещество, под воздействием мощного лазерного луча сплав темнел. Затемнение происходило в результате перехода вещества из кристаллического агрегатного состояния в аморфное. В отличие от органического вещества, сплав халькогенидов мог возвращаться в исходное кристаллическое состояние, что и обеспечило возможность многократной записи на диск.

За год до появления формата CD-RW свет увидели диски стандарта DVD (Digital Versatile Disc). История создания DVD довольно занимательна. Она берет свое начало в начале 90-х годов, когда компании Philips и Sony занимались разработкой технологии MMCD (Multimedia Compact Disc), а альянс, в который входили компании Toshiba, Time Warner, Hitachi, Pioneer и некоторые другие, трудились над созданием стандарта SD (Super Density). Обе коалиции активно рекламировали свои технологии, но под давлением компании IBM, в которой опасались повторения «войны форматов» между VHS и Betamax, они пошли на компромисс. Так появилась технология DVD.

Особенностью формата DVD было то, что первоначально он разрабатывались как замена устаревающим видеокассетам. Поэтому первое время аббревиатуру DVD было принято расшифровывать как Digital Video Disc. Однако позже оказалось, что DVD-диски идеально подходят для хранения любого рода данных, и предыдущее название быстро сменили на Digital Versatile Disc.

По своей конструкции DVD-диск не так сильно отличается от предшествующего стандарта CD. В технологии DVD уменьшился размер питов, поэтому для чтения таких дисков стало возможным использование красного лазера с длиной волны 635 или 650 нм. Для сравнения: чтение CD-дисков осуществлялось лазером с длиной волны 780 нм. Кроме этого, дорожки питов стали располагаться ближе друг к другу.

Это позволило значительно увеличить плотность записи, и по итогу однослойный DVD вмещал 4,7 Гбайт данных – в 6,5 раз больше, чем CD. Также нужно отметить, что конструкция DVD предусматривает использование двух пластин толщиной 0,6 мм каждая вместо одной 1,2-миллиметровой у CD. Благодаря этому появилась возможность записывать информацию на DVD в два слоя – в обычный нижний слой и в верхний полупрозрачный.

Для того чтобы считать информацию с двухслойного диска лазеру требовалось менять фокусировку путем изменения длины волны. Главным преимуществом таких «болванок» стал вдвое увеличенный объем – 8,5 Гбайт. Кроме этого, спустя некоторые время появились двухсторонние DVD-диски, в том числе и двухслойные. Емкость таких девайсов достигла внушительных 17 Гбайт.

В 1997 году в продаже появились первые диски, предназначенные для однократной записи информации. Они получили маркировку DVD-R. А уже в 1999 году в продаже можно было увидеть девайсы DVD-RW, на которые информацию можно было записывать многократно. При создании этих двух форматов использовались те же принципы, что лежали в основе CD-R и CD-RW дисков: между подложкой и отражателем располагался слой органического или неорганического вещества, который под воздействием лазера умел имитировать питы.

Оба эти стандарта, DVD-R(W) были предложены альянсом DVD Forum. Кроме них, эта организация также разработала формат DVD-RAM, который выгодно отличался от DVD-RW более высокой скоростью чтения и большим количеством циклов перезаписи (до 100 тысяч, тогда как DVD-RW диск можно было перезаписать лишь 10 тысяч раз). Однако формат DVD-RAM не был совместим с DVD-RW, и поэтому обычные DVD-приводы не умели читать такие диски. По этой причине технология не получила особого распространения.

В 2002 году компании Sony и Philips, которые не входили в организацию DVD Forum, представили обратно совместимую с DVD-R(W) технологию DVD+R(W). От «минусового» варианта новый формат отличался разметкой, которая значительно упрощала позиционирование считывающей головки, и иным материалом отражающего слоя. Кроме этого, на DVD+R(W) информация записывалась поверх старой, как на видеокассеты, тогда как для записи на DVD-R(W) требовалось предварительно стереть все имеющиеся на диске данные. Это также положительно сказалось на скорость записи DVD+R(W) девайсов.

На этом потенциал технологии DVD был исчерпан, и следующим шагом в индустрии стал выпуск оптических накопителей нового поколения: Blu-ray и HD DVD. Они увидели свет в 2006 году. Формат Blu-ray был разработан консорциумом Blu-ray Disc Association, в который входили такие крупные компании, как Sony, Panasonic, Samsung, LG и многие другие. А созданием технологии HD DVD занимались японские производители: NEC, Toshiba и Sanyo.

Оба формата использовали сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм, что позволило в очередной раз значительно увеличить ёмкость дисков. Так, однослойный Blu-ray диск вмещает в себе 25 Гбайт данных, а HD DVD – 15 Гбайт.

В целом, характеристики Blu-ray и HD DVD были очень схожи. Но американские киностудии дали понять, что они не будут поддерживать обе технологии одновременно. «Война форматов» продлилась два года. За это время подавляющее большинство киностудий отдали предпочтение стандарту Blu-ray, и в феврале 2008 году компания Toshiba объявила о прекращении разработки и дальнейшей поддержки HD DVD.

С тех пор Blu-ray остается единственным игроком на рынке оптических накопителей. За это время появились диски BD-R и BD-RE для однократной и многократной записи. Кроме этого, в 2009 году была представлена технология Blu-ray 3D, предназначенная для хранения и воспроизведения трехмерного видеоконтента.

А в начале следующего года состоится запуск первых 4К-фильмов на оптических дисках формата Ultra HD Blu-ray. Новый стандарт обеспечивает поддержку разрешения 3840×2160 пикселов, звуковых форматов Dolby Atmos и DTS:X, технологии HDR и высокой частоты развертки (до 60 кадров в секунду). Емкость таких дисков составит 50, 66 или 100 Гбайт.

• Блог компании OCZ Storage Solutions
• История IT
• Старое железо
• Накопители

Источник: habr.com