Дисководы, стриммеры, магнито- оптика

Задание 1. Реферат  на тему «Дисководы, стриммеры, магнито- оптика».

Дисковод — устройство компьютера, позволяющее осуществить чтение/запись информации на носители информации. Основное назначение дисковода, в рамках концепции иерархии памяти — организация долговременной памяти. Основная характеристика дисковода - объем дискового пространства (объем памяти), измеряемый в байтах.

По мере развития достижений техники, применяемые в компьютерах дисководы использовали всевозможные способы записи, чтения и хранения информации на носителе (перемагничивание ферритовых сердечников, магнитная запись на магнитной карте, ленте и магнитном барабане, оптическая запись и чтение при помощи лазера). По мере развития таких сегментов компьютерной индустрии, как офисный компьютер или домашний компьютер, компьютерные дисководы стали массовыми устройствами воплощающими последние достижения науки и техники.

При этом носитель может  быть съёмным (оптический диск, гибкий диск) либо встроенным в устройство (жёсткий диск); иметь форму диска или ленты. Съёмный носитель часто для защиты помещают в картридж, конверт, корпус и так далее. По устоявшейся в СССР терминологии, в название дисковода включалось слово «накопитель» (накопитель на жёстких (магнитных) дисках, накопитель на магнитной ленте), что позволяло различать устройство чтения/записи от устройства хранения информации.

Исходя из принципов чтения/записи на носитель информации, дисководы  бывают нескольких типов:

• использующие магнитную запись/чтение носителя:
• на диски: флоппи (дисководы для дискет) и дисководы на жёстких дисках,
• на ленты: стриммер;
• дисководы, использующие для записи оптических дисков лазер (обычно называемые оптическими приводами):

компакт-диски и их развитие — (GD-ROM, DVD, HD DVD, Blu-Ray) с носителями, предназначенными только для записи (дописи) информации (CD-ROM, DVD-ROM и т.п) или позволяющие перезапись (+R, -R, +RW, -RW и т.п.);

• магнитооптические, к которым относятся:

Zip дисководы и Jaz дисководы, использующие Zip- и Jaz дискеты соответственно^[

Дисковод CD-ROM, накопитель на CD-ROM (CD-ROM drive, CD-R/RW drive) — устройство записи и/или считывания данных с компакт-дисков (CD-ROM). Различают считывающие дисководы CD-ROM (проигрыватели дисков) и дисководы CD-ROM с записью и считыванием. Последние обеспечивают также возможность оптической (лазерной) записи данных на чистые компакт-диски. Пишущие приводы компакт-дисков могут быть двух типов: CD-R (Compact Disc Recordable), позволяющий производить однократную запись на диски формата CD-R, и CD-RW (Compact Disc ReWritable), позволяющий производить многократную запись (со стиранием предшествующей). В зависимости от конструкции корпуса и принципа подсоединения к системному блоку эти устройства могут быть встроенными (преимущественно работающие с интерфейсом ATA) или внешними, т.е. выполненными в виде отдельного устройства, подсоединяемого к системному блоку при помощи различных внешних интерфейсов (SCSI, USB, реже — любые другие).

Привод CD-ROM (CD-R/RW) содержит выдвижной  лоток, в который помещается компакт  диск. Встроенные двигатели обеспечивают вращение диска и движение лазерной головки перпендикулярно оси  вращения. Считывание информации с  компакт-диска происходит при помощи лазерного луча, который, попадая  на отражающий свет участок, отклоняется  на фотодетектор, интерпретирующий сигнал как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, не отражается, и фотодетектор фиксирует двоичный ноль. Запись данных на фабричные диски CD-ROM производится путем штамповки  с матрицы. В процессе штамповки  на алюминиевой подложке диска образуются выступы и впадины, соответствующие  двоичным нулям и единицам. В пишущих  приводах компакт-дисков запись данных производится лазерным лучом, который  «прожигает» микроскопические углубления («питы», pits) вдоль дорожки и/или  меняет отражающие свойства соответствующих  участков поверхности диска. Технология записи дисков различных форматов имеет  свои особенности. Возможность записи/перезаписи диска того или иного формата  зависит от модели дисковода. Как  правило, современные модели CD-RW-дисководов могут записывать диски как формата CD-RW, так и формата CD-R. Большинство  пишущих дисководов DVD может записывать и диски форматов CD-R/RW. Для записи диска того или иного формата  требуется иметь соответствующую  «болванку» и программное обеспечение.

Данные могут записываться на диски CD-R/RW в нескольких режимах (не все дисководы поддерживают их полный набор):

• Disc-at-Once (DAO, диск за раз) — все данные записываются целиком за один раз, без прерываний.
• Track-at-Once (TAO, дорожка за раз) — запись может осуществляться в несколько подходов. На диске может быть до 99 дорожек. В этом режиме существуют накладные расходы на запись служебных данных о начале и конце дорожек, установки ссылок на дорожки.
• Session-at-Once (SAO, сеанс за раз) — объединяет преимущества предыдущих режимов: возможность записать диск в несколько сеансов без накладных расходов.

К основным характеристикам  дисководов относятся скорость передачи данных (скорость чтения/записи), качество считывания/записи, среднее время  доступа, объем буферной памяти.

Скорость передачи данных определяется скоростью вращения диска  и плотностью записанных на нем данных. Обычно она указывается в сравнении  со стандартной скоростью Audio CD (CD-DA), составляющей порядка 150 Кб/с: 2х (300 Кб/с), 4х (600 Кб/с), 8х (1200 Кб/с), 50х (7500 Кб/с) и т.д. Старые приводы использовали постоянную линейную скорость чтения (CLV, Constant Linear Velocity), что требовало изменения  скорости вращения диска при перемещении  головки и увеличивало время  доступа из-за инерционности диска. Частота вращения для односкоростных устройств (т.е. 150 Кбайт/с) лежала в диапазоне 200-500 об/мин, а для 12-скоростных составляла уже 2400-6400 об/мин, что стало создавать серьезные проблемы с балансировкой, так как диски бывают плохо центрированы. В результате производители перешли к технологиям CAV и P-CAV. CAV (Constant Angular Velocity) означает постоянную угловую скорость диска (как в винчестерах), а P-CAV (Partial CAV) использует постоянную угловую скорость только на внешних дорожках диска. При этом обозначение числа скоростей стало означать максимальную скорость считывания на внешних дорожках диска. Запись данных на CD начинается с внутренних дорожек, поэтому на не заполненных до конца дисках максимальная скорость не достигается. Так, у 34-скоростного привода скорость считывания может меняться от 2,8 Мбайт/с на внутренних до 5,3 Мбайт/с на внешних дорожках. В настоящее время скорость приводов увеличена до 70х и выше (соответствует скорости вращения привода более 12000 об./мин.). В результате появления моделей с интерфейсом Ultra ATA/33 скорость считывания и передачи данных по шине ATA доведена до 33,3 Мбайт/с. Погоня за излишне высокой скоростью привода CD-ROM часто оборачивается плохой читаемостью дисков невысокого качества из-за проблем с их балансировкой. Скорость записи дисков формата CD-RW обычно меньше скорости чтения и записи CD-R. Маркировка перезаписывающих накопителей предусматривает вид записи 8Х/4Х/32Х, где первая группа цифр указывает максимальную скорость записи дисков CD-R (в нашем примере — 8Х), вторая — максимальную скорость записи дисков CD-RW (4Х), третья — скорость чтения CD-ROM (32Х). Максимально возможный вариант — 52Х/32Х/52Х.

Качество считывания/записи определяется коэффициентом ошибок (Error Rate) и представляет собой оценку вероятности искажения 1 бита данных при считывании. Устройства CD-ROM имеют  возможность корректировать ошибки чтения/записи за счет избыточности записанных на диск данных.

Среднее время доступа  определяется количеством времени, необходимым приводу для обнаружения  на диске требуемых данных. В связи  с особенностями конструкции  приводы компакт-дисков по этому  показателю значительно уступают накопителям  на жестких дисках. В современных  дисководах среднее время доступа составляет порядка 80-300 мс, причем пишущие приводы обычно уступают по этому показателю «обычным» приводам CD-ROM .

Для повышения скорости доступа  к данным в приводы CD-ROM встраивают микросхемы оперативной памяти —  буферную память (или кэш). Оптимальный  объем буферной памяти определяется многими факторами и согласуется  со скоростью передачи данных. В  современных приводах емкость буферной памяти обычно составляет несколько  Мбайт.

Средняя наработка на отказ  определяет среднее время (в часах) безотказной работы привода. Современные  приводы рассчитаны на порядка 100000 ч. безотказной работы.

Дисководы могут также  отличаться по поддерживаемым форматам и методам записи, хотя распространенные модели начала 2000-х, как правило, поддерживают все популярные форматы и методы. В силу различий в технологии записи диски CD-R/RW, записанные в современных  дисководах, могут не читаться в  некоторых старых моделях дисководов.

Плотность записи или количество данных, записываемых на один диск, определяется используемым стандартом. Основной действующий  международный стандарт, определяющий формат записи — ISO 9660. Имеется также  его расширенный вариант — CD ROM XA (eXtended Architecture). В середине 1990-х фирмами Philips и Sony разработан стандарт, названный Multimedia CD (MMCD), рассчитанный на запись на одном одностороннем диске CD-ROM до 7,4 Гбайт данных, что примерно в 10 раз больше, чем в других действующих  стандартах.

В 2000 фирма Sony начала работу над форматом двойной плотности  — DDCD (Double Density CD), имеющим уменьшенные  параметры ширины дорожки и длины  пита (углубления на дорожке, соответствующие  единице записи). Приводы DDCD позволяют  записывать как специальные диски  двойной плотности (DD-R и DD-RW), так  и традиционные диски (CD-R и CD-RW). Существенным недостатком DDCD является отсутствие обратной совместимости, т.е. возможности чтения дисков DDCD в обычных приводах CD-ROM.

Формат многоуровневой записи (MLCD, MultiLevel CD) — технология записи на компакт-диски, названная ML (MultiLevel Recording), и соответствующий вид оптических носителей — MultiLevel Optical Storage. Эта  технология направлена на повышение  емкости памяти за счет кодирования  записываемых данных путем формирования микровпадин (питов) на дорожке диска  переменной глубины. Основу ML-технологии составляет использование нового типа кодирования, названного «Модуляцией  глубиной микроуглублений» (Pit Depth Modulation, PDM). При этом используется восемь различных  градаций коэффициента отражения, каждая из которых соответствует определенной глубине микровпадины. Это позволяет  хранить в одной ячейке три  бита информации вместо одного. В результате плотность записи на единицу длины  дорожки увеличивается в три  раза без изменения ширины дорожки и минимальной длины пита. Соответственно объем хранимых данных и скорость считывания также увеличиваются в 3 раза при одной и той же скорости вращения шпинделя привода. В конце 2000 для доведения ML-технологии до коммерческого использования создан ML-альянс, в который вошли фирмы Calimetrics (основной разработчик этой технологии), TDK, Mitsubishi, Plextor и Sanyo Semiconductor.

Формат многослойной записи или диск многослойной записи (Digital Multilayer Disk, DMD) — технология, разработанная  фирмой D Data, в соответствии с которой  на один компакт-диск наносится до шести  слоев данных. DMD-устройства используют недорогие лазеры с «красным»  лучом. При этом приемное устройство избирательно обрабатывает излучение  флуоресцирующего материала, включенного  в соответствующий слой. По сравнению  с форматами на основе «синего» лазера эта технология менее дорогая, что  относится как к оборудованию, так и носителям данных. В начале 2000-х емкость DMD-диска составляла 15 Гбайт, в ближайшие годы ее планировалось увеличить до 60 Гбайт.

Дисковод DVD-ROM, накопитель на DVD-ROM (DVD-ROM drive, DVD-R/RW drive) — разновидность дисковода CD-ROM, предназначенного для чтения оптических дисков с высокой плотностью записи (DVD), а также воспроизведения звуковых, видео- и компакт-дисков. Модели пишущих дисководов DVD-RW, которые к 2006 стали преобладать на рынке, способны не только читать, но и записывать/перезаписывать диски различных форматов (DVD и CD).

Данные считываются/записываются на DVD тем же способом, что и на обычные компакт-диски, но в приводах DVD используется лазерный луч с уменьшенной (до 0,63-0,65 мкм против 0,78 мкм в CD-ROM) длинной волны, который позволяет различать питы меньших размеров (0,4 мкм против 0,83 мкм в CD-ROM), что вместе с уменьшением расстояния между витками дорожки и другими технологическими особенностями существенно увеличивает плотность записи на диск. Кроме того, использование в DVD-дисководах более узкого луча лазера привело к снижению защитного слоя диска в два раза, что позволило создать двуслойные диски DVD (DB, double layer) и еще в два раза повысить емкость носителя. Современные приводы DVD способны менять фокусировку лазерного луча, обеспечивая чтение данных с расположенных друг под другом слоев одностороннего диска. Для чтения/записи двухсторонних дисков могут использоваться дисководы с двумя независимыми лазерными головками. Современные дисководы способны менять длину волны и мощность излучения для чтения/записи различных форматов компакт-дисков (DVD и CD). Подобно приводам CD-ROM накопители на DVD различаются по скорости передачи данных, скорости доступа, емкости буфера, поддержке тех или иных форматов дисков (в т.ч. DVD-R/RW, DVD+R/RW, CD-R/RW) и методов записи, а также другими характеристиками.

Скорости чтения/записи DVD-дисков обозначаются посредством множителя (x1, x2 и т.д.) подобно обозначениям соответствующих  скоростей CD-ROM, однако единицей скорости здесь является не 150 Кб/c, а 1,321 Мб/c (скорость чтения видеофильмов). Для воспроизведения  видеофильмов с DVD значение максимально  возможной скорости чтения неважно, так как все фильмы воспроизводятся  с одинаковой скоростью, однако скорость дисковода может быть важна при  записи/чтении данных.

Массовый выпуск этих накопителей  начался в конце 1996, однако широкое  их внедрение задерживалось в  течение более года. Это было связано, в частности, с тем, что первые версии накопителей не позволяли  проигрывать обычные CD-ROM. Кроме того, еще не началось массовое производство записей на DVD-ROM и у пользователей  достаточное число записей еще  отсутствовало. Тем не менее, уже  изначально предполагалось, что DVD-накопители и диски должны в течение относительно короткого срока вытеснить с  рынка соответствующие изделия  технологии CD-ROM. Начало активного выпуска  и распространения накопителей  и дисков указанного вида можно отнести  примерно ко второй половине 1997. Наибольшую активность в использовании нового носителя проявили американские производители  кинопродукции и игровых программ.

В конце 1997 появилась технология второго  поколения (DVD-2). Продукция, выпущенная по этой технологии, лишена ряда недостатков  более ранних выпусков устройств, которые  не могут читать носители CD-R и CD-RW, приобретающие  все большую популярность по мере снижения цен на них. Кроме того, эти дисководы работают быстрее, чем дисководы DVD-1. На этих носителях  к началу 1998 выпущено значительное число игр и фильмов в формате MPEG-2.

Стриммер (от англ. streamer) - запоминающее устройство на магнитной ленте с последовательным доступом к данным, по принципу действия - обычный магнитофон. 
Стриммеры применяются в компьютерах еще с начала 50-х гг. Они пришли на смену "бумажным носителям" информации - перфолентам и перфокартам. Обрабатывать информацию с помощью стриммера практически невозможно - стриммер устройство последовательного доступа к данным. Основное их назначение - архивирование редко используемых больших массивов информации, резервное копирование. В настоящее время применяется несколько типов устройств, использующих в качестве носителя информации магнитную ленту. Это бобины, картриджи и компакт-кассеты.  Этот способ накопления информации известен давно и успешно применяется и сегодня. Это объясняется тем, что на небольшой кассете помещается довольно большой объем информации и она может храниться продолжительное время. 
По конструктивному исполнению стриммеры выпускаются внутренними и внешними. Программная поддержка этих стриммеров позволяет сжимать информацию до 6 раз (в среднем - в 2 раза). Контроллеры выполнены по технологии Plug&Play (95% необходимых параметров определяется программным путем автоматически). Наибольшее распространение получили QIC-стримеры. В 1983 г. появились первые приводы, базирующиеся на стандарте QIC-02. QIC-40 или QIC-80 часто называют просто "floppy tape". Дело в том, что каждый такой стример может подключаться к компьютеру, используя для этого уже существующий в самом компьютере контроллер 
флоппи-дисков. Картриджи этих устройств могли хранить 60 Мбайт информации на 300 фугах ленты. До настоящего времени этой организацией разработано большое количество стандартов, которые определяют, например, такие вещи, как интерфейс между компьютером и стримером, формат ленты, необходимое количество головок, методы кодирования, коды и алгоритмы коррекции данных, а также SCSI-команды для накопителей, использующих этот интерфейс. Если внутри компьютера не хватает места для установки накопителя, то чаще всего используется внешний стример, выполненный в отдельном корпусе со своим источником питания. 
Благодаря тому, что метод записи и хранение информации на магнитных лентах весьма актуален уже на протяжении многих лет и не потерял своей значимости в настоящее время,  такое устройство как стриммер, надёжно закрепилось среди большого многообразия средств чтения-записи информации.