Системы накопления и хранения информации

Достоинства CD-ROM:

• При малых физических размерах CD-ROM обладают высокой информационной ёмкостью, что позволяет использовать их в справочных системах и в учебных комплексах с богатым иллюстративным материалом; один CD, имея размеры примерно дискеты, по информационному объёму равен почти 500 таким дискетам
• Считывание информации с CD происходит с высокой скоростью,   сравнимой со скоростью работы винчестера;
• CD просты и удобны в работе, практически не изнашиваются;
• На CD-ROM невозможно случайно стереть информацию;
• Стоимость хранения данных (в расчете на 1 Мбайт) низкая;

2.2 Диски Photo CD

Одним из типов CD-ROM с возможностью дозаписи информации являются так называемые Photo CD. Единовременная запись информации на диск называется сессией (session). Соответственно многократная запись называется мультисессией (multisession). Необходимо учитывать, что  каждая сессия требует своего оглавления, поэтому, чем большее количество сессий используется, тем меньшее  количество информации на диске. В настоящее  время уже появились дисководы, обрабатывающие мультисессии и позволяющие  проигрывать диски Photo CD. Фирма Kodak разработала устройства типа Photo CD, позволяющие хранить снимки, сделанные на 35-миллиметровой пленке в количестве до 100 кадров. Идея состоит в том, чтобы потребитель мог сканировать снимки, полученные при помощи оборудования фирмы Kodak, а в последствии воспроизводить на любом дисководе. Реально на диске могут храниться пять различных версий одного и того же слайда при разном разрешении 24- битной палитры. С помощью сжатия (без потери разрешающей способности) данные пяти изображений могут быть упакованы в файл размером 6 Мбайт. Таким образом, на компакт-диске емкостью 600 Мбайт может храниться до 100 фотоснимков. Основная идея дальнейшего повышения скорости работы дисководов CD-ROM связана с использованием двух лазерных лучей. Это может сделать данные устройства значительно дороже, поэтому некоторые производители считают целесообразным усовершенствовать технологию производства приводов CD-ROM и выпуск в ближайшее время относительно дешевых моделей с высокой скоростью при использовании одного считывающего луча. Наличие дисков с высокой плотностью записи в сочетании с имеющимися технологиями дисководов дает возможность встраивать мультимедиа данные в любые приложения.

2.3 DVD – диски

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.

Достоинства DVD:

• 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.

2.4 Технология Blu-Ray - преемник DVD

19 февраля 2002... Представители девяти  лидирующих высокотехнологических  компаний Sony, Matsushita (Panasonic), Samsung, LG,Philips, Thomson, Hitachi, Sharp и Pioneer на совместной пресс-конференции объявили о создании и продвижении нового формата оптических дисков большой емкости под названием Blu-Ray Disс, этим самым возможно подписав смертный приговор DVD. Согласно объявленной спецификации Blu-Ray Disс - перезаписываемый диск следующего поколения со стандартным CD/DVD размером 12 см с максимальной емкостью записи на один слой и одну сторону до 27 Гб. Собственно, назвать Blu-Ray принципиально новым форматом нельзя это скорее эволюция формата DVD. Как следует из названия в Blu-Ray для записи и воспроизведения диска вместо красного лазера, который используется в DVD и CD-ROM, применен синий лазер (blue-violet laser).

 У синего лазера длина  волны составляет 405 нанометров, что  значительно меньше длины волны  красного лазера (650 нм). Меньшая длина  волны - соответственно меньшая  интерференция отраженного луча, соответственно можно сделать  толщину дорожку данных тоньше, что приводит к значительному  увеличению емкости носителя. Толщина  дорожки у Blu-Ray диска в два  раза меньше, чем у DVD. 
Единственно, что внушает опасение - тот факт, что энергетика синего лазера выше, чем у красного, что должно приводить к значительному разогреву поверхности диска. По-видимому, Blu-Ray приводы потребуют мощного охлаждения. Покрытие Blu-Ray на которое записываются данные (optical transmittance protection layer) очень тонкое - 0.1 мм.

Из этого факта можно  сделать 3 вывода.

Первое - чем тоньше слой, тем меньше рассеяние отраженного луча и  больше данных можно вместить на квадратный дюйм, то есть тонкий слой - это необходимость  для достижения большой емкости  диска.

Второе - настолько тонкий слой позволит без проблем сделать диск многослойным (по крайне мере двухслойным, как DVD), так  как уменьшается рефракция луча отраженного от более глубокого  слоя.

Третье - настолько тонкий слой легко  повредить, следовательно Blu-Ray Disс потребует  защиты, то есть будет упакован в  пластиковую оболочку, наподобие MiniDisk от Sony.

Последний факт, к сожалению, говорит  о том, что цены на Blu-Ray приводы  возможно будут существенно выше, чем на DVD, так как, если бы Blu-Ray Disc оставался бы диском без упаковки, то производители смогли бы использовать корпуса и механику от DVD-приводов без переделки, сменив лишь лазер  и декодирующую микросхему, а так  придется начинать практически с  нуля. Возможен компромиссный вариант, когда односторонние диски относительно малой емкости (23-27 ГБ) будут производиться без упаковки и иметь соответствующие приводы, мало отличающиеся от DVD-приводов по внешнему виду и по цене, такие объемы для домашних мультимедийных компьютеров на первое время более чем достаточны, по крайне мере объем Blu-Ray диска в разы превосходит DVD, а для пользователей весьма важна цена.

Потребители голосуют рублем, неважно  зеленый он или нет, соответственно, чем меньше будет начальная стоимость Blu-Ray для домашнего и мультимедийного сектора, тем быстрее он наберет популярность. Так же диски этого формата будут использоваться для цифровых пишущих видеоплееров нового поколения, так как на один Blu-Ray Disc умещается до 13 часов видеоинформации качества VHS (MPEG-2 cbitrate 3.8Mbps) или же 2 часа видео в модном сейчас в Японии формате HDTV (телевидение высокого разрешения до 1600х1200х32bit, MPEG-2 c bitrate от 8Mbps и выше). Для hi-tech учреждений, предприятий, систем управления, образовательных заведений и других, где требуются большие объемы информации, понадобятся более емкие - двусторонние, двухслойные (или многослойные) Blu-Ray диски с емкостью от 100 Гб.

 Такие диски будут заключены  в прозрачный картридж и использовать  специальные Blu-Ray приводы, оснащенные  лазерами с разной длиной волны  (в пределах синей части спектра)  для чтения разных слоев. Первые прототипы 100 Гб дисков уже созданы. Такие, кажущиеся сейчас огромными объемы информации, могут уже в ближайшем будущем стать нормой, так же как в свое время быстро привыкли к огромному скачку между 3,5’ дискетой (1.44 Мб) и CD-ROM (650 Мб). Через некоторое время и домашний сектор станет одним из потребителей многослойных Blu-ray дисков, когда упадут первоначально высокие цены на приводы и носители информации этого формата. Нельзя не упомянуть о высокой скорости пересылки данных, которая будет осуществлена в Blu-Ray устройствах. Так, согласно спецификации, максимальная скорость пересылки данных между Blu-Ray приводом и целевым устройством (MPEG-2 декодер или компьютер) будет достигать 36Mbps, что при огромных объемах носителя весьма актуально. Такой скорости пересылки данных, должна в полной мере соответствовать скорость считывания. К сожалению, не указывается, каким путем будет достигнута столь высокая скорость, так как если этот способ - повышение скорости вращения диска, то боюсь, что взорвавшиеся Blu-Ray диски и сгоревшие приводы уже не за горами, разве что в игру вступит какой-нибудь неизвестный фактор, например новый состав материала, из которого будут делаться диски. Но тогда возникает вопрос совместимости с предыдущими поколениями носителей. Конечно, можно добавить логические схемы, которые будут определять тип носителя CD/DVD/Blu-Ray и соответственно менять максимальную скорость вращения для каждого типа, но это приведет к удорожанию привода. Путь же увеличения числа считывающих лазеров, как мы видим на примере технологии True-X, ведет к взрывообразному увеличению стоимости привода.

ІІІ. Жёсткие  диски

Жесткий диск или винчестер, служит для долговременного хранения и  использования данных.

Достоинства:

• чрезвычайно большая емкость;
• простота и надежность использования;
• возможность обращаться к тысячам файлов одновременно;
• высокая скорость доступа к данным;

Первый жесткий диск был представлен  фирмой IBM в 1956 году. Он назывался RAMAC, обладал 5-ти мегабайтной емкостью и состоял  из 50-ти 24-х дюймовых пластин. Безусловно, кроме названия и основных принципов  работы, это устройство ни имеет  ничего общего с тем, что мы привыкли подразумевать под жестким диском. В то время еще даже не существовало названия "винчестер", которое  прочно вошло в лексикон всех, кто  имеет отношение к информационным технологиям. Этот термин появился лишь в 1973 году, когда все та же IBM представила  модель 3340, имевшую неофициальное  название "Винчестер". Это был 60-ти мегабайтный жесткий диск, состоявший из четырех 14-ти дюймовых пластин. Нужно  сказать, что физический размер накопителей  на ранних этапах развития компьютерной индустрии был далеко не самым  важным фактором при их проектировании и производстве, так как основной упор делался на емкость и скорость. Однако со временем достаточно остро  встал вопрос об уменьшении размеров жестких дисков. И вот через 6 лет  после выпуска "Винчестера", в 1979 году, IBM была анонсирована модель 3310 - первый жесткий диск с 8-ми дюймовыми  пластинами. Этот форм-фактор пришел на смену 14-ти дюймовому, который являлся  стандартом де-факто на протяжении почти 10-ти лет. Практически вслед  за этим событием (в 1980 году) Seagate представила  жесткий диск ST-506, имевший форм-фактор 5,25 дюйма (5 мегабайт, 4 пластины). Достижение столь малых по тем временам размеров накопителей позволило использовать их в первых персональных компьютерах. Данный форм-фактор приобрел небывалую  популярность и использовался в  ПК на протяжении многих последующих  лет. Даже появление в 1984 году первого  жесткого диска с более прогрессивным  размером 3,5", ставшим в последствии  одним из важнейших стандартов всей индустрии информационных технологий, практически не повлияло в тот  момент на ситуацию на рынке, где продолжали доминировать 5,25" устройства. Компанией, представившей первый 3,5" жесткий диск была небольшая шотландская фирма Rodime plc. Модель называлась RO352, имела емкость 10 мегабайт и две 3,5" пластины. Практически сразу же после выпуска этого диска Rodime запатентовала данный форм-фактор, как свое изобретение. Патент был выдан без каких-либо препятствий и в тот момент никто из производителей жестких дисков не придал этому факту особого значения. Практически одновременно с Rodime разработками в области 3,5" жестких дисков занимался Дервуд Кинси (Derwood Kinsey), основатель калифорнийской фирмы Evkin Corp. Но ряд просчетов в проектировании и отсутствие достаточного количества финансовых вложений сделали свое дело: ни один жесткий диск компанией Evkin Corp. не был выпущен. Нужно отметить, что первоначально этот форм-фактор использовался преимущественно в портативных ПК, но со временем получил безоговорочное признание и в среде их настольных собратьев.