Оптичні носії інформації яСтр 1 из 2Следующая ⇒
Існує два основних типи оптичних носіїв інформації: CD (Compact Disk) - компакт диски з ємністю до 1 Гб та DVD (Digital Versatile Disk) - оптичні носії зі збільшеним об’ємом від 4,7 Гб до 17,1 Гб. 2.1.1 СD-дискиу Рисунок 2.1 CD-диск Завдяки малим розмірам, великій ємності (до 1 Гб), надійності та довговічності компакт-дисків (Compact Diskабо CD), такі нагромаджувачі з успіхом застосовують як пристрої для зберігання інформації. У 1980 році спільними зусиллями компаній Sony та Philips був випущений перший стандарт оптичних дисків CD-DA, який назвали Red Book (назва походить від кольору обкладинки видання, в якому описано стандарт). Цей стандарт був розроблений для аудіо-компакт-дисків, але він поклав початок всім наступним стандартам CD. Перший формат для зберігання даних був розроблений цими ж компаніями в 1983 році і названий CD-ROM (Compact Disk - Read Only Memory). З тієї ж причини його ще називають Yellow Book. В 1986 році створено інтерактивний стандарт для аудіо- і відеонекомп’ютерних програвачів, названий CD-i (Green Book). Наступний стандарт CD-ROM XA (CD-ROM eXtended Architecture) створений в 1989 році об’єднав стандарти CD-ROM та CD-i. Характерною особливістю CD-ROM-дисків є те, що вони можуть використовуватись лише для зчитування інформації. Записати дані на такий диск, або змінити їх не можливо, тобто такі диски працюють в режимі “тільки для читання”. Зчитування інформації з компакт-диска відбувається за допомогою лазерного променя, оскільки такий промінь має дуже малий діаметр. Поверхня компакт диску - це гладка поверхня (з дуже малою шорсткістю), на якій зроблено мікрозаглиблення (мінімальна довжина їх 834 мкм). Лазерний промінь, потрапляючи на ділянку плоскої поверхні, відбивається на фотодетектор, який інтерпретує це як двійкову одиницю. Промінь лазера, потрапляючи в заглиблення, змінює кут відбивання і не потрапляє на фотодетектор. Це відповідає двійковому нулю. Основним стандартом, який визначає логічні і файлові формати компакт-дисків, є міжнародна класифікація ISO 9660. В той час, коли всі магнітні диски обертаються з постійною кутовою швидкістю (CAV, Constant Angular Velocity), компакт-диск в своєму приводі обертається із змінною кутовою швидкістю для забезпечення постійної лінійної швидкості при зчитуванні (CLV, Constant Linear Velocity). Таким чином, зчитування внутрішніх секторів здійснюється зі збільшеним, а зовнішніх - зі зменшеним числом обертів. Саме цим обумовлюється досить низька швидкість доступу до даних для компакт-дисків, порівняно, наприклад, з вінчестерами. Для різних моделей вона коливається від 200 до 400 мс. Швидкість передачі даних для приводу визначається швидкістю обертання диску (від 212 до 540 об/хв, для зовнішньої та внутрішньої частини диску) та щільністю запису на ньому даних і складає не менше 150 Кбайт/с. Оскільки така швидкість передачі даних є незадовільною, при використанні CD-ROM-дисків сучасними прикладними програмами, на практиці використовують помноження швидкості. Тобто двошвидкісний CD-ROM має реальну швидкість передачі даних 300 Кбайт/c і в позначенні має символ 2x. Аналогічно широко використовують 4x, 6x, 8x, 12x, 16x. Оскільки індустрія CD-ROM постійно нарощує свою продуктивність, то на даний час виготовляють приводи зі швидкістю до 72x. Емність кеш-памяті, встановленої на приводах, становить, як правило, 64-256 Кбайт. Форм-фактор сучасного вбудованого приводу CD-ROM визначається двома параметрами: висотою і горизонтальним розміром, які відповідають 5,25” дисководу. Для завантаження компакт-диску в привід, переважно використовується один з різновидів висувної панелі (tray-механізм). Найвідоміші моделі приводів для CD-ROM фірм - Creative Labs, Sony, Teac, Pioneer, Kenwood, Samsung, NEC, Mitsumi, Philips, Toshiba і LG. Процес виготовлення компакт-диска складається із трьох етапів: · підготовка інформації для майстер-диску (першого зразка); · виготовлення майстер-диску і матриць; · тиражування компакт-дисків. Інформацію у цифровій формі наносять на майстер-диск лазерним променем, який створює на його поверхні мікроскопічні заглибини, розділені плоскими ділянками. Цифрову інформацію кодують чергуванням заглиблень (невідбиваючих плям) і відбиваючих світло острівців. Копії негативу майстер-диску (матриці) використовують для механічного пресування самих компакт-дисків. Готовий компакт-диск складається з полікарбонатної основи, відбиваючого і захисного шару. В якості відображаючої поверхні, як правило, використовують напилений алюміній. Діаметр такого диска 5,25, або 3,5 дюйма. На відміну від носіїв, доріжки яких мають вигляд концентричних кіл, компакт-диск має лише одну фізичну доріжку в формі неперервної спіралі, що йде від внутрішньої частини диску до зовнішньої. Доріжка поділена на сектори двох типів: Mode 1 і Mode 2. Перший тип секторів призначений для зберігання комп’ютерних даних, а другий для зберігання стиснутих звукових, графічних і відеоданих. Перші 16 біт кожного сектору містять інформацію для синхронізації, адрес сектору і його тип. Для кожного сектору Mode 1 передбачено додаткові 276 байт коду для корекції помилок, тому для даних залишається 2048 байт. Така організація даних дозволяє уникнути помилок при зчитуванні компакт-диску. Якщо пристрої СD-ROM передбачають лише операцію зчитування даних, то прогнозуючи майбутню популярність компакт-дисків, компанії Philips та Sony запропонували в 1989 році стандарт одноразово записуваних дисків CD-R (CD-Recordable), або CD-WO (CD-Write Once). Цей стандарт отримав назву Orange Book і описує певні ділянки такого диску: · ділянки даних диску для : - калібрування лазеру при записуванні (PСA - Program Calibration Area), - службової інформації (PMA - Program Memory Area), в якій вказано кількість треків, координати початку і кінця; · ділянка для запису змісту диску (Table of Contest); · ділянка даних (Program Area); · ділянка, яка інформує про закінчення диску (Lead Out Area). Хоча диски, записані на CD-R та стандартні CD-ROM-диски дуже схожі, технології їх запису відрізняються принципово. При серійному виробництві CD-ROM заглиблення формуються механічно, шляхом штампування. При записуванні CD-R формуються темні плями, шляхом нагрівання лазером певних зон в спеціальному шарі фарбника на основі ціаніну. Темні плями не відбивають лазерного променя й інтерпритуються як двійкові нулі. Ті ділянки диску, які не нагріті лазером, залишаються світлими плямами і при зчитуванні інтепритуються з бітами, значенням “1”. Формування темних плям процес незворотній і може проводитися лише один раз. Довговічність зберігання інформації на CD-R залежить від матеріалу, що використовується в якості робочого шару. Зазвичай це cyanin (ціанін), термін придатності якого до 10-ти років. В 1997 році Kodak та Mitsumi, запропонували новий матеріал - phtalocyanin (фталоціанін), що збільшує термін придатності до 100 років. Компанія Verbatim використовує матеріал активного шару під назвою MetalAzo, який фактично є ціаніном, але зі спеціальними стабілізуючими добавками. Зверніть увагу, що назва матеріалу ціанін походить від кольору cyan (блакитний) і не має нічого спільного з ціанідом. Ємкість носія CD-R складає до 1Гб, а швидкість запису, аналогічно до швидкості зчитування в CD-ROM визначається в умовних одиницях з множником. Стандарт Orange Book передбачає запис з багатьма сесіями (multisesion). Сесія передбачає кількаразове дописування інформації. Кожна сесія містить такі записи: нульова (системна доріжка), ділянка даних та завершуюча ділянка. При цьому з кожним записом, за рахунок створення нових системних ділянок, ефективний об’єм диску зменшується. При записі CD-R можна використовувати один з трьох методів: · Disk-At-Once (DAO) - метод односесійного запису, при якому неможлививй дозапис інормації на диск; · Track-At-Once (TAO) - метод багатосесійного запису, в якому кожна сесія вважається окремою доріжкою, яка закінчується ділянкою закриття сесії. Цей метод передбачає також операцію “закриття диску”, яка унеможливлює наступний дозапис; · пакетнй запис - використовується для реалізації кількох записів на одній доріжці, що дозволяє зекономити дисковий простір. При записі пакетів переважно використовується файлова система UDF (Universal Disk Format), яка дозволяє працювати з компакт-дисками, як зі звичайними гнучкими дисками. CD-R диски передбачають спеціалізовані формати даних, наприклад PhotoCD, VideoCD(White Book) та CD-Extra (Blue Book). Останній з них передбачає багатосесійний запис звукових доріжок. Зверніть увагу, що носії CD-R чутливіші до різного типу впливів, ніж CD-ROM. Наступним напрямком в розвитку оптичних носіїв інформації є перезаписувані CD-RWдиски (Compact Disk ReWritable), що є третьою частиною Orange Book, розробленим в 1996 році. На відміну від CD-R, де відбиваючий шар змінює свої властивості один раз, причому незворотньо, в дисках CD-RW цей процес зворотній. Як активний шар в CD-RW використовують сплав Ag-In-Sb-Te (срібло-індій-сурма-телур), який в звичайному стані має відбиваючі властивості. При записуванні диску в приводі CD-RW, лазер працює на максимальній потужності і в потрібному місці розігріває матеріал в потрібній точці активного шару до 600-700оС, розплавляючи його. В такому стані частинка матеріалу втрачає відбиваючі властивості. Для того, щоб повернути поверхню активного шару до початкового стану лазерний промінь на середній потужності розігріває матеріал до 200оС (нижче від температури плавлення) і відбиваючі властивості відновлюються. Записаний CD-R чи CD-RW диск можна зчитувати на звичайному приводі CD-ROM, що відповідає стандарту CD-ROM/XA. Оскільки відбиваюча здатність диску CD-RW значно нижча від стандарного CD-ROM, то диск CD-RW може не читатися старими CD-приводами. Привід CD-RW здатен записувати як одноразові диски CD-R, так і перезаписувані CD-RW. Спеціальні драйвери, що входять в комплект разом з приводом, дозволяють працювати з CD-RW дисками, як з дискетою чи жорстким диском. Для цього CD-RW диск потрібно відформатувати по стандарту UDF. Ця властивість дає можливість використовувати такі диски як пристрої резервного копіювання і архівування даних. Умовне позначення CD-RW включає: швидкість запису CD-RW, швидкість запису CD-R, швидкість зчитування CD-ROM (наприклад 24x/32x/52x). 2.1.2 DVD-дискиу Рисунок 2.2 DVD-диск DVD (Digital Versatile Disc) - цифровий, універсальний, багатофункційний диск. Цей стандарт вперше розроблено групою компаній в 1995 році і спочатку розшифровувався, як Digital Video Disk. та пізніше перейменований в цифровий унівесальний диск. Наприкінці 1996 року в зв’язку з прийняттям угоди про захист від нелегального копіювання, були опубліковані стандарти DVD-ROM та DVD-Video. Носій інформації має такі ж розміри, як і CD-ROM, але велику ємність: від 4,7 до 17 Г. Така ємність досягається завдяки зменшенню мінімальної довжини впадин (0,834 мкм для CD-ROM, і 0,4 мкм для DVD) та кроку між доріжками (1,6 мкм для CD-ROM, і 0,74 мкм для DVD). Це дозволило збільшити ємність DVD дисків до 4,7 ГБ. Пам’ятаючи про всезростаючі вимоги до об’ємів пристроїв постійної пам’яті, фірми, що розробляють DVD (особливо Philips, Sony, Toshiba, Matsushita) пішли ще далі: вони пропонують двошарові диски. В двошарових DVD, на відміну від звичайних, поверх шару, що відбиває лазерні промені нанесено напівпрозорий шар і різні лазери читають інформацію кожен зі свого шару. Таким чином ємність диску може бути збільшена до 9,4Г. Але, якщо такого об’єму недостатньо, то можна зберігати інформацію на двох сторонах диску. Двосторонні диски складаються з двох вуглецевих плівок для зберігання даних, які знаходяться з двох боків відбиваючого шару. Поверх вуглецевих плівок можуть бути нанесені й напівпрозорі шари. Таким чином загальна ємність двостороннього диску може бути до 17,1Г. На розробку DVD мають великий вплив і виробники відеотехніки, оскільки вони зацікавлені в заміні відеокасет VHS дисками DVD. Виробництво DVD значно дешевше, вони забезпечують високу якість відео і швидкість роботи, значно надійніші і на них можна записувати звуковий супровід кількома мовами. На даний існує декілька стандартів записуваних та перезаписуваних DVD-дисків, які не завжди сумісні між собою: · DVD-RAM (DVD Random Access Memory) - побудований за принципом технологія зміни фази лазерного променя (phase-change). Коли лазер нагріває поверхню диска, за рахунок цього змінюються властивості поверхні. Головною особливістю DVD-RAM дисків є заздалегідь, ще при виробництві, видавлені на диску мітки, що означають початок секторів. На логічному рівні, головна особливість DVD-RAM в тому, що його можна відформатувати у одну зі стандартних для ЖМД файлових систем. Оскільки DVD-RAM підтримує лише одношаровий запис, то стандартний об’єм DVD-RAM-диску становить 4,7Гб, а при використанні двох сторін - 9,4Гб. Варто зернути увагу, що DVD-RAM-диски не зчитуються на стандартному DVD-ROM-приводі та програвачах DVD-Video, але при цьому забезпечується зворотня сумісність DVD-RAM приводів; · DVD-R та DVD-RW - одноразово записувані та перезаписувані диски, що використовують метод запису, схожий на CD-R, коли використовуються хвилеподібні доріжки-впадини, заповнені барвником. Частота відхилення хвилі доріжки є синхронізуючою при зчитуванні інформації, а самі хвилі розміщені більш щільно, в порівнянні з DVD-RAM, але дані записуються тільки у впадини, а ділянки між хвилями не використовуються. Дані формати читаються більшістю DVD-приводів; · DVD+R та DVD+RW - одноразово записувані та перезаписувані диски, що працюють за тим же методом, що й DVD-R/RW. Основна відмінність полягає в збільшенні відбиваючої здатності інформаційного шару і наявності методу корекції помилок запису з їх перезаписом дефектних ділянок. Завдяки більш точному позиціонуванню лазера і ступеню контролю над ним у процесі запису, DVD+R/RW дозволяє перезаписувати будь-яку частину вмісту диска прямо поверх, не стираючи старого вмісту. Ці формати можуть також використовуватися для запису захищеного DVD Video. Для запису та зчитування інформації з різних DVD-дисків використовують відповідні приводи. Серед них можна виділити три групи приводів: DVD-ROM - може зчитувати інформацію з більшості DVD та СD носіїв: ComboDrive - зчитує CD та DVD, але може записати тільки CD-R/RW; DVD-RW (рис.1.12) - підтримує більшість DVD стандартів для зчитування, запису та перезапису DVD- та CD-дисків
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|