Оптические накопители
Описание и характеристика оптических лазерных дисков. Возможность хранения огромных массивов информации, и ее запись на диски. Классификация и характеристика разновидностей оптических дисков. Магнитооптическая технология, ее сущность и описание работы.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.02.2009 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
16
АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «ИСУиИ»
РЕФЕРАТ
по дисциплине: Информатика на тему:
«Оптические накопители»
Выполнила: ст-ка гр. ДБС-21
Метенова Р.С.
Проверил: асс. Краснов В.А.
Астрахань 2009
СОДЕРЖАНИЕ
- Введение 3
- I. Floptical 5
- 1.1. Floptical-накопители 5
- 1.2. Запись и чтение магнитооптических дисков 5
- II. МО-накопители 8
- 2.1. Структура МО-диска 8
- 2.2. Принципы работы МО-накопителей 8
- 2.3. Оптические библиотеки 10
- III. Область применения 12
- IV. Перспективы развития 13
- Заключение 15
- Список литературы 16
Введение
Первые оптические лазерные диски появились в 1972 году и продемонстрировали большие возможности по хранению информации. Объемы хранимой на них информации позволяли использовать их для хранения огромных массивов данных (таких как базы данных, энциклопедии, коллекции видео и аудиоданных). Легкая замена этих дисков позволяла, «носить с собой» все материалы требуемые для работы, в любом объеме. Оптические диски имели очень высокую надежность и долговечность, что позволяло использовать их для архивного хранения информации. Но трудоемкая процедура записи и невозможность перезаписи сильно ограничивала применение оптических дисков, как устройства для каждого компьютера. Аладьев В. З. Компьютерная хрестоматия. Справочное руководство. Киев: Украинская энциклопедия. 1993.
В последнее время появилось множество вариантов перезаписываемых оптических дисков. Фирмы - производители предлагают различные технические решения данной проблемы. Например предлагались устройства, способные записывать информацию на оптический диск прямо на рабочем месте пользователя, но перезапись такой информации оставалась под вопросом. Наиболее жизнеспособными оптическими дисками, обладающие свойствами перезаписи, на сегодняшний день являются магнитооптические (МО) диски. Впервые МО-диски появились в 1988 году и соединили в себе компактность гибких дисков и накопителя Bernoulli Box, скорость среднего жесткого диска, надежность стандартного компакт-диска и емкость сравнимую с DAT лентами. Но широкому распространению МО- дисков мешает сравнительно дорогая стоимость и конкуренция современных жестких дисков. По сравнению с современными жесткими дисками, они имеют более медленны и уступают им по максимальным объемам хранимой информации. Это делает невозможным применение МО-дисков вместо традиционных винчестеров. При этом МО-диски имеют большие перспективы как вторичные накопители, применяемые для резервного хранения информации.
МО-привод (Magneto-Optical - магнитооптический) представляет собой накопитель информации, в основу которого положен магнитный носитель с оптическим (лазерным) управлением. Магнитооптическая технология зародилась в лабораториях IBM в начале 70-х годов. Первые промышленные образцы создала фирма Sony. На рынке магнитооптические диски и накопители появились в середине 80-х годов. Сначала они не произвели большого впечатления вследствие своей дороговизны и сложности, но по мере развития технологии и понижения цен отношение к ним изменилось.
I. Floptical
1.1. Floptical-накопители
Ближайшими родственниками МО-устройств являются floptical-накопители, в которых одновременно используются магнитный и оптический механизмы.
Floptical - это (как можно легко определить по английскому названию) составное слово, образованное от слов Floppy-диск и Optical-диск. Принцип работы этого привода ясен из названия. Диск Floptical имеет размер 3,5// и может быть прочитан или записан на внешнем и внутреннем дисководе. Емкость таких накопителей достигла к настоящему времени 21 Мбайт. Чтение дорожек осуществляется оптическим методом, а запись - обычными магнитными средствами, как запись на дискеты.
Накопители Floptical не могут пробить себе «место под солнцем» по следующим причинам:
- для них требуется предварительное оптическое форматирование, поэтому эти диски почти в пять раз дороже, чем дискеты HD.
- скорость вращения диска низкая (720 об/мин), вследствие чего данные считываются со скоростью примерно 100 Кбайт/с.
Кроме того, альтернативные сменные накопители по соотношению цена/емкость все еще значительно лучше. Интересен тот факт, что некоторые модели могут читать и записывать обычные дискеты 3,5// DD и HD. Загрузка операционной системы с подобным приводом чаще всего невозможна.
1.2. Запись и чтение магнитооптических дисков
Принципиальное устройство всех видов магнитооптических дисков одинаково. Наибольшее различие состоит в том, что некоторые диски имеют две рабочие поверхности, а некоторые - одну. Принципиальное строение одностороннего магнитооптического диска показано на рис. 1.
Поверхность магнитооптического диска покрыта сплавом, свойства которого меняются как под воздействием тепла, так и под воздействием магнитного поля. Если нагреть диск сверх некоторой температуры, то становится возможным изменение магнитной поляризации посредством небольшого магнитного поля. На этом свойстве основаны технологии чтения и записи магнитооптических дисков.
Рис. 1. Строение магнитооптического диска
При записи лазер направляется на битовую ячейку, в которую должна быть произведена запись, и нагревает ее до так называемой точки Кюри (большинство применяемых сплавов приходят в это состояние при температуре около 2000). В точке Кюри резко падает магнитная проницаемость, и изменение магнитного состояния частиц может быть произведено относительно небольшим по величине магнитным полем. Поле переводит все битовые ячейки в одинаковое состояние. При этом стирается вся информация, имевшаяся на диске. Фигурнов В. Э. IBM PC для пользователя. М.: ИНФРА-М. 1995.
Затем направление магнитного поля меняется на противоположное, а лазер включается в те моменты, когда нужно изменить ориентацию его частиц в битовой ячейке (значение бита). Потом сплав охлаждается, и частицы его застывают в новом положении.
При чтении применяют лазерный луч более низкой мощности (примерно на 25%), чем при записи. Отраженный свет попадает на светочувствительный элемент, который определяет направление поляризации. В зависимости от этого направления светочувствительный элемент посылает двоичную единицу или двоичный ноль контроллеру МО-дисковода.
II. МО-накопители
2.1. Структура МО-диска
Дорожки с информацией образуют единую спираль, разделенную на секторы. Диски малой емкости - 3,5//, емкостью 128, 230, 540, 640 Мбайт, - созданы по технологии САV (Constant Angular Velocity-постоянная угловая скорость). Каждая дорожка этих дисков разбита на одинаковое количество секторов одной и той же емкости. Так как внешние дорожки длиннее внутренних и, следовательно, могли бы хранить больше информации, то много места теряется впустую.
Для увеличения емкости диска применяется разбиение его на зоны по технологии ZCAV (Zoned Constant Angular Velocity-зонная постоянная угловая скорость).
2.2. Принципы работы МО-накопителей
МО-накопитель построен на совмещении магнитного и оптического принципа хранения информации. Записывание информации производится при помощи луча лазера и магнитного поля, а считывание при помощи одного только лазера.
В процессе записи на МО-диск лазерный луч нагревает определенные точки на диски, и под воздействием температуры сопротивляемость изменению полярности, для нагретой точки, резко падает, что позволяет магнитному полю изменить полярность точки.
После окончания нагрева сопротивляемость снова увеличивается но полярность нагретой точки остается в соответствии с магнитным полем примененным к ней в момент нагрева. В имеющихся на сегодняшний день МО накопителях для записи информации применяются два цикла, цикл стирания и цикл записи. В процессе стирания магнитное поле имеет одинаковую полярность, соответствующую двоичным нулям. Лазерный луч нагревает последовательно весь стираемый участок и таким образом записывает на диск последовательность нулей. В цикле записи полярность магнитного поля меняется на противоположную, что соответствует двоичной единице. В этом цикле лазерный луч включается только на тех участках, которые должны содержать двоичные единицы, и оставляя участки с двоичными нулями без изменений.
В процессе чтения с МО-диска используется эффект Керра, заключающийся в изменении плоскости поляризации отраженного лазерного луча, в зависимости от направления магнитного поля отражающего элемента. Отражающим элементом в данном случае является намагниченная при записи точка на поверхности диска, соответствующая одному биту хранимой информации. При считывании используется лазерный луч небольшой интенсивности, не приводящий к нагреву считываемого участка, таким образом при считывании хранимая информация не разрушается.
Такой способ в отличие от обычного применяемого в оптических дисках не деформирует поверхность диска и позволяет повторную запись без дополнительного оборудования. Этот способ также имеет преимущество перед традиционной магнитной записью в плане надежности. Так как перемагничивание участков диска возможно только под действием высокой температуры, то вероятность случайного перемагничивания очень низкая, в отличие от традиционной магнитной записи, к потери которой могут привести случайные магнитные поля. Косарев А. П. Технические средства АСУ. М. 1992.
Механизмы МО-накопителей строятся на базе механизмов обычных дисководов с небольшими конструктивными усовершенствованиями.
В качестве интерфейса МО- накопители оснащаются SCSI адаптерами (16 или 8 битными ) драйвера диска и утилиты форматирования низкого уровня. Многие поставщики также оснащают свои изделия специальными программами для резервного копирования.
В настоящее время существуют несколько форматов для форматирования МО-дисков CCS (непрерывное комбинированное слежение) и SS (шаблонное слежение). Первый из форматов разрешен стандартом ANSI, а второй также и ISO. В настоящее время формат CCS более популярен и имеет большее распространение. К сожалению два эти формата несовместимы и перенос дисков из одной системы в другую невозможен.
Это не единственная проблема переносимости связанная с МО-дисками. Стандартами определено два размера сектора 512 и 1024 байт. Некоторые производители смогли сделать чтение секторов любого размера, но их меньшинство. Большинство производителей поддерживают размер сектора равный 512 байтам.
2.3. Оптические библиотеки
Таблица 1
Основные характеристики накопителей с автоматической подачей дисков
Кроме обычных дисководов, широкое распространение получают так называемые оптические библиотеки с автоматической сменой дисков, емкость которых может составлять до сотен гигабайт и даже нескольких терабайт (табл.1).
Типичное время смены диска - несколько секунд, а время доступа и скорость обмена данными такие же, как у обычных дисководов.
III. Область применения
Область применения МО-дисков определяется его высокими характеристиками по надежности, объему и сменяемости. МО-диск необходим для задач, требующих большого дискового объема, это такие задачи, как САПР, обработка изображений звука. Однако небольшая скорость доступа к данным, не дает возможности применять МО- диски для задач с критичной реактивностью систем.
Поэтому применение МО-дисков в таких задачах сводится к хранению на них временной или резервной информации. Для МО-дисков очень выгодным использованием является резервное копирование жестких дисков или баз данных. В отличие от традиционно применяемых для этих целей стримеров, при хранении резервной информации на МО-дисках, существенно увеличивается скорость восстановления данных после сбоя.
Это объясняется тем, что МО-диски являются устройствами с произвольным доступом, что позволяет восстанавливать только те данные, в которых обнаружился сбой. Кроме этого при таком способе восстановления нет необходимости полностью останавливать систему до полного восстановления данных. Эти достоинства в сочетании с высокой надежностью хранения информации делают применение МО- дисков при резервном копировании выгодным, хотя и более дорогим по сравнению со стримерами.
Применение МО-дисков также целесообразно при работе с приватной информацией больших объемов. Легкая сменяемость дисков позволяет использовать их только во время работы, не заботясь об охране компьютера в нерабочее время, данные могут храниться в отдельном, охраняемом месте. Это же свойство делает МО-диски незаменимыми в ситуации когда необходимо перевозить большие объемы с места на место, например с работы домой и обратно.
IV. Перспективы развития
Основные перспективы развития МО-дисков связанны прежде всего с увеличением скорости записи данных. Медленная скорость определяется в первую очередь двухпроходным алгоритмом записи. В этом алгоритме нули и единицы пишутся за разные проходы, из-за того, что магнитное поле, задающие направление поляризации конкретных точек на диске, не может изменять свое направление достаточно быстро.
Наиболее реальная альтернатива двухпроходной записи - это технология, основанная на изменение фазового состояния. Такая система уже реализована некоторыми фирмами - производителями.
Существуют еще несколько разработок в этом направлении, связанные с полимерными красителями и модуляциями магнитного поля и мощности излучения лазера.
Технология основанная на изменении фазового состояния, основана на способности вещества переходить из кристаллического состояния в аморфное. Достаточно осветить некоторую точку на поверхности диска лучом лазера определенной мощности, как вещество в этой точке перейдет в аморфное состояние. При этом изменяется отражающая способность диска в этой точке.
Запись информации происходит значительно быстрее, но при этом процессе деформируется поверхность диска, что ограничивает число циклов перезаписи.
Технология основанная на полимерных красителях, также допускает повторную запись. При этой технологии поверхность диска покрывается двумя слоями полимеров, каждый из которых чувствителен к свету определенной частоты. Для записи используется частота, игнорируемая верхним слоем, но вызывающая реакцию в нижнем. В точке падения луча нижний слой разбухает и образует выпуклость, влияющую на отражающие свойства поверхности диска. Для стирания используется другая частота, на которую реагирует только верхний слой полимера, при реакции выпуклость сглаживается. Этот метод как и предыдущий имеет ограниченное число циклов записи, так как при записи происходит деформация поверхности.
В настоящие время уже разрабатывается технология позволяющая менять полярность магнитного поля на противоположную всего за несколько наносекунд. Это позволит изменять магнитное поле синхронно с поступлением данных на запись.
Существует также технология построенная на модуляции излучения лазера. В этой технологии дисковод работает в трех режимах - режим чтения с низкой интенсивностью, режим записи со средней интенсивностью и режим записи с высокой интенсивностью.
Модуляция интенсивности лазерного луча требует более сложной структуры диска, и дополнения механизма дисковода инициализирующим магнитом, установленным перед магнитом смещения и имеющим противоположную полярность. В самом простом случае диск имеет два рабочих слоя - инициализирующий и записывающий. Инициализирующий слой сделан из такого материала, что инициализирующий магнит может изменять его полярность без дополнительного воздействия лазера. В процессе записи инициализирующий слой записывается нулями, а при воздействии лазерного луча средней интенсивности записывающий слой намагничивается инициализирующим, при воздействии луча высокой интенсивности, записывающий слой намагничивается в соответствии с полярность магнита смещения. Таким образом, запись данных может происходить за один проход, при переключении мощности лазера.
Заключение
В настоящее время на рынке развернулась нешуточная борьба за возможность стать наследником дисковода гибких дисков. Уже появились альтернативные дисководы, но миллионы РС все еще комплектуются 3,5// FDD емкостью 1,44 Мбайт.
Желание производителей заменить стандартный FDD очевидно: при нынешних объемах программного обеспечения и размерах файлов носитель емкостью всего 1,44 Мбайт явно не удовлетворяет своему предназначению - обеспечить обмен данными между РС, не говоря уже о хранении резервных копий и архивов.
Магнитооптические накопители уже получили достаточно широкое распространение, но не настолько широкое, как хотелось бы, из-за соотношения цена/производительность.
Безусловно, МО-диски перспективные и бурно развивающиеся устройства, которые могут решать назревающие проблемы с большими объемами информации. Но их дальнейшее развитие зависит не только от технологии записи на них, но и от прогресса в области других носителей информации. И если не будет изобретен более эффективный способ хранения информации, МО- диски возможно займут доминирующие роли.
Список литературы
1. Степаненко О.С. “Досье пользователя: компьютер изнутри”, Логос, 1998.
2. Аладьев В. З. Компьютерная хрестоматия. Справочное руководство. Киев: Украинская энциклопедия. 1993.
3. Бухман А. А. Вычислительные машины, их ремонт и обслуживание. М. 1994.
4. Косарев А. П. Технические средства АСУ. М. 1992.
5. Ушаков Н. Н. Технология элементов вычислительных машин. М.: Высшая школа. 1991.
6. Фигурнов В. Э. IBM PC для пользователя. М.: ИНФРА-М. 1995.
Подобные документы
Виды оптических дисков и их устройство. Многократно-записываемые диски. Запись аморфных областей коротким лазерным импульсом. Трудности при проектировании устройства. Расчеты для демонстрационной модели. Схема-рисунок устройства для восстановления.
практическая работа [3,0 M], добавлен 16.05.2014Лазерные накопители CD-ROM, CD-R и CD-RW. HD DVD или Blu-Ray – война форматов. Перспективные разработки. AHD, HVD, AO-DVD, DMD. Флуоресцентный многослойный диск FMD-ROM.
реферат [50,7 K], добавлен 12.01.2006Общее понятие о компакт-дисках, их техническая характеристика, устройство, назначение и правила эксплуатации. Структура записывающих оптических дисков, технология их изготовления и требования к качеству. Отличительные особенности DVD и форматы записи.
реферат [713,0 K], добавлен 06.08.2013Эволюция технологий записи информации на оптические носители информации. Создание DVD приводов и дисков с возможностью записи большего количества информации. Работа в графических редакторах. Серийное производство записываемых дисков формата Blue Ray.
контрольная работа [739,0 K], добавлен 03.12.2010Основные и специализированные виды компьютерной памяти. Классификация устройств долговременного хранения информации, их характеристика: накопители на жестких магнитных дисках; оптические диски, дисководы. Расчет налога на доходы физических лиц в MS Excel.
курсовая работа [4,6 M], добавлен 27.04.2013Организация данных и запоминающие устройства на оптических дисках. Классификация оптических носителей данных. Прессованные компакт-диски и диски с однократной записью (CD-R). Аудио-CD (CD-DA). Представление сектора данных на CD. Форматы HD DVD и BLUE-RAY.
презентация [776,4 K], добавлен 11.12.2013Лазерные накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW: общая характеристика, история развития. Основы устройства DVD, их отличия от CD. Форматы DVD и их различия. Хранение оптических дисков. Сведения о неисправностях и методах их устранения. Работа с прерываниями.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 14.07.2012Анализ компьютерных устройств для хранения информации: винчестеры, компакт-диски, DVD (цифровой многоцелевой диск), HD DVD (DVD высокой четкости), голографические многоцелевые диски, минидиски (MD), а также устройства для записи компакт-дисков.
реферат [27,0 K], добавлен 23.09.2008Типы дисков и их сравнительная характеристика: накопители с однократной записью CD-WORM/CD-R и многократной записью информации CD-RW. Сравнение CD и DVD, оценка их главных преимуществ и недостатков, спецификация и сферы практического использования.
презентация [422,4 K], добавлен 20.12.2015Общая характеристика дисковых приводов и оптических носителей информации, история их появления и развития. Особенности их конструкции. Приводы CD и DVD. Интерфейсы, форматы и стандарты, устройство и принцип работы. Форматы BLU-RAY и HD-DVD. Образы дисков.
курсовая работа [990,2 K], добавлен 12.11.2013
