Оптические, магнитные, магнитооптические системы хранения информации

Рис. 2

Технология магнитной записи стала широко использоваться в различных элементах памяти с начала 1950-х годов. Именно эта технология до сих пор применяется в работе большинства компьютеров. Она позволила обеспечить экспоненциальный рост плотности записи за последние 30 лет (рис. 2) и достигнуть его 100%-го ежегодного увеличения в настоящее время.

Что представляет собой один бит магнитной информации? В современных носителях это один магнитный домен, направление вектора намагниченности в котором может быть изменено внешним полем. В магнитной записи используются так называемые продольные домены, намагниченность которых ориентирована в плоскости диска (рис. 3).

Рис. 3

Запись одного бита информации осуществляется путём подачи тока в электрическую катушку. Считывание информации при данной схеме работы может осуществляться различными способами. Схема, подобная представленной на рис. 3, используется в процессе работы жёстких дисков в компьютерах, флоппи-дисков и стриммеров.

Для записи битов с высокой плотностью записи необходимо, чтобы не только расстояние между средой и считывающей (записывающей) головкой было исчезающе мало, но и чтобы сама среда была как можно более тонкой и гладкой.

Одним их наиболее известных магнитных материалов, используемых для записи, является порошок в связывающей матрице (например, лаке). Порошок представляет собой микрочастицы с большой остаточной намагниченностью размером от 0,05 до 1,0 мкм, температурой Кюри от 125 до 770 К и коэрцитивной силой от 22 до 240 кА/м (0,4 - 3 кЭ) в зависимости от материала. Соединение-Fe2O3в недалёком прошлом являлось наиболее популярным материалом для ленточных магнитных накопителей. Позднее было показано, что твёрдый раствор соединений -Fe2O3 и -Fe3O4, а также кобальтсодержащий -Fe2O3 имеют существенно большую коэрцитивную силу, чем соединение -Fe2O3. Величина существенно зависит от размера и формы частиц и, например, в случае феррита бария может изменяться от 56 до 240 кА/м (700-3000 Э).

Желание использовать для записи тонкие и достаточно высококоэрцитивные материалы объясняется тем, что разрешающая способность прямо пропорциональна величине и обратно пропорциональна толщине носителя. Для сверхплотной магнитной записи значение должно находиться в диапазоне от 2,5 до 4,5 кЭ. Разрешающая способность также пропорциональна величине остаточной индукции, поскольку для надёжного считывания информации поле рассеяния, создаваемое одним битом, должно иметь достаточно большую величину.

В отличие от порошковых материалов тонкие плёнки - это практически полностью магнитный материал, и, следовательно, в процессе записи информации весь материал плёнки находится в зоне действия большого магнитного поля. В то же время, при считывании поле, создаваемое отдельными доменами, сконцентрировано вблизи поверхности плёнки (вблизи головки) и, следовательно, информация может быть считана более эффективно. Таким образом, использование плёнок позволяет добиться более высокой по сравнению с порошковыми материалами плотности записи. В качестве материалов для записи информации используются, например, плёнки сплавов кобальта, нанесённые на алюминиевые или стеклянные пластины. Причём, скорость их вращения достигает 10000 об./мин. Толщина магнитного (рабочего) слоя в плёночных продольных носителях составляет около 10-50 нм. В настоящее время доступны диски с плотностью записи несколько гигабит на см2, т.е. один бит информации имеет размер 0,8?0,06 мкм и менее.

Для предупреждения повреждения плёнки, особенно когда диск начинает двигаться, проводится текстурирование дисков: импульсным лазерным излучением на вращающийся диск наносятся кратероподобные шишки высотой около 20 нм. Шишки расположены по спирали, начинающейся от внутреннего радиуса диска. Остальная поверхность диска имеет минимальную шероховатость, является рабочей и используется для магнитной записи. Ожидается, что в ближайшее время будет достигнут практически прямой контакт между средой и головкой. С этой целью необходимо использовать практически гладкие материалы толщиной 5-10 нм, покрытые слоем смазки, обеспечивающей почти безфрикционное движение головки относительно плоскости диска.

К средам для магнитной записи предъявляются также следующие требования:

стабильность свойств при изменении температуры, механических воздействий, радиации и сырости;

неограниченное количество записи и сохранность записанной информации более 30 лет;

возможность нанесения антифрикционных (защитных) покрытий и использования подложек с хорошей аэродинамикой;

малая стоимость производства.

Самым известным переносным носителем, основанным на магнитной памяти, является дискета(англ. floppy disk) - портативный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных, представляющий собой помещённый в защитный пластиковый корпус гибкий магнитный диск, покрытый ферромагнитным слоем.Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения. Дискеты были массово распространены с 1970-х и до конца 1990-х годов, уступив более ёмким CD и удобным флеш-накопителям.

Существовало несколько типов дискет:

8? Конструктивно дискета 8? представляет собой гибкий диск с магнитным покрытием, заключенный в гибкий пластиковый футляр. Дискета имеет отверстие под шпиль привода, отверстие в футляре для доступа головок записи-чтения. Форматы дискеты различались количеством секторов на дорожке. В зависимости от формата, дискеты 8? вмещали следующие объемы информации: 80, 256 и 800 КБ. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью специального устройства - НГМД 8? - накопителя на гибких магнитных дисках (флоппи-дисковода).

5?? В центре диска находится большое круглое отверстие. Когда закрывается дверца дисковода, конусообразный зажим захватывает и устанавливает дискету с помощью центрального отверстия. У многих дискет края отверстия окантованы пластиковым кольцом для того, чтобы диск выдерживал механические нагрузки со стороны захватывающего механизма. В дискетах высокой плотности это кольцо обычно отсутствует, так как погрешности его расположения на дискете могут привести к проблемам, возникающим при позиционировании головок.Справа, сразу под центральным отверстием, находится маленькое круглое отверстие, называемое индексным. Диск с одним индексным отверстием - это признак диска с программной разбивкой на секторы; в данном случае число секторов на диске определяется операционной системой. В очень старых компьютерах использовались диски с аппаратной разбивкой на секторы, которые имели индексные отверстия для каждого сектора. В самом диске имеется отверстие, которое совмещаясь при проходе под индексным отверстием в конверте, позволяет электронной схеме контроллера определить «систему координат» дискеты. С правой стороны, на расстоянии примерно 1? от верхнего края, в футляре дискеты 5?? имеется прямоугольная выемка - с её помощью (заклеив) можно «защитить» дискету от записи.

3?? В отличие от дискеты 5??, отверстие для доступа головок дискеты 3?? закрыто металлической заслонкой, которая открывается при её вставке механизмом в дисководе. Вместо индексного отверстия в дискетах диаметром 3?? используется металлическая втулка с установочным отверстием, которая находится в центре дискеты. Дисковод захватывает металлическую втулку, а отверстие в ней позволяет правильно установить дискету. Защита от записи тоже выполнена более удобно - сдвигающейся «шторкой», расположенной снизу слева. Снизу справа находятся «окошки», позволяющие схеме дисковода определить плотность записи на дискету - нет кодирует дискету ёмкостью 720 Кб, одно - 1,44 Мб, два «окошка» - дискету ёмкостью 2,88 Мб.

К преимуществам магнитной записи можно отнести простоту и высокую надёжность записи (малую вероятность ошибки), более высокую скорость записи/считывания по сравнению с оптическими системами, малую стоимость одного бита и сравнительно низкую стоимость дальнейшего увеличения плотности записи. Недостатками магнитных систем являются: ограничение скорости записи индуктивностью используемого кольца, а также определённое ограничение ёмкости диска. При использовании механических систем ограничения накладываются также на время доступа к информации и точность позиционирования головки.

В настоящее время для магнитной записи информации используются индукционные головки. В процессе работы головки поле, создаваемое электрической микрокатушкой, концентрируется с помощью магнитопровода в непосредственной близости от поверхности диска (рис. 3). В отличие от диска, который вращается по окружности, головка может перемещаться только в радиальном направлении. Запись продольных доменов различной ориентации осуществляется за счёт изменения направления тока в микрокатушке. Существуют универсальные головки, которые совмещают как функцию записи, так и воспроизведения.

Наиболее плотная магнитная запись достигнута с применением тонкоплёночных головок для считывания информации, действие которых основано на эффекте гигантского магнитосопротивления. Этот эффект заключается в изменении сопротивления материалов под воздействием магнитного поля. Он был открыт лордом Кельвином в 1856 году в обычном железе и составляет 1/3000 долю от величины сопротивления железа в нормальных условиях. Учёным удалось найти вещества, в которых относительное изменение сопротивления превышает величину 1%/Э. этот гигантский эффект и используется в считывающих головках компьютеров для регистрации поля, создаваемого одним доменом (магнитное поле на поверхности диска не превышает 20-25 Э). В современных компьютерах запись информации осуществляется с помощью индукционной головки, а считывание - экранированной (от полей, создаваемых индукционной головкой) магниторезистивной головкой.

Аналог дискет Iomega Zip - семейство накопителей на гибких магнитных дисках, имеющих большую ёмкость. Появился в 1994 году и стал на некоторое время популярен, такие фирмы, как Dell и Apple включали встроенные Zip в свои компьютеры. Изначально имели ёмкость около 100 мегабайт, в поздних версиях она была увеличена до 250 и 750 мегабайт. Продажи Zip резко пошли на спад в 2000 году и к 2003 году уменьшились в 4 раза. В дальнейшем спад продолжался и приблизительно к 2006-2007 году продажи практически прекратились. Хотя по-прежнему продолжают использоваться и выпускаться до настоящего времени (2010 год).

Формат стал более популярен, чем семейство super-floppy, но так и не получил такого же статуса, как обычные 3.5-дюймовые дискеты. Он был вытеснен USB флеш дисками и перезаписываемыми CD- и DVD-дисками, и практически не используется в настоящее время. Бренд Zip также использовался для внутренних и внешних записывающих дисководов CD под названиями Zip-650 и Zip-CD.

ZIP-100. Носитель информации емкостью 100 663 296 байт (около 100 МБ). Скорость передачи данных - около 1 МБ/с и Время произвольного доступа - около 28 миллисекунд. Внешний привод имел интерфейс LPT (разъем DB-25), в основном использовался с PC, или SCSI (такой же разъём), который был популярен среди пользователей Mac. Скорость передачи данных через интерфейс LPT определялась возможностями порта и, как правило, была ниже максимальной скорости привода. Внутренние приводы имели интерфейс IDE или SCSI.

ZIP-250. Диск имел ёмкость 250 640 384 байт (около 250 МБ).

ZIP-750. Ёмкость диска около 750 МБ. Привод мог читать и писать диски 750 и 250 МБ, диски 100 МБ поддерживались в режиме только чтения.

Так же магнитная память используется в жёстких дисках компьютеров. Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винчестер», «винт», «хард», «харддиск» - устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров. В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков. Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации совмещён с накопителем, приводом и блоком электроники и (в персональных компьютерах в подавляющем количестве случаев) обычно установлен внутри системного блока компьютера.

Ещё одна область применения магнитной памяти - видео-носители, например такие, как VHS-кассеты, Betamax и LaserDisk. Эти носители использовались для записи и хранения видеоматериалов в аналоговом виде.

VHS (англ. Video Home System) - аналоговый формат видеозаписи, разработанный компанией JVC и представленной на японском рынке в 1976 году. Основными причинами победы называют отсутствие лицензионных сборов, наполнение рынка дешёвыми и надёжными видеомагнитофонами. Особенно широкое распространение формат получил в СССР, с появлением первых отечественных видеомагнитофонов и первых же записывающих дешевых зарубежных (преимущественно японских) видеоплееров. На 2002 год, по оценкам JVC, в мире было продано свыше 900 млн видеоустройств этого формата и ещё больше видеокассет. С середины 2000-х уступил лидирующую позицию цифровому формату DVD.

Техническая спецификация формата

Ширина ленты: 12,70 мм (? дюйма);

Номинальная скорость ленты (режим SP - англ. standart play, "стандартное воспроизведение"): 3,335 см/с для NTSC, 2,339 см/с для PAL;

Время записи: до 6 часов (SP). Наибольшее распространение получили кассеты с временем записи до 3 часов;

Полоса пропускания видеосигнала: приблизительно 3 MHz;

Разрешение: около 240 ТВЛ (вертикальных телевизионных линий), что в терминологии цифрового видео примерно соответствует 335 х 576 (PAL/SECAM) или 335 х 480 (NTSC) точек.

Betamax («Бетамакс») - формат полудюймовых видеокассет (12,7 мм) для бытового использования, разработанный корпорацией «Sony» в 1975 году на основе прежнего профессионального формата U-matic (19,1 мм).

LaserDisc (LD) - первый коммерческий оптический носитель данных, предназначавшийся, прежде всего, для домашнего просмотра кинофильмов. Стандартный лазердиск для домашнего использования имеет диаметр 30 см (11.81 дюймов) и склеен из двух односторонних покрытых пластиком алюминиевых дисков. Однако, несмотря на технологическое превосходство над VHS и Betamax, Laserdisc не имел существенного успеха на мировом рынке: в основном был распространён в США и Японии, в Европе к нему отнеслись прохладно, в России лазердиски имели небольшое распространение, в основном за счёт коллекционеров - любителей видео. Технологии, отработанные в этом формате, затем были использованы в CD и DVD.

Технология Laserdisc с использованием светопропускающего носителя была разработана Дэвидом Полом Греггом в 1958 году (и запатентована в 1961 и 1990 годах). В 1969 году компания Philips создала видеодиск, работающий в режиме отражённого света, имеющий большие преимущества перед режимом на просвет. MCA и Philips объединили свои усилия и продемонстрировали первый видеодиск в 1972 году.

В массовом секторе LaserDisc полностью уступил место DVD, и производство дисков устаревшего формата и проигрывателей для них было прекращено. Сегодня формат LaserDisc пользуется успехом лишь у любителей, собирающих лазердиски с различными записями - фильмы, музыка, шоу. Многие из энтузиастов утверждают, что формат LaserDisc способен более натурально, чем цифровое видео, передавать фазы движений, и в подавляющем большинстве случаев видео с LaserDisc смотрится более комфортно, чем цифровое. Этому есть основание: LaserDisc - аналоговый формат, здесь отсутствует как внутрикадровое, так и межкадровое сжатие, это запись композитного сигнала, полосы частот. Кроме того, на данный момент (2009) до сих пор есть множество программ (кино, музыка), не вышедших на DVD / BluRay или изданных в качестве, уступающем качеству LaserDisc.

Флеш-память (англ. flash memory) - разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти (ПППЗУ). Она может быть прочитана сколько угодно раз (в пределах срока хранения данных, типично - 10-100 лет), но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально - около миллиона циклов). Распространена флеш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов перезаписи - намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW.Не содержит подвижных частей, так что, в отличие от жёстких дисков, более надёжна и компактна.

Благодаря своей компактности, дешевизне и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах- фото- и видеокамерах, диктофонах, MP3-плеерах, КПК, мобильных телефонах, а также смартфонах и коммуникаторах. Кроме того, она используется для хранения встроенного программного обеспечения в различных устройствах (маршрутизаторах, мини-АТС, принтерах, сканерах, модемax), различных контроллерах. Также в последнее время широкое распространение получили USB флеш-накопители («флешка», USB-драйв, USB-диск), практически вытеснившие дискеты и CD.

Оптическая память

В середине 1970-х - начале 1980-х годов фундаментальные исследования в области оптической записи достигли уровня, позволившего таким промышленным гигантам, как RCA, “Sony” и “Philips”, запустить в производство оптические устройства хранения информации. Первый оптический диск для хранения информации был выпущен в 1985 году. Наиболее известными устройствами такого рода являются компакт-диски (CD). В каждую из систем для считывания информации с CD встроен лазерный диод, работающий в ближней инфракрасной области спектра. Этот диод способен легко детектировать выбитые на поверхности диска ямы с характерным размером около 1 мкм и тем самым считывать записанную информацию. Увеличение плотности записи информации на оптических дисках в некоторой степени сдерживается отсутствием твердотельных лазеров с меньшей длиной волны. Выпускаемые CD позволяют перезаписывать информацию до ста раз. Оптические системы (так называемые Juke-box) наибольшей ёмкости могут записывать до 1,45 Тбит на 278 дисках.

Компакт-диск или CD (англ. Compact Disc) - оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи и считывания информации которого осуществляется при помощи лазера. Изначально компакт-диск был создан для хранения аудиозаписей в цифровом виде (известен как CD-Audio), однако в дальнейшем стал широко использоваться как носитель для хранения любых данных (файлов) в двоичном виде (т.н. CD-ROM (англ. CompactDiscReadOnlyMemory, компакт-диск только с возможностью чтения), или КД-ПЗУ - «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство»). В дальнейшем появились компакт-диски не только с возможностью чтения однократно занесённой на них информации, но и с возможностью их записи и перезаписи (CD-R, CD-RW). Компакт-диск (CD-ROM) стал основным носителем для переноса информации между компьютерами (вытеснив с этой роли флоппи-диск). Сейчас он уступает эту роль более перспективным твердотельным носителям, таким как, например, flash-память.

Так же стоит рассмотреть такие форматы, какDVD и Blu-ray Disc.

DVD (дивидим, англ. Digital Versatile Disc - цифровой многоцелевой диск; также англ. Digital Video Disc - цифровой видеодиск) - носитель информации, выполненный в форме диска, имеющего такой же размер, как и компакт-диск, но более плотную структуру рабочей поверхности. Это позволяет хранить и считывать больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны и линзы с большей числовой апертурой. Первые диски и проигрыватели DVD появились в ноябре 1996 года в Японии и в марте 1997 года в США. Первый привод, поддерживающий запись DVD-R, выпущен Pioneer в октябре 1997 года. Стоимость этого привода, поддерживающего спецификацию DVD-R версии 1.0, составляла 17 000 долл. Чистые диски объёмом 3,95 Гб стоили по 50 долл. США.

Изначально «DVD» расшифровывалось как «Digital Video Disc» (цифровой видеодиск), поскольку данный формат первоначально разрабатывался как замена видеокассетам. Позже, когда стало ясно, что носитель подходит и для хранения произвольной информации, многие стали расшифровывать DVD как Digital Versatile Disc (цифровой многоцелевой диск). Toshiba, заведующая официальным сайтом DVD Forum'а, использует «Digital Versatile Disc». К консенсусу не пришли до сих пор, поэтому сегодня «DVD» официально вообще никак не расшифровывается.Для считывания и записи DVD используется красный лазер с длиной волны 650 нм.

Формат DVD по структуре данных бывают четырёх типов:

DVD-видео - содержат фильмы (видео и звук);

DVD-Audio - содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио-компакт-дисках);

DVD-Data - содержат любые данные;

смешанное содержимое.

Физически DVD может иметь одну или две рабочие стороны и один или два рабочих слоя на каждой стороне. От их количества зависит ёмкость диска (из-за чего 8-см диски получили названия DVD-1, -2, -3, -4, а 12-см диски - DVD-5, -9, -10, -14, -18, по принципу округления ёмкости диска в Гб до ближайшего сверху целого числа).

Отличия DVD-R и DVD+R. Стандарт записи DVD-R(W) был разработан в 1997 году японской компанией Pioneer и группой компаний, примкнувших к ней и вошедших в DVD Forum, как официальная спецификация записываемых (впоследствии и перезаписываемых) дисков.

Созданные на базе DVD-R диски DVD-RW, первоначально имели неприятность, связанную с несовместимостью старых приводов с этими новыми дисками (проблема заключалась в отличии оптического слоя, ответственного за «запоминание» информации, который имел меньшую (по сравнению с носителями с однократной записью и штампованными дисками) отражающую способность). В дальнейшем данная проблема была почти полностью решена, хотя раньше именно из-за этого старые DVD-приводы не могли нормально проигрывать новые перезаписываемые диски.

Так как при разработке стандартов DVD-R и DVD-RW не были учтены разработки фирм Sony, Philips и некоторых других (а также цена лицензии на эту технологию была слишком высока), то эти производители записывающих приводов и носителей для записи объединились в DVD+RW Alliance (англ.), который и разработал в середине 2002 года стандарт DVD+R(W), стоимость лицензии на который была ниже.

Созданный альтернативный формат, получивший название DVD+R и DVD+RW, имел другой материал отражающего слоя и специальную разметку, облегчающую позиционирование головки (LPP, Land pre-pits - предзаписанные питы между дорожками, содержащие данные адресации и другую служебную информацию, эти данные позволяют приводу DVD записывать информацию в желаемые места на диске) - основное отличие подобных «плюсовых» дисков от «минусовых». С помощью этого диски DVD+RW способны в несколько приемов осуществлять запись (поверх существующей), как в обычном кассетном видеомагнитофоне, исключая утомительное предварительное стирание всего содержимого (для DVD-RW вначале необходимо целиком стереть имеющуюся запись).

Помимо этого, во время использования перезаписываемых «плюсовых» дисков количество ошибок уменьшается, а корректность записи увеличивается, в результате чего сбойный сектор можно с легкостью перезаписать, а не стирать и не записывать весь диск заново. Следовательно, если вы намерены активно пользоваться функцией перезаписи и записи, лучше выбрать рекордер, поддерживающий «плюсовой» формат (на что сейчас способно большинство моделей).

Ещё один формат оптических носителей - DVD-RAM - перезаписываемый DVD диск, предложенный организацией DVD Forum. Для перезаписи используется технология изменения фазы (англ. phase change technology), благодаря которой DVD-RAM могут быть сравнимы со съёмными жёсткими дисками, поскольку данные на DVD-RAM могут быть перезаписаны 100 000 раз, в отличие от DVD-RW и DVD+RW, допускающих лишь 1000 перезаписей. Первые DVD-RAM диски ёмкостью 2,6 Гб (односторонние) и 5,6 Гб (двусторонние) появились в продаже весной 1998 года. Версия 2 DVD-RAM дисков ёмкостью 4,7 Гб появилась в конце 1999 года, а двусторонние диски ёмкостью 9,4 Гб - в 2000 году. DVD-RAM дисководы читают DVD-видео, DVD-ROM и все виды CD дисков.

Изначально DVD-RAM диски выпускались только в защитных картриджах, однако, с недавнего времени на рынке появились DVD-рекордеры, способные работать с дисками без картриджей (а также приводы, вообще не поддерживающие диски с картриджами). Стоит отметить, что диски с защитными картриджами стоят в среднем на 50 % дороже, чем незащищённые диски.

Преимущества DVD-RAM

Долгий срок службы - при условии отсутствия физических повреждений обеспечивается как минимум 30-летний срок хранения данных (теоретически).

Диски выдерживают до 100 000 циклов перезаписи (DVD±RW только 1 000 циклов).

Не требуется специального ПО для записи дисков - доступ к дискам осуществляется как к обычным сменным носителям. Linux 2.6, WindowsXP и MacOS (8.6 или более поздние версии) поддерживают DVD-RAM напрямую; более ранним версиям Windows требуются драйверы для рекордера или программы типа InCD.

Очень быстрый доступ к маленьким файлам.

Автоматическая проверка записываемых данных.

Пластиковый картридж, защищающий диск от механических повреждений.

В видеорекордерах диски DVD-RAM могут записываться и просматриваться одновременно.

Поддержка функции «time slip».

Не требуется закрытие сессии (финализация).

Недостатки DVD-RAM

Большинство бытовых DVD-проигрывателей не поддерживают DVD-RAM.

DVD-RAM дороже, чем прочие DVD.

Долгая загрузка (однако последние модели рекордеров Panasonic загружают диск быстро).

Blu-ray Disc, BD (англ. blue ray - синий луч и disc - диск; написание blu вместо blue - намеренное) - формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости.

Blu-ray (букв. «синий луч») получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» (технически сине-фиолетового) лазера. Буква «e» была намеренно исключена из слова «blue», чтобы получить возможность зарегистрировать торговую марку, так как выражение «blue ray» является часто используемым и не может быть зарегистрировано как торговая марка.

Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 23,3 ГиБ (25 ГБ), двухслойный диск может вместить 46,6 ГиБ (50 ГБ), трёхслойный диск может вместить 100 ГБ, четырёхслойный диск может вместить 128 ГБ. Ещё в конце 2008 года японская компания Pioneer демонстрировала 16-ти и 20-слойные диски на 400 и 500 ГБ, способные работать с тем же самым 405-нм лазером, что и обычные BD-плееры.

На данный момент доступны диски BD-R (одноразовая запись), BD-RE (многоразовая запись), BD-RE DL (многоразовая запись) вместимостью до 46,6 ГиБ (50 ГБ), в разработке находится формат BD-ROM. BD-R диски также могут быть LTH типа. В дополнение к стандартным дискам размером 120 мм, выпущены варианты дисков размером 80 мм для использования в цифровых фото- и видеокамерах вместимостью 14,5 ГиБ (15,6 ГБ).

В технологии Blu-ray для чтения и записи используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно. Такое уменьшение позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD-диском (до 0,32 мкм) и увеличить плотность записи данных.Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12-сантиметровых дисках того же размера, что и у CD/DVD.

Из-за того, что на дисках Blu-Ray данные расположены слишком близко к поверхности, первые версии дисков были крайне чувствительны к царапинам и прочим внешним механическим воздействиям, из-за чего они были заключены в пластиковые картриджи. Этот недостаток вызывал большие сомнения относительно того, сможет ли формат Blu-ray противостоять HD DVD - стандарту, который в то время рассматривался как основной конкурент Blu-ray. HD DVD, помимо своей более низкой стоимости, мог нормально работать без картриджей, так же как и форматы CD и DVD, что делало его более удобным для покупателей, а также более интересным для производителей и дистрибьюторов, которым было невыгодно нести дополнительные траты на изготовление картриджей.

Решение этой проблемы появилось в январе 2004 года с появлением нового полимерного покрытия, которое дало дискам более качественную защиту от царапин и пыли. Это покрытие, разработанное корпорацией TDK, получило название «Durabis». Оно позволяет очищать BD при помощи бумажных салфеток, которые могут нанести повреждения CD и DVD. Формат HD DVD имеет те же недостатки, так как эти диски производятся на основе старых оптических носителей.

Магнитооптическая память

Логическим продолжением этих работ стало развитие магнитооптического способа записи информации. Помимо продольной записи, которая используется при создании магнитной памяти, существует также перпендикулярная запись, при которой вектор намагниченности доменов ориентирован перпендикулярно к плоскости диска. Такой тип записи применяется в магнитооптических системах памяти. Первая коммерческая версия магнитооптической системы была выпущена только в 1994 году. Топографическое и магнитное изображение поверхности магнитооптического диска представлено на рис. 4. На правом рисунке отчётливо видны продолговатые микроостровки размером 2?1 мкм2, соответствующие одному биту магнитной информации.

Рис. 4

Рис. 5

Принципиальная схема магнитооптического устройства представлена на рис. 5. При комнатной температуре величина плёнки составляет величину ~2 кЭ, и она не может быть перемагничена постоянным полем 200-400 Э, создаваемым катушкой, расположенной с противоположной стороны плёнки. Для записи информации лазерный луч нагревает необходимый участок магнитной плёнки до почти 500 К. При этой температуре расположенный в точке нагрева домен может быть легко перемагничен полем катушки. В процессе считывания информации используется тот же лазерный источник, но уже в другой (несиловой) моде, которая не вызывает существенного нагрева плёнки. Магнитооптические системы используют в своей работе полярный эффект Керра. При этом информация об ориентации намагниченности домена получается при анализе степени вращения плоскости поляризации лазерного луча при отражении от плёнки (около 0,3°). Первые такие системы использовали ферримагнитные аморфные сплавы редкоземельных и переходных металлов, обладающие перпендикулярной магнитной анизотропией. Состав плёнок подбирается таким образом, чтобы температура, при которой происходит перемагничивание домена, была близка к точке магнитной компенсации или точке Кюри, где величина значительно уменьшается. эффективными составами для магнитооптической записи считаются GdFe, TbCo, TbFe, TbFeCo, Co/Pt, Co/Pd и др.

Для осуществления записи необходимо выполнение ряда магнитных, термомагнитных и магнитооптических требований: направление магнитного момента домена должно быть перпендикулярно плоскости плёнки; распределение намагниченности по плёнке должно быть устойчиво к воздействию размагничивающих полей и малых температурных колебаний; в материале должна существовать регулярная и воспроизводимая доменная структура с размером домена около 1 мкм; возможность уменьшения коэрцитивной силы по величине приблизительно на порядок при нагревании; отсутствие изменений в соседних доменах при нагреве (сравнительно плохая теплопроводность); достаточная (для считывания) величина полярного эффекта Керра; максимально возможное отношение сигнала к шуму (более 25 дБ) во всём рабочем интервале температур и т.д.

информация запись диск формат

Перспективы