Содержание
стр.
1. Магнитооптические носители информации……………………………. 3
· Общаяинформация .……………………………………………………… 3
· Историямагнитооптических дисков ……………………………………. 3
· Принципыработы ………………………………………………………… 3
· Областьприменения и перспективы развития ………………………… 11
· Новостикомпьютерного рынка ………………………………………… 12
2. Оптические диски………………………………………………………. 13
· CD диски ………………………………………………………………… 13
a. Общая информация ……………………………………………….13
b. История CD………………………………………………………… 13
c. Принцип работы …………………………………………………… 14
d. Тиражирование компакт-дисков………………………………… 18
e. Технологии записи на CD………………………………………… 21
f. Носители информации CD, CD-R, CD-RW ……………………… 25
g. Многосеансовые диски………………………………………… 28
h. Файловые системы …………………………………………………30
i. Форматы CD……………………………………………………… 33
j. Запись на оптические диски……………………………………… 38
k. Надежность дисков и защищенность отошибок ……………… 44
l. Тестирование дисков……………………………………………… 50
· DVD диски ………………………………………………………………. 51
a. Общая информация ……………………………………………….51
b. История DVD……………………………………………………… 51
c. Поверхности DVD………………………………………………… 54
d. Форматы DVD……………………………………………………. 56
e. Новости компьютерного рынка…………………………………. 59
3. Список использованной литературы…………………………………… 66
4. Список использованной сетературы…………………………………… 67
Магнитооптические носители информации
Рис 1. Принцип работы МО диска
Поляризация отраженного луча
Падающий луч
Отраженный луч
Магнитный домен Впервые магнитооптические (МО) дискипоявились в 1988 году и соединили всебе компактность гибких дисков и накопителяBernoulli Box, скорость среднего жесткого диска, надежность стандартногокомпакт диска и емкость сравнимую с DAT лентами. Но широкому распространению МОдисков мешает сравнительно дорогаястоимость и конкуренция современныхжестких и оптических дисков. По сравнению с современными жесткими дисками, ониболее медленны и уступают им по максимальным объемам хранимой информации. Этоделает невозможным применение МО дисков вместо традиционных винчестеров. Приэтом МО диски имеют большие перспективы, как вторичные накопители, применяемые длярезервного хранения информации.
МО накопитель построен на совмещении магнитного и оптическогопринципа хранения информации.Записывание информации производитсяпри помощи луча лазера и магнитного поля,а считывание при помощи одного только лазера. Его активным носителем является сплав железо и кобальта с добавкой тербия (рис.1).
Рис 2. Магнитные частицы в МО диске. Изображение было получено по двухпроходной методике.
Размер скана: 11 x 11 мкм.
В процессе записи на МО диск лазерный луч нагреваетопределенные точки на диске, размером не более 1 мкм и с t≈ 200-300 0С доточки Кюри, и под воздействием температуры сопротивляемостьизменению полярности, для нагретой точки, резко падает, что позволяет внешнему магнитному полю изменить полярность точки параллельно. После окончания нагрева сопротивляемостьснова увеличивается, но полярность нагретой точки остаетсяв соответствии с магнитным полем, примененным к ней в момент нагрева.
Раньше на МО накопителяхдля записи информации применяются двацикла: стирания и записи, поэтому они работали медленнее, чеммагнитные. Вместе с этим, вскоре удалось разработать технологию модулированнойинтенсивности света, позволившую осуществлятьзапись и считывание в один проход лазерной головки, которая называетсяLIMDOW (Light Intensity Modulation Direct Overwrite).LIMDOW-технология была изобретена изапатентована корпорацией Nikon. ТехнологияLIMDOW устраняет проход стирания, что дает 50% увеличение производительности. Безпроверяющего прохода в обеихтехнологиях, LIMDOW дает 100%увеличения производительности, требуя только прохода перезаписи. Также, LIMDOW- дискиимеют более долгий срок храненияинформации. Суть метода состоит в том, чтоиспользуется как внешнее полесмещения, так внутреннее поле, исходящее от дополнительных магнитных слоев носителя, поэтому при записи направление внешнегомагнитного поля не нужнопереключать, так что при записи информации, либо происходит намагничивание отвнешнего поля (1), либо стираниеинформации благодаря влиянию дополнительных магнитных слоев (0). Считываниеу магнитооптического диска идет с той же скоростью, что и у оптического диска.В процессе стирания магнитное полеимеет одинаковую полярность,соответствующую двоичным нулям.Лазерный луч нагревает последовательно весь стираемый участок и таким образомзаписывает на диск последовательность нулей. В цикле записи полярность магнитного поляменяетсяна противоположную, что соответствует двоичной единице. В этом цикле лазерныйлуч включается только на техучастках, которые должны содержать двоичные единицы, и оставляяучастки с двоичными нулями безизменений.
В процессе чтенияс МО диска используется эффектФарадея, заключающийся в изменении плоскости поляризацииотраженного лазерного луча, в зависимости от направлениямагнитного поля отражающегоэлемента. Отражающим элементом в данном случае являетсянамагниченная при записи точка наповерхности диска, соответствующаяодному 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 деформируетповерхность диска и позволяетповторную запись без дополнительного оборудования.Этот способ также имеет преимущество перед традиционной магнитной записью вплане надежности. Так как, перемагничивание участков диска возможно только поддействием высокой температуры, то вероятностьслучайного перемагничивания оченьнизкая, в отличии от традиционноймагнитной записи, к потери которой могут привести случайные магнитные поля.
Таким образом, можно осуществить около 10 млн. циклов стирания и последующей записи данных. Диск изготавливается из алюминиевого сплава и заключается в корпус из пластика. Не боится повышениятемпературы и магнитного поля. Срокихранения огромные – десятки лет.
Механизмы МО накопителей строятся на базе механизмов обычных дисководов с небольшимиконструктивными усовершенствованиями. Но они, в свою очередь, очень сильно греются во времяработы. Для борьбы с перегревом наних устанавливается обдувающийвентилятор. Используя внутренний дисковод, следует по возможностипытаться устанавливать его в более просторноеместо, подальше от винчестеров и других накопителей. Еще один серьезныйнедостаток — это большое времядоступа к данным
Но не все магнитооптические диски могут бытьперезаписываемыми; существуют также диски с однократной записью CC WORM (ContinuonsComposite Write Once Read Many) ичастичнойзаписьюP-ROM (PartialRead-OnlyMemory). Перезаписываемыедиски могут полностью изменять своюинформацию. Диски с однократной записью аналогичны перезаписываемым, но вмомент записи на диск наносятся специальные метки, которые запрещают повторнуюзапись. Такие диски после записи информации автоматически переходят в разрядROM-дисков. Диски с частичной записью делятся как бы на две части: одна из них содержит постоянные данные, которые невозможно изменить, другая часть содержит перезаписываемые данные. На такиедиски (в неизменяемую часть) можноинсталлировать неизменный рабочий код программы, а свои данные можно хранить вперезаписываемом секторе. Надо заметить, что это — идеальное средство защиты отлюбых вирусов.
Первые устройства с оптическим способом хранения информации появилисьдостаточно давно. С тех пор мы можем наблюдать явныйпрогресс магнитооптической технологии, возможности которой далеко не исчерпаны.Путь, по которому происходит развитие – повышение плотности записи на диск(увеличение количества информации на единицу площади носителя). Тем самым обеспечиваетсясовместимость новых устройств и старых носителей – несомненный плюс даннойтехнологии. При модернизации МО-устройства или библиотеки отпадаетнеобходимость перезаписывать информацию (количество ее носителей может исчисляться тысячами). МО – диски обладают повышенной стойкостью ктаким внешним воздействиям, какэлектромагнитные поля, радиация, механические повреждения,высокая температура и влажность, чтообеспечивает им срок жизни от 30 до 50 лет (как минимум в 6 раз больше, чемленточных картриджей). МО-носители являютсялучшим выбором для длительногохранения и транспортировки данных.Способ считывания информации сМО-диска таков, что чистки внутренних компонентов МО-привода не требуется, а это значительно снижает стоимость эксплуатации.Кроме того, в последнее время,наблюдается явная тенденцияк снижению стоимости МО-устройств, что делает их приобретение все болеевыгодным.
Большое распространение получили «библиотечные»магнитооптические накопители со сменными дисками. МО-библиотеки – устройства сосменными носителями информации,поэтому они могут хранить огромный объем данных. Внутреннее строение библиотекидостаточно просто: она состоит из отсеков, в которых хранятся МО-картриджи, и механизмы смены картриджей вМО-приводах (устройствах считывания/записи).Каждый накопитель в библиотеке являетсяотдельным SCSI(SmallComputerSystemInterface)-устройством,подключенным к SCSI-адаптеру. Программное обеспечение длябиблиотек поставляется как их производителями,так и сторонними разработчиками. Оно значительно облегчает процесс настройкибиблиотеки и подключения ее ккорпоративной сети, организацию файловой системы и управление механизмом сменыносителей.
В основном, МО-библиотеки применяются длярезервирования информации, и каксистемы структурированного управленияданными HSM(HierarchocalStorage Management). Принцип работы такой системы заключается в следующем: существуют два уровня устройств – на верхнем находятся жесткие диски, а на нижнем – МО-накопители.Системы структурированного управленияприменяютсядля удешевленияхранения редко используемых файлов.Программное обеспечение позволяетобъединить НЖМД и МО-приводы в единый логический диск и проводить автономнуюсмену носителей (тем самым, сводя кминимуму необходимость в их обслуживании администратором). При смене файлfего фактического местонахождения (смена уровняустройств) его логическое положение остаетсяпрежним, а именно к нему и обращаютсяприложения. СовременныеМО-библиотеки обладают достаточно высокими техническими характеристиками.Обеспечение быстрого доступа к информации объемом до терабайта, время поиска – примерно полтора десятка миллисекунд, скорость передачи данных – несколькомегабайтов за секунду. Единственный недостаток – относительная маленькаяемкость отдельного носителя – до 5,2Гбайта (хотя в большинстве случаевэтого более чем достаточно). Стандартный SCSI-интерфейс и богатство выборапрограммного обеспечения делают ихподключение делом нескольких минут, а использование несложным.
Ниже приведены точные технические характеристики двухтипичных устройств из разрядаМО-библиотек.
Устройства,сделанные с применением магнитооптической технологии, обладают рядом свойств, делающих их оптимальным решением для резервации и храненияинформации большой емкости. МО-библиотеки позволяютоперативно манипулировать данными, они фактически играют роль внешнего носителя с быстрым доступом к данным и низкой стоимостьюхранения – 1 Мбайт информации.Технология создания МО-дисков обеспечивает их долгим сроком жизни,устойчивостью к внешним факторам воздействияи совместимостью с позже выпущенными МО-устройствами. Совокупность всех этихфактов делает МО-библиотеки оптимальным выбором дляработы с большим объемом данных.
Характеристики
HP SureStore 320ex OpticalJukebox
Globalstor GSL 52208
Объем хранимых данных
312,8 Гб
208 Гб
Количество дисководов
4
S
Емкость одного диска
До 5,2Гб
До 5,2Гб
Кол-во слотов для дисков
64
40
Средняя ск. передачи данных
4,6 Мб/с
3,37 Мб/с
Интерфейс
SCSI-2
SCSI-2
В качестве интерфейса МО накопители оснащаются SCSI адаптерами (16 или 8 битными) драйвера диска и утилиты форматирования низкого уровня.Многие поставщики также оснащают свои изделияспециальными программами длярезервного копирования. Так какнеобходим SCSI адаптер, поэтому требуетсяего дополнительная установка. Этихост-адаптеры выпускаются для установки на шину ISA или PCI и могут поставляться вкомплекте с магнитооптическим дисководом или отдельно от него.
Современные накопителиимеют форм-фактор 3,5 или 5,25 дюйма. Все носители и накопителистандартизированы и обладают хорошей совместимостью. Приводы с форм-фактором5,25-дюйма используют диски объемом 650 Мбайт, 1,3, 2,6 и 5,2 Гбайт. Приводыразмером 3,5-дюйма могут работать с дисками объемом 128, 230 и 640 Мбайт. Встандартах предусмотрены также 5,25-дюймовые диски на 10,4 Гбайт и 3,5-дюймовыедиски на 1,3 и 2,6 Гбайт. МО-накопители выпускаютсякомпаниями Fujitsu, Maxoptix,Olympus, Pinnacle Micro, Sony. Длябольшинства 5,25-дюймовых моделей скорость вращениядиска равна 3000-3700 об/мин, среднее времяпоиска лежит в пределах от 17 до 35 мс. При этом диск имеет постоянную угловую скорость вращения(CAV), запись осуществляется на концентрические дорожки (как в винчестерах) сиспользованием зонного метода (ZBR). Скорость записи в LIMDOW-накопителях также 3,5-4,3 Мбайт/с и в два раза меньше — вобычных приводах. 5,25-дюймовые МО-накопители являютсядорогими высокопроизводительными устройствами, ориентированными на крупныхкорпоративных заказчиков. В качестве интерфейса применяются различные версии SCSI. Несмотряна высокую стоимость привода, при хранении больших объемов информации удельная стоимость храненияполучается весьма невысокой. Для 3,5-дюймовых МО-приводов среднее время поиска лежит в пределах от 30 до 70 мс, скоростьвращения диска — от 2700 до 3600об/мин, при этом производительность меняется от 1,8 до 3,9 Мбайт/с. Стоимость дисков зависит отобъема памяти и производителя и колеблетсяв пределах 2$-24$. Эти устройства являютсяболее массовыми и выпускаются синтерфейсами ATAPI, SCSI, PCMCIA и LPT. После появления LIMDOW-накопителей низкаяскорость записи перестала быть проблемой, и теперь единственным препятствием к массовому распространению магнитооптики является более высокая,чем у супер-флоппи, стоимость МО-дисковода (250$-400$), хотя по стоимости носителя(7$ за 230 Мбайт, 18$ за 640 Мбайт), удельной стоимости хранения и надежности магнитооптика вне конкуренции.
В настоящее время существуют несколько форматов для форматированияМО дисков CCS (непрерывное комбинированное слежение) и SS (шаблонное слежение).Первый из форматов разрешен стандартом ANSI, а второй также и ISO. В настоящее времяформат CCS более популярен и имеетбольшее распространение. К сожалению два эти формата несовместимы и переносдисков из одной системы в другую невозможен.
Это не единственнаяпроблема переносимости связанная с МО дисками. Стандартами определено два размерасектора 512 и 1024 байт. Некоторые производители смогли сделать чтение секторовлюбого размера, но их меньшинство. Большинство производителей поддерживаютразмер сектора равный 512 байтам.
Область применения
Областьприменения МО дисков определяется еговысокими характеристиками по надежности, объему и сменяемости.МО диск необходим для задач,требующих большого дискового объема, это такие задачи, как САПР, обработкаизображений звука. Однако небольшаяскорость доступа к данным, не дает возможности применятьМО диски для задач с критичнойреактивностью систем. Поэтому применение МО дисков в таких задачах сводится к хранению на них временной или резервнойинформации. Для МО дисков оченьвыгодным использованием являетсярезервное копирование жестких дисков или баз данных. В отличие от традиционноприменяемых дляэтих целей стримеров, при хранении резервной информации на МО дисках,существенно увеличивается скоростьвосстановления данных после сбоя. Это объясняетсятем, что МО диски являютсяустройствами с произвольным доступом, что позволяетвосстанавливать только те данные, в которых обнаружилсясбой. Кроме этого при таком способе восстановлениянет необходимости полностью останавливать систему до полного восстановления данных. Эти достоинства в сочетании с высокойнадежностью хранения информацииделают применение МО дисков при резервном копировании выгодным, хотя и более дорогим по сравнению со стримерами.
Применение МО дисков, также целесообразно при работе сприватной информацией больших объемов также как и оптические диски. Легкая сменяемостьдисков позволяет использовать ихтолько во время работы, не заботясь об охране компьютера в нерабочее время, данные могут хранитсяв отдельном, охраняемом месте. Этоже свойство делает МО диски незаменимыми в ситуации, когда необходимоперевозить большие объемы с места на место, например с работы домой и обратно.
Перспективы развития
Основные перспективы развитияМО дисков связанны, прежде всего, сувеличением скорости записи данных. Медленнаяскорость определяется в первую очередь двухпроходным алгоритмом записи.В этом алгоритме нули и единицы пишутсяза разные проходы, из-за того, что магнитное поле, задающие направление поляризации конкретных точек на диске, не может изменять свое направление достаточно быстро.
Наиболее реальнаяальтернатива двухпроходной записи — это технология,основанная на изменение фазовогосостояния.Такая система уже реализованабольшинством фирм производителями. Существуют еще несколько разработок в этомнаправлении, связанные с полимернымикрасителями и модуляциямимагнитного поля и мощности излучения лазера.
Технология,основанная на изменении фазовогосостояния,основана на способности вещества переходить из кристаллического состояния ваморфное. Достаточно осветить некоторую точку на поверхности диска лучом лазераопределенной мощности, как вещество в этой точке перейдет в аморфное состояние. При этом изменяется отражающаяспособность диска в этой точке. Запись информации происходит значительнобыстрее, но при этом процессе деформируетсяповерхность диска, что ограничивает число циклов перезаписи.
Технология,основанная на полимерных красителях, также допускает повторную запись. При этойтехнологии поверхность диска покрываетсядвумя слоямиполимеров, каждый из которых чувствителен к свету определенной частоты. Для записи используетсячастота, игнорируемая верхним слоем,но вызывающая реакцию в нижнем. Вточке падения луча нижний слойразбухает и образует выпуклость, влияющуюна отражающие свойства поверхности диска. Длястирания используется другаячастота, на которую реагирует только верхний слой полимера, при реакциивыпуклость сглаживается. Этот метод,как и предыдущий, имеет ограниченное число циклов записи, так как при записипроисходит деформация поверхности.
В настоящие время уже разрабатываетсятехнология позволяющая менять полярностьмагнитного поля на противоположнуювсего за несколько наносекунд. Это позволит изменятьмагнитное поле синхронно с поступлением данных на запись.
Уже существует технология,построенная на модуляции излучениялазера. В этой технологии дисковод работает в трех режимах — режим чтения с низкой интенсивностью, режим записи со среднейинтенсивностью и режим записи с высокой интенсивностью. Модуляцияинтенсивности лазерного луча требует более сложной структуры диска, и дополнения механизма дисковода инициализирующим магнитом,установленным перед магнитом смещенияи имеющим противоположную полярность.В самом простом случае диск имеет два рабочих слоя- инициализирующий и записывающий. Инициализирующий слой сделан из такогоматериала, что инициализирующий магнит может изменятьего полярность без дополнительноговоздействия лазера. В процессезаписи инициализирующий слой записываетсянулями, а при воздействии лазерноголуча средней интенсивности записывающий слой намагничивается инициализирующим, при воздействии луча высокойинтенсивности, записывающий слой намагничиваетсяв соответствии с полярность магнитасмещения. Таким образом, записьданных может происходить за один проход, при переключении мощности лазера.
Выводы
Безусловно, МО диски перспективные и бурно развивающиеся устройства, которые могут решать назревающиепроблемы с большими объемами информации. Но их дальнейшее развитие зависит нетолько от технологии записи на них, но и от прогресса в области другихносителей информации. И если не будет изобретен более эффективный способхранения информации, МО диски,возможно, займут доминирующие роли. Новости компьютерного рынка
На конференции ISOM/ODS 2002, посвященной оптическим накопителям,компании Canon и Matsushita Electric Industrial представили новый форматоптических дисков. Двухдюймовый (5 см) МО диск имеет емкость 3 ГБ, чтосоответствует плотности записи следующего поколенияDVD, однако будет работать тот же источник чтения/записи(лазер с излучением в красном спектре, числоваяапертура 0,6), что и нынешние DVD. Основное предназначение нового формата — использование в видеокамерах. В настоящиймомент стандарт полностью не разработан, имеютсятолько предварительные спецификации.
Существующие на рынкеМО носители и накопители
Рис 3. Имеющиеся в продаже МО диски
Технические характеристики:
я емкость диска: 640MB
я: Стандартное МО покрытие
я хранения информации по результатам тестов ускоренного старения: >=30лет
я >107
я/чтения/запись >106
я