Как называется устройство для чтения и записи данных на магнитный или лазерный диск
Обновлено: 21.11.2024
Даже ИТ-менеджеры могут впасть в уныние. По крайней мере, на это надеется группа поставщиков, готовящих сверхплотные оптические накопители на основе технологии голубого лазера.
Обычные оптические технологии, такие как CD, DVD и магнитооптические (МО) приводы, записывают данные с помощью красных лазеров. Но производители систем хранения данных и носителей информации разрабатывают способы чтения и записи с использованием более эффективных синих лазеров. Поскольку эти лазеры работают на более коротких оптических длинах волн, они могут записывать больше данных в том же пространстве, а также записывать и считывать данные быстрее, чем устройства, использующие красные лазеры.
Корпорация Sony лидирует, когда прошлой осенью основанный ею консорциум анонсировал Blu-ray — технологию, позволяющую записывать 25 ГБ данных на диск формата DVD (стандартный DVD содержит 4,7 ГБ). А компания Plasmon PLC из Кембриджа, Англия, уже поставляет дисковод первого поколения с синим лазером, который увеличивает емкость 5,25-дюймового диска. оптический диск от 9,1 ГБ до 30 ГБ. Plasmon заявляет, что цена за гигабайт ее накопителя на 80 % ниже цен на продукты, основанные на традиционной технологии МО с красным лазером.
Конкурирующие лагеря
Большая часть шумихи вокруг технологии голубого лазера связана с рынком бытовой электроники, где диски с голубым лазером считаются преемником DVD. Устройства также можно использовать для резервного копирования настольных ПК или архивирования аудио-, видео- и графических файлов.
Две отраслевые группы продвигают несовместимые форматы: Blu-ray Disc Founders, консорциум японских компаний во главе с Sony, к которому недавно присоединились Hewlett-Packard Co. и Dell Inc.; и DVD Forum, возглавляемый Toshiba Corp. и NEC Corp.
Стандарт DVD высокой четкости (HD-DVD), продвигаемый DVD Forum, представляет собой расширение технологии красного лазера, использующее ту же форму диска, что и обычные DVD. Разработанный для обеспечения обратной совместимости с существующими носителями DVD, он использует ту же структуру диска, что и нынешний DVD с красным лазером, и размещает записывающий слой между двумя слоями пластика толщиной 0,6 мм. Однослойный диск только для чтения имеет емкость 15 ГБ, а двухслойный — 30 ГБ.
Стандарт Blu-ray представляет собой более радикальный отход от существующего формата DVD. Хотя диск имеет тот же размер, что и DVD, записывающий слой находится на поверхности подложки толщиной 1,1 мм и защищен специальным покрытием. Однослойный диск BD-ROM, как называют его основатели дисков Blu-ray, вмещает 25 ГБ (на 67 % больше, чем HD-DVD), а двухслойный диск — 50 ГБ.
Майк Фидлер, старший вице-президент Sony, говорит, что к концу года компания будет выпускать носители Blu-ray как с однократной записью, так и с перезаписываемыми форматами, а к концу 2005 года выпустит проигрыватель дисков Blu-ray. ray на ПК будет следовать примерно такому же графику, предсказывает он. «HP и Dell смотрят на это как с точки зрения развлечений, так и с точки зрения хранения данных», — говорит он.
Экономика диска
Аналитики говорят, что цены на дисководы и носители Blu-ray и HD-DVD со временем снизятся до уровня современных устройств и носителей с красными лазерами, но пользователи увидят гораздо более низкую чистую стоимость в расчете на гигабайт хранимых данных. И эта стоимость будет продолжать снижаться по мере увеличения плотности хранения. Однако сегодня рекордеры Sony Blu-ray, доступные только в Японии, продаются по цене 2700 долларов. Диски стоят 23 доллара США каждый.
Неясно, какой формат в конечном итоге будет превалировать. HD-DVD имеет меньшую емкость, но его производство дешевле, поскольку диски можно изготавливать на существующем оборудовании для производства DVD. Сторонники Blu-ray возражают, что, хотя их производственные процессы должны быть изменены более радикально, в долгосрочной перспективе будет дешевле производить диски Blu-ray, чем HD-DVD.
Сейчас пользователи ПК могут захотеть сделать ставку на Blu-ray, так как это пока единственный формат синего лазера, одобренный крупными производителями ПК.
Для администраторов систем хранения, которые больше заботятся об архивировании данных, чем о загрузке телевизионных кадров высокой четкости, появляются другие технологии голубого лазера. В течение многих лет компании в таких отраслях, как финансовые услуги, здравоохранение, страхование и издательское дело, выбирали оптические носители для архивирования, потому что они чрезвычайно надежны и долговечны. А поскольку их нельзя стереть или перезаписать, оптические носители соответствуют самым строгим государственным требованиям к хранению документации.
Что касается корпоративных хранилищ, то в обозримом будущем объем данных, хранящихся на оптических носителях, будет составлять ничтожную долю от объема, хранящегося на магнитных носителях, — говорит Питер Гир, аналитик Enterprise Storage Group Inc. в Милфорде. Массачусетс. Но он предсказывает, что экономическое преимущество носителей с синим лазером будет способствовать росту популярности оптических накопителей с однократной записью и многократным чтением после принятия новых правил и недавних судебных разбирательств, связанных с архивированием данных.
"ИТ-руководители очень чувствительны к рискам, связанным с ненадлежащим управлением записями, а оптические накопители – это образец долговременного хранения данных, – – говорит Гир. «Возможно, это не самый быстрый или самый экономичный носитель, но на данный момент это лучший носитель с точки зрения обеспечения долгосрочного хранения данных». Технология Ultra Density Optical (UDO) Plasmon с синим лазером «действительно дала оптическим технологиям новую жизнь», — добавляет он.
Оптические накопители, скорее всего, останутся несколько более дорогостоящими, чем другие технологии, – говорит Гир. "Но вы платите не только за долговечность, но и за то, чего не могут обеспечить магнитные носители, а именно за неизменность", – добавляет он.
Архивация приложений
Диски и носители UDO представляют собой еще одно применение синих лазеров, разработанное специально для профессиональных приложений для архивирования данных. Системы UDO используют те же 5,25-дюймовые. формата диска, как обычные библиотеки МО, но они используют синие лазеры и могут хранить в 3,3 раза больше данных, чем МО диски. Plasmon называет UDO преемником MO. Однако UDO является полностью оптическим, в то время как МО-диски поддерживают магнитное хранение с одной стороны и оптическое с другой.
Хотя спецификация UDO была разработана и продвигается компанией Plasmon, она была официально опубликована и принята в январе Техническим комитетом TC31 компании Ecma International. Ecma — это отраслевая ассоциация, базирующаяся в Женеве.
Хотя Plasmon продает дисководы и носители DVD, Дейв Дюпон, вице-президент Plasmon по маркетингу, говорит, что DVD в формате красного или синего лазера будут использоваться очень редко в корпоративных целях, поскольку они более хрупкие и менее надежные, чем UDO. «Мы обнаруживаем, что клиенты недовольны DVD, потому что он никогда не разрабатывался как профессиональная архивная технология», — говорит он. "Все люди, с которыми мы разговариваем, хотят отказаться от DVD, потому что носитель имеет неопределенное качество".
В прошлом месяце Plasmon объявил, что HP будет использовать диски и носители UDO в оптических библиотеках StorageWorks.
Диагональ 5,25 дюйма. По словам DuPont, формат с синим лазером будет приобретать популярность из-за его преимуществ по стоимости по сравнению с МО-дисками с красным лазером. По его словам, появляется новый рынок, поскольку компаниям и государственным учреждениям требуется способ хранения изображений с камер наблюдения в течение длительного периода времени, а не только в течение нескольких дней, как это было принято до недавнего подъема терроризма.
Digital Storage Solutions, реселлер систем обработки изображений и бюро обслуживания в Брентвуде, штат Нью-Йорк, сканирует документы для клиентов и архивирует данные на DVD или MO. Пол Грин, директор подразделения хранения данных компании, говорит, что он перейдет на UDO, вероятно, в этом году.
"Традиционно MO предназначался для профессионального архивирования, а CD и DVD - для потребительских рынков, потому что стоимость MO намного ниже, чем для MO", – говорит он. «Теперь с UDO вы получаете гораздо большую емкость на диск, а также гораздо более высокую надежность, потому что это носитель с оболочкой».
Грин говорит, что полная система UDO, включая библиотеку, носители, журналы для работы с носителями, программное обеспечение и контракт на техническое обслуживание, будет стоить немногим больше, чем система хранения DVD. "Вы можете заплатить на 10 % больше авансом, но это распространяется на весь срок службы системы, и вы получаете гораздо большую надежность и долговечность", – говорит он.
Один из клиентов Грина, бюро обслуживания, установил два музыкальных автомата Plasmon UDO месяц назад и до сих пор наблюдает безупречную работу, говорит он. Устройства Plasmon заменяют музыкальные автоматы IBM на основе MO-дисков емкостью 5,2 ГБ. По словам Грина, восемь музыкальных автоматов сервисного бюро быстро заполнились, и их емкость увеличилась с 1,3 ТБ до 19 ТБ. Кроме того, добавляет он, заказчик увеличил скорость чтения и записи примерно на 30 % по сравнению с MO.
Недавно Sony анонсировала собственную линейку 5,25-дюймовых мониторов. приводы и носители с синим лазером, называемые профессиональными дисками для данных (PDD), но Plasmon является явным лидером на этом рынке, говорит Гир. HP и IBM используют UDO в своих системах хранения, а Plasmon и HP владеют 94% рынка оптических библиотек. Пока только Sony поддерживает PDD. «Я бы сказал, что PDD — это нишевый продукт для тех, кто является постоянным клиентом Sony, — говорит Гир. «Я не вижу, чтобы какие-либо крупные поставщики систем выстраивались в очередь для поддержки PDD».
Оптический DVD-диск
Источник: Blu-ray Disc Founders и DVD Forum * Перезаписываемый формат
5,25-дюймовый оптический диск
Источник: Plasmon PLC, Sony Corp.
Сравнение CD, DVD и BD
Новая технология голубого лазера повысит плотность хранения в пять раз по сравнению с традиционными носителями. На фотографиях ниже показано, как данные хранятся на компакт-диске, традиционном DVD (в центре) и диске Blu-ray (справа). Конкурирующий стандарт HD-DVD может хранить примерно в четыре раза больше данных, чем современные DVD.
Практически с момента изобретения лазера исследователи рассматривали возможности оптического хранения данных. На протяжении 1960-х и 1970-х годов ряд компаний работали над оптическими системами хранения данных, во многом сдерживаемые стоимостью и уровнем производительности доступных лазеров. В 1982 году корпорация Sony произвела революцию в музыкальной индустрии, представив компакт-диски (CD).Вскоре последовали системы CD-ROM для компьютеров, расширившие возможности настольных компьютеров. Совсем недавно были разработаны перезаписываемые оптические диски, и были достигнуты значительные успехи в голографической технологии хранения данных.
Под оптическим хранением данных понимается любой метод хранения данных с использованием света. Наиболее распространенным методом является оптический диск, который предлагает значительно более высокую плотность данных, чем магнитные методы. Существует три типа оптических дисков: ПЗУ или постоянное запоминающее устройство; WORM, или пиши один раз, читай много раз; и МО, или магнитооптический диск, диск, на который, как и на магнитные компьютерные диски, можно многократно записывать и многократно стирать.
Для систем ПЗУ информация записывается на мастер-диск с помощью импульсного лазера. Лазерный луч изменяется или модулируется, так что цифровые данные кодируются в импульсах. Луч нагревает и искажает термочувствительный слой на мастер-диске, записывая бит данных в виде углубления на поверхности. Углубления имеют субмикронный размер и разделены бороздками на расстоянии 1,6 микрона друг от друга.
После создания мастер-диска можно быстро и дешево производить копии (стоимость компакт-диска оценивается менее чем в 1 доллар США). Реплики из поликарбоната, изготовленные методом литья под давлением, изготовленные из мастер-диска, покрыты алюминием для повышения отражательной способности, а затем запечатаны защитным пластиком.
Система извлечения данных состоит из маломощного (3 мВт) непрерывного диодного лазера, ряда оптических устройств для фокусировки и циркуляризации луча до того, как он достигнет компакт-диска, дополнительных оптических устройств для проверки того, что луч считывает нужную область. компакт-диска в правильном месте и детектор для декодирования сигнала. Диск вращается, и считывающая головка с лазером и оптикой сканирует его. Луч отражается от углублений на оптическом диске, и детектор считывает изменения интенсивности и поляризации света. Эти изменения декодируются и преобразуются в электрический сигнал. В случае с музыкальным компакт-диском электрический сигнал передается на динамик, диафрагма динамика вибрирует, и в результате получается музыка.
Компакт-диски способны хранить огромные объемы информации, более 600 мегабайт на одном диске. В дополнение к форматам музыки и фильмов, компакт-диски предоставляют обширные базы данных на настольном компьютере и в руках обычного пользователя. Атласы мира, энциклопедии и обширные периодические указатели — это лишь некоторые из доступных продуктов на компакт-дисках.
Однажды напиши, много прочитай или WORM-системы немного сложнее, чем ROM-системы. Хотя у них практически одинаковая оптическая система для извлечения данных, для операций записи им требуется более мощный лазер и модифицированный диск для хранения.
Записываемые WORM-диски сделаны из другого материала, чем потребительские компакт-диски. Обычно между слоями стекла или пластика помещают термочувствительную пленку. Во время фазы записи цифровые данные преобразуются в оптический сигнал путем изменения или модуляции лазерного луча. Лазер выдает мощность около 30 мВт, так как он должен искажать слой записи. Точно сфокусированный модулированный луч проходит сквозь прозрачное стекло или пластик и попадает на термочувствительный слой, нагревая его, создавая искажения, представляющие биты данных. Эти искажения обычно представляют собой выпуклости, впадины или вариации непрозрачности материала, которые влияют на отражательную способность поверхности. Чтобы прочитать диск, узел лазер/считыватель сканирует поверхность с меньшей мощностью, а детектор считывает и декодирует изменения отражательной способности поверхности для получения исходного сигнала.
После записи данные не могут быть перезаписаны, и кроме уничтожения диска, их нельзя стереть. Диски WORM используются в архивных целях или в приложениях с большим объемом документации, таких как страхование, банковское дело или правительство.
Магнитооптические диски (MOD) являются перезаписываемыми и работают иначе, чем диски ROM или WORM. Данные не записываются как искажения термочувствительного слоя внутри диска. Скорее, он написан с использованием комбинированных магнитных и оптических методов. Цифровые данные, состоящие из единиц и нулей, кодируются в оптическом сигнале от лазера обычным образом. Однако, в отличие от дисков ROM или WORM, слой записи MOD чувствителен к магнитным полям.
На микроскопическом уровне магнитные материалы состоят из крошечных областей, известных как домены. Каждый домен действует как маленький магнит. В немагнитном материале магнитные полюса доменов выровнены случайным образом. В магнитном материале полюса стремятся выровняться в одном направлении, создавая макроскопические магнитные полюса и поле магнита. В парамагнитном материале полюса доменов являются гибкими, и их можно предпочтительно выровнять с помощью внешнего магнита, чтобы материал стал магнитным.
Возвращаясь к системе MOD, модулированный лазерный луч нагревает небольшое пятно слоя магнитной записи до его температуры Кюри, температуры, при которой магнитный материал может стать парамагнитным. Затем магнитный полюс домена выравнивается внешним магнитом, расположенным на головке чтения/записи. Как только лазер движется дальше, пятно остывает, и домен остается преимущественно выровненным. Чтобы записать двоичную «1», магнитный полюс внешнего магнита ориентирован вверх, заставляя северный полюс домена указывать вверх. Чтобы записать двоичный «0», магнитное поле внешнего магнита меняется на противоположное, а северный полюс домена направлен вниз.
MOD стирается путем ориентации северного полюса внешнего магнита вниз и сканирования лазером диска с равномерной интенсивностью луча, записывая 0 по всему диску. MOD считывается путем сканирования лазером вращающегося диска и оценки влияния ориентации магнитных полюсов на отраженный свет.
Разработаны и другие возможности технологии перезаписываемых дисков. Один тип использует различия в отражательной способности материала в его кристаллическом и аморфном или некристаллическом состоянии для записи данных. Лазер нагревает крошечный участок поверхности, и материал там кристаллизуется, обозначая двоичную «1». Части поверхности, все еще находящиеся в аморфном состоянии, обозначают двоичный «0». Для считывания лазер сканирует поверхность, а детектор декодирует сигнал по изменениям отражательной способности. Для стирания лазер сканирует непрерывной волной, чтобы нагреть материал ровно настолько, чтобы он вернулся в аморфное состояние «0».
Кривая емкости оптических хранилищ данных растет в геометрической прогрессии, и эксперты прогнозируют, что емкость хранилища составит 2,6 ГБ в течение года. Плотность данных оптического диска определяется минимальным размером пятна точно сфокусированного лазерного луча, записывающего данные. Размер пятна прямо пропорционален длине волны лазера. Чем короче длина волны, тем меньше пятно и тем больше данных может поместиться на диске. Диодные лазеры, используемые в настоящее время в системах оптических дисков, излучают в красной области спектра (780 нм). Разработаны устройства, излучающие в зеленой (532 нм) и синей областях. Исследователи работают над увеличением срока службы, выходной мощности и надежности, чтобы они были на одном уровне с используемыми в настоящее время CD-лазерами. Эти усовершенствования последуют в ближайшее время, и это просто вопрос времени, когда оптические диски с еще более высокой плотностью станут доступны.
Самым большим преимуществом оптического хранилища данных является количество данных, которые можно записать. С модами настольные компьютеры могут иметь возможности хранения данных мейнфрейма. Однако в настоящее время у технологии есть некоторые недостатки. Системы на оптических дисках значительно медленнее, чем обычные магнитные системы хранения данных. В настоящее время исследователи работают над способами консолидации и облегчения несколько громоздких оптических систем, необходимых для операций чтения/записи, что позволит ускорить работу.
В настоящее время изучаются другие методы хранения оптических данных, особенно голографические. Голограмма — это просто изображение, записанное с использованием информации об оптической фазе, которая делает его трехмерным. Набор единиц и нулей может быть записан так же легко, как изображение, и быстрее, чем последовательное сохранение соответствующего количества единиц и нулей. Хотя группы продемонстрировали осуществимость этого подхода, разработка перезаписываемого материала, способного записывать голограммы и обеспечивать стабильность при длительном хранении, все еще находится на ранних стадиях. Также требуется значительное развитие электроники. В настоящее время технология оптических дисков, похоже, находится на переднем крае безопасности.
Несмотря на небольшие недостатки, оптические методы хранения данных — это технология будущего для хранения данных. Потенциал для больших успехов в производительности явно существует.
Ресурсы
Книги
Дель Бимбо, Альберто. Поиск визуальной информации, Сан-Франциско: Morgan Kaufmann Publishers, 1999 г.
Диск для гибких дисков, также известный как дискета, представляет собой съемный магнитный носитель информации, который позволяет записывать данные.
Связанные термины:
Скачать в формате PDF
Об этой странице
Дополнительное хранилище
ХАРВИ М. ДЕЙТЕЛЬ, БАРБАРА ДЕЙТЕЛЬ, Введение в обработку информации, 1986 г.
Диски
Дискеты , иногда называемые гибкими дисками или дискетами, могут хранить от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов символов информации (рис. 6-17 и 6-18). Дисководу гибких дисков требуется всего около одной десятой секунды, чтобы получить любой фрагмент данных напрямую. Небольшой размер диска и его низкая стоимость (всего несколько долларов каждый) помогли породить революцию в области персональных компьютеров в конце 1970-х годов.
Сердцем гибкого диска или дискеты является круг из магнитного материала ( рис. 6-19 ). Информация записывается кольцевыми дорожками, в свою очередь разделенными на клиновидные сектора (рис. 6-20).Аппаратное обеспечение предназначено для доступа к диску по номеру сектора. Диски могут быть с жесткими или мягкими секторами. На дисках с жесткими секторами сектора физически отмечены серией отверстий около центра диска. На дисках с мягкими секторами расположение секторов записывается на диск магнитным способом. Запись информации об этом секторе называется форматированием или инициализацией диска.
Рисунок 6-19. Внутри протектора гибкого диска находится сам круглый диск и специальная ткань, которая амортизирует и очищает диск.
Рисунок 6-20. Здесь данные записываются блоками одинакового размера, называемыми секторами.
До изобретения гибких дисков компанией Shugart Associates в 1972 году в персональных компьютерах использовались небольшие кассеты ( рис. 6-21 ), которые не обладают ни скоростью, ни надежностью, необходимыми компьютерным системам. Дискеты настолько надежны, что некоторые производители удостоверяют, что их диски не содержат ошибок на момент покупки и останутся безошибочными в течение 10 миллионов проходов под головкой чтения/записи (см. также рисунки 6-22 и 6-23).
Рисунок 6-21. Кассеты и картриджи с лентой.
Рисунок 6-22. Флоппи-дисководы надежны и требуют минимального обслуживания. Здесь оператор вставляет в дисковод специальную чистящую дискету. Весь процесс занимает всего несколько минут примерно раз в месяц.
Рисунок 6-23. Для хранения гибких дисков доступно множество типов запоминающих устройств.
Управление файлами
Уильям Дж. Бьюкенен (BSc, CEng, PhD) в области разработки программного обеспечения для инженеров, 1997 г.
32.2.3 Форматирование диска
Для хранения файлов дискета должна быть отформатирована. Некоторые диски предварительно форматируются при покупке, но другие требуют форматирования перед использованием. Будьте осторожны при форматировании диска, так как текущее содержимое диска будет стерто.
Чтобы отформатировать диск, сначала вставьте его в дисковод. Затем выберите в меню Дискдиск→Форматировать диск…, как показано на рис. 32.5. Когда это выбрано, Windows запросит у пользователя диск, в который был введен диск, и емкость диска. По умолчанию это, вероятно, будет установлено на A: и 1,44 МБ (для 3,5-дюймового дисковода гибких дисков на диске A:) соответственно. Если диск отличается от используемого по умолчанию или его формат отличается, измените параметры, вытащив параметры «Диск» или «Емкость».
На рис. 32.6 показаны основные этапы форматирования диска. Сначала запрашиваются емкость диска и имя диска. Если они правильные, выбирается кнопка OK. Затем появится окно «Форматировать диск». В этом окне отображается текущий статус операции форматирования диска (от 0 до 100% завершения). По завершении появится окно с сообщением Создание корневого каталога. После этого отображается емкость отформатированных дисков, и пользователю предлагается указать, следует ли форматировать другой диск. Если форматирование больше не требуется, то выбирается вариант «Нет», в противном случае выбирается «Да». Обратите внимание, что для отмены процесса форматирования можно выбрать параметр «Отмена» в любом из окон состояния форматирования.
Рисунок 32.6. Форматирование гибкого диска
Компьютеры и их применение
4.12.6 Дискета
Одним из основных упрощений в конструкции системы гибких дисков является расположение головки чтения/записи. Он соприкасается с поверхностью диска во время операций чтения / записи и втягивается в противном случае. Эта особенность, а также выбор покрытия диска и нагрузка на головку давлением таковы, что при частоте вращения 360 об/мин износ записывающей поверхности минимален. Однако со временем износ и, следовательно, частота ошибок таковы, что дискету, возможно, придется заменить, скопировав информацию на новую дискету.
Емкость варьируется от 256 килобайт у самых ранних приводов, которые записывают только на одну поверхность дискеты, до цифры более 2 мегабайт на более поздних устройствах, в большинстве из которых используются обе поверхности дискеты. Время доступа, вызванное довольно медленным механизмом позиционирования головы с использованием шагового двигателя, находится в диапазоне 100-500 мс. Скорость передачи ниже 300 килобайт в секунду.
Еще одно упрощение относится к элементам управления оператора. Как правило, нет переключателей или индикаторов состояния, простое действие по перемещению заслонки на передней части дисковода для загрузки или извлечения дискеты является единственным действием оператора. Двигатель диска вращается все время, пока присутствует диск.
Оптическая обработка информации
VI.C.3.a Оптические диски
Сегодня магнитные жесткие диски и дискеты широко используются в электронных компьютерах. Относительно новым носителем для хранения данных являются оптические диски, на которых информация записывается и считывается лазерным лучом. Основным преимуществом оптических дисков является их высокая емкость. Небольшой 3,5- или 5,5-дюймовый.Оптический диск способен хранить от 30 до 200 Мбайт информации.
Оптические диски бывают двух типов: диски только для чтения и диски для чтения и записи (стираемые). Первый тип полезен для архивного хранения и хранения данных или инструкций, которые не нужно изменять. Во втором типе записанные данные могут быть стерты или изменены. Этот тип памяти необходим для временного хранения данных, например, в цифровых вычислениях. Некоторыми из материалов, используемых для нестираемых дисков, являются теллур, галогенид серебра, фоторезисты и фотополимеры. Среди материалов-кандидатов для стираемых дисков наиболее перспективными являются три группы. Это магнитооптические материалы, материалы с фазовым переходом и термопластические материалы.
Оптические диски теперь используются в некоторых моделях персональных компьютеров, и ожидается, что они станут более распространенными. Кроме того, оптические диски использовались для архивного хранения. Две такие системы были разработаны и установлены RCA для NASA и Rome Air Development Center в 1985 году. Это оптические дисковые «музыкальные автоматы», которые обеспечивают прямой доступ к любой части хранимых данных размером 10 13 бит в течение 6 с. Эти системы имеют картриджный модуль хранения, который содержит 125 оптических дисков, каждый из которых имеет емкость хранения 7,8 × 10 10 бит. Этот размер хранилища превышает емкость, доступную в настоящее время для других технологий.
АНАЛИЗ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТИВНОСТЕЙ ДЛЯ ОДИННАДЦАТИ ДОМОВ С ПАССИВНЫМИ СОЛНЕЧНЫМИ И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИМИ СРЕДСТВАМИ В КАЛИФОРНИИ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ КОНТРОЛЯ ЗА ОДИН ГОД
Сухбир Махаджан , . Патрик Моранди, пассивная и низкоэнергетическая архитектура, 1983 г.
КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
Почасовые данные с кассет были перенесены на дискеты и девятидорожечные ленты для обработки и построения графиков с использованием других компьютерных носителей. Одним из первых шагов в обработке данных было построение выходных данных различных датчиков за период от трех до пяти дней в зимние и летние месяцы. Эти графики предоставляют качественную информацию о производительности домов. В качестве примера на рис. 3 показаны графики четырех датчиков из дома в Санта-Барбаре для двух ясных дней, за которыми следовал пасмурный день в январе. На этом графике показано, как пассивная солнечная система стены Тромба реагирует на солнечные входы, зарядку и разрядку тепловой массы и деятельность жильцов. Двойные пики на графике внутренней температуры возникают, во-первых, из-за солнечного излучения, а во-вторых, из-за действий жильцов, таких как приготовление пищи и использование приборов, а также из-за задержанного теплового импульса от стены Тромба. Как и ожидалось, тепловой импульс через стену Тромба приходит примерно через 8 часов после пикового солнечного притока. Переход от двух солнечных дней к пасмурному довольно хороший и обусловлен в основном экспоненциальным спадом температуры тепловой массы стенки Тромба. Другими качественными графиками, которые используются таким образом, являются ежедневные графики максимальной и минимальной температуры и гистограммы внутренних «бинарных» температурных столбцов. При таком уровне информации возможно хорошее представление о том, как дом эксплуатировался, и качественное понимание производительности.
Рис. 3 . Почасовой график четырех датчиков в доме Стены Тромбе в Санта-Барбаре.
Дизайн материнской платы
Уильям Бьюкенен, бакалавр наук (с отличием), CEng, PhD, компьютерные автобусы, 2000 г.
5.1.4 82091AA (АИП)
Рисунок 5.3. API IC
Рисунок 5.4. Соединения между TXC, PIIX3 и AIP
IRQ3 — дополнительный последовательный порт (COM2/COM4).
IRQ4 — основной последовательный порт (COM1/COM3).
RQ6 — контроллер гибких дисков.
IRQ7 — параллельный порт (LPT 1).
Компьютеры
Диски
Большинство компьютеров имеют три типа дисководов. Дисковод хранит данные на тонком гибком пластиковом диске, покрытом с одной или с обеих сторон магнитной пленкой. Хотя сам диск является гибким, а ранние диски были заключены в тонкие картонные обложки, в настоящее время большинство дисков заключено в жесткую пластиковую обложку. На крышке есть металлическая шторка, которая автоматически сдвигается назад, когда диск вставляется в дисковод, открывая часть поверхности диска для магнитной головки.
Принцип тот же, что и при записи музыки на цифровую аудиокассету. Основное отличие состоит в том, что данные записываются на 40 концентрических дорожек, а магнитная головка перемещается радиально для чтения или записи каждой дорожки. Каждая дорожка разделена на сектора, каждый из которых предназначен для одной конкретной программы или набора данных. Для более длинных программ или таблиц данных может потребоваться более одного сектора. На диске есть дорожка каталога, сообщающая компьютеру, в какой дорожке и секторе искать каждый блок хранимых данных, и магнитная головка может переходить от дорожки к дорожке и от сектора к сектору, находя необходимую информацию. Обычная дискета может хранить до 1,4 МБ данных.
Данные могут считываться со скоростью несколько сотен бит в секунду, но сначала диск необходимо разогнать до полной скорости (360 об/мин), а магнитную головку переместить на нужную дорожку и сектор. Типичное время доступа составляет 200 миллисекунд, что намного меньше, чем время доступа к ОЗУ или ПЗУ, которое составляет от 25 до 150 наносекунд.
Жесткий диск имеет один или несколько дисков, подключенных к одному шпинделю. Диски изготовлены из немагнитного металла и покрыты с двух сторон магнитной пленкой. Принцип хранения тот же, но магнитные головки намного ближе к пленке. Это связано с тем, что диски вращаются с очень высокой скоростью (около 3600 оборотов в минуту). Это приводит к возникновению тонкого слоя движущегося воздуха вблизи поверхности диска, в котором магнитная головка «плавает», фактически не соприкасаясь с диском. Поскольку головка расположена ближе к диску, можно записывать данные более плотно: дорожки расположены ближе друг к другу, а записываемые биты — ближе друг к другу, чем на гибком диске. Следовательно, типичный жесткий диск хранит несколько гигабайт (тысячи миллионов байт). Еще одним преимуществом жесткого диска является то, что высокая скорость вращения сокращает время доступа примерно до 20 миллисекунд. Поскольку головка находится очень близко к поверхности диска, важно исключить попадание частиц пыли или дыма. Жесткие диски опломбированы во время производства и обычно не могут быть открыты пользователем.
Приводы компакт-дисков очень похожи на проигрыватели компакт-дисков и работают по тем же принципам. По сути, они способны воспроизводить обычные музыкальные компакт-диски через звуковую карту компьютера. Информация, хранящаяся на компакт-диске, представляет собой просто последовательность нулей и единиц. Он может представлять музыкальные звуки, но с таким же успехом может использоваться для хранения информации другого рода. С вычислительной точки зрения, компакт-диск хранит около 600 мегабайт данных. Компакт-диски в значительной степени заменили дискеты в качестве носителя для распространения программного обеспечения. Большинство современных программ слишком длинные, чтобы поместиться на дискету, и у них есть и другие преимущества. На компакт-диск не действуют паразитные магнитные поля, которые могут так легко стереть данные с гибкого диска. Кроме того, производство компакт-дисков намного дешевле, чем дискет, поэтому они идеально подходят для крупномасштабного распространения, например, для обложек компьютерных и других журналов.
Как и жесткие диски, приводы компакт-дисков достаточно быстры, чтобы их можно было использовать в качестве запоминающих устройств для компьютеров, при этом доступ к данным осуществляется прямо с компакт-диска. Основное отличие состоит в том, что компакт-диски являются постоянной памятью (CD-ROM). Однако приводы для записи компакт-дисков можно использовать со специальными дисками CD-R для записи (но не перезаписи) данных и их воспроизведения столько раз, сколько необходимо. Компакт-диски широко используются в мультимедийных технологиях. Диск может хранить текст, компьютерные программы, фотографии и диаграммы, движущиеся изображения и звук. К ним можно получить доступ и загрузить в компьютер практически мгновенно. Очень сложные игры с потрясающей графикой теперь доступны на компакт-дисках, но более серьезные приложения этой технологии включают образовательные и справочные диски.
Архитектура компьютера
Магнитный диск памяти
Память на магнитных дисках используется для реализации жестких дисков, стандартных гибких дисков и гибких дисков высокой плотности (например, дисковода Zip, дисковода Super). Жесткие диски являются наиболее часто используемыми вторыми устройствами памяти из-за их низкой стоимости, высокой скорости и большой емкости. Жесткие диски — это запоминающие устройства, которые позволяют считывать и записывать с магнитных носителей; они состоят из одного или нескольких тонких дисков с магнитным покрытием, позволяющим записывать данные. Поверхность записи разделена на концентрические дорожки, а каждая дорожка разделена на сегменты, называемые секторами. Набор дорожек в данном радиальном положении называется цилиндром. Затем один или несколько дисков устанавливаются на шпиндель и вращаются с постоянной скоростью. Для доступа к данным требуется двухэтапный процесс. Сначала головка чтения/записи перемещается по вращающемуся диску к направляющей дорожке. Затем головка ждет, пока правый сектор не окажется под ней, и выполняется чтение/запись. Описания запоминающих устройств на магнитных дисках даны следующим образом:
Как уже говорилось, жесткий диск является наиболее часто используемым запоминающим устройством. Размер современных жестких дисков может варьироваться от 14 дюймов (используются в старых мэйнфреймах) до 1,8 дюйма (используются в ноутбуках и портативных компьютерах). Наиболее типичный размер, используемый в ПК, составляет 3,5 дюйма, а в ноутбуках - от 1,8 до 2,5 дюйма. Скорость вращения также зависит от используемого интерфейса (подробнее обсуждается в разделе об интерфейсе шины). Для интерфейса встроенной электроники привода (IDE) скорость варьируется от 4500 до 7200 об/мин. Для интерфейса небольших компьютерных систем (SCSI) скорость может достигать 10 800 об/мин. Типичная емкость варьируется от одного гигабайта до десятков гигабайт (1 ГБ равен 230 байтам).
Диск для гибких дисков высокой плотности был впервые представлен в 1995 году.5-го размера со стандартными гибкими дисками, они намного быстрее и имеют в сто раз большую емкость, чем стандартные гибкие диски. Одним из примеров является дисковод Zip производства Iomega. Каждый Zip-диск может хранить до 100 МБ данных. Точно так же Imation, дочерняя компания 3 M, также производит Super disk (также известный как LS 120), который может хранить до 120 МБ данных.
Съемный жесткий диск используется в производстве мейнфреймов с 1950-х годов. В то время приводной механизм был очень дорогим; следовательно, разные приложения будут использовать разные съемные диски во время выполнения программы. В 1980-х съемный жесткий диск использовался для резервного копирования. Емкость тогда была 44 Мб. В настоящее время съемные диски бывают различной емкости от одного гигабайта до нескольких гигабайт.
Резервный массив недорогих дисков (RAID) был представлен Дэвидом Паттерсоном и другими исследователями из Калифорнийского университета в Беркли в конце 1980-х годов. Это метод, при котором для хранения данных используются два или более дисков. Данные можно считывать одновременно с более чем одного диска, что повышает производительность. Данные также могут быть разделены между всеми дисками в битах, байтах или блоках. Обычно два или более дисков соединены вместе. Один контроллер можно использовать для подключения дисков, чтобы они работали вместе как один диск. Для дополнительной безопасности можно установить второй интерфейсный контроллер для дублирования дисков и повышения производительности чтения. Основными преимуществами RAID являются повышение надежности и защиты данных в системах хранения данных.
На современных персональных компьютерах большая часть автономного хранилища также используется в качестве вторичного хранилища. Основное различие между этими двумя терминами заключается в том, как используются эти запоминающие устройства. В то время как вторичное хранилище фиксируется в компьютере для длительного использования (например, как это обычно бывает с жесткими дисками), автономное хранилище используется в основном в качестве носителя для передачи и доступ к нему осуществляется только по мере необходимости. Ключевым преимуществом автономного хранилища является то, что в случае аварии, т.е. пожар, который уничтожит компьютер, автономное хранилище не пострадает, если оно находится в удаленном месте. Кроме того, это относительно дешевый носитель для архивирования редко используемой информации. Примеры автономного хранилища включают:
- CD/DVD/DVD-RAM (оптические системы хранения)
– Диски Blu-ray (оптические системы хранения)
– USB-флеш-память/карты памяти/карты SD-XD (системы хранения проданы)
– Съемные/внешние жесткие диски (магнитные системы хранения).
CD/DVD-диски описываются как оптические запоминающие устройства. Лазерный свет используется для чтения данных и записи данных на поверхность диска. Данные хранятся в «ямках» и «выпуклостях» на спиральной дорожке. DVD-RAM использует совершенно другую технологию — вместо одной спиральной дорожки они используют ряд концентрических дорожек, что позволяет выполнять операции чтения и записи одновременно.
Диски Blu-ray — еще один пример оптических носителей. Однако они принципиально отличаются от CD/DVD и DVD-RAM, поскольку в них используется синий лазер вместо красного. Это означает, что «ямки» и «неровности» могут быть намного меньше, и в результате они могут хранить до пяти раз больше данных, чем обычный DVD.
Флэш-память USB, также известная как карты памяти и флеш-накопители, использует твердотельную технологию. Обычно они подключаются к компьютеру через порт USB. Поскольку они очень маленькие и легкие, их главным преимуществом является их пригодность для передачи файлов между разными компьютерами. Их также можно использовать в качестве небольших резервных устройств для архивных файлов, таких как, например, музыка или фотографии. Цифровые камеры используют немного другую форму твердотельной памяти, известную как карты XD (eXtreme Digital) или SD (Secure Digital). Технология аналогична картам памяти. Они состоят из микросхем NAND и, как и все твердотельные запоминающие устройства, не содержат движущихся частей.
Съемные жесткие диски по сути являются жесткими дисками, но их можно подключить к компьютеру с помощью одного из портов USB. Таким образом, их можно использовать в качестве резервного устройства или другого носителя для передачи файлов между компьютерами.
По происхождению из Англии, Уилл является координатором старшей начальной школы и сейчас живет в Бразилии. Он увлечен тем, чтобы максимально использовать технологии для обогащения образования учащихся.
Читайте также: