40. Внешние запоминающие устройства. Накопители на оптических дисках. Типы накопителей. Физический принцип работы. Основные характеристики.

Помимо оперативной памяти, компьютеру необходима дополнительная память для долговременного размещения данных. Такие устройства называются ВЗУ (внешние запоминающие устройства). Различные способы хранения и записи информации служат для разных целей, на сегодняшний день не существует универсального ВЗУ, которое может быть использовано как постоянное и переносное одновременно, и при этом быть доступным рядовым пользователям. Информацию необходимо сохранять на носителях, не зависящих от наличия напряжения, и таких размеров, которые превышают возможности всех современных видов первичной памяти. Сравнительно долговременное хранилище данных, расположенное вне системной платы компьютера, называется вторичным хранилищем данных (secondary storage). Внешняя (долговременная) память - это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные). Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения - носителя.

Оптические накопители бывают: CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, DVD-R.

CD-ROM. Максимальные скорости вращения дисков выросли до 12 тыс. об./мин. 40 или 60Х (6 или 9 Мбайт/с) - всего лишь максимальная скорость передачи данных, которая достигается только на внешних дорожках диска.

Накопленный в процессе совершенствования накопителей CD-ROM опыт не пропал даром. В первых таких устройствах использовался режим постоянной линейной скорости (constant linear velocity, CLV), пришедший из индустрии аудио-CD. Скорость передачи данных в дисководе IX равнялась 150 кбайт/с и была постоянной на всех дорожках, для чего при перемещении головки от центра диска к его периферии скорость вращения пропорционально уменьшалась. Поскольку диск с данными не обязательно должен читаться на постоянной скорости, изготовители CD-ROM для уменьшения времени доступа стали применять также присущие жестким дискам режим постоянной угловой скорости (constant angular velocity, CAV) или комбинацию эта двух режимов. Называется эта технология partial-CA\ или zoned-CLV и предполагает разбиение диска по ра диусу на несколько зон, в каждой из которых исполь зуется своя скорость вращения, а чтение может про исходить как в режиме CAV, так и в CLV. Теперь эта технология широко используется в записывающих накопителях.

CD-R. В 1993 г. компания Philips выпустила первый накопитель CD-R. В качестве "болванок" для записи использовались обычные поликарбонатные диски, покрытые специальным красителем (цианиновым, фталоцианиновым или азокрасителем), поверх которого напылялся тончайший отражающий слой благородного металла, обычно чистого серебра или золота. При записи лазерный луч, сфокусированный на слое красителя, физически "выжигал" его, образуя непрозрачные участки, аналогичные "ямкам" на обычном штампованном CD. Скорость записи на CD-R при этом может достигать 48Х.

DVD-ROM. В отличие от CD-ROM, которые бывают только односторонними и однослойными, DVD могут быть также двухслойными и двусторонними. Таким образом, существует 4 варианта DVD-дисков: DVD-5 (односторонний однослойный, емкость 4,7 Гбайт), DVD-9 (односторонний двухслойный, 8,5 Гбайт), DVD-10 (двусторонний однослойный, 9,4 Гбайт) и DVD-18 (двусторонний двухслойный, 17 Гбайт). Прежде всего благодаря применению вместо ИК-лазера с длиной волны 780 нм лазера красного диапазона с длиной волны 635 или 650 нм. Уменьшение длины волны позволило сократить минимальный размер "ямок" (углублений на покрытой отражающим слоем поверхности поликарбонатной основы диска, несущих информацию) с 0,83 до 0,4 мкм, а шаг дорожек - с 1,6 до 0,74 мкм, что дало общий выигрыш в емкости в 4,5 раза. Остальное было получено за счет применения более эффективных кодов коррекции ошибок, которые позволили значительно уменьшить процент, отводимый на эти коды в каждом пакете данных.

Возможность изготовления двухслойных дисков (отражающий материал первого слоя является полупрозрачным, так что можно фокусировать лазер на лежащем над ним втором отражающем слое) позволила поднять емкость еще почти в два раза (на самом деле несколько меньше, поскольку в полупрозрачном слое не удается достичь такой же плотности записи, как в полностью отражающем). Двухсторонний диск, который представляет собой как бы два односторонних, склеенных отражающими слоями внутрь (общая толщина диска при этом остается равной 1,2 мм), еще в два раза увеличил возможную емкость DVD, хотя в этом случае возникает определенное неудобство: диск приходится переворачивать вручную.

DVD-R. Формат однократной записи. На одну и ту же дисковую область разрешено записать данные только один раз. При использовании мультисессии их можно только дописывать. Первоначально на диск можно было поместить 3,95 Gb информации. Затем размер увеличили до 4,7 Gb. DVD-R не поддерживает технологию записи в два слоя. Однако существуют двухсторонние диски общим размером 9,4 Gb (по 4,7 Gb на каждую сторону). Технология записи DVD-R точно такая же, как и у CD-R. Диски DVD-R совместимы с DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio. Это означает, что вы можете создать диск любого из этих типов, используя чистый DVD-R. ля хранения данных на диске имеется пять областей: РСА (Power calibration area) - для калибровки читающего/пишущего лазера; RMA (Recording management area) — сохраняет информацию о каждом сеансе записи; Lead-in и Lead-out, вводная и выводная зоны, и Program Area, зона данных. Все DVD-R-диски поддерживают дополняющую (инкрементальную) запись, что позволяет создавать мультисессии. Формат поддерживает файловую систему UDE

Специально для защиты от копирования были разработаны расширения этого формата: DVD-R(A) (DVD-R for Authoring) и DVD-R(G) (DVD-R for General). Суть в том, что эти две версии при записи данных применяют разные длины волн лазера. DVD-R(A) — 650 нм, DVD-R(G) — 630 нм. Следовательно, чтобы записать какую-либо информацию на эти диски, необходимо соответствующее их спецификациям оборудование. Прочитать же их можно на любой аппаратуре, предназначенной для чтения DVD-R-дисков.