Внешние запоминающие устройства. История взлёта и падения, или Компакт-диск умер, да здравствует…
Диски. Это слово много значит для человека знакомого с компьютером. Различные виды оптических дисков уже не одно десятилетие занимают почетное место в стеллажах и коробках пользователей. Проходят годы, добавляются новые форматы, но пока ничего кардинально не изменилось. И хотя flash-носители (называемые в народе «флешки») и потеснили частично диски, прежде всего, как источник переноса информации с компьютера на компьютер, но в качестве долговременного хранителя информации пока конкурентов у оптических дисков нет. Так давайте же познакомимся с ними ближе.
Первые оптические диски были разработаны на рубеже 70-80-х годов совместными усилиями компаний Sony и Phillips. С тех пор утекло много воды. Дважды значительно менялась технология создания дисков с целью увеличения их емкости, спады и подъемы, конкуренция и война форматов – под этим знаком прошли эти три десятилетия.
Но мы с вами, прежде всего потребители, верно? Для нас важно разобраться во всем том разнообразии оптических дисков, которое существует на рынке, познакомиться с их разновидностями, особенностями и причинами появления. Перейдем к делу?
CD (Compact disc)
Первый наш гость – это компакт-диск (CD) появившийся в 1982 году. Целью его разработки была замена виниловых пластинок современным, более качественным носителем аудио информации и непосредственно распространение музыки. В итоге появились диски, вмещающие 74 минут звучания, чего было вполне достаточно для записи стандартного аудиоальбома. При этом обеспечивалось высокое качество музыки записанной в виде цифровых данных. Первоначально объем такого диска составлял около 650 Мбайт. Разновидности компакт-дисков:
CD-ROM – этот тип компакт-дисков изготовляется на заводах методом штамповки и является не записываемым носителем данных
CD-R (CD recordable) – одноразовый записываемый компакт-диск. Стандартный объем – 700 Мбайт. Иногда встречаются 800 Мбайтные диски.
CD-RW (CD rewritable) – перезаписываемый (многоразовый) компакт-диск. Стандартный объем – 700 Мбайт.
Перезаписываемые диски (это касается и CD-RW и DVD-RW) не могут использоваться «вечно». Они тоже имеют свой ресурс. Обычно называется цифра 1000 перезаписываний. Однако на практике диски отказывают быстрее. На то есть много причин, хотя самая главная, наверное, это обращение с ними.
Чаще всего уже через год постоянного использования на RW дисках появляются множественные царапины и, как следствие, проблемы со считыванием информации.Кстати, если когда-то при использования одноразового диска (R), его можно было записать только один раз, независимо от того, сколько осталось на нем свободного места, то сейчас, используя при записи мультисессию, его можно «дописывать», но стирать все равно нельзя. При этом МирСоветов напоминает, что мультисессионные диски не всегда воспринимаются DVD-проигрывателями, особенно старыми моделями. Они могут либо не увидеть диск целиком, либо прочитают только первую сессию (запись).
В начале 90-х годов были разработан формат DDCD – компакт-диск двойной плотности (double density compact disc), который вмещал в два раза больше информации, чем обычный компакт-диск. Это достигалось уменьшением размера пита. Но эти диски не получили распространения из-за несовместимости и дороговизны производства.
Еще одна разновидность носителей в виде дисков. Разработана в 1992 году компанией Sony как замена компакт-кассетам, соответственно используется главным образом как носитель аудиоинформации, хотя с 2004 года с появлением нового формата Hi MD можно использовать для хранения любой информации. Широкого распространения MiniDisk не получил. Используется преимущественно в плеерах и видеокамерах фирмами Sony и Sharp. Также их можно встретить как диски с драйверами и утилитами для компьютерной периферии, в частности, для USB-оборудования (к «флешкам», Bluetooth- и WiFi-адаптерам и пр.)
DVD (Digital Versatile Disc)
В 1995 году группа разработчиков (Toshiba, Matsushita, Sony, Philips, Time Warner, Pioneer, JVC, Hitachi and Mitsubishi Electric) подписали соглашение о совместном сотрудничестве в разработке и продвижении нового типа оптических дисков под названием Digital Video Disс (DVD) – цифровой видео диск. Позднее DVD станут расшифровывать как Digital Versatile Disc (цифровой универсальный/многоцелевой диск), так как со временем эти диски станут использовать для хранения не только видео контента.Первые DVD диски появились в Японии осенью 1996 года.
Какие же типы DVD-дисков существуют?
DVD-5 – однослойный односторонний (Single_sided, Single_layer) диск. Объем – 4,7 Гбайта.
DVD-9 – двухслойный односторонний (Single_sided, Double_layer) диск. Объем – 8,5 Гбайта.
DVD-10 – двухсторонний однослойный (Double_sided, Single_layer) диск. Объем – 9,4 Гбайта.
DVD-14 – двухсторонний диск, имеющий на одной стороне один информационный слой, а на второй - два. Объем – 13,2 Гбайта.
DVD-18 – двухсторонний двуслойный (Double_sided, Double_layer) диск. Объем – 17 Гбайт.
Последние два встречаются очень редко и в быту практически не используются.
Разновидности DVD-дисков:
DVD-R (Recordable) – одноразовые записываемые DVD диски. Объем – 4,7 Гбайта.DVD-RW (ReWritable) – перезаписываемые (многоразовые) DVD диски. Объем – 4,7 Гбайта.
В связи с большой стоимостью лицензии на DVD технологию, рядом компаний, которые собрались под названием «DVD+RW Alliance», в 2002 году был разработан стандарт DVD+R(W). С тех пор DVD диски стали делиться на плюсы и минуса. Сейчас особой разницы между ними нет. Хотя некоторые и предпочитают больше использовать плюсы (при использовании дисков на компьютере), для совместимости со старыми использовать минуса.
DVD+R (Recordable) – одноразовые записываемые DVD диски. Объем – 4,7 Гбайта
DVD+RW (ReWritable) – перезаписываемые (многоразовые) DVD диски. Объем – 4,7 Гбайта
DVD-RAM (Random Access Memory) – специальные перезаписываемые диски с произвольным доступом к памяти, которые позволяют работать с ними как дискетами, то есть свободно записывать, стирать данные. Они стоят дороже обычных дисков и менее распространены.
DVD-DL (Double Layer) – двухслойные записываемые DVD диски. Объем – 8,5 Гбайта. Эти диски создаются с помощью сложных технологий, стоят при этом в несколько раз дороже обычных. Поэтому, если вы не хотите выкинуть деньги на ветер и вам нужно использовать двухслойный диск для записи, МирСоветов рекомендует выбирать диски известных производителей, только они могут обеспечить приемлемое качество (например, Verbatim).
На самом деле обычные DVD диски имеют объем не 4,7 Гбайт, а 4,38 Гбайт. Это связано с тем, что при выводе числа 4,7 – считают десятичные числа, т.е. 1 Кбайт=1000 байт, в то же время в цифровом мире используется двоичная система, при которой 1 Кбайт = 1024 байт
HD DVD & Blu-ray (BD)
Новое поколение оптических дисков представляют диски HD DVD и Blu-ray (BD). До февраля 2008 года они сосуществовали на рынке в качестве конкурентов, но после отказа компании Toshiba (главного идеолога HD DVD) поддерживать свой продукт, стандартом среди дисков для видео высокой четкости стал Blu-ray от компании Sony.Диски и проигрыватели нового поколения стоят пока достаточно дорого. К тому же, МирСоветов хотел бы обратить ваше внимание на то, что для просмотра фильмов высокой четкости требуется большой телевизор, который бы поддерживал высокие разрешения экрана. А он тоже стоит не дешево. Поэтому, большинство вполне устраивает качество фильмов на DVD и новый стандарт продвигается на рынок со скрипом. Чтобы вытеснить DVD, ему понадобится как минимум несколько лет.
Blu-ray переводится как «голубой луч». В слове blue (голубой) была преднамеренно опущена последняя буква, чтобы не возникло проблем при регистрации торговой марки.Разновидности дисков HD DVD:
HD DVD-R (High Density DVD Recordable) – одноразовый записываемый диск. Объем диска – 15 Гбайт. Если диск двухслойный – 30 Гбайт.HD DVD-RW (High Density DVD Rewritable) – перезаписываемый (многоразовый) диск. Объем диска – 15 Гбайт. Если диск двухслойный – 30 Гбайт.
Разновидности дисков Blu-ray
BD-R (Blu-ray Disk Recordable) – это одноразовый записываемый диск. Объем такого диска равен 25 Гбайтам. Если диск двухслойный – 50 Гбайт
BD-RE (Blu-ray Disc Rewritable) – это перезаписываемый (многоразовый) диск. Объем такого диска равен 25 Гбайтам. Если диск двухслойный – 50 Гбайт
Уже на протяжении нескольких лет разрабатывается принципиально новый формат оптических дисков HVD (голографический многофункциональный диск). В отличие от предыдущих форматов, принцип которых не менялся (менялась только ширина дорожек, питов и длина волны лазера), в этом решении основой служит технология голографии, то есть сохранение данных в трехмерном объеме носителя (используется два лазера). При этом достигается феноменальная емкость – Тбайты информации на одном диске, и высокая скорость передачи данных.
Производители оптических дисков
Если вы зайдете в магазин, специализирующейся на компьютерной технике, то увидите множество разных дисков от разных производителей, как широко известных, так и абсолютно незнакомых (а иногда вообще без опознавательных знаков). Что тут можно посоветовать? Все зависит от ваших потребностей. Разница в цене обычно несущественна. Если вам нужен диск чтобы что-то записать, без расчета на долгое хранение, можете использовать практически любую продукцию. Если же вы рассчитываете на долгое хранение и беспокоитесь о надежности, тогда я бы советовал покупать диски от проверенных временем производителей, таких как Verbatim и TDK. Они немного дороже, но значительно надежнее и качественнее. Крайне не рекомендую покупать диски Digitex, особенно перезаписываемые (RW), на них приходится много .
При всем этом помните – что даже диски от ведущих производителей не совершенны. И могут вас иногда подвести. От этого никуда не деется. К тому же кроме дисков многое зависит от привода и программных средств записи.
О хранении и пользовании оптическими дисками
Что еще хочется сказать про оптические диски? Многие думают, что это очень надежное средство для хранения информации, но это не совсем так. Диски могут храниться долго, однако, нужно не забывать о способах хранения. Это должно быть сухое, темное место. Желательно хранить диски в коробочках. Обращаться с ними нужно осторожно, так как царапины могут сделать его нечитаемым. Хотя при записи и допускается, так сказать, резерв для при чтении, но он далеко не безграничен. И иногда после повреждения диска, его приходится оживлять… но это тема отдельного разговора. Не допускайте попадания пыли на рабочую область диска, вообще это самая нежная часть носителя. Будьте к ней внимательны. Мне приходилось видеть, как люди вроде и опытные, клали диски рабочей частью на стол, ворох бумаг, куда угодно… и потом удивлялись – а почему это диски стали плохо читаться?Перед тем как вставлять диск в лоток привода, внимательно осматривайте его внутреннее кольцо на наличие трещинок. Их появление может привести к тому, что в самый ответственный момент ваш носитель информации просто разлетится на части прямо в приводе.
Кстати, а что делать, если привод с диском не открывается? Если не помогли стандартные способы открытия, МирСоветов советует воспользоваться механическим (не волнуйтесь, разбирать привод для этого не придется). Сначала возьмите обычную канцелярскую скрепку и распрямите ее. Затем посмотрите на лицевую панель привода. Большинство из них имеет маленькое (1 мм) отверстие. Выключаем компьютер и вставляем в отверстие распрямленную скрепку. Нажимаем и лоток диска должен по чуть-чуть открыться. Цепляем его рукой и открываем полностью. Достаем диск. Этот способ можно использовать и если вы выключили компьютер, случайно забыв в середине диск, который вам нужен.
Нужно также помнить, что даже без повреждений диски, пролежав год-другой, могут становиться нечитаемыми. Поэтому если у вас есть очень важная информация, лучше периодически пересохраняйте ее.
И напоследок банальное предостережение. Не забывайте, что писать на диске можно только специальным маркером. И только на верхней, нерабочей поверхности.
Конечно же, на сохранность вашей информации влияют и другие факторы. Например, каким приводом вы пользуетесь, какие используете. Да и просто, как их пишите. Но это тема для отдельного разговора. И поговорим мы с вами об этом в следующий раз.
Предисловие
Моя предыдущая статья была посвящена внутреннему устройству чипа от Nvidia , да и, пожалуй, внутреннему устройству любого современного процессора. В этой статье мы перейдём к средствам хранения информации, и я расскажу, что представляют собой CD и HDD диски на микроуровне.CD
Начнём с CD диска. Наш подопытный - простой CD-R от Verbatim. Обычный диск с записанной (а точнее, напечатанной) информацией состоит из 3 основных слоёв. Слой А – поликарбонатный диск, который отвечает сразу за несколько функций. Первое – основа диска, которая выдерживает огромные скорости вращения внутри дисковода.
Так в общих чертах можно представить строение CD диска
Поликарбонатный диск, как оказалось, дополнительно покрывают специальным лаком, который защищает от легких механических повреждений внешнюю поверхность диска.
Слой лака выделен красным цветом, под ним «начинается» поликарбонат
Под пучком электронного микроскопа, слой защитного лака чувствует себя не очень хорошо
Второе – именно на поликарбонате, в прямом смысле этого слова, печатается информация с матрицы - будь то фильм, музыка или программы. Как сообщает нам Вики, поликарбонатная основа имеет толщину 1,2 мм и весит всего-навсего 15-20 грамм .
Естественно, что поликарбонат и лак прозрачны для лазерного излучения, поэтому «напечатанную» информацию для лазера необходимо сделать «видимой», для чего поверхность покрывают тонким слоем алюминия (слой B). Стоит отметить, что CD-ROM с «напечатанной» информацией, CD-R и CD-RW имеют незначительные отличия. В двух последних случаях, добавляется промежуточный слой между поликарбонатом и алюминием, который может изменять свои свойства под действием лазерного излучения определённой длины волны, а на поликарбонате печатаются пустые дорожки. Это могут быть либо красители в случае CD-R (что-то похожее на фоторезист), либо металлические сплавы в случае CD-RW. Именно поэтому перезаписываемые диски не рекомендуется подвергать действию прямых солнечных лучей и перегреву, который также может спровоцировать изменение оптических свойств.
Давайте сравним диск и алюминиевый слой, оторванный от него. Видно, что на поликарбонате есть «канавки» (питы), а на слое алюминия наоборот возвышения, которые полностью соответствуют канавкам:
Привычные углубления на поверхности поликарбоната (АСМ-изображение)
На защитном алюминиевом слое видны питы-«наоборот»: не канавки, а выступы (АСМ-изображение)
Далее полученный «пирог» покрывают специальным защитным слоем С, чья основная обязанность – защитить «нежный» алюминиевый отражающий слой. Далее на этот слой можно что-то наклеивать, писать маркером, наносить специальные дополнительные слои для печати и т.д. и т.п.
В данном видео представлены все технологические этапы производства CD дисков:
Запись на CD диске подобная записи на виниловой пластинке, т.е. дорожка с информацией идёт по спирали. Он берёт своё начало в центре диска и заканчивается у внешнего края. А вот прямо посреди диска «стыкуются» пустые участки и дорожки с записанной информацией:
Вот была запись, а вот её и нет. Сравнение пустых дорожек и дорожек с записанной информацией (СЭМ-микрофотографии)
Принципиальных отличий на микроуровне CD от DVD и, наверное, Blu-Ray нет. Разве что питы будут меньших размеров. В нашем случае размеры 1 минимального углубления составляют 330 нм в ширину и 680 нм в длину, при этом расстояние между дорожками ~930 нм.
N.B. Если у вас есть исцарапанный CD диск, который не читается ни в одном приводе, попробуйте его заполировать. Для этого подойдёт практически любая прозрачная полироль. Она заполнит углубления, которые мешают чтению информации, и Вы хотя бы сможете скопировать информацию с диска.
Как же всё-таки иногда причудливо изгибается слой алюминия (практически произведение искусства – чёрное и белое):
Чёрные и белые полосы нашей жизни. CD (СЭМ-микрофотография)
И напоследок ещё пара изображений CD, полученных с помощью оптического микроскопа:
Оптическая микроскопия: слева - алюминиевый отражающий слой, справа - слой Al (более светлая область) на поликарбонатном диске (более тёмная область)
HDD
Приступим теперь к жёсткому диску. Для меня всегда, ещё со времён дискет и VHS оставалось загадкой, как же всё-таки устроена магнитная память?! Перед написанием статьи, я попытался найти хоть какие-то видео и медиа материалы, которые демонстрировали бы, как в предыдущем ролике, основные этапы производства жёстких дисков, и был неприятно обрадован Вики: «Обе плоскости пластин, подобно магнитофонной ленте, покрыты тончайшей пылью ферромагнетика - окислов железа, марганца и других металлов. Точный состав и технология нанесения составляют коммерческую тайну» . Пришлось смириться и не искать правды от производителей HDD (разве что, Seagate слегка приоткрыл свои секреты), тем более что с приходом эры SSD конкуренция на рынке ещё больше усилилась.Сами пластины изготавливаются из немагнитных металлических сплавов. Основу этих сплавов составляют алюминий и магний, как самые лёгкие конструкционные материалы. Далее на них наносится тонкий, опять таки согласно Вики , 10-20 нм слой магнитного – тут, пожалуй, слово нанокристаллический будет уместно – материала, который затем покрывается небольшим слоем углерода для защиты. Так как диск NoName, и выполнен он по древней технологии параллельной записи информации, то я позволю себе привести здесь состав материала по данным EDX (рентгеноспектральный микроанализ): Co – 1,1 атомных %, Y – 1,53 ат. %, Cr – 2,38 ат. %, Ni – 45,81 ат. %. Содержание углерода 36,54 %. Откуда-то взялись Si и P, содержание которых составляет 0,46 ат. % и 12,25 ат. %, соответственно. Происхождение кремния – по всей видимости, в следовых количествах остался на поверхности после работы микротома и моей полировки, а фосфор – просто заляпал образец.
Честно, я пытался найти слой магнитного материала толщиной «10-20 нм», но безуспешно. Если исходить из того, что увидел я, то поверхностный слой имеет толщину примерно 12 микрометров:
Тот сам «тоненький» слой, который хранит информацию в наших жёстких дисках
Конечно, Вы можете в комментариях меня поправить, но:
1. диск довольно старый (т.е. дата его изготовления относится к началу прошлого десятилетия);
2. особенности EDX таковы, что глубина выхода сигнала лежит в пределах от 1 до 10 мкм;
таким образом, мне кажется, что эти 12 микрометров и есть магнитный слой, который сверху покрыт тончайшим слоем углерода (50-100 нм), который на срезе может быть и не виден.
Сама поверхность диска очень и очень гладкая, перепад высот лежит в пределах 10 нм, что сравнимо с шероховатостью поверхности монокристаллического кремния. А вот и изображения в режиме фазового контраста, которые соответствуют распределению магнитных доменов на поверхности, т.е. мы видим фактически отдельные биты информации:
АСМ-изображения поверхности жёсткого диска. Справа представлены изображения в фазовом контрасте
Немножко о фазовом контрасте: сначала игла АСМ-микроскопа «ощупывает» рельеф, затем зная рельеф и повторяя его форму игла делает второй проход на расстоянии 100 нм от образца, чтобы «заглушить» действие Ван-дер-Ваальсовых сил и «выделить» действие магнитных сил. Флешку о том, как это происходит можно посмотреть .
Кстати, заметили, что единичные магнитные домены вытянуты вдоль плоскости диска и параллельны ему?! Позволю себе пару слов о методах записи. На данный момент диски с перпендикулярным методом записи информации (т.е. такие у которых магнитные домены ориентированы перпендикулярно плоскости диска), появившиеся в 2005 году, практически полностью вытеснили диски с параллельной записью. Преимущество перпендикулярной записи очевидно – выше плотность записи, но тут есть один тонкий момент в связи с данными Вики о толщине магнитного слоя. Этот нюанс называется – суперпарамагнитный предел. Т.е. существует некоторый критический размер частицы, после которого ферромагнетик уже при комнатной температуре переходит в парамагнитное состояние. Т.е. тепловой энергии хватает, что проворачивать, переориентировать такой маленький магнитик. В случае магнитной записи часто поступают следующим образом: делают один из размеров «магнитика» больше, чем два остальных (это хорошо видно на картинке с распределением магнитных доменов), тогда в этом большем направлении магнитный момент сохраняется. Так вот, если в случае параллельной записи я ещё могу поверить, что слой магнетика десятки нанометров при размерах 1 бита в несколько микрометров, то в случае перпендикулярной записи – этого просто не может быть. Толщина такой намагничиваемой области при минимальных размерах в плоскости диска, просто обязана быть минимум несколько микрометров. Так что, возможно, Вики немножко подвирает. Либо наносят магнетик в виде наночастиц диаметром 10-20 нм, а уже потом каким-то «хитрым» образом разбивают диск на области, которые и отвечают за хранение информации. К сожалению, я не полностью удовлетворил своё любопытство и ответил на вопросы о магнитной записи информации, может быть кто-нибудь поможет?!
Сравнение параллельного и перпендикулярного методов записи информации на жётских дисках
Может быть, кому-то понравится видео на английском от Seagate:
Последнее о том, как с 1995 года изменялась стоимость 1 Mb HDD диска и сколько дисков было выпущено:
Как и обещал, выкладываю видео о том, как проводилась съёмка на различных приборах (не забывайте читать описание к видео на YouTube и оставлять свои комментарии). Для статистики: съёмки заняли 4 дня (хотя всё можно было уложить в 2), длительность видео, которое подверглось монтажу – около 3 часов, в итоге получился 15 минутный ролик. Я надеюсь, что в скором будущем появятся английские субтитры для этого видео.
P.S.: Данная статья опубликована в преддверии Фестиваля Науки, который пройдёт в Москве с 7 по 9 октября 2011 года (реально свободный доступ будет только 8 и 9 октября), и я хотел бы пригласить всех желающих посетить нашу выставку «Красота материалов», которая пройдёт на втором этаже Фундаментальной Библиотеки на территории МГУ.
P.P.S.: C Антоном Войцеховским мы готовим несколько видеозаметок о том, как устроены некоторые биологические объекты (роза, например, выглядит просто шикарно). Думаю, что на Хабре их не появится (согласитесь, сложно микрофотографию бритвы или спичечной головки привязать к IT), но как только видео будут готовы, так они сразу появятся на моём канале на youtube и rutube, и обязательно на сайте Нанометр.ру .
Вскрытие чипа Nvidia 8600M GT , более обстоятельная статья дана тут:
В нашу жизнь плотно вошли разнообразные средства обработки и хранения данных. В далеком прошлом остались печатные бумажные архивы. Что представляют собой современные носители информации?
Оптический диск: история создания
Первое устройство для хранения аудиозаписей было произведено компанией Sony в далеком 1979 году. Представляло оно собой, как и сейчас, пластиковый диск с круглым отверстием в центре. Изначально его использовали только для записи аудиофайлов, а информация на него наносилась особым методом кодирования Pulse Code Modulation. Он заключается в том, что текст или звук проходит через аналого-цифровой преобразователь и превращается в набор битов.
Позже, в 1982 году, в Германии началось массовое производство дисков. Их стали покупать для хранения разнообразных файлов. Вскоре они попали на прилавки не только музыкальных магазинов.
Как же устроен компакт-диск? Для изготовления основы используют 1,2-милиметровую по толщине поликарбонатную пластину диаметром 120 мм, которую сначала покрывают тонким слоем металла (золото, алюминий, серебро и т. д.), а затем лака. Именно на металл наносится информация в виде питов (углублений), выдавленных по спиральной дорожке. Считывание файлов, записанных на оптический диск,происходит при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм. Он отражается от поверхности пластины, меняет фазу и интенсивность, попадая на питы. Лендом же принято называть промежутки между питами. Шаг одной дорожки, находящейся в спирали, составляет около 1,6 мкм.
Типы оптических дисков
Существует несколько видов Digital Versatile Disc (DVD), Blu-ray Disc (BD). Все они имеют разную вместимость для записи информации. Например, DVD-диски производятся емкостью от 4,3 до 15,9 Гб, а CD - только до 900 Мб.
Также различают диски по кратности записи: однократные и многократные. В таких носителях по-разному формируется рельефная структура питов. Перезапись возможна благодаря органическому материалу, который под действием лазера темнеет и изменяет коэффициент отражения. В просторечии такой процесс называют прожигом.
Еще оптические носители могут отличаться формой. Фигурные компакт-диски (Shaped CD) обычно применяются в шоу-бизнесе как хранители аудио- и видеофайлов. Они бывают произвольной формы (квадратные, в виде самолета или сердечка). Использовать их в приводах CD-ROM не рекомендуется, потому что на высоких скоростях вращения они могут разорваться.
CD-диски и их виды
Оптический диск CD-R является носителем информации, которая доступна только для чтения. Записать файлы на него можно лишь один раз без права дописывания и редактирования. Изначально емкость таких дисков достигала всего 650 Мб или 74 минуты аудиозаписи. Теперь выпускаются устройства, вмещающие до 900 Мб информации. Преимущества их в том, что чтение поддерживают все стандартные CD.
Таким же объемом памяти обладает и лазерный диск CD-RW, только файлы на него можно записывать многократно (до 1000 раз). Для этого используются стандартные компьютерные программы. Минусом является то, что не все устройства готовы работать с данным форматом. Стоят CD-RW немного дороже, чем CD-R.
Компакт-диски с аудио- и видеозаписями не обладают никакой степенью защиты, их можно копировать и воспроизводить. А вот носители с определенными данными защищены от копирования технологией StarForce.
Диски формата ROM записываются на фабрике и способны только воспроизводить данные. Отредактировать такой носитель невозможно. А вот оптические устройства типа RAM можно перезаписывать до 10 тысяч раз и служат они до 30 лет. Такие диски производятся в дополнительных картриджах, их чтение не поддерживается обычными дисководами.
DVD-носители и их характеристики
Digital Versatile Disc является цифровым многоцелевым носителем информации. Структура его более плотная и вмещает много информации (до 15 Гб). Такой оптический диск напоминает склеенные вместе два CD. Хранение и считывание большого объема информации возможно благодаря использованию красного лазера, которого составляет 650 нм, и линзы с максимальной числовой апертурой. DVD-диски имеют одну или две записывающие стороны, а также один или два рабочих слоя на каждой стороне. Эти показатели определяют их емкость.
Как и подразделяются на несколько форматов. DVD-R или DVD+R являются носителями, на которые можно только один раз записать информацию. Стандарт записи на таких дисках был разработан компанией Pioneer в 1997 году. «Минусовые» и «плюсовые» устройства отличаются материалом отражающего слоя и специальной разметкой.
Оптические диски DVD RW (DVD+RW, DVD-RW) обладают возможностью многократной перезаписи информации. Причем «плюсовой» носитель позволяет вносить изменения в необходимые на ваше усмотрение места. Универсальные дисководы помогают решить проблему несовместимости форматов (+RW и -RW).
Что такое Blu-ray Disc?
Этот тип оптического диска позволяет хранить и записывать цифровые данные с высокой плотностью. Для воспроизведения информации (даже видео высокой четкости) используется синий лазерный луч в 405 нм, который сужает вдвое спиральную дорожку. Файлы, находящиеся очень близко друг к другу, чувствительны к механическим повреждениям, поэтому за диском должен быть особый уход. Последнее время производятся носители с особым покрытием, которое можно протирать обычной сухой салфеткой.
Существуют диски Blu-ray одноразовой и многоразовой записи, а также многослойные (от 2 до 4 слоев). Вместимость самого «слоистого» носителя достигает 128 Гб. При этом он обладает стандартным 12-сантиметровым диаметром. Двухслойный стандартный диск Blu-ray вмещает до 50 Гб информации. В разработке находится устройство, достигающее емкости в 300-400 Гб, которое могут читать современные дисководы. Для видеокамер используются диски меньшего диаметра (80 мм) с объемом памяти до 15 Гб.
Для защиты от копирования Blu-ray оснащены цифровыми водяными знаками ROM-Mark и технологией Mandatory Managed Copy.
Предназначение MiniDVD-носителей
Оптический носитель Mini DVD представляет собой уменьшенную копию обычного Digital Versatile Disc. Он составляет в диаметре 8 см и используется в фото- и видеокамерах. Односторонний диск вмещает до 1,4 Гб информации, соответственно, двусторонний - 2,8 Гб. По формату они бывают MiniDVD-R (однократная запись) и MiniDVD-RW (многократная).
Стандартный 12-сантиметровый привод не предназначен для чтения Mini DVD. При использовании таких дисков в ноутбуке следует применять шпиндель мотора привода. Иногда существуют проблемы с чтением Обычно в таких случаях компьютер выдает надпись «не найден драйвер для дисковода оптических дисков». Для решения проблемы следует обратиться к опытному программисту.
Что может являться носителем информации? То, на чем может сохраниться все, что нам необходимо запомнить, ибо память человеческая недолговечна. Наши предки оставляли важные данные и на земле, и на камне, и на дереве, и на глине до тех пор, пока не появилась бумага. Это оказался материал, соответствующий самым главным требованиям для носителя информации. Она была легкая, долговечная, удобная для записей и компактная.
Именно этим требованиям соответствуют и современные носители информации – оптические (это компакт-диски или лазерные диски). Правда на переходном этапе (с начала 20 века), между бумагой и дисками, нас очень выручала магнитная лента. Но и ее времена прошли. На сегодняшний день самым удобным и надежным вместилищем и хранилищем информации являются диски.
А как поместить информацию на диск? Понятие «записать кассету» нам известно уже не один десяток лет. Так же сейчас мы говорим и о дисках. Только этот процесс стал намного проще и дешевле.
Сегодня мы будем говорить об оптических носителях информации : устройство, технология записи, основные различия.
CD-R стали самыми первыми среди записываемых оптических носителей. Они обладали возможностью записи только один раз. Данные сохранялись при нагревании лазером рабочего слоя, вызывая его химическую реакцию (при t? = 250?C). В этот момент образуются темные пятна в местах нагрева. Вот откуда появилось понятие «прожиг». На дисках DVD-R «прожиг» происходит подобным же образом.
Немного другая ситуация с дисками CD, DVD и Blu-ray
, обладающими перезаписывающей функцией. На их поверхности не образуется таких темных точек, т.к. рабочий слой является не красителем, а специальным сплавом, который нагревается лазером до 600?C. Тогда, области поверхности диска, попавшие под луч лазера, становятся более темными и обладающими отражающими свойствами.
На данный момент, помимо CD дисков, которые можно считать пионерами в ряду оптических носителей, появились такие диски, как DVD и Blu-ray. Эти типы дисков отличаются друг от друга. Например, емкостью. Диск Blu-ray вмещает данных объемом до 25 Гб, диск DVD – до 5Гб, а диск CD – всего до 700Мб. Следующим отличием является способ чтения данных и их записи в Blu-ray приводах. За этот процесс отвечает лазер синий, длина волны которого в полтора раза меньше, чем у красного лазера CD или DVD приводов. Именно поэтому на поверхность дисков Blu-ray, равную по площади дискам других типов, можно записать информацию во много раз большего объема.
форматы лазерных дисков
Три вышеперечисленных типа лазерных дисков так же можно классифицировать по их форматам:
1. Диски CD-R, CD-RW — одинаковы по объему (до 700; бывает 800Мб, но такие диски читаются не всеми устройствами). Отличаются лишь тем, что CD-R – одноразовый записываемый диск, а CD-RW – многоразовый.
2. Диски формата DVD-R, DVD+R , а так же DVD-RW – отличаются лишь возможностью многократной перезаписи дисков DVD-RW, а в остальном параметры одинаковы. 4,7 Гб – объем стандартного диска DVD и 1,4Гб – объем DVD диаметром 8 см.
3. DVD-R DL, DVD+R DL – диски двухслойные, которые могут вмещать информацию 8,5Гб.
4. Форматы BD-R — Blu-ray диски однослойные, объемом 25 Гб и BD-R DL — Blu-ray диски двухслойные, объемом в 2 раза больше.
5. Форматы BD-RЕ, BD-RЕ DL Blu-ray диски – перезаписываемые, до 1000 раз.
Диски со знаками «+» и «-» — пережиток форматных споров. Изначально считалось, что «+» (например, DVD+R) — лидер для индустрии компьютеров, а «-» (DVD-R) — является стандартом качества для бытовой электроники. Сейчас практически вся техника с легкостью распознает диски обоих форматов. Явных преимуществ друг перед другом ни у одного из них нет. Материалы для их производства также идентичны
что из себя представляют оптические диски
Сама болванка, которую используют в домашних условиях для записи информации, по своим размерам ничем не отличается от дисков, выпущенных промышленным путем. Структура всех оптических носителей многослойна.
- Основа каждого – подложка . Она выполнена из поликарбоната, материала устойчивого к различным внешним воздействиям окружающей среды. Материал этот прозрачный и бесцветный.
- Далее следует рабочий слой . У записываемых и перезаписываемых дисков он отличается по своему составу. У первых – это органический краситель, у вторых спец-сплав, меняющий фазовое состояние.
- Затем идет слой отражающий . Он служит для отражения луча лазера, и в его состав могут входить алюминий, золото или серебро.
- Четвертый – защитный слой . Защитным слоем, представляющим собой твердый лак, покрываются только диски CD и Blu-ray.
- Последний слой – этикетка . Так называют верхний слой лака, способный быстро впитывать влагу. Именно благодаря ему, все чернила, попадающие на поверхность диска в процессе печати, быстро высыхают.
процесс переноса информации на диск
Теперь капля научной теории. Все оптические носители информации имеют дорожку в виде спирали, идущую из самого центра к краю диска. Именно по этой дорожке лазерный луч записывает информацию. Пятна, образуемые при «прожиге» лазерным лучом, называются «питы». Области поверхности, которые остались нетронутыми, называются «лэнды». В соответствии с языком двоичной системы 0 – это «пит», а 1 – это «лэнд». Когда диск начинает воспроизводиться, лазер считывает с него всю информацию.
«Питы» и «лэнды» имеют различную отражающую способность, следовательно, все темные и светлые области диска привод легко различает. А это и есть та самая последовательность из единиц и нулей, присущая всем физическим файлам. Постепенно появилась возможность повысить у фокусировки ее точность благодаря развитию технологий, которые добились уменьшения у лазерного луча длины его волны. Теперь на ту же область диска, что и раньше, можно разместить гораздо больший объем информации, т.к. расстояние между лазером и рабочим слоем напрямую зависит от длины волны. Короче волна – короче расстояние.
способы записи дисков
- Запись же диска в бытовых условиях происходит при помощи лазерного луча. Ее еще называют «прожиг » или «нарезка».
Запись при промышленном выпуске дисков называется штамповкой . Таким способом в большом количестве выпускаются диски с записью музыки, кинофильмов, компьютерных игр. Вся информация, которая попадает на диск при штамповке, представляет собой множество мельчайших углублений. Нечто подобное получалось, когда изготавливали грампластинки.
организация процесса записи на оптические носители информации
1 этап. Распознавание типа носителя. Загрузили диск и ждем, пока рекордер выдаст информацию о подходящей скорости записи и наиболее оптимальной мощности луча лазера.
2 этап. Программа, управляющая записью, делает запрос к рекодеру о типе используемого носителя, количестве свободного места и скорости, с какой следует записать диск.
3 этап. Указываем все необходимые данные, запрашиваемые программой, и составляем список файлов, требующих записи на диск.
4 этап. Программа передает рекордеру все данные и следит за всем процессом «прожига».
5этап. Рекодер устанавливает мощность луча лазера и запускает процесс записи.
Даже у носителей одинакового формата качество записи может кардинально отличаться. Чтобы качество записи оказалось высоким следует обращать внимание на скорость, заданную в записи. Существует «золотое правило» — меньше ошибок при меньшей скорости и, наоборот. Немалую роль при этом играет и сам рекордер, а именно, его модель.
подпись на оптических дисках
Диск, на котором появилась какая-то информация, желательно тут же подписать, во избежание неразберихи. Это можно сделать разными способами:
- печать текста на болванках, поверхность которых покрыта лаком и позволяет печатать тексты и изображения, используя МФУ со спец-лотком.
- с помощью рекордера, при поддержке им специальных технологий, которые выполняют нанесение текста и одноцветного изображения на специальную поверхность. Стоимость таких дисков может оказать в 2 раза больше стоимости простых дисков;
- подпись, сделанная самостоятельно вручную (специальным маркером);
- технология LabelTag – текст наносится непосредственно на дисковую рабочую поверхность. Надпись не всегда может хорошо читаться;
- наклейки, распечатанные отдельно на любом из принтеров. Их использование не приветствуется, т.к. они могут повреждать поверхность диска, отрываться в момент его воспроизведения.
продолжительность хранения оптических носителей информации
На этикетках новых дисков можно разглядеть срок, указывающий, сколько можно сохранять данные на этом носителе. Иногда эта цифра соответствует 30 годам. В реальности, такой срок практически невозможен. За свое существование диск может подвергаться различным воздействиям и повреждениям. Если он был записан в домашних условиях, то срок его хранения уменьшается еще больше. Только идеальные условия хранения позволят содержать все данные на дисках в целости и сохранности.
И сливались с густою массою мрака, тяготевшего над ними. Компакт-диск умирал…
(По мотивам: Н.В. Гоголь. Фонарь умирал )
Что такое компакт-диск
Википедия дает такое определение:
«Компакт-диск – оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи/считывания информации на/c который осуществляется при помощи лазера. Дальнейшим развитием CD -дисков стали DVD -диски. 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. Compact Disc Read Only Memory , компакт-диск только с возможностью чтения)…».
Компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, покрытую тончайшим слоем металла (золото, серебро, алюминий и др.) и защитным слоем лака, на который наносилась этикетка, представляющая содержание диска.
На внешней поверхности компакт-диска имеется кольцевой выступ высотой 0,2 мм, позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться этой поверхности.
В центре диска расположено отверстие диаметром 15 мм.
Масса диска – 15,7 г.
Формат хранения данных на CD , известный как Red Book (« книга»), был разработан компанией Philips . В соответствии с этим форматом на компакт-диск можно записывать звук в 2 канала с 16-битной импульсно-кодовой модуляцией и частотой дискретизации 44,1 кГц. Благодаря коррекции ошибок с помощью кода Рида-Соломона, лёгкие радиальные царапины не влияют на читаемость диска.
Информация записывается на диск в виде спиральной дорожки, состоящей из питов (англ. pit – впадина, «кратер», углубление – , неотражающее пятно на поверхности CD-ROM , представляющее двоичный "0"), выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит имеет примерно 100 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Промежутки между питами называются лендом (англ. land – контактная площадка, контактный участок – , отражающее пятно на поверхности CD-ROM , представляющее двоичную "1"). Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм.
Данные с компакт-диска считываются при помощи луча с длиной волны 780 нм. Принцип считывания информации лазером заключается в регистрации изменения интенсивности отражённого света. луч фокусируется на информационном слое в пятно диаметром 1,2 мкм. Если свет сфокусировался между питами (на ленде), то фотодиод регистрирует максимальный сигнал. В случае, если свет попадает на пит, фотодиод регистрирует меньшую интенсивность света.
Скорость чтения/записи CD указывается 150 КБ/с (то есть 153 600 байт/с). Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения/записи CD , равную 48 x 150 = 7200 КБ/с (7,03 МБ/с).
Компакт-диски изначально вмещали до 650МБ информации (или 74 минуты звукозаписи). Начиная с 2000 г., всё большее распространение получали диски объёмом 700МБ , позволяющие записать 80 минут аудио.
CD-ROM -ные легенды
…Существует легенда о том, что компакт-диск создали не Philips и Sony , а американский Рассел, работавший в компании Optical Recording . Якобы уже в 1971 г. он продемонстрировал своё изобретение для хранения данных. Делал он это для «личных» целей, желая предотвратить царапание своих виниловых пластинок иглами звукоснимателей. Спустя 8 лет подобное устройство было «независимо» изобретено компаниями Philips и Sony .
…Вице-президент корпорации Sony Ога (англ. Ohga ), обожавший классическую музыку, считал, что компакт-диск должен быть в состоянии вместить 9-ю симфонию Бетховена (самое популярное музыкальное произведение в Японии в 1979 г., согласно специально проведённому опросу!). В этом случае, по его мнению, на дисках можно будет распространять до 95% классических произведений. Дальнейшие исследования показали, что 9-я симфония в исполнении берлинского филармонического оркестра под руководством фон Караяна имела продолжительность 66 минут. А наиболее продолжительным исполнением стала симфония под руководством Фуртвенглера, исполненная на Байрейтском фестивале – 74 минуты. Якобы это и послужило решающим аргументом при принятии решения о первоначальной ёмкости диска – 650МБ информации (или 74 минуты звукозаписи).
…В Philips и Sony до мая 1980 г. не было единого мнения о внешнем диаметре диска. С точки зрения инженеров Sony , был достаточен диаметр в 100 мм, поскольку он позволяет миниатюризировать портативный проигрыватель. От высшего руководства Philips исходила идея сделать диск не более диагонального размера стандартной аудиокассеты (115 мм), имевшей на рынке большой успех. В мае 1980 г. руководители фирм пошли на компромисс и утвердили «окончательный» диаметр диска в 120 мм, ёмкость диска в 74 минуты аудиозаписи и частоту дискретизации в 44,1 кГц.
…Другая легенда гласит, что диаметр диска в 12 см выбран потому, что он соответствует размеру стандартной подложки под голландское …
История взлёта и падения, или Реквием компакт-диску
Компакт-диск (англ. Compact Disk , CD ) был разработан в 1979 г. голландской компанией Royal Philips Electronics совместно с японской Sony . Philips разработала технологический процесс производства компакт-дисков и проигрывателей с головками. Sony усовершенствовала ранее применявшийся в профессиональных цифровых магнитофонах свой способ записи (кодирования сигнала), обеспечивающий безошибочное считывание данных с диска (Pulse Code Modulation , PCM – импульсно-кодовая модуляция сигнала).
«Когда мы начинали, альтернативы не было, – вспоминает Крамер ( Kramer ), руководитель подразделения по оптическим разработкам лаборатории Philips в 70-е гг. XX в. – Попытка привнести цифровой звук в массы была весьма рискованной…».
В 1982 г. началось массовое производство компакт-дисков на заводе в городе Лангенхагене под Ганновером (Германия). Выпуск первого коммерческого музыкального CD – это был компакт-диск с записью альбома «The Visitors» группы ABBA – был анонсирован 20 июня 1982 г.
Продажи первых CD -проигрывателей начались осенью 1982 г. в Германии, а до рынка США они добрались только весной следующего года.
Значительный вклад в популяризацию компакт-дисков внесли корпорации Microsoft и Apple Computer . Скалли, возглавлявший тогда Apple Computer , в 1987 г. сказал, что компакт-диски произведут революцию в мире . И он оказался прав!..
Взлёту популярности компакт-дисков весьма споспешествовало то обстоятельство, что их стали использовать для записи не только музыки, но и любых (!) данных. А тут и все стали оснащаться приводом CD-ROM . Кроме того, широкое распространение получили диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disc Recordable; CD+R , CD-R ) – для однократной и CD-RW (Compact Disc ReWritable ; CD+RW , CD-RW ) – для многократной записи.
Компакт-диск имел оглушительный успех: к 2004 г. мировые продажи дисков CD , CD-ROM , CD-R , CD-RW достигли 30 млрд. штук. К 2007 г. в мире было продано около 200 млрд. CD (на каждого жителя Земли, включая младенцев и стариков, – не меньше 30 дисков!).
Но в 2007 г. начался закат эры компакт-дисков – продажи CD упали на 15%!..
Почти 30 лет компакт-диск возглавлял рынок музыкальных носителей. Но время не стоит на месте! С ростом объёмов информации появляются новые форматы носителей – DVD , , Blu-ray . Многие предпочитают просто « » музыку (или видео) в Интернете и скачать на свой жёсткий диск, чем покупать компакт-диски.
Можно назвать ещё много причин падения популярности компакт-дисков: малый объём CD , и т.д. и т.п.
Честно говоря, на CD давно уже не обращают внимания, – особенно с тех пор, как подешевели , а их объём существенно вырос. Кроме того, позволяет быстро скачивать большие объёмы информации.
Аналитики Gartner считают, что CD утратил свою коммерческую привлекательность – у него не осталось ни преимуществ, ни перспектив, – поэтому звукозаписывающая индустрия должна отказаться от компакт-дисков и вплотную заняться дистрибуцией музыки через Интернет.
Спасти формат CD не смогут никакие новшества и ухищрения, включая предложенный в 2007 г. компанией Walt Disney формат CDVU+ (CD View Plus ), который помимо музыкальных треков может включать другой мультимедийный контент.
Крупнейшая британская компания Linn Products первой отказалась от выпуска домашних и профессиональных CD - , после того как их продажи упали за 2 года на 40%.
1 апреля 2009 г. в Нью-Йорке закрылся крупнейший в мире музыкальный магазин Virgin Megastore . За несколько недель до своего закрытия культовый музыкальный на Таймс-сквер объявил полную распродажу. Но, тем не менее, в не было наплыва покупателей, несмотря на то, что скидки на товары достигали 60%, а сам магазин расположен в центре Манхэттена, где всегда очень многолюдно.
Флагман американской развлекательной индустрии Virgin Entertainment Group заявил, что закроет ещё 5 музыкальных магазинов – в Сан-Франциско, Денвере, Орландо, Голливуде и нижнем Манхэттене. Торговая сеть музыкальной и видеопродукции, некогда основанная на известного своими неординарными проектами миллиардера сэра Брэнсона, не выдержала конкуренции с интернет-рынком. Объём продаж упал с $230 млн. в 2002 г. до $76 млн. в 2008 г.
Итак, Его Величество Компакт-диск умер, да здравствует…