Внешние запоминающие устройства

2. Современные внешние запоминающие устройства  

2.1 Устройство чтения компакт-дисков (CD-ROM)  

Компакт-диски имеют в диаметре 12 см и изначально вмещали до 650 мегабайт информации (или 74 минуты аудио). 
Однако, начиная приблизительно с 2000 года, всё большее распространение получали диски объёмом 700 мегабайт, которые позволяют записать 80 минут аудио, впоследствии полностью вытеснившие диск объемом 650 мегабайт. Встречаются и носители объёмом 800 мегабайт (90 минут) и даже больше, однако они могут не читаться на некоторых приводах компакт-дисков. Бывают также мини-CD диаметром 8 см, на которые вмещается около 140 или 210 Мб данных или 21 минута аудио, и CD, формой напоминающие кредитные карточки (т. н. диски-визитки). 
Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки так называемых питов (углублений), выдавленных на алюминиевом слое (в отличие от технологии записи CD-ROM’ов где информация записывается цилиндрически). Компакт-диски бывают CD-ROM, CD-R для однократной записи, CD-RW для многократной записи. Диски последних двух типов предназначены для записи в домашних условиях на специальных пишущих приводах. В некоторых CD-плеерах и музыкальных центрах такие диски могут не читаться (в последнее время все производители бытовых музыкальных центров и CD-плееров включают в свои устройства поддержку чтения CD-R/RW). Скорость чтения/записи CD указывается кратной 150 KБ/с (то есть 153 600 байт/с). 
Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) CD дисков, равную 48 x 150 = 7200 KБ/с (7,03 MБ/с).

2.2 DVD.

Отличия DVD от обычных CD-ROM   Самое основное отличие - это, естественно, объем записываемой информации. Если на обычный CD-диск можно записать 640 Мб, то на один DVD-диск помещается от 4,7 до 17 Гб. В DVD используется лазер с меньшей длиной волны, что позволило существенно увеличить плотность записи, а кроме того, DVD подразумевает возможность двухслойной записи информации, то есть на поверхности компакта находится один слой, поверх которого наносится еще один, полупрозрачный, и первый считывается сквозь второй параллельно. 
В самих носителях тоже отличий больше, чем кажется на первый взгляд. Из-за того, что плотность записи существенно возросла, а длина волны стала меньше, изменились и требования к защитному слою - для DVD он составляет 0,6 мм против 1,2 мм у обычных CD. Естественно, что диск такой толщины будет значительно более хрупким, по сравнению с классической болванкой. Поэтому еще 0,6 мм обычно заливаются пластиком с двух сторон, чтобы получились те же 1,2 мм. Но самое главное преимущество такого защитного слоя в том, что благодаря его малому размеру на одном компакте стало возможным записывать информацию с двух сторон, то есть удваивать его емкость, при этом оставляя размеры практически прежними. 
Емкость DVD Существует пять разновидностей DVD-дисков: 1. DVD5 - однослойный односторонний диск, 4,7 Гб, или два часа видео; 2. DVD9 - двухслойный односторонний диск, 8,5 Гб, или четыре часа видео; 3. DVD10 - однослойный двухсторонний диск, 9,4 Гб, или 4,5 часа видео; 4. DVD14 - двухсторонний диск, два слоя на одной и один на другой стороне, 13,24 Гб, или 6,5 часов видео; 5. DVD18 - двухслойный двухсторонний диск, 17 Гб, или более восьми часов видео. Последний вариант, DVD18, из-за слишком дорогой и сложной технологии производства в природе встречается очень редко. Самые популярные стандарты - DVD5 и DVD9. Возможности Ситуация с DVD-носителями сейчас напоминает аналогичную с CD, на которых долгое время тоже хранили только музыку. Сейчас можно встретить не только фильмы, но и музыку (так называемые DVD-Audio) и сборники софта (в основном, демонстрационные версии, которые занимают на болванке совсем небольшой кусочек места и выпускаются на DVD только из соображений престижа). Естественно, что основной областью использования является кинопродукция. 
Разработчикам софта и игр пока что не нужны все возможности DVD, но в скором будущем ситуация будет меняться. Механические повреждения К механическим повреждениям диски CD и DVD одинаково чувствительны. Однако из-за гораздо более высокой плотности записи потери на DVD-диске будут более значительными (плотность данных намного больше). Защита от копирования Кроме региональной защиты, есть еще одна - все содержимое DVD-диска шифруется, чтобы его нельзя было воспроизвести после копирования. А ключ состоит из двух частей: первая часть - это ключ, хранящийся на самом диске (всего их хранится около 400, и только один является подходящим), а вторая находится в памяти своего проигрывателя И сейчас есть программы, которые позволяют расшифровывать содержимое DVD. 
Есть и программы, позволяющие сразу создавать образ диска для его дальнейшего копирования.  

2.3 Blu-ray Disc  

t;line-height: 150%'>Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 23.3, 25, 27 или 33 Гб, двухслойный диск может вместить 46,6, 50, или 54 Гб. Также в разработке находятся диски вместимостью 100 Гб и 200 Гб с использованием соответственно четырёх и шести слоёв. В дополнение к стандартным дискам размером 120 мм, выпущены варианты дисков размером 80 мм для использования в цифровых фото- и видеокамерах. Планируется, что их объём будет достигать 15 Гб для двухслойного варианта.   Физический размер Однослойная вместимость Двухслойная вместимость 120 мм 23.3/25/27 Гб 46.6/50/54 Гб 80 мм 7.8 Гб 15.6 Гб   Технические детали Лазер и оптика В технологии Blu-ray для чтения и записи используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. 
Обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно. Такое уменьшение позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD-диском — до 0,32 микрон — и увеличить плотность записи данных. Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12 см дисках того же размера, что и у CD/DVD, скорость считывания до 432 Мбит/c. Из-за того, что на дисках Blu-Ray данные расположены слишком близко к поверхности, первые версии дисков были крайне чувствительны к царапинам и прочим внешним механическим воздействиям из-за чего они были заключены в пластиковые картриджи. Этот недостаток вызывал большие сомнения относительно того, сможет ли формат Blu-ray противостоять стандарту HD DVD— своему основному конкуренту. 
 
HD DVD помимо своей более низкой стоимости может нормально существовать без картриджей, также как форматы DVD и CD, что делает его более понятным для покупателей, а также более интересным для производителей и дистрибьюторов, которые могут быть обеспокоены дополнительными затратами из-за картриджей. В формате Blu-ray применен экспериментальный элемент защиты под названием BD+, который позволяет динамически изменять схему шифрования. Стоит шифрованию быть сломанным производители могут обновить схему шифрования, и все последующие копии будут защищены уже новой схемой. Таким образом, единичный взлом шифра не позволит скомпрометировать всю спецификацию на весь период её жизни. Все Blu-ray проигрыватели смогут выдавать полноценный видеосигнал только через защищённый шифрованием интерфейс.

 
  2.4 Карты памяти  

 Наиболее распространенные типы карт памяти: CompactFlash (CF), MultiMeda Card, SD Card, Memory Stick, SmartMedia, xD-Picture Card, PC-Card (PCMCIA или ATA-Flash). Существуют и другие портативные форм-факторы флэш-памяти, однако встречаются они намного реже перечисленных. Флэш-карты бывают двух типов: с параллельным (parallel) и с последовательным (serial) интерфейсом. Параллельный: ·                     PC-Card (PCMCIA или ATA-Flash) ·                     CompactFlash (CF) ·                     SmartMedia (SSFDC) Последовательный: ·                     MultiMedia Card (MMC) ·                     SD-Card (Secure Digital - Card) ·                     Sony Memory Stick Normal style='text-align:justify;text-indent:36.0pt;line-height: 150%'>Самым старым и самым большим по размеру следует признать PC Card (ранее этот тип карт назывался PCMCIA [Personal Computer Memory Card International Association]). Карта снабжена ATA контроллером. 
Благодаря этому обеспечивается эмуляция обычного жесткого диска. В настоящее время флэш-память этого типа используется редко. PC Card бывает объемом до 2GB. Существует три типа PC Card ATA (I, II и III). Все они отличаются толщиной (3,3 5,0 и 10,5 мм соответственно). 
Все три типа обратно совместимы между собой (в более толстом разъеме всегда можно использовать более тонкую карту, поскольку толщина разъема у всех типов одинакова – 3,3 мм). Питание карт - 3,3В и 5В. ATA-flash как правило относится к форм фактору PCMCIA Type I.   Тип Длина Ширина Толщина Использование Type I 85,6 мм 54 мм 3,3 мм Память (SRAM, DRAM, Flash и т. д) Type II 85,6 мм 54 мм 5 мм Память, устройства ввода-вывода (модемы, сетевые карты и т.д) Type III 85,6 мм 54 мм 10,5 мм Устройства хранения данных, жёсткие диски   Конструкция карт CompactFlash обеспечивает эмуляцию жёсткого диска с АТА интерфейсом. Разъёмы Compact Flash расположены на торце карты, электрически и функционально повторяя назначение контактов PCMCIA. Карты Compact Flash поддерживают два напряжения: 3.3В и 5В, любая карта SmartMedia (SSFDC - Solid State Floppy Disk Card) 8 из 22-х контактов карты используются для передачи данных, остальные используются для питания микросхемы, управления и несут на себе другие вспомогательные функции. Толщина карты всего лишь 0,76мм. SmartMedia - единственный формат флэш-карт, не имеющий встроенного контроллера. 
На карте имеется специальное углубление (в форме кружочка). Если в это место приклеить соответствующей формы токопроводящий стикер, то карта будет защищена от записи. По сравнению с другими картами флэш-памяти, в которых используется полупроводниковая память, размещённая на печатной плате вместе с контроллером и другими компонентами, SmartMedia устроена очень просто. xD-Picture Card - XD следует расшифровывать как eXtreme Digital. Теоретически емкость карт xD может достигать 8ГБ. 
Сообщается, что скорость записи данных на xD будет достигать 3 Мбайт/с, а скорость чтения - 5 Мбайт/с. Размеры карты: 20 х 25 х 1,7 мм. Контакты у XD расположены, так же как и у SmartMedia, на лицевой части карты. Карта разработана в качестве замены SmartMedia и продается по сравнимой со SmartMedia цене (возможно, из-за отсутствия встроенного контроллера), благо чипы для xD-Picture Card производятся Toshiba. Теоретический предел емкости – 8GB. 
Карты MMC содержат 7 контактов, реально из которых используется 6, а седьмой формально считается зарезервированным на будущее. По стандарту MMC способна работать на частотах до 20МГц. Карточка состоит из пластиковой оболочки и печатной платы, на которой расположена микросхема памяти, микроконтроллер и разведены контакты. MultiMedia Card работает с напряжением 2.0В - 3.6В, однако спецификацией предусматриваются карты с пониженным энергопотреблением - Low Voltage MMC (напряжение 1.6В - 3.6В). Стандарт SPI определяет только разводку, а не весь протокол передачи данных. 
По этой причине в MMC SPI используется подмножество команд протокола MMC. Режим SPI предназначен для использования в устройствах, которые используют небольшое количество карт памяти (обычно одну). преимущество использования режима SPI состоит в возможности использования уже готовых решений, уменьшая затраты на разработку до минимума. Недостаток состоит в потере производительности на SPI системах, по сравнению с MMC. SD-Card работает с напряжением 2,0В - 3,6В, однако спецификацией предусматриваются SDLV-карты (SD Low Voltage) с пониженным энергопотреблением (напряжение 1,6В - 3,6В), кроме того, спецификацией предусмотрены карты толщиной 1,4мм, без переключателя защиты от записи. 
Фактически карточки SD являются дальнейшим развитиемстандарта MMC. Флэш-карты SD обратно совместимы с MMC (в устройство с разъемом SD можно вставить MMC, но не наоборот). Особенных технических инноваций в MemoryStick не заметно, разве что переключатель защиты от записи (Write Protection Switch) выполнен действительно грамотно, да контакты хорошо упрятали. На питание у MemoryStick отведено 4 из 10 контактов, еще 2 контакта зарезервированы, один контакт используется для передачи данных и команд, один для синхронизации, один для сигнализации состояния шины (может находиться в 4-х состояниях), а один для определения того, вставлена карта, или нет. Карта работает в полудуплексном режиме. 
Максимальная частота, на которой может работать карта - 20МГц. Зарезервированные контакты (по непроверенным данным) используются в устройствах на базе интерфейса MemoryStick. Кроме вышеперечисленных форм-факторов флэш-памяти, флэш так же бывает в виде модулей SIMM и DIMM. Такие модули часто используются в факсимильных аппаратах, принтерах, и т.п. 
Часто можно встретить флэш-память в виде устройств, заменяющих обычные жёсткие диски (Disk On Module (DOM)-накопители). Такие накопители имеют стандартный интерфейс IDE и используются в устройствах, работающих в экстремальных условиях (повышенная тряска, пыль и т.п.) – там, где обычные жесткие диски, по тем, или иным причинам применять не желательно. Для переноса данных удобно использовать накопители с интерфейсом USB - новый тип внешнего носителя информации для компьютера, появившийся благодаря широкому распространению интерфейса USB (универсальной шины) и преимуществам микросхем Flash памяти. 
Достаточно большая емкость при небольших размерах, энергонезависимость, высокая скорость передачи информации, защищённость от механических и электромагнитных воздействий, возможность использования на любом компьютере - всё это позволило USB Flash Drive заменить или успешно конкурировать со всеми существовавшими ранее носителями информации.  Флэш-память наиболее известна применением в USB флэш-носителях. В основном применяется NAND тип памяти, которая подключается через USB по интерфейсу USB. Данный интерфейс поддерживается всеми ОС современных версий. Благодаря большой скорости, объёму и компактным размерам USB флэш-носители полностью вытеснили с рынка дискеты. 
Они компактны, лёгко перезаписывают файлы и имеют большой объём памяти (от 32 Мб до 128 Гб). Сейчас активно рассматривается возможность замены жёстких дисков на флэш-память. В результате компьютер будет включаться мгновенно, а отсутствие движущихся деталей увеличит срок службы. Распространение ограничивает высокая цена за Гб и меньший срок годности, чем у жёстких дисков из-за ограниченного количества циклов записи.  

2.5 Другие устройства накопления и хранения информации  

Кроме вышеперечисленных основных устройств накопления и хранения информации существуют некоторые другие, по разным причинам менее популярные. 
К таким устройствам относятся:  - магнитооптические диски;  - бернулли-диски;  - устройства резервирования данных;  - некоторые другие устройства. Все эти устройства имеют разные емкости, скорости доступа к информации, свои минусы и плюсы, а также разную цену. У них есть свои ограничения, но есть и несомненные достоинства. Одно у них всех есть общее - эти устройства были созданы для хранения, накопления и резервирования данных.

Заключение  

Таким образом в ходе работы удалось:

1. исследовать основные технологии организации систем долговременного хранения информации. 
2. провести анализ технических характеристик устройств В ходе исследования были проанализированы технические характеристики внешних запоминающих устройств, начиная от накопителей на магнитных лентах и заканчивая самыми современными ВЗУ на сегодняшний день - Blu-ray Disc, которые являются наиболее перспективными в наши дни. Широкое использование современных ВЗУ говорит об их приемлемой цене за 1 Гб памяти, что делает их все более доступными для российского покупателя, говорит об удобстве эксплуатации, транспортизации. Одним из наиболее интересных и приковывающих к себе внимание ВЗУ является жесткий диск, который, располагаясь внутри компьютера, одновременно является внешним запоминающим устройством. Современные технологии записи информации продолжают стремительно развиваться. Особенно в последние годы. 
Прогресс движется в сторону увеличения ёмкости, увеличения скорости и надёжности систем сохранения информации. Те решения, которые ещё вчера были приемлемы только для серверов, сегодня становятся нормальными для обычных домашних рабочих станций или даже с трудом удовлетворяющими их потребностям. Это вполне нормально, т.к. производительность процессоров стремительно растет, а программы наделяются всё большими и большими способностями. 
Всё это сопровождается постоянным снижением цен, что делает новейшую технику сравнительно доступной. Хотя технология устройств DVD с перезаписью воспринимается как следующий "большой скачок", на горизонте уже появились другие технологии. Например, технология записи с близким расположением головки к поверхности обещает достижение высокой плотности записи — до 20 Гбайт данных на диск со временем доступа 15 мс, что почти соответствует быстродействию жестких дисков. Из всего этого можно извлечь следующий урок: рынок оптических устройств хранения данных всегда будет находиться в состоянии изменения, а каждые 4—5 лет нас ожидает радикальная смена технологий. Таким образом, с точки зрения покупателей, оптические запоминающие устройства не отличаются от любой другой компьютерной технологии, и разобраться в них будет не сложнее, но и не легче. 
 
Список используемых источников:  

1. www.5ballov.ru.

2. www.Wikipedia.org

3.Журнал “Хакер” №10(70) за окт.2004г.

4. Журнал «MegaPlus», 2007 г.

5. Журнал «CHIP», январь 2008 г.

6. Журнал «КомпьютерПресс», март 2008 г.

7. Журнал «КомпьютерПресс», апрель 2008 г. 
 
8. Журнал «PC World» №4, 2008 г.

9. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2003. – М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2003

10. Глушаков С.В. «Персональный компьютер» 2007. – Издательство «АСТ» 11. «Энциклопедия персонального компьютера», 2008 г.