|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Оптические устройства хранения данных
Оптический диск – собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся по спиральной дорожке с помощью оптического излучения. Диск обычно плоский, его основа сделана из поликарбоната, на который нанесён специальный слой для хранения информации. Для считывания информации используется обычно луч лазера, который направляется на слой и отражается от него. При отражении луч искажается мельчайшими выемками (питами, от англ. pit - ямка, углубление) на слое, и это можно измерить.
Первое поколение оптических дисков Лазерный диск LaserDisc (разработка 1958 г., коммерческое применение 1978 г.). Применялся в 1978-2000 гг. в сфере домашнего просмотра кинофильмов. Обеспечивал значительно лучшее качество по сравнению с распространенными в то время видеокассетами. Технологии, отработанные в этом формате, затем были использованы в CD и DVD.
Компакт-диск (CD) был разработан в 1979 году компаниями Philips и Sony. На Philips разработали общий процесс производства, основываясь на своей более ранней технологии лазерных дисков. Sony, в свою очередь, использовала собственный метод кодирования сигнала PCM – Pulse Code Modulation, использовавшийся ранее в цифровых профессиональных магнитофонах. В 1982 году началось массовое производство компакт-дисков. Выпуск первого коммерческого музыкального CD был анонсирован 20 июня 1982 г. История гласит, что на нем был записан альбом «The Visitors» группы ABBA. Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки так называемых питов (углублений), 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. Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм. Принцип считывания информации лазером для всех типов носителей заключается в регистрации снижения интенсивности отраженного света. Лазерный луч фокусируется на информационном слое в пятно диаметром ~1, 2 мкм. Если свет сфокусировался между питами, то фотодиод регистрирует максимальный сигнал. В случае, если свет попадает на пит, фотодиод регистрирует ме́ ньшую интенсивность света. Скорость чтения/записи CD указывается кратной 150 кБ/с (то есть 153 600 байт/с). Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) CD, равную 48 x 150 = 7200 KБ/с (7, 03 MБ/с). Существуют диски, предназначенные для записи в домашних условиях. В таких дисках используется специальный активный материал, позволяющий производить запись/перезапись информации. Различают: – CD-R (Compact Disc Recordable), 1988 г., – диски для однократной записи, с органическим активным материалом, запись осуществляется путём разрушения химических связей материала, что приводит к его потемнению; – CD-RW (Compact Disc ReWritable), 1997 г., для многократной записи, с неорганическим активным материалом, запись осуществляется изменением коэффициента отражения материала в результате его перехода из аморфного агрегатного состояния в кристаллическое и наоборот. И в том и в другом случае запись производится модуляцией мощности лазера.
Второе поколение оптических дисков
DVD MiniDisc DataPlay GD-ROM Fluorescent Multilayer Disc Universal Media Disc
Первые диски и проигрыватели DVD появились в ноябре 1996 в Японии и в марте 1997 в США, приводы по стоимости ~$17000, сами диски - по $50. Изначально «DVD» расшифровывалось как «Digital Video Disc» (цифровой видеодиск), поскольку данный формат первоначально разрабатывался как замена видеокассетам. Позже стали расшифровывать DVD как Digital Versatile Disc (цифровой многоцелевой диск). Для считывания и записи DVD используется красный лазер с длиной волны 650 нанометров. Единица скорости (1x) чтения/записи DVD составляет 1 385 000 байт/с (то есть около 1352 Кбайт/с = 1, 32 Мбайт/с), что примерно соответствует 9-й скорости (9x) чтения/записи CD, которая равна 9 × 150 = 1350 Кбайт/с. Таким образом, 16-скоростной привод обеспечивает скорость чтения (или записи) DVD равную 16 × 1, 32 = 21, 12 Мбайт/с. Физически DVD может иметь одну или две рабочие стороны и один или два рабочих слоя на каждой стороне. От их количества зависит ёмкость диска (из-за чего они получили также названия DVD-5, − 9, − 10, − 18, по принципу округления ёмкости диска в Гб до ближайшего сверху целого числа)
GD-ROM (сокращение от англ. Gigabyte Disc read-only memory) – формат оптических дисков, разработанный компанией Yamaha для Sega. Он подобен стандарту CD-ROM за исключением того, что биты на диске упакованы плотнее, обеспечивая более высокую емкость (приблизительно 1.2 гигабайта
Universal Media Disc (UMD) – оптический накопитель, разработанный компанией Sony для использования в игровых приставках PlayStation Portable. Емкость: 1.80 Гб (двуслойный), 900 Мб (однослойный). Длина волны лазера: 660 nm (красный)
Флуоресцентный многоуровневый диск (FMD) – формат оптического носителя, разработанный компанией «Constellation 3D», использующий флуоресценцию вместо отражения для хранения данных. Форматы, основанные на измерении интенсивности отраженного света (такие как CD или DVD), имеют практическое ограничение в 2 слоя хранения данных, главным образом, из-за эффекта интерференции. Однако использование флуоресценции позволяет работать, соответствуя принципам объёмной оптической памяти и иметь до 100 слоёв. Они позволяют вместить объём до 1 Тб при размерах обычного компакт-диска. Питы на диске заполнены флуоресцентным материалом. Когда лазерный луч фокусируется на них, они вспыхивают, излучая световые волны разных длин. Поскольку слои не содержат металлы, они прозрачны, и свет проходит через них беспрепятственно. Это позволяет иметь множество слоёв. Главное ограничение – суммарная толщина диска. Образец диска объемом 50 Гб был представлен на компьютерной выставке COMDEX в ноябре 2000 года. Первые образцы использовали красные лазеры с длиной волны 650 нм и имели объём 140 ГБ. Последующие модификации использовали сине-фиолетовые лазеры с длиной волны 405 нм и вместимостью до 1 Тб. Затем компания «Constellation 3D» прекратила работу из-за скандала, начавшегося после выставки COMDEX 2000 (представленный образец был фальшивым и проигрывался на обычном поддельном приводе). Вследствие этого компания обанкротилась. Вскоре сформированная компания D Data Inc. приобрела патент на эту разработку в 2003 году и представила её под именем цифрового многослойного диска (DMD).
Цифровой Многослойный Диск («DMD» – с англ. «Digital Multilayer Disk») является оптическим диском, разработанным компанией D Data Inc. Диск основан на трехмерной оптической технологии хранения данных, разработанной для FMD. Диск основан на технологии красного лазера и составлены из нескольких слоев данных, к которым присоединяется флуоресцентный материал, который реагирует на освещение красного лазера. DMD-диски на красном лазере могут потенциально иметь до 100 Гб места для хранения данных.
Третье поколение оптических дисков Blu-ray Disc HD DVD Forward Versatile Disc Ultra Density Optical Versatile Multilayer Disc
Blu-ray (букв. «голубой-луч») получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» (технически сине-фиолетового) лазера. Представлен общественности в 2006 году. Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 23, 3, 25, 27, 0 или 33 Гб, двухслойный диск может вместить 46, 6, 50, или 54 Гб. Возможно применение и большего количества слоев, так, 5 октября 2009 года японская корпорация TDK сообщила о создании записываемого десятислойного Blu-ray диска емкостью 320 Гигабайт. Применяются также диски BD-R (одноразовая запись) и BD-RE (многоразовая запись). Выпускаются как диски стандартного размера 120 мм, так и размером 80 мм для использования в цифровых фото- и видеокамерах.
HD DVD (англ. High-Density DVD – DVD высокой ёмкости) – еще одна технология записи оптических дисков, бывший основной конкурент BD. Разработка и развитие были прекращены в начале 2008 года.
Ultra Density Optical (UDO) – формат оптического диска для хранения видео высокой чёткости. UDO представляет собой картридж 5.25” с оптическим диском внутри. Объём диска на данный момент составляет от 60 Гб до 120 Гб. Для записи может использоваться как красный лазер (650нм), так и сине-фиолетовый (405 нм), причем во втором случае максимальный объем диска может достигать 500 Гб. Формат представлен в 2000 г., используется для хранения видео высокой чёткости.
HD VMD (Hí gh Dé nsity - Versá tile Multilá yer Disc) - формат цифровых носителей на оптических дисках, предназначенный для хранения видео высокой чёткости, представлен в 2006 г. На одной стороне HD VMD-диска помещает до 5 Гб данных, но за счёт того, что диски являются многослойными (до 20 слоёв) их ёмкость достигает 100 Гб. Для чтения и записи используется красный (650нм) лазер, что позволяет производить устройства, совместимые с дисками CD и DVD.
Четвертое поколение оптических дисков
Holographic Versatile Disc SuperRens Disc
Голографический многоцелевой диск (Holographic Versatile Disc) использует технологию, известную как голография. Два лазера: один – красный, а второй – зелёный, сведённые в один параллельный луч. Зелёный лазер читает данные, закодированные в виде сетки с голографического слоя близкого к поверхности диска, в то время как красный лазер используется для чтения вспомогательных сигналов с обычного компакт-дискового слоя в глубине диска. Вспомогательная информация используется для отслеживания позиции чтения. Предполагаемая информационная ёмкость этих дисков – до 3.9 терабайт (TB), что сравнимо с 6000 CD, 830 DVD или 160 однослойными дисками Blu-ray; скорость передачи данных – 1 Гбит/сек. HVD стандарт был утверждён и опубликован 28 июня 2007 года.
Флэш-память Флэш-память. Флэш-память – особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Изобретена в компании Toshiba инженером Фудзио Масуокой в 1984 г. Название «флэш» было дано коллегой Масуоки во время разработки первых микросхем флэш-памяти (в 1984 г.) как характеристика скорости стирания микросхемы флэш-памяти " in a flash" – в мгновение ока. Коммерческое использование начала Intel в 1988 г. Энергонезависимая – не требует дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи и чтения). Перезаписываемая – допускает изменение (перезапись) хранимых в ней данных. Полупроводниковая (твердотельная) – не содержит механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построена на основе интегральных микросхем (IC-Chip). Флэш-память исторически происходит от ROM-памяти, но функционирует подобно RAM (Random Access Memory). Данные флэш хранит в ячейках памяти, похожих на ячейки в DRAM. Замены памяти SRAM и DRAM флэш-памятью до настоящего времени не произошло из-за двух особенностей флэш-памяти: флэш работает существенно медленнее и имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10.000 до 10.000.000 для разных типов). В то же время, информация, записанная на флэш-память, может храниться длительное время (от 20 до 100 лет), устройство способно выдерживать значительные механические нагрузки. Таким образом, основные преимущества флэш-памяти перед жёсткими дисками и носителями CD-ROM: – значительно (примерно в 10-20 и более раз) меньшее потребление энергии во время работы; – значительно меньшие размеры; – отсутствие механически движущихся частей. Основные характеристики: – форм-фактор (тип карты). Применяются USB-флэш-карты, снабженные адаптером для подключения в USB-разъему компьютера. Помимо них, широко распространены флэш-карты, предназначенные для использования в мобильной цифровой технике, это:
Основная отличительная черта SD – технология защиты авторских прав: карта имеет криптозащиту от несанкционированного копирования, повышенную защиту информации от случайного стирания или разрушения и механический переключатель защиты от записи. Карты SD нельзя использовать в устройствах со слотом MMC. – объем, варьируется в широких; – скорость чтения. В основном флеш-карты имеют большой разброс скоростей и обычно маркируются в скоростях стандартного CD-привода (150 КБ/с). Так, указанная скорость в 100x означает 100 × 150 КБ/с = 15 000 КБ/с = 14.65 МБ/с; – скорость записи. Скорость записи в 3-10 раз ниже скорости чтения. Может маркироваться как кратно скорости стандартного CD-привода, так и в классах, в этом случае класс показывает пиковую скорость записи. Так, Class 6 – скорость записи информации на карту до 6 Мб/с.
Твердотельные накопители
Твердотельный накопитель (англ. SSD, Solid State Drive, Solid State Disk) – энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство без движущихся механических частей. Следует различать твердотельный накопители основанные на использовании энергозависимой (RAM SSD) и энергонезависимой (NAND или Flash SSD) памяти. Первые накопители подобного типа (на ферритовых сердечниках) были созданы еще для ламповых вычислительных машин в 50-е годы. Однако с появлением барабанных, а затем и дисковых накопителей вышли из употребления из-за чрезвычайно высокой стоимости. В 1995 г. был разработан первый твердотельный накопитель на flash-памяти. Перспективы развития и применения весьма широки, стоимость таких носителей потенциально ниже, чем HDD, а объем хранимой информации может быть на порядки больше. Достоинства по сравнению с жесткими дисками: – меньше время включения устройства; – отсутствие движущихся частей; – более высокая производительность: чтение до 270 МБ/с, запись до 270 МБ/с; – низкая потребляемая мощность; – полное отсутствие шума от движущихся частей и охлаждающих вентиляторов; – высокая механическая стойкость; – широкий диапазон рабочих температур; – практически устойчивое время считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации; – малый размер и вес. Недостатки: – высокая цена за 1 ГБ (от 3 долларов за гигабайт); – чувствительность к некоторым эффектам, например, внезапной потере питания, магнитным и электрическим полям; – ограниченное количество циклов перезаписи: обычная флеш-память позволяет записывать данные до 100 тыс. раз, более дорогостоящие виды памяти – до 5 млн. раз;
Видеокарта Видеокарта (известна также как графи́ ческая пла́ та, графи́ ческий ускори́ тель, графи́ ческая ка́ рта, видеоада́ птер) (англ. videocard) – устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. Современные видеокарты имеют встроенный графический микропроцессор, производящий дополнительную обработку изображения вместо центрального процессора. Видеокарта может быть выполнена как отдельное устройство либо встроена в системную плату. Один из первых графических адаптеров для IBM PC появился в 1981 году. Он работал только в монохромном текстовом режиме с разрешением 80× 25 символов и поддерживал пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. Никакой цветовой или графической информации он передавать не мог, цвет букв определялся моделью монитора. Спустя несколько лет появились цветные видеоадаптеры, также появилась поддержка графического режима, то есть стало возможным выводить произвольные графические изображения на монитор. Дальнейшее развитие адаптеров привело к устройствам, способным обрабатывать изображения, характеризующиеся высоким разрешением – несколько тысяч пикселов в ширину и высоту – и цветностью – до 4 млрд. оттенков на каждую точку. Максимальное разрешение зависит от объема памяти, доступного видеоадаптеру, а также определяется его быстродействием. Графический пользовательский интерфейс, появившийся в середине 80-х годов прошлого века, стимулировал новый этап развития видеоадаптеров. Появилось понятие «графический ускоритель» (graphics accelerator). Это видеоадаптер, который производит выполнение ряда графических функций на аппаратном уровне. К числу этих функций относятся, перемещение больших блоков изображения из одного участка экрана в другой (например при перемещении окна), заливка участков изображения, рисование линий, дуг, шрифтов, аппаратная поддержка курсора и т. п. Прямым толчком к развитию столь специализированного устройства явилось то, что применение графического пользовательского интерфейса требует от центрального процессора немалых вычислительных ресурсов, и при этом востребовано пользователем в силу удобства. Современный графический ускоритель как раз и призван снять с центрального процессора львиную долю вычислений по окончательному выводу изображения на экран. Вычислительным центром графического ускорителя является графический процессор (англ. Graphics Processing Unit, GPU). Современные графические процессоры имеют специализированную архитектуру, благодаря которой намного эффективнее в обработке графической информации, чем центральный процессор. Однако эта архитектура отличается весьма ограниченным набором команд, благодаря чему применение графического процессора в других целях неэффективно. Основные характеристики видеокарты: – производитель – nVidia (GeForce), ATI/AMD (Radeon), Intel; – объем видеопамяти; – быстродействие видеопамяти; – аппаратная поддержка трехмерных библиотек (DirectX, OpenGL); – охлаждающая подсистема. (пояснить) Существуют также специализированные видеоадаптеры, предназначенные для использования в системах видеомонтажа, инженерного проектирования и т.д. Микропроцессоры в таких видеокартах разработаны с учетом специфики решаемых задач. Например, это видеокарты компании 3DLabs.
Корпус Систе́ мный блок (сленг. системник, корпус) – функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты ПК от внешнего воздействия и механических повреждений. Он поддерживает необходимый температурный режим, экранирует электромагнитное излучение от внутренних компонентов и является основой для дальнейшего расширения системы. Системные блоки чаще всего изготавливаются из деталей на основе стали, алюминия и пластика, иногда используются древесина или органическое стекло. Наиболее распространенные типы корпусов: – горизонтальные – десктоп – слим (406 x 406 x 101 – ультраслим (381 x 352 x 75) – вертикальные – минитауэр (152 x 432 x 432) – мидитауэр (173 x 432 x 490) – тауэр (190 x 482 x 820) – бигтауэр (размеры варьируются).
Блок питания Компьютерный блок питания – компонент, предназначенный для снабжения узлов компьютера электроэнергией. В его задачу входит преобразование сетевого напряжения до заданных значений, их стабилизация и защита от незначительных помех питающего напряжения. Также, будучи снабжён вентилятором, он участвует в охлаждении системного блока. Основным параметром компьютерного блока питания является максимальная мощность, потребляемая из сети. В настоящее время существуют блоки питания с мощностью от 50 (встраиваемые платформы малых форм-факторов) до 1600 Вт.
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-03-29; Просмотров: 198; Нарушение авторского права страницы