lection 10 (Презентации лекций), страница 3

Момент перехода между питом илэндом кодирует логическую единицу и образуетчасть EFM паттерна, декодируемуювпоследствии в стандартный байт. EFM паттерндля CD и DVD имеет разную длину (14 и 16 битсоответственно)Поверхность CD подэлектронным микроскопомФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМЗапись цифровой информации: CD-RПоликарбонатный диск имеет направляющую спиральную дорожку. Со стороныэтой дорожки поверхность покрыта записывающим слоем (органическийкраситель), затем идет отражающий слой (серебро, золото). Далее идет слойзащитного лака, на который краской наносятся надписи и рисункиТипы записывающего слоя:Цианин – сине-зеленый цвет рабочей поверхности.Химически нестоек, недолгое хранение записаннойинформацииАзо-краситель – тѐмно-синий цвет рабочей поверхности.Химически стоек, информация хранится до 100 летФталоцианин – бледно салатовый или золотистый рабочийслой.

Менее чувствительны к солнечному свету и УФизлучению, информация может храниться сотни летФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМЗапись цифровой информации: CD-RПри нагревании красителя выше определѐнной температуры он разрушается итемнеет, меняя отражательную способность «прожженной» зоны. Управляямощностью излучения лазера во времени, на записывающем слое получаютчередование темных и светлых пятен, которые при чтении (меньшая мощностьизлучения лазера) интерпретируются как питыПрожигание записывающего слоя - необратимый химическийпроцесс.

Поэтому записанную на CD-R информацию нельзястереть, однако информацию можно записывать по частям сессиямиФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМЗапись цифровой информации: CD-RWТехнология CD-RW - в отличие от СD-R позволяет проводить многократную(~ 1000 раз) перезапись данныхCD-RW был представлен в 1997 г. (CD-E, стираемый компакт-диск).

Похож на CD-R,но записывающий слой изготовлен из халькогенидных сплавов (Ag, In, Sb, Te),которые после плавления в зависимости от скорости остывания могут переходитьлибо в кристаллическое, либо в аморфное (стеклообразное) состояниеИзлучение переводит рабочий слой из кристаллического состояния в расплав.За счет быстрой теплоотдачи расплав охлаждается и переходит в фазу стекла.Коэффициенты отражения в кристаллическом и аморфном состояниях разные,поэтому интенсивность отраженного света несет информацию о том, что записанов данной точке на диске.Считывание информации проходит при пониженной интенсивности излучения и неменяет фазовое состояние.

Перед новой записью рабочий слой возвращается висходное кристаллическое состояние. Для этого используется двухступенчатыйпроцесс: короткий мощный импульс расплавляет активный слой, а длинный менеемощный импульс обеспечивает его медленное остываниеФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМЗапись цифровой информации: DVD, HD-DVD и Blu-rayДальнейшее увеличение плотности оптическойзаписи информации связано с уменьшением размерапятна фокусировки w ~ 1,22 lF/D за счет:1.2.уменьшения длины волны используемого длязаписи/чтения излучения l (780 – 605 – 405 нм)увеличения относительного отверстия (D/F)фокусирующей оптики (0.45 – 0.6 – 0.85)ФорматDVDHD DVDBlu-RayДлинаволны,нм650405405емкостьслоя, Гб4,71527Толщинадиска, мм0,6+0,60,6+0,61,1+0,1Сравнение параметров CD, DVD, HD DVD и Blu-rayПиты на CD и DVDФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМБудущее и перспективы магнитной записиТехнологии записи на магнитный дискТермомагнитная запись (HAMR):размер бита определяется областью локализации магнитного поляФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМБудущее и перспективы магнитной записиСочетание технологий SOMA и HAMRпозволит достичь плотности 2D магнитной записи ~ 10-15 Тбит/кв.дюйм,недостижимой для 2D оптической записиФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВММногослойные диски и 2.5D технологииБыстрое изменение диаметра пучка по продольной координате прижесткой фокусировке дает возможность создания многослойных дисков, вкоторых выбор слоя проводится продольным перемещением объективаСтруктура слоев в однослойном и двуслойном DVD. Экспериментальнореализована шестислойная запись/чтениеФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВММногослойные диски и 2.5D технологии2002 - Constellation 3D, Fluorescent Multilayer Disc (FMDфлуоресцентный многослойный диск).Используется материал, при записи приобретающийфлуоресцентные свойства. Активированные «питы» слоев(до 100 (!) при чтении излучают свет, смещенный по длиневолны относительно читающего излучения.

Смещение –разное для разных слоев, что дает возможность разделитьинформацию, полученную от каждого слоя.FMDСогласно спецификации:емкость слоячисло слоев первых дисковобщая емкостьИспользование синего лазераПараллельное чтение данных4,7 Гбайта (DVD)12 – 3020 - 140 Гбайтемкость > 1 ТБпередача > 1 Гбит/сФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10.

Внешняя память в ЭВМ3D оптическая память и голографияВ голографии в некой области пространства складывают две волны: одна изних идет от источника (опорная волна), а другая отражается от объекта записи(объектная волна). Результат их интерференции - сложная картина светлых итемных полос – регистрируют на фотопластинке (или иномфоточувствительном материале). Если теперь эту пластинку осветить толькоопорной волной, то в результате дифракции возникнет объектная волна и мыбудем видеть такой же свет, какой отражался бы от объекта записиПервая голограмма - 1947, Деннис Габор,эксперименты по повышению разрешающейспособности электронного микроскопа.

Он жеввел термин «голография», подчеркивающийполную запись оптических свойств объектаФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМ3D оптическая память и голографияВ схема Габора объектная и опорнаяволны падают на пластинку с однойстороны. Формируется просветнаяголограмма и для восстановления нуженисточник света с той же l, на которойпроводилась записьВ схема Денисюка (1962) объектная иопорная волны падают на фотопластинкус разных сторон. Формируетсяотражательная голограмма, которая причтении сама вырезает из сплошногоспектра нужный участок.

Благодаря этомуизображение голограммы видно вобычном белом светеФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМФотохромные материалыФотохромизм - изменение окраски (спектрапоглощения) под действием света. Вместе сизменением цвета вещество обычно меняети другие химико-физические характеристикиОчки со стеклами «хамелеон»Различают химический и физический фотохромизм:Химический - следствие внутри- и межмолекулярныхобратимых фотохимических реакций (диссоциация,димеризация, изомеризация и др.)Физический - следствие перехода атомов или молекулиз основного синглетного в возбуждѐнные синглетныелибо триплетные состояния.

Это происходит толькопод действием очень мощных световых потоковФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМФоторефрактивные материалыФоторефракция - изменение показателя преломления вещества под действиемсвета. Параллельно с этим вещество может менять и другие химико-физическиехарактеристикиФоторефрактивный эффект в дефектныхсегнетоэлектриках (ниобаты лития и калия, титанатстронция, SBN и др.) широко используется вдинамической голографииИзменение показателя преломления происходит какрезультат сложной цепочки физических процессов:поглощение квантов света приводит к появлению всреде свободных носителейдиффузия и дрейф последних разделяет заряды, засчет этого возникает электростатическое полеэто поле меняет показатель преломления благодаряэффекту ПокельсаПОККЕЛЬС Фридрих КарлФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМ3D оптическая память и голография1963 - предложена технология хранения данныхпри помощи голографииНаибольшие успехи у InPhase technologies и IBM:IBM - запись видеоролика в фоторефрактивномкристалле ниобат литияInPhase technologies – первый дисковыйнакопитель, основанный на использованиисовременных фоторефрактивных материалов иреализующий возможности голографии на новомтехническом уровнеГолографическая памятьInPhase technologiesФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМГолографический диск (HVD)Голографический диск (Holographic Versatile Disc,HVD) – диск со значительно большим объемомхранения данных по сравнению с Blu-ray.

Длячтения используется два лазера. Сине-зеленоеизлучение читает данные, закодированные вголографическом слое вблизи поверхностидиска. Красное излучение используется длячтения серво-сигналов с CD-слоя в глубинедиска. Серво-информация используется дляотслеживания позиции чтения. На CD или DVDэта информация внедрена в данные.HVD диски имеют емкость до 3.9 TБ, чтосравнимо с 6000 CD, 830 DVD или 160однослойными дисками Blu-ray.

Скоростьпередачи данных 1 Гбайт/сек. Optware и Maxellсобирались выпустить 200 и 300 ГБ диски еще в2006 г.Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМГолографический диск (HVD)Структура голографического диска (HVD)Зеленый лазер чтения/записи (532 нм)Красный позиционирующий/индексныйлазер (650 нм)3.Голограмма (данные)4.Поликарбонатный слой5.Фотополимерный (рhotopolimeric) слой(слой с данными)6.Разделяющий слой (distans layers)7.Слой отражающий зеленый цвет (dichroiclayer)8.Алюминиевый слой (отражает красныйсвет)9.Прозрачная основаP.Питы (pits)1.2.HVD и его структураФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВМPhase-change memoryПамять на фазовых переходах (Phase-changememory, PCM) для хранения данных используетчастицы металлического сплава халькогенида(chalcogenide). Используя высокую температуру,получаемую при пропускании электрическоготока, частицы сплава переводятся то вкристаллическое, то в аморфное состояние. Длячтения записанной информации используютменьший ток, значение которого сообщает вкаком из состояний находится кристалл сплаваPhase-change memoryУстройство Moneta, изготовленное на базе чипов PCM первого поколения MicronTechnology, обеспечивает скорость чтения 1.1 ГБ/сек. Запись осуществляется соскоростью 371 МБ/сек (в 2-7 раз быстрее, чем в SSD)Физические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 10. Внешняя память в ЭВММолекулярная памятьЧтобы записать или прочитать бит, массивымолекул выстраивают вокруг нанотрубок,способных переносить электрический заряд.Манипулировать битами можно и при помощирадиоимпульсов. При этом импульс однойчастоты меняет состояние молекулы. Чтобыпрочитать бит, используется импульс на другойчастоте.