Смагин М.С. Вычислительные машины, системы и сети (1088253), страница 25
Текст из файла (страница 25)
На втором этапе на поверхность фотобарабана наносится красящий порошок, который называется «тонер». В тех точках барабана, где присутствует заряд, тонер задерживается на барабане. На третьем этапе к поверхности фотобарабана прижимается бумага и частицы тонера переносятся на бумагу. Далее, начетвёртом этапе, бумага с нанесённым тонером попадает в так называемый«узел закрепления изображения», − печку.
Под действием высоких температур тонер расплавляется и спекается с бумагой в единую массу. Сам же фотобарабан проходит пятый этап, − чистку от тонера. После этого процесс повторяется сначала. Во время реальной работы принтера все эти этапы выполняются одновременно, но над разными участками поверхности фотобарабана.Изображения, полученные с помощью лазерных принтеров более устойчивы к внешним воздействиям, чем полученные с помощью струйныхпринтеров. Кроме того, лазерные принтеры обеспечивают более высокое качество печати, поскольку узкий лазерный луч позволяет точнее прорисовывать мелкие детали изображения.
Однако лазерные принтеры не обеспечивают качественной цветопередачи, поэтому в фотопечати практически не используются.Лучше всего с этой задачей справляются так называемые сублимационные принтеры. Их работа основана на мгновенном нагреве красящего вещества, переводящем его из твёрдого состояния в газообразное. Облако газапропитывает бумагу, конденсируясь в её порах, после чего красящее вещество высыхает, образуя изображение.В исходном состоянии чернила нанесены на тонкую лавсановую ленту.Лента протягивается через нагревательный элемент.
Регулирование степени168нагрева элемента позволяет точно задавать количество испаряемых чернил итем самым дозировать их количество для получения многоцветных изображений. После конденсации чернил на бумаге, на неё наносится дополнительное покрытие, предназначенное для защиты изображений от внешних факторов, наиболее опасными из которых являются ультрафиолетовое излучение имеханическое воздействие (например касание изображения пальцами).Среди всех описанных здесь принтеров сублимационные обеспечиваютнаилучшую цветопередачу и точность отображения деталей. Однако онивесьма дороги и имеют низкую скорость печати.Если сопоставить основные характеристики описанных типов принтеров и свести эти данные в таблицу, то она примет следующий вид:ТипСтои-СкоростьСтоимостьСтоимостьЦвето-ТочностьпринтерамостьпечатирасходныхпечатногопередачапередачиматериаловлистадеталейСтруйныйНизкаяСредняяСредняяСредняяСредняяСредняяЛазерныйВысокаяВысокаяВысокаяНизкаяНизкаяВысокаяСублима-ОченьНизкаяВысокаяВысокаяВысокаяВысокаяционныйвысокаяУстройства хранения информацииВ предыдущих лекциях, посвящённых запоминающим устройствам исистеме памяти ЭВМ, мы уже говорили об устройствах, обеспечивающиххранение информации.
Однако для всех устройств, которые мы упоминали,хранение было лишь одной из функций, характеристики которой зачастуюприносились в жертву высокой скорости доступа к данным. Здесь же мы поговорим об устройствах, для которых хранение является основной функцией,а скорость доступа часто приносят в жертву объёму и надёжности хранения.Речь пойдёт о лазерных компакт-дисках.Принцип хранения информации на компакт-дисках довольно прост.Компакт диск представляет собой тонкую пластину из специального сплава,169заключённую между двумя стеклянными или прозрачными пластиковымипластинами, склеенными между собой.На гладкой поверхности пластины специальным мощным лазером наносятся ямки, которые ещё называют питами, − от английского pit (яма).Промежутки между питами называются лэндами, − от английского «land»(земля, суша).Считывание информации осуществляется по следующему принципу.Излучатель, расположенный под углом к поверхности диска излучает лазерный луч.
Он отражается от поверхности диска и попадает на считывающееустройство. При этом луч, попадая на поверхность диска, может отразитьсялибо от пита, либо от лэнда. Характеристики луча подобраны так, чтобыглубина пита равнялась четверти длины его волны. Волна попадает в пит, отражается от его дна и уходит обратно наверх. Таким образом, он проходитвсю глубину пита дважды, и разница между ним и лучом, отраженным отлэнда, составит половину длины волны, как это представлено на рисунке.Рис.76 Считывание информации с компакт-дискаТаким образом, в случае, если луч отразился от пита, его фаза изменяется на 180° градусов.
Считывающее устройство определяет фазу отражённого луча, и если она изменилась относительно исходной на 180°, то расценивает это как сигнал соответствующий единичному значению, а если осталасьнеизменной, − то нулевому.170Питы сгруппированы в дорожки, расположенные концентрически отцентра к периферии на компакт-диске. Шаг расположения дорожек являетсяосновным показателем плотности компоновки данных на диске.
Чем плотнеескомпонованы данные на диске, тем выше его ёмкость. Повышение плотности компоновки питов на носителе может быть выполнено за счёт уменьшения их размеров. Поскольку размер питов диктуется длиной волны лазера,используемого для считывания, то уменьшать их размер можно, толькоуменьшая длину волны лазера.Так, для считывания носителей типа CD-ROM использовался лазеркрасного цвета с длиной волны 780 нм. Свет красного цвета, как видно надиаграммах, приведённых в лекции о ЖК-мониторах, является самым низкочастотным в диапазоне электромагнитных волн видимого спектра, а следовательно, имеет наибольшую длину волны.
Соответственно, стандартные носители этого типа позволяют хранить не более 700 Мб данных. Для считыванияносителей типа DVD используется лазер с длиной волны 650 нм, что позволяет размещать на стандартном DVD-носителе уже до 4,7 Гб данных. Наконец, носители типа Blu-Ray, как следует из названия, рассчитаны на работу слазером синего, а точнее сине-фиолетового цвета с длиной волны 405 нм, чтопозволяет размещать на стандартном носителе до 33 Гб информации.Характеристики носителей различных типов приведены в таблице.Тип носителяСтандартная ёмкостьДлина волныШаг расположенияхранимых данныхлазерадорожекCD700 Мб780 нм1,6 мкмDVD4,7 Гб650 нм0,615 мкмBlu-Ray33 Гб405 нм0,32 мкмРазумеется, производители устройств хранения информации не собираются останавливаться на достигнутом.
Однако дальнейшее сокращениедлины волны считывающего лазера невозможно из-за ограниченных воз171можностей и высокой цены ультрафиолетовых диодов. Современные недорогие ультрафиолетовые диоды позволяют излучать волны длиной до 375 нм,что не даст существенного выигрыша в объёме носителя. Промышленныеультрафиолетовые диоды работают в диапазоне до 260 нм, однако их высокая цена не позволяет строить на их основе массовые системы хранения информации.Качественный скачок в ёмкости носителей может быть достигнут припереходе от плоского, двухмерного принципа записи информации, к объёмному, трёхмерному.
Простейшим путём является переход от однослойныхносителей к многослойным. Впервые такой подход был использован дляDVD-дисков: компоновка двух слоёв данных в одном двухслойном DVDносителе позволила вдвое увеличить его ёмкость. Аналогичный подход былиспользован для создания многослойных дисков Blu-Ray. В 2009 году компания Toshiba объявила о создании 10-слойного Blu-Ray диска ёмкостью320 Гигабайт.Другой подход заключается в переходе от плоского слоя данных к объёмному.
Данные, при таком подходе, хранятся в толще слоя, что позволяетповысить плотность их компоновки. Проблема заключается в том, как осуществить чтение с такого носителя. Один из таких способов состоит в использовании технологий голографии.Принцип их работы основан на использовании физического явленияинтерференции, возникающей при складывании в пространстве электромагнитных волн одинаковых частот. Схема считывания данных с голографического носителя представлена на рисунке.172Рис.77 Схема считывания с голографического носителяПоток излучения от лазера проходит через дихроичное зеркало, гдеразделяется на два потока половинной мощности.
Один непосредственно подаётся на считывающее устройство и называется опорным. Второй подаётсяна носитель, проходит через объёмный слой хранения данных, попадает наотражающую поверхность и отражается в сторону считывающего устройства. Такой луч называется объектным. В зоне перед считывающим устройством объектный луч складывается с опорным. При сложении образуется интерференционная картина, которая и воспринимается считывающим устройством. Меняя угол наклона и точку фокусировки объектного луча, можносканировать слой данных в глубину. Сканирование по длине и ширине, как ираньше, осуществляется вращением носителя и перемещением системы считывания, состоящей из лазера, дихроичного зеркала и фокусирующей оптики.Описанный принцип был использован при создании Универсальныхголографических дисков HVD (Holographic Versatile Disk).
Предполагается,173что HVD-диски позволят хранить до 3,9 Терабайт информации на одномкомпакт-диске стандартного размера.В процессе считывания HVD-диск будет одновременно облучатьсядвумя лазерами: красным и зелёным. Зелёный будет использоваться для считывания пользовательских данных из объёмного слоя, а красный – для считывания служебных данных, расположенных на низком плоском слое. Служебные данные несут информацию, необходимую для работы и точного позиционирования устройства чтения.Рис.78 Устройство HVD-дискаВ 2005 г.
компания InPhase Technologies выпустила голографическиеносители типа Tapestry, позволявшие хранить до 200 гигабайт данных на одном диске. По состоянию на конец 2010 г. фирма предлагает носители трёхтипов объёмом 300 Гб, 800 Гб и 1,6 Тб. Однако данные устройства нельзя назвать доступными для широкого потребителя, поскольку цена устройствачтения-записи составляет порядка 15 тысяч долларов, а стоимость носителей – порядка 200 долларов за единицу.Несмотря на то, что выпуск первых недорогих образцов HDV-дискованонсировался ещё на 2009-10 годы, до настоящего времени они так и непоявились на коммерческом рынке. Дело в том, что пока инженерам и учёным не удаётся решить две основных проблемы голографических носителей.174Первая, − это дороговизна материалов, необходимых для изготовления носителя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
