49236 (597438), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Как и CD, диск формата DVD имеет диаметр 120 мм и толщину 1.2 мм.
В соответствии с первоначально принятым соглашением, DVD-диск выполняется односторонним и может содержать до 4,7 Гбайт информации (на самом деле – 4,3 Гбайт; производители DVD-дисков и накопителей в рекламных целях неверно трактуют единицы измерения информации).
В накопителях формата DVD рабочая длина волны, излучаемая лазером, по сравнению с CD, снижена с 0,78 до 0,63-0,65 мкм, что обеспечило возможность уменьшения штриха записи практически вдвое, а расстояние между дорожками записи – с 1,6 до 0,74 мкм. Кроме того, в накопителях стандарта DVD используется более узкой луч лазера, чем в приводах CD-ROM, поэтому толщина защитного слоя диска была снижена вдвое – до 0,6 мм. С учетом того, что общая толщина диска должна была остаться 1,2 мм, под предохранительный слой был помещен укрепляющий. На выполненном из соответствующего материала укрепляющем слое также можно записывать информацию. Это привело к появлению двухслойных дисков. Когда лазерным лучом считывается информация, записанная на втором слое, расположенном в глубине диска, луч беспрепятственно проходит через полупрозрачную пленку, образующую первый, наружный слой диска. Для считывания информации с первого слоя, оптическая система дисковода, по команде контроллера, меняет фокусировку луча так, чтобы луч был сфокусирован в плоскости первого, наружного полупрозрачного слоя.
Спецификация DVD сначала разрабатывалась для одностороннего однослойного диска, но позже появилась конструкция двухслойного диска, емкостью 8,5 Гбайт. Так, следующим шагом в развитии технологии DVD явилось создание двусторонних дисков, как однослойных, так и двухслойных, при этом емкость диска доведена до 9,4 Гбайт и 17 Гбайт соответственно.
В случае двустороннего DVD-диска используются два диска толщиной 0,6 мм, склеенные нерабочими сторонами в один диск, стандартной толщины в 1,2 мм. Для доступа к данным на второй стороне двустороннего диска его приходится переворачивать вручную. Несмотря на то, что этот промежуточный формат стал частью спецификации, предпочтительными следует считать приводы DVD, оснащенные двумя независимыми считывающими системами.
В настоящее время DVD-накопители выпускаются в разных модификациях, различающихся количеством рабочих сторон (SS, Single Side – односторонние; DS, Dual Side – двусторонние) и рабочих слоев на стороне (SL, Single Layer – однослойные; DL, Dual Layer – двухслойные). Существуют диски емкостью 4,7 Гбайт (SS/SL), 8,5Гбайт (SS/DL), 9,4 Гбайт (DS/SL) и 17 Гбайт (DS/DL).
Решающим достоинством спецификации DVD является и тот факт, что приводы DVD совместимы с CD-дисками как по чтению, так и по записи.
Спецификация HD-DVD и технология FMD.
В мае 2005 года корпорация Toshiba объявила о разработке трехслойного диска HD-DVD-ROM, емкостью 45 Гбайт. Емкость одностороннего однослойного диска стандарта HD-DVD-ROM составляет
15 Гбайт, однослойного двустороннего – 30 Гбайт. Достоинством формата HD-DVD, разрабатываемого совместно фирмами Toshiba и NEC, является его совместимость на физическом уровне с форматом DVD. Этому стандарту покровительствует организация DVD-Forum, кроме того, и Microsoft заявила о своем желании включить поддержку HD-DVD в новой операционной системе Longhorn.
Флуоресцентные диски.
Перспективным может оказаться и технология FMD (Fluorescent Multilayer Disk – многослойный флуоресцентный диск), разрабатываемая компанией C3D (Constellation 3D). Характеристики FMD поражают воображение: диск, размером со стандартный CD, вмещает до терабайта данных, при этом скорость чтения с него, может достигать 1 Гбайт/сек.
В основе работы FMD лежит не отражение от подложки лазерного луча, как у CD- и DVD-дисков, а флуоресценция – свечение вещества под воздействием луча лазера. Количество слоев в FMD, в существующих образцах, – несколько десятков, но теоретически их количество можно довести до тысячи, причем угловая скорость вращения диска в приводе будет даже меньше, чем у CD.
У многослойных дисков CD и DVD возникает проблема. Вследствие интерференции и некоторых других факторов, оказывается сложным различать свет, отраженный от разных слоев диска. Принцип работы флуоресцентного диска иной. Вначале, луч лазера фокусируется на определенном слое и вызывает его флуоресценцию, которая и регистрируется фотоприемником, причем материал, содержащий записанную информацию, при прохождении через него света, изменяет длину волны этого света. Чем больше путь луча света, тем большей становится длина его волны, поэтому есть возможность определять, где лежит слой, с которого происходит считывание. Более того, возможно одновременное считывание информации с нескольких слоев, лежащих один над другим.
Голографические накопители.
Голографические накопители HVD (Holographic Versatile Disk), как и флуоресцентные, тоже используют принцип хранения информации по всему объему запоминающего материала. Но, в отличие от флуоресцентных дисков, на светочувствительном материале с помощью лазерного излучателя регистрируются одновременно все фазовые характеристики (голограмма) записываемого объекта. В цифровом приложении, этот объект – цифровая матрица записываемой информации. По данным французского сайта Clubic, голографические накопители теоретически способны обеспечить скорость считывания данных до 1 Гбайт/сек. Первые серийные образцы голографических накопителей, емкостью 200-300 Гбайт, фирма Optware собиралась представить уже в 2006 году, а приводы под носители HVD, емкостью в 1 Тбайт – в 2007 году.
Стримеры.
Накопители на магнитной ленте (стримеры) являются типичными устройствами последовательного доступа. Носители – кассеты с магнитной лентой различного размера и емкостью – от 20 Мбайт до 2 Гбайт и более. Простейшие стримеры имеют интерфейс, совместимый с контроллерами НГМД, а более сложные используют собственную интерфейсную карту, или встроенный контроллер с интерфейсом SCSI или ATA (ATAPI). Стримеры с интерфейсом SCSI, внутреннего или внешнего исполнения, имеют большую производительность и поддерживаются большинством ОС на системном уровне.
Мини-картриджи для стримеров (Quarter-Inch Cartridge QIC) содержат ленту, шириной ¼" (6,25 мм). Распространенные стандарты QIC 40 и QIC 80 имеют продольную плотность записи 10000 бит/дюйм на 20 дорожках и 14700 бит/дюйм на 28 дорожках соответственно, и позволяют хранить сотни мегабайт на одной ленте. Еще большие объемы обеспечивают стандарты QIC 1350 и QIC 2100 – 1,35 Гбайт и 2,1 Гбайт соответственно, а большие QIC-картриджи вмещают до 13 Гбайт. Стримеры на кассетах для цифровой звукозаписи DAT (Digital Audio Tape) позволяют хранить до 12 Гбайт, а стримеры на 8-мм ленте с наклонно-строчной записью (как на видеокассетах) – до 20 Гбайт. Используются стримеры исключительно для архивного хранения очень больших объемов информации
С появление столь емких и надежных носителей и их приводов, как CD, DVD, HD-DVD, в цифровой вычислительной технике становится возможным сохранять в архивах, а не на рабочем магнитном диске, большие объемы информации, вплоть до дампов системных, программных и даже файловых областей рабочих жестких дисков.
Контрольные вопросы.
1. Для чего предназначены устройства массовой памяти на сменных носителях?
2. В чем особенности подключения накопителей на сменных магнитных дисках?
3. В чем особенности дисков Бернулли?
4. В чем заключаются недостатки жестких кассетных дисков по сравнению с дисками Бернулли?
5. Из чего складывается время доступа к информации на CD-ROM?
6. Как ускоряется время доступа к данным CD-ROM?
7. Какие разновидности интерфейсов подключения CD-ROM применяются в настоящее время?
8. Каково назначение программы-драйвера ASPI-Manager?
9. Как организуется взаимодействие периферийного устройства CD-ROM с основным (HOST) SCSI-адаптером и программой ASPI-Manager?
10. В чем состоит удобство использования технологии SCSI?
11. В каком случае более рационально установить интерфейс IDE/ATAPI?\
12. Какие существуют способы чистки линз накопителей CD-ROM?
13. Как провести конфигурирование HOST SCSI-адаптера?
14. Какое программное обеспечение необходимо для нормального функционирования CD-ROM?
-
Как правильно инсталлируется программное обеспечение накопителя CD-ROM?
1.5.3 Средства коммуникации компьютера
Персональные компьютеры снабжаются внешними интерфейсами, позволяющими расширить его функциональные возможности, подключая к нему через эти интерфейсы разнообразное периферийное оборудование, и обеспечивать коммуникации с другими АПС. В основном, средства коммуникации РС включают в себя COM-, LPT-, Game- и MIDI-порты, а также сетевые средства связи. Для обмена информацией между компьютером и высокоскоростными периферийными устройствами можно также воспользоваться возможностями USB-шины или шины Fire Wire (IEEE 1394). Обе эти шины используют высокоскоростной последовательный интерфейс но, с точки зрения коммуникационных задач, различаются тем, что шина USB ориентирована на периферийные устройства, подключаемые к хост-компьютеру. Единственный, но необходимый в той системе компьютер управляет всеми функциями – физическими периферийными устройствами, хабами или их комбинациями.
Шина IEEE 1394, в отличие от USB, позволяет интенсивный обмен не только между хост-компьютером и периферийными устройствами, а между любыми подключенными к ней интеллектуальными устройствами. Шина 1394 не требует централизованного управления со стороны РС, может даже его не иметь, или наоборот, подключать несколько РС. В последнем случае, шина 1394 может быть использована для объединения нескольких компьютеров и периферийных устройств в небольшую локальную сеть.
История интерфейсов соединения РС с удаленными устройствами подтверждает теорию спирального развития. Так, последовательный интерфейс COM-порта RS-232C, пришедший от связи с удаленными терминалами, использовался даже для подключения лазерных принтеров, но вскоре он был вытеснен из принтерных интерфейсов параллельным интерфейсом Centronics, реализуемым LPT-портом. Однако, по мере роста производительности принтеров, возможностей LPT-порта, даже с использованием быстродействующих режимов обмена IPP и ECP стандарта IEEE 1284, становится недостаточно. Те же проблемы встают и с подключением сканеров, внешних дисков, скоростных модемов и т. д. В результате исследований оказалось, что повысить скорости обмена можно переходом снова на последовательный интерфейс, дополнительно снимающий проблемы изготовления многожильных кабелей, с нормированными параметрами задержек сигналов, и многоконтактных разъемов.
В параллельном интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно – байта) передаются по соответствующим параллельно идущим проводам одновременно. В РС традиционно используется параллельный интерфейс Centronics, реализуемый LPT-портами. В последовательном интерфейсе биты данных передаются последовательно, друг за другом, по одной линии. Для этого в РС используется
СОМ-порт в соответствии со стандартом RS-232C, но последние модели компьютеров имеют, как правило, и высокоскоростной канал последовательного типа, с шинами USB.
Очевидно, что, при одинаковом быстродействии приемо-передающих цепей и пропускной способности линий связи, по эффективной скорости передачи данных параллельный интерфейс должен превосходить последовательный, однако повышение производительности за счет увеличения тактовой частоты передачи, ограничивается волновыми характеристиками соединительных кабелей. В случае параллельного интерфейса, при повышении скоростей передачи данных начинает сказываться различие в задержках сигналов в разных линиях одного и того же интерфейса, вследствие не полной идентичности их проводов и контактных соединений. В последовательных интерфейсах, среда передачи данных тоже вносит ограничения на скорость передачи данных. Но, т.к. для последовательной передачи данных используется всего одна линия, а не набор линий, как в параллельных интерфейсах, фактор разброса задержек в разных линиях в последовательных интерфейсах отсутствует. Таким образом, повышение пропускной способности последовательного интерфейса оказывается дешевле, чем параллельного. К примеру, два пучка коаксиальных кабелей, каждый пучок толщиной в руку (параллельный интерфейс канала ЕС ЭВМ), и современный USB-кабель (последовательный интерфейс) имеют примерно одинаковую пропускную способность.
Важным параметром любого интерфейса является допустимое удаление соединяемых устройств. Оно ограничивается как частотными свойствами кабелей, так и помехозащищенностью интерфейсов. Помехи возникают от внешних источников электромагнитных излучений, и от соседних линий того же интерфейса (перекрестные помехи). Для защиты от таких помех используются парафазные приемо-передатчики и витые, даже экранированные пары проводов для каждой из линий передачи данных. Но ошибки в передаче возникают и от искажений уровней сигналов. В параллельном интерфейсе Centronics LPT-порта, используются сигналы уровней ТТЛ-логики (1,4 В для логической единицы), так что колебания амплитуды сигнала около 1 В могут вызвать дребезг приемника. В последовательном интерфейсе RS-232C СОМ-порта, используются сигналы с уровнем от –12 до –3 В (логическая единица) и от +12 В до +3 В (логический нуль), так что переключения приемника при изменениях сигнала в пределах от –3 до +3 В не происходит. Столь большая разница в помехозащищенности позволяет использовать для интерфейса RS-232C кабели длиной в десятки метров, а для интерфейса Centronics – лишь два-три метра.
С появлением интерфейсов USB и Fire Wire, появилась и новая характеристика интерфейса – топология соединения. Для интерфейсов RS-232C и Centronics практически однозначно применялась двухточечная топология РС – ВУ, или РС–РС. Правда, имелись исключения: строился моноканал на СОМ-портах для локальных сетей, но он был вытеснен более эффективной и подешевевшей технологией Ethernet. Стандарты IEEE 12843 для LPT-порта предусматривают соединения абонентов в цепочку (Daisy Chain) или через мультиплексоры, но и такие способы подключения пока широкого распространения не получили. USB и Fire Wire реализуют древовидную топологию, в которой внешние устройства могут быть как оконечными, так и разветвителями.
Другое важное свойство интерфейса – гальваническая развязка. “Схемные земли” устройств, связываемых по COM- или LPT-портам, оказываются связанными со схемной “землей” РС и, если между ними, до подключения интерфейса, была разность потенциалов (что практически всегда есть), то по общему проводу интерфейса потечет уравнивающий ток. Это очень плохо, т.к. падение постоянного напряжения на этом проводе приводит к смещению уровней сигналов, а падение переменного напряжения – к сложению полезного сигнала с переменной составляющей помехи, что, безусловно, сказывается на помехозащищенности каналов. С другой стороны, в случае обрыва, или неконтакта, а чаще всего – при подключении и отключении кабелей интерфейсов без выключения питания устройств, разность потенциалов прикладывается к сигнальным цепям приемников и передатчиков. Протекание через них уравнивающих токов, в момент соединения, неизбежно приводит к выходу их из строя. Из рассматриваемых интерфейсов гальваническую развязку обеспечивает только MIDI (одностороннюю, с напряжением до 100 вольт) и шина Fire Wire (полную, с напряжением изоляции до 500 вольт).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
