Оптические и магнитно-оптические накопители

Категория реферата: Рефераты по радиоэлектронике
Теги реферата: защита диплома, шпорі по философии
Добавил(а) на сайт: Сияносов.

[pic]

Рис. 13. Сравнение плотности записи на DVD и CD дисках
Из оставшихся еще не названными характеристик стоит отметить номинальную скорость передачи данных - 1.108 Кбайт/с, поддерживаемую при постоянной линейной скорости (CLV - constant lineal velocity) 4 м/с.)

Стандарты, форматы, файлы

Те, кто активно работает с компакт дисками знает насколько разнообразны и, часто, трудно совметстимы различные виды этих дисков. Стандарты де-факто на различные виды дисков принимались часто в конкурентной борьбе. С DVD все может быть по другому: это устройство представляется едва ли не единственным высокотехнологичным техническим решением последних десятилетий стандарты которого обсуждаются столь значительной группой производителей (в альянс еще весной 1996г. вошло более 10 крупнейших корпораций).
Как и стандарты на CD требования к DVD изложены в «книгах». Но в отличии от уже знакомых нам «цветных книг» эти - «упорядочены в алфавитном порядке». В настоящий момент обсуждаются пять книг от «A» до «E». Книга может содержать до трех частей (рис. 14). При этом в первой части описываются физические спецификации, во второй - файловая система, а в третей - приложения. Первые три книги описывают соответственно ROM, Video и
Audio DVD. При этом они используют одинаковый физический формат носителя, изготавливаемого «штамповкой» и файловую систему. Файловая система этих стандартов - переходная (UDF-Bridge), обеспечивающая комбинацию возможностей уже знакомой пользователям CD-ROM файловой системы ISO-9660 и реализующей рекомендации ISO/IEC 13346 новой системы, разработанной Optical
Storage Technology Association (OSTA) и получившей название Universal Disk
Format - UDF. Два других стандарта D и E описывают записываемые (DVD-R
(recordable) или иначе DVD-WO (write once)) и перезаписываемые (DVD-RAM,
DVD-W (writable) или иначе DVD-E (erasable)) диски. Да-да! В отличие от CD диски DVD рождаются сразу с возможностью записи и даже перезаписи информации. Однако эти стандарты наименее устоявшиеся, ещё стоит отметить что формат файлов и для тех и для других предполагается UDF.

[pic]

Рис.14. Стандартизация видов DVD

Особо следует сказать о совместимости с уже существующими дисками. Явно такая совместимость стандартами не требуется. Однако подавляющее большинство производителей готовит устройства, способные считывать CD-ROM за счет использования специально сконструированной оптической головки, обладающей возможностью перенастройки или даже за счет установки дополнительного объектива. Во всех случаях можно полагать, что новые устройства смогут читать привычные нам «старые» диски.

Магнитооптические диски

Скачок в развитии компьютерной индустрии и тенденцийя постоянного роста мощных компьютерных информационных систем неуклонно влекут за собой увеличение объемов обрабатываемой информации. Это обстоятельство все чаще заставляет задумываться над проблемой хранения этой информации и выбором типов применяемых устройств для систем резервного копирования.
Применявшиеся до недавнего времени накопители на магнитной ленте (стримеры) уже не удовлетворяют современным требованиям. Магнитная лента легко подвергается всевозможным механическим и электромагнитным повреждениям.
Небольшое повреждение ленты хотя бы в одном месте может привести к потере блока информации объемом несколько мегабайтов. Это не позволяет использовать ленточные картриджи как надежные носители для любого рода информации, а скорость работы таких систем с последовательным доступом не позволяет оперативно работать с сохраняемой на них информацией. Не справились с задачей и накопители на гибких дисках: последнее достижение в этой области - дискеты емкостью в 21 МБ - в наше время уже мало на кого произведет впечатление. К тому же эти носители для своего объема стоят недешево, и создание на них "библиотек" архивов данных - весьма дорогое удовольствие. Похоже, что эта технология зашла в тупик и сегодня не способна конкурировать с другими, более современными накопителями. Недавно организация FTA (Floptical Technology Association) объявила о начале разработки диска емкостью 120 МБ, но несмотря на дешевизну, вряд ли новый накопитель будет иметь успех.
В последнее время в решении этой проблемы все более широкое признание получает магнитооптическая технология, которая использует магнитные и оптические механизмы записи и чтения; все чаще магнитооптические накопители используются для хранения больших объемов информации. Прародителем магнитооптической технологии считается фирма IBM, которая начала ее развитие в 1972 году. Первые магнитооптические дисководы появились в начале
80-х, но не получили широкого признания из-за высокой стоимости и сложности в работе. На сегодняшний день благодаря применению новых технических решений и последних технологий в магнитооптических системах ситуация с магнитооптическими накопителями полностью изменилась. Постоянное снижение цен на магнитооптические дисководы и улучшение технических характеристик позволит им в недалеком будущем полностью вытеснить с рынка стримеры, а постоянное увеличение емкости носителей и надежности хранения информации делает их работу в сетевых системах более эффективной по сравнению с накопителями типа CD-ROM.
Существует несколько стандартных типов магнитооптических дисководов, но на сегодняшний день самое большое распространение получили два из них. Это 3,5- дюймовые и 5,25-дюймовые накопители, причем 3,5-дюймовые накопители более популярны, хотя они и имеют меньший объем. Стандартные емкости 3,5-дюймовых дисков - 128, 230 и 640 МБ. У этих дискет одна рабочая поверхность, их размер соответствует размеру обычной 3,5-дюймовой дискеты, однако они несколько толще. Диски размером 5,25-дюйма имеют стандартные емкости 600 и
650 МБ или 1,2 и 1,3 ГБ (диски двойной плотности). В отличие от 3,5- дюймовых, у них две рабочие поверхности. Так же, как и обычный флоппи-диск, магнитооптические диски снабжены окошком защиты записи. Оба типа дисков полностью совместимы сверху вниз, а соблюдение стандартов магнитооптических дисководов не привязывает пользователей к конкретному производителю.
Запись на диск выполняется посредством последовательного нагревания ячейки диска лазером большой интенсивности до t=200 Со, в результате чего ячейка теряет заряд и последующего нанесения нового заряда при этой же температуре магнитной головкой. Считывание производится лазерным лучом меньшей интенсивности. Он направляется на ячейку и поляризуется имеющимся там зарядом (если таковой имеется), а считывающее устройство определяет является ли отраженный луч поляризованным.
Не все магнитооптические диски могут быть перезаписываемыми; существуют также диски с однократной записью CC WORM (Continuons Composite Write Once
Read Many) и частичной записью P-ROM (Partial read-only memory).
Перезаписываемые диски могут полностью изменять свою информацию (количество циклов чтения/записи около 10 млн. и зависит от конкретного производителя).
Диски с однократной записью аналогичны перезаписываемым, но в момент записи на диск наносятся специальные метки, которые запрещают повторную запись.
Такие диски после записи информации автоматически переходят в разряд ROM- дисков. Диски с частичной записью делятся как бы на две части: одна из них содержит постоянные данные, которые невозможно изменить, другая часть содержит перезаписываемые данные. На такие диски (в неизменяемую часть) можно инсталлировать неизменный рабочий код программы, а свои данные можно хранить в перезаписываемом секторе. Надо заметить, что это - идеальное средство защиты от любых вирусов.
Несмотря на большую емкость магнитооптических дисков (на сегодняшний день существуют 5,25-дюймовые диски емкостью 4,6 ГБ), они не могут заменить жесткие диски. Прежде всего это связано с низким быстродействием магнитооптических дисководов, а ведь этот параметр является одним из основных показателей для жестких дисков. Быстродействие магнитооптических дисководов существенно снижается при записи диска; не спасает положение и технология кэширования записи. Как известно, запись на магнитооптический диск осуществляется за два прохода: при первом проходе данные стираются с диска, при втором - записываются. А если к тому же установить проверку данных при записи, то быстродействие снизится еще на 20-30%.
Однако нельзя сказать, что положение дел не меняется. Совсем недавно фирма
Pinnacle Micro выпустила магнитооптический накопитель под названием "Apex", в котором запись осуществляется за один проход, а его быстродействие составляет 4,5 МБ/с. Благодаря применению новой технологии быстродействие остается одинаковым как в режиме чтения, так и записи. Емкость нового дисковода составляет 4,6 ГБ. В настоящее время аналогичные разработки по однопроходным дисководам ведут фирмы IBM и Fujitsu.
Сегодня на нашем рынке наиболее широкое распространение получили 3,5- дюймовые дисководы фирм Fujitsu и IBM. Магнитооптические накопители выпускаются в двух вариантах: встраиваемые и внешние. Преимущество внешних накопителей заключается в том, что нагревание дисковода во время работы лазера не повышает температуру в корпусе самого компьютера. Встраиваемые накопители могут быть легко установлены на место обычного флоппи- накопителя. Все существующие магнитооптические накопители имеют интерфейс связи SCSI или Fast SCSI (фирма Fujitsu ведет разработку накопителей с интерфейсом связи IDE), поэтому требуется дополнительная установка SCSI хост-адаптера. Эти хост-адаптеры выпускаются для установки на шину ISA или
PCI и могут поставляться в комплекте с магнитооптическим дисководом или отдельно от него. Можно применять хост-адаптер любой фирмы, однако желательно наличие на нем кэш-памяти емкостью не менее 64 КБ и SCSI-BIOS
(по крайней мере, возможности его установки).
Испытания Fujitsu с хост-адаптером IFD-630 этой же фирмы (интерфейс связи
- Fast SCSI или, как его еще называют, SCSI-2). Если в хост-адаптере установлен и активирован SCSI-BIOS, BIOS активизируется простой установкой перемычки и отпадает необходимость в установке дополнительных драйверов. В противном случае приходится их инсталлировать под необходимую систему. При активизированном SCSI-BIOS появляется также возможность производить загрузку системы непосредственно с магнитооптического диска: для этого достаточно отформатировать этот диск как системный. Можно создать на этом диске сколько угодно разделов, используя для этого специальные утилиты fdisk и format, поставляемые вместе с дисководом.
Большое распространение получили "Библиотечные" магнитооптические накопители со сменными дисками, общая емкость которых может составлять несколько сотен гигабайтов. Смена диска в такой системе занимает всего несколько секунд и происходит программно, при этом не требуется никакого дополнительного вмешательства в этот процесс со стороны.
Магнитооптический дисковод внешне очень похож на обычный, но снабжен электронной системой выброса носителя. В принципе, работа с ним мало чем отличается от работы с обычным дисководом, а для пользователя он ничем не отличается от обычного винчестера. В таблице приведены основные технические характеристики накопителя фирмы Fujitsu M2512A. При измерениях на некоторых компьютерах "желтой" сборки у нас получались неадекватные значения.
Приведем минимальные: скорость записи 290 KБ/с, скорость чтения 800 KБ/с.
При всех измерениях программная кэш-память не использовалась.
|ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ |
|Время доступа |35 мс |
|Количество циклов |10 млн. |
|чтения/записи | |
|Скорость чтения |1,47 Мб/с|
|Скорость записи |0,49 Мб/с|
|Размер сектора |512 байт |
|Число дорожек |17,940 |
|Объем кэш-памяти |237 Кбайт|

Магнитооптический дисковод устанавливался под различные операционные системы, включая DOS, Windоws, OS/2, Novell Netware. Во время инсталляции операционных систем OS/2, Windows 95 и Netware необходимо уменьшить скорость шины (для шин ISA и BL-BUS), а также отключить работу SCSI-BIOS.
После завершения этого процесса скорость шины можно установить в прежнее значение. Единственная проблема, с которой приходится сталкиваться, возникает с шиной VL-BUS на компьютерах "желтой" сборки, на которых установлена карта расширенного IDE и задействовано более двух винчестеров.
При такой конфигурации тестирующая команда так и не смогла заставить работать магнитооптический накопитель даже при замене на другие платформы
"желтых" сборок. Не помогла и замена SCSI-контроллера: через несколько перезагрузок на компьютерах с такой конфигурацией любая из тестируемых систем требовала своей полной переинсталляции. Такие проблемы полностью отсутствовали на платформах Intel с EIDE на шине PCI. Как им удалось установить, конфликты связаны не с шиной VL-BUS, а с "некачественными" хост- адаптерами EIDE, в основном, малоизвестных производителей. При инсталляции на любую из вышеупомянутых систем хост-адаптера необходимо наличие соответствующих драйверов, в противном случае его подключение будет весьма и весьма проблематично.
Стоит отметить, что формат записи на магнитооптические накопители соответствует стандарту ISO и не зависит от применяемой операционной системы. Однако при использовании операционной системы Novell Netware любой версии данные, записанные в ней, не видны на других системах, и наоборот.
Такие "невидимые" данные, созданные другой системой, не могут быть удалены или уничтожены в системе Netware (даже при создании и монтировании тома), если, конечно, не использовать команду форматирования диска.
Как уже было сказано, скорость работы дисковода при чтении намного выше скорости в режиме записи. Для увеличения быстродействия магнитооптического накопителя используется кэширование. При этом кэш-память может устанавливаться отдельно как на чтение, так и на запись. Имеет смысл дополнительно использовать программное кэширование. Как показывают испытания, использование программной кэш-памяти объемом 512 Б увеличивает скорость работы магнитооптического накопителя на 30%, а дальнейшее увеличение кэш-памяти неэффективно.
Магнитооптический диск имеет целый ряд преимуществ: он более надежен в работе по сравнению с обычными дискетами, магнитооптическая головка не касается диска при записи и чтении и таким образом исключены взаимные повреждения. К тому же сам диск менее чувствителен к механическим повреждениям или магнитным полям, случайные небольшие царапины не могут испортить диск или данные на нем, тем более, что сам диск находится в защитном пластиковом корпусе. Магнитооптический диск способен сохранять информацию более длительное время, чем обычные флоппи-диски. Фирмы- производители гарантируют безотказную работу диска в течение нескольких десятков лет.
Насколько целесообразно применение магнитооптических накопителей уже сегодня? Постоянная тенденция снижения цен и повышение быстродействия все в большей степени оправдывает их применение. Уже сейчас они могут применяться для резервного копирования в сетевых системах. Установка магнитооптики на сервер или мощную рабочую станцию под управлением любой операционной системы повышает удобство и эффективность работы по сравнению с аналогичными системами на магнитной ленте или накопителях CD-ROM. На сегодняшний день это лучший вариант по соотношению цена/емкость/скорость.
Эти дисководы могут использоваться не только в сетевых системах как устройства резервного копирования, но могут быть успешно применены и в обычном ПК. Довольно удобно переносить в кармане винчестеры размером с обычную дискету и работать с ними как с обычными дискетами.
Конечно, магнитооптические накопители, как и другие устройства, имеют недостатки. Самым серьезным из них можно считать перегрев самого дисковода и диска в режиме записи. Для борьбы с перегревом на них устанавливается обдувающий вентилятор. Используя внутренний дисковод, следует по возможности пытаться устанавливать его в более просторное место, подальше от винчестеров и других накопителей. Еще один серьезный недостаток - это большое время доступа к данным (в самых последних моделях - около 20 мс).
Снижение цен на магнитооптические дисководы и увеличение их быстродействия в ближайшее время может привести к тому, что они полностью вытеснят флоппи- дисководы. Вполне возможно, что темпы снижения цен ниже, чем ожидалось, но предлагаемый объем и скоростные параметры магнитооптических накопителей уже сегодня многим помогут решить проблему хранения больших объемов информации.
Насколько это перспективно и выгодно - судите сами.

Заключение

Вот на этой оптимистической ноте я и заканчиваю повествование о оптических и магнитооптических дисках. Однако! История их на этом не заканчивается и даже более того, Оптические и магнитооптические диски находятся в первой половине своего длинного пути в историю компьютеров.

Список литературы:

1. Журнал «Компьютер + Программы» №9 за 95г.
2. Журнал «Компьютер + Программы» №1 за 96г.
3. Журнал «Компьютер + Программы» №9 за 96г.

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки