Модуль 12. Внешние запоминающие устройства
| Вид материала | Документы |
- 6М070400 «Вычислительная техника и программное обеспечение» (каф. Вт), 56.68kb.
- Лекция Внешние устройства компьютера, 309.96kb.
- Лекция №3 Устройства ввода-вывода, 237.5kb.
- Доклад на тему «Периферийные устройства персональных эвм», 168.03kb.
- Оболочка Norton Commander. Windows и программа, 26.31kb.
- Реферат тема: «Внешние устройства пк. Функциональные возмож- ности. Основные характерис-тики., 214.34kb.
- Авторы: доцент сгу каф. Оитзи, к т. н. Жук, 38.86kb.
- 1. Источники питания электронной аппаратуры, 992.65kb.
- «Ноутбук. Внешние устройства, подключаемые к нему», 140.86kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 12. 13 «Системы, сети, 151.82kb.
Модуль 12. Внешние запоминающие устройства
(Подготовлено доцентом Санкт-Петербургского торгово-экономического института В. Н. Египко с использованием информации из «Свободной Энциклопедии Википедия» - dia.org)
Файл и файловая организация внешней памяти
Файл – это поименованная область дисковой памяти. Полное имя файла имеет следующую структуру:
Диск: \ Путь \ Имя_файла . Тип_файла,
где Диск: - A: и B: (для накопителей на гибких магнитных дисках),
C:, D:, … (для разделов-логических дисков винчестера)
и т.д. для приводов оптических дисков, USB-накопителей и пр.;
\ - первый слева символ « \ » или « / » - обозначение (имя) корневой папки диска;
Путь – последовательность имен папок с разделителем « \ » или « / »,
заканчивающаяся именем папки, где хранится файл;
Имя_файла – уникальная часть имени файла (до 255 символов);
Тип_файла – как правило, трёхсимвольное обозначение принадлежности
файла к среде, где был создан файл.
Пример полного имени файла:
D:\Петров\Документы\Таблицы\Расчет_дохода.xls
Физическая организация дисковой памяти
Составляющие физической организации дисковой памяти:
- дорожки, треки (концентрические окружности для винчестера или спираль для оптических дисков);
- цилиндры – совокупности дорожек на нескольких пластинах винчестера, одновременно находящихся под/над головками записи/чтения;
- секторы – участки дорожки фиксированного объёма, например, в 512 байт;
- кластер – блок смежных секторов как минимальная порция обмена информацией с диском.
Логическая организация дисковой памяти
Логическая организация дисковой памяти – это последовательность функциональных областей диска:
- Boot-сектор, загрузочный (нулевой) загрузочный сектор, предназначенный для хранения загрузчика операционной системы;
- FAT – таблица размещения файлов, содержащая цепочки определения последовательности кластеров (секторов) размещения фрагментов файлов на диске;
- Root – корневая папка диска, создаваемая в результате форматирования диска (удалить её невозможно);
- Основная рабочая область для хранения прочих папок и файлов.
Принципы долговременного хранения информации
- Важность: тщательный отбор для хранения только той информации, которая может пригодиться в будущем и которую невозможно восстановить.
- Избыточность: формирование нескольких копий архивной информации, по возможности, на различных типах носителей.
- Миграция: периодическое копирование архивов информации на новые типы носителей.
- Целостность: регулярная проверка целостности архивов информации.
- Качество: использование только высококачественных носителей, известных производителей (естественно, более дорогих).
Накопитель на жестком магнитном диске
Винчестер в целом и в разборе
Накопитель на жёстких магнитных дисках, НЖМД, жёсткий диск, винчестер (англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD; в просторечии, винт, хард, харддиск — энергонезависимое перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем долговременного хранения данных в большинстве компьютеров.
В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или керамические) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В НЖМД используется от одной до нескольких пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образуемого у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков, головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.
По одной из версий название «винчестер» накопитель получил благодаря фирме IBM, которая в 1973 году выпустила жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе пластины диска и считывающие головки. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30», что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 МБ каждый. Кеннет Хотон, руководитель проекта, по созвучию с обозначением популярного охотничьего ружья «Winchester 30-30» предложил назвать этот диск «винчестером».
В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слов «винт» (наиболее употребимый вариант), «веник». Интерфейс (ссылка скрыта interface) — совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Серийно выпускаемые жесткие диски могут использовать интерфейсы ссылка скрыта (он же IDE и PATA), ссылка скрыта, ссылка скрыта, ссылка скрыта, ссылка скрыта, ссылка скрыта, ссылка скрыта и ссылка скрыта.
Ниже перечислены характеристики винчестера:
Ёмкость (ссылка скрыта capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 Гб (2 Тб). В отличие от принятой в ссылка скрыта системы приставок, обозначающих кратную 1024 величину (см.: ссылка скрыта), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 ссылка скрыта.
Физический размер (ссылка скрыта) (ссылка скрыта dimension). Почти все современные (ссылка скрыта—ссылка скрыта) накопители для ссылка скрыта и ссылка скрыта имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 ссылка скрыта — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ссылка скрыта. Также получили распространение форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.
Среднее время доступа (ссылка скрыта random access time) — осреднённое время, за которое винчестер выполнит операцию чтения или записи. Диапазон этого параметра невелик — от 2,5 до 16 ссылка скрыта. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5).
Скорость вращения шпинделя (ссылка скрыта spindle speed) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 7200 и 10 000 (настольные персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).
Надёжность (ссылка скрыта reliability) — определяется как ссылка скрыта (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию ссылка скрыта
Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.
Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.
Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в ссылка скрыта. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.
Сопротивляемость ударам (ссылка скрыта G-shock rating) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.
Скорость передачи данных (ссылка скрыта Transfer Rate) при последовательном доступе:
внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с;
внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с.
Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В дисках 2009 года он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.
Привод оптических дисков
Компакт-диск (англ. , Compact Disc – CD)
ссылка скрыта
Рабочая поверхность CD-ROM
То же под электронным микроскопом
Компакт-диск представляет собой ссылка скрыта подложку толщиной 1,2 мм, покрытого тончайшим слоем металла (ссылка скрыта, золото, ссылка скрыта и др.) и защитным слоем лака, на котором обычно наносится графическое представление содержания диска. Принцип считывания через подложку был принят, поскольку позволяет весьма просто и эффективно осуществить защиту информационной структуры и удалить её от внешней поверхности диска. Диаметр пучка на внешней поверхности диска составляет порядка 0,7 мм, что повышает ссылка скрыта системы к пыли и царапинам. Кроме того, на внешней поверхности имеется кольцевой выступ высотой 0,2 мм, позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться этой поверхности. В центре диска расположено отверстие диаметром 15 мм. Вес диска без коробки составляет приблизительно 15,7 гр. Вес диска в обычной (не «слим») коробке приблизительно равен 74 гр.
Компакт-диски имеют в диаметре 12 см и изначально вмещали до 650 Мбайт информации. Однако, начиная приблизительно с ссылка скрыта, всё большее распространение стали получать диски объёмом 700 Мбайт, впоследствии полностью вытеснившие диск объёмом 650 Мбайт. Встречаются и носители объёмом 800 мегабайт и даже больше, однако они могут не читаться на некоторых приводах компакт-дисков. Бывают также 8-сантиметровые диски, на которые вмещается около 140 или 210 Мб данных и CD, формой напоминающие кредитные карточки (т. н. диски-визитки).
Информация на диске записывается в виде ссылка скрыта дорожки так называемых питов (углублений), выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит имеет примерно 100 ссылка скрыта в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 ссылка скрыта. Промежутки между питами называются лендом. Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм.
Различают диски CD-ROM только для чтения («алюминиевые»), ссылка скрыта — для однократной записи, ссылка скрыта — для многократной записи. Диски последних двух типов предназначены для записи на специальных пишущих приводах.
Существует несколько стандартов хранения данных на цифровых оптических дисках. В совокупности они называются «ссылка скрыта». Они включают в себя «Красную книгу» — стандарт для аудио-дисков, «Белую книгу» — стандарт хранения видео данных, «Жёлтую книгу» — стандарт хранения компьютерных данных, а также «Зелёную книгу» — стандарт хранения мультимедийной информации на диске, обьединяющий три предыдущих стандарта.
DVD
ссылка скрыта
DVD
DVD (ди-ви-ди́, англ. Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск; также англ. Digital Video Disc — цифровой видеодиск) — носитель информации, выполненный в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить бо́льший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт-дисков.
Первые ссылка скрыта и проигрыватели DVD появились в ноябре ссылка скрыта в ссылка скрыта и в марте ссылка скрыта в ссылка скрыта.
В начале 1990-х годов разрабатывалось два стандарта для оптических информационных носителей высокой плотности. Один из них назывался Multimedia Compact Disc (MMCD) и разрабатывался компаниями ссылка скрыта и ссылка скрыта, второй — Super Disc — поддерживали 8 крупных корпораций, в числе которых были ссылка скрыта и ссылка скрыта. Позже усилия разработчиков стандартов были объединены под началом ссылка скрыта, которая не хотела повторения кровопролитной войны форматов, как было со стандартами кассет ссылка скрыта и ссылка скрыта в ссылка скрыта. Официально DVD был анонсирован в сентябре ссылка скрыта. Первая версия спецификаций DVD была опубликована в сентябре ссылка скрыта. Изменения и дополнения в спецификации вносит организация ссылка скрыта (ранее называвшаяся DVD Consortium), членами которой являются 10 компаний-основателей и более 220 частных лиц.
Первый привод, поддерживающий запись DVD-R, выпущен ссылка скрыта в октябре 1997 года. Стоимость этого привода, поддерживающего спецификацию DVD-R версии 1.0, составляла 17 000 долл. Болванки объёмом 3,95 Гб стоили по 50 долл. каждая.
Изначально «DVD» расшифровывалось как «Digital Video Disc» (цифровой видеодиск), поскольку данный формат первоначально разрабатывался как замена видеокассетам. Позже, когда стало ясно, что носитель подходит и для хранения произвольной информации, многие стали расшифровывать DVD как Digital Versatile Disc (цифровой многоцелевой диск). ссылка скрыта, заведующая официальным сайтом DVD Forum’а, использует «Digital Versatile Disc». К консенсусу не пришли до сих пор, поэтому сегодня «DVD» официально вообще никак не расшифровывается.
Техническая информация. Для считывания и записи DVD используется красный лазер с длиной волны 650 нанометров.
DVD по структуре данных бывают четырёх типов:
DVD-видео — содержат фильмы (видео и звук);
DVD-Audio — содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио-компакт-дисках);
DVD-Data — содержат любые данные;
DVD со смешанным содержимым.
В отличие от ссылка скрыта, в которых структура аудиодиска фундаментально отличается от диска с данными, в DVD всегда используется файловая система ссылка скрыта (для данных может быть использована ссылка скрыта).
Любой из типов носителей DVD может нести любую из четырёх структур данных (см. выше).
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, -14, -18, по принципу округления ёмкости диска в Гб до ближайшего сверху целого числа):
| Ёмкость DVD | В ссылка скрыта (109 байт) | В ссылка скрыта (230 байт) |
| 1-сторонние 1-слойные (DVD-5) | 4,7 | 4,38 |
| 1-сторонние 2-слойные (DVD-9) | 8,5 | 7,96 |
| 2-сторонние 1-слойные (DVD-10) | 9,4 | 8,75 |
| 2-сторонние 1-слойные с одной стороны и 2-слойные с другой (DVD-14) | 13,24 | 12,33 |
| 2-сторонние 2-слойные (DVD-18) | 17,1 | 15,93 |
Указанные цифры — приблизительные. На DVD данные записываются секторами; один сектор содержит 2048 байт. Поэтому точное значение ёмкости DVD можно определить умножением 2048 на число секторов на диске, которое слегка варьируется у различных типов DVD носителей:
| Тип диска | Число секторов | Ёмкость в байтах | Гигабайты | Гибибайты |
| 1-слойный DVD-R(W) | 2 298 496 | 4 707 319 808 | 4,7 | 4,384 |
| 1-слойный DVD+R(W) | 2 295 104 | 4 700 372 992 | 4,7 | 4,378 |
| 1-слойный DVD-RAM | 2 295 072 | 4 700 307 456 | 4,7 | 4,378 |
| 2-слойный DVD-R(W) | 4 171 712 | 8 543 666 176 | 8,5 | 7,957 |
| 2-слойный DVD+R(W) | 4 173 824 | 8 547 991 552 | 8,5 | 7,961 |
Примечание: формат DVD-R(W) не задаёт точное число секторов, а лишь требует, чтобы ёмкость была не ниже 4,7 млрд байт. Однако большинство производителей придерживаются цифры 2 298 496 секторов, что и указано в таблице.
Вместимость можно определить на глаз — нужно посмотреть, сколько рабочих (отражающих) сторон у диска и обратить внимание на их цвет: двухслойные стороны обычно имеют золотой цвет, а однослойные — серебряный, как ссылка скрыта. Заполненность однослойного диска также зачастую можно определить на глаз. При записи, как известно, изменяется структура рабочего слоя и его светоотражающие свойства. Поэтому на рабочей стороне диска, как правило, четко различима граница между занятой и свободной областями диска. Cледует учитывать, что зависимость между "толщиной" записанной области и ее объемом нелинейна.
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 ссылка скрыта, 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.
Форматы DVD±R и их совместимость. Стандарт записи ссылка скрыта был разработан в 1997 году группой компаний, входящих в ссылка скрыта, как официальная спецификация записываемых (впоследствии и перезаписываемых) дисков. Однако цена лицензии на эту технологию была слишком высока, и поэтому несколько производителей пишущих приводов и носителей для записи объединились в ссылка скрыта (ссылка скрыта), который и разработал в середине 2002 года стандарт ссылка скрыта, стоимость лицензии на который была ниже. Поначалу ссылка скрыта (чистые диски для записи) DVD+R(W) были дороже, чем болванки DVD-R(W), но теперь цены сравнялись.
Все современные приводы для DVD могут читать оба формата дисков, и большинство пишущих приводов также могут записывать оба типа болванок. Среди остальных приводов форматы «+» и «-» одинаково популярны — половина производителей поддерживает один стандарт, половина — другой. Идут споры, вытеснит ли один из этих форматов своего конкурента или они продолжат мирно сосуществовать. Однако, поскольку формат DVD-R(W) появился почти на 5 лет раньше DVD+R(W), многие старые или дешёвые плееры вероятнее всего поддерживают лишь DVD-R(W). Это следует учитывать, особенно при записи дисков для распространения, когда тип читающего устройства (плеера или DVD-привода) заранее не известен.
DVD-видео. Типичное содержание файловой структуры DVD-video.
Для воспроизведения DVD с видео необходим DVD-привод и декодер ссылка скрыта (то есть либо бытовой ссылка скрыта с аппаратным декодером, либо компьютерный DVD-привод и программный проигрыватель с установленным декодером). Фильмы на DVD сжаты с использованием алгоритма MPEG-2 для видео и различных (часто многоканальных) форматов для звука. ссылка скрыта сжатого видео варьируется от 2000 до 9800 Кбит/с, часто бывает переменным (ссылка скрыта). Стандартный размер видео кадра стандарта ссылка скрыта равен 720×576 точек, стандарта ссылка скрыта — 720×480 точек.
Аудиоданные в DVD-фильме могут быть в формате ссылка скрыта, ссылка скрыта, ссылка скрыта или ссылка скрыта (AC-3). В странах, использующих стандарт NTSC, все фильмы на DVD должны содержать звуковую дорожку в формате PCM или AC-3, а все NTSC-плееры должны эти форматы поддерживать. Таким образом, любой стандартный диск может быть воспроизведён на любом стандартном оборудовании.
В странах, использующих стандарт PAL (большинство стран Европы), сначала хотели ввести в качестве стандарта звука для DVD форматы PCM и MPEG-2, но под общественным давлением и вразрез с пожеланиями ссылка скрыта DVD-Forum включил Dolby AC-3 в список опциональных форматов звука на дисках и обязательных форматов в плеерах.
Blu-ray Disc (сокр., BD)
Blu-ray Disc
Blu-ray Disc, BD (ссылка скрыта blue ray — синий луч и disc — диск) — формат ссылка скрыта, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая ссылка скрыта с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом ссылка скрыта.
Blu-ray (букв. «синий-луч») получил своё название от использования для записи и чтения ссылка скрыта (405 ссылка скрыта) «синего» (технически сине-фиолетового) ссылка скрыта. Представлен на международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show (ссылка скрыта), которая прошла в январе ссылка скрыта. Коммерческий запуск формата Blu-ray прошел весной 2006 года.
С момента появления формата в 2006 году и до начала 2008 года у Blu-ray существовал серьезный конкурент — альтернативный формат ссылка скрыта. В течение двух лет многие крупнейшие киностудии, которые изначально поддерживали HD DVD, постепенно перешли на Blu-ray. ссылка скрыта, последняя компания, выпускавшая свою продукцию в обоих форматах, отказалась от использования HD DVD в январе 2008 года. 19 февраля того же года Toshiba, создатель формата, прекратила разработки в области HD DVD. Это событие положило конец так называемой «войне форматов».
Вариации и размеры. Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 23,3/25/27 или 33 ссылка скрыта, двухслойный диск может вместить 46,6/50/54 или 66 Гб. Также в разработке находятся диски вместимостью 100 Гб и 200 Гб с использованием соответственно четырёх и восьми слоёв. Корпорация ссылка скрыта уже анонсировала прототип четырёхслойного диска объёмом 100 Гб.
5 октября 2009 года японская корпорация ссылка скрыта сообщила о создании записываемого Blu-ray диска емкостью 320 Гигабайт. Новый десятислойный носитель полностью совместим с существующими приводами, сообщает сайт TechOn. Компания представит диск на выставке CEATEC, которая начнется в Японии 6 октября 2009 года.
На данный момент доступны диски ссылка скрыта (одноразовая запись) и ссылка скрыта (многоразовая запись), в разработке находится формат ссылка скрыта. В дополнение к стандартным дискам размером 120 ссылка скрыта, выпущены варианты дисков размером 80 мм для использования в цифровых ссылка скрыта- и ссылка скрыта. Планируется, что их объём будет достигать 15 Гб для двухслойного варианта.
| Физический размер | Однослойная вместимость | Двухслойная вместимость |
| 120 мм | 23,3/25/27/33 Гб | 46,6/50/54/66 Гб |
| 80 мм | 7,8 Гб | 15,6 Гб |
Технические особенности. Лазер и оптика
В технологии Blu-ray для чтения и записи используется сине-фиолетовый ссылка скрыта с длиной волны 405 нм. Обычные ссылка скрыта и ссылка скрыта используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм (635 нм для DVD for Authoring) и 780 нм соответственно.
Такое уменьшение позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD-диском (до 0,32 мкм) и увеличить плотность записи данных.
Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12 см дисках того же размера, что и у CD/DVD. Эффективный «размер пятна», на котором лазер может ссылка скрыта, ограничен ссылка скрыта и зависит от длины волны света и числовой ссылка скрыта ссылка скрыта, используемой для его фокусировки. Уменьшение длины волны, использование большей числовой апертуры (0,85, в сравнении с 0,6 для ссылка скрыта), высококачественной двухлинзовой системы, а также уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз (0,1 мм вместо 0,6 мм) предоставило возможность проведения более качественного и корректного течения операций чтения/записи. Это позволило записывать информацию в меньшие точки на диске, а значит, хранить больше информации в физической области диска, а также увеличить скорость считывания до 432 ссылка скрыта.
Скорость записи
| Скорость привода | Скорость передачи данных | Время записи Blu-Ray дисков (мин.) | ||
| Мбит/с | Мбайт/с | Однослойные | Двухслойные | |
| 1X | 36 | 4.5 | 90 | 180 |
| 2X | 72 | 9 | 45 | 90 |
| 4X | 144 | 18 | 23 | 45 |
| 6X | 216 | 27 | 15 | 30 |
| 8X | 288 | 36 | 12 | 23 |
| 12X | 432 | 54 | 8 | 15 |
Технология твёрдого покрытия. Из-за того, что на дисках Blu-Ray данные расположены слишком близко к поверхности, первые версии дисков были крайне чувствительны к царапинам и прочим внешним механическим воздействиям, из-за чего они были заключены в пластиковые картриджи. Этот недостаток вызывал большие сомнения относительно того, сможет ли формат Blu-ray противостоять ссылка скрыта — стандарту, который в то время рассматривался как основной конкурент Blu-ray. ссылка скрыта, помимо своей более низкой стоимости, мог нормально работать без картриджей, так же как и форматы ссылка скрыта и ссылка скрыта, что делало его более удобным для покупателей, а также более интересным для производителей и дистрибьюторов, которым было невыгодно нести дополнительные траты на изготовление картриджей.
Решение этой проблемы появилось в январе ссылка скрыта с появлением нового ссылка скрыта покрытия, которое дало дискам более качественную защиту от царапин и пыли. Это покрытие, разработанное корпорацией ссылка скрыта, получило название «Durabis». Оно позволяет очищать BD при помощи бумажных салфеток, которые могут нанести повреждения ссылка скрыта и ссылка скрыта. Формат ссылка скрыта имеет те же недостатки, так как эти диски производятся на основе старых оптических носителей. По сообщению в прессе, «голые» BD с этим покрытием сохраняют работоспособность, даже будучи поцарапанными отвёрткой.
Флеш-память
ссылка скрыта
USB-накопитель на флеш-памяти («флешка»)
ссылка скрыта
Флеш-карты разных типов
Флеш-память (ссылка скрыта, Flash-Memory) — разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Она может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально — около миллиона циклов). Распространена флеш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов перезаписи — намного больше, чем способна выдержать ссылка скрыта или ссылка скрыта.
Такая память не содержит подвижных частей, так что, в отличие от ссылка скрыта, более надёжна и компактна. Благодаря своей компактности, дешевизне и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах — фото- и видеокамерах, диктофонах, ссылка скрыта, ссылка скрыта, ссылка скрыта, а также ссылка скрыта и ссылка скрыта. Кроме того, она используется для хранения встроенного программного обеспечения в различных устройствах (ссылка скрыта, мини-АТС, ссылка скрыта, ссылка скрыта, модемax), различных контроллерах.
Также в последнее время широкое распространение получили USB флеш-накопители («флешка», USB-драйв, USB-диск), практически вытеснившие дискеты и CD. Одним из первых флэшки JetFlash в 2002 году начал выпускать тайваньский концерн ссылка скрыта.
На конец 2008 г. основным недостатком, не позволяющим устройствам на базе флеш-памяти вытеснить с рынка жёсткие диски, является высокое соотношение цена/объём, превышающее этот параметр у жестких дисков в 2 3 раза. В связи с этим и объёмы флеш-накопителей не так велики. Хотя работы в этих направлениях ведутся. Удешевляется технологический процесс, усиливается конкуренция. Многие фирмы уже заявили о выпуске ссылка скрыта накопителей объёмом 256 ГБ и более. Например, в ноябре 2009 года компания OCZ предложила SSD накопитель ёмкостью 1 Тб и 1,5 млн. циклов перезаписи.
Ещё один недостаток устройств на базе флеш-памяти по сравнению с жёсткими дисками — как ни странно, меньшая скорость. Несмотря на то, что производители SSD накопителей заверяют, что скорость этих устройств выше скорости винчестеров, в реальности она оказывается ощутимо ниже. Конечно, SSD накопитель не тратит подобно винчестеру время на разгон, позиционирование головок и т. п. Но время чтения, а тем более записи, ячеек флеш-памяти, используемой в современных SSD накопителях, больше. Что и приводит к значительному снижению общей производительности. Справедливости ради следует отметить, что последние модели SSD накопителей и по этому параметру уже вплотную приблизились к винчестерам. Однако, эти модели пока слишком дороги.
Принцип действия. Флеш-память хранит информацию в массиве ссылка скрыта, называемых ячейками (ссылка скрыта cell). В традиционных устройствах с одноуровневыми ячейками (ссылка скрыта single-level cell, SLC), каждая из них может хранить только один бит. Некоторые новые устройства с многоуровневыми ячейками (ссылка скрыта multi-level cell, MLC) могут хранить больше одного бита, используя разный уровень электрического заряда на плавающем затворе транзистора.
История. Флеш-память была изобретена инженером компании Toshiba ссылка скрыта в 1984 году. Название «флеш» было придумано также в Toshiba коллегой Фудзио, ссылка скрыта, потому что процесс стирания содержимого памяти ему напомнил ссылка скрыта (ссылка скрыта flash). Масуока представил свою разработку на ссылка скрыта 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM), проходившей в ссылка скрыта, ссылка скрыта. Intel увидела большой потенциал в изобретении и в 1988 году выпустила первый коммерческий флеш-чип NOR-типа.
NAND-тип флеш-памяти был анонсирован Toshiba в 1989 году на International Solid-State Circuits Conference. У него была больше скорость записи и меньше площадь чипа.
На конец 2008 года, лидерами по производству флеш-памяти являются Samsung (31 % рынка) и Toshiba (19 % рынка, включая совместные заводы с Sandisk). (Данные согласно iSupply на Q4’2008). Стандартизацией чипов флеш-памяти типа NAND занимается ссылка скрыта (ONFI). Текущим стандартом считается спецификация ONFI версии 1.0, выпущенная 28 декабря 2006 года. Группа ONFI поддерживается конкурентами Samsung и Toshiba в производстве NAND чипов: ссылка скрыта, ссылка скрыта и ссылка скрыта.
Характеристики. Скорость некоторых устройств с флеш-памятью может доходить до 100 МБ/с. 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.
В основном объём чипа флеш-памяти измеряется от ссылка скрыта до нескольких ссылка скрыта.
В 2005 году ссылка скрыта и ссылка скрыта представили NAND чипы объёмом 1 ссылка скрыта, выполненные по технологии многоуровневых ячеек, где один транзистор может хранить несколько ссылка скрыта, используя разный уровень электрического заряда на плавающем затворе.
Компания ссылка скрыта в сентябре 2006 года представила 8 ссылка скрыта чип, выполненный по 40-нм технологическому процессу. В конце 2007 года ссылка скрыта сообщила о создании первого в мире MLC (multi-level cell) чипа флеш-памяти типа NAND, выполненного по 30-нм технологическому процессу. Ёмкость чипа также составляет 8 ссылка скрыта. Ожидается, что в массовое производство чипы памяти поступят в 2009 году.
Для увеличения объёма в устройствах часто применяется массив из нескольких чипов. К 2007 году USB устройства и карты памяти имели объём от 512 ссылка скрыта до 64 ссылка скрыта. Самый большой объём USB устройств составлял 4 ссылка скрыта.
Файловые системы. Основное слабое место флеш-памяти — количество циклов перезаписи. Ситуация ухудшается также в связи с тем, что ссылка скрыта часто записывает данные в одно и то же место. Часто обновляется таблица файловой системы, так что первые сектора памяти израсходуют свой запас значительно раньше. Распределение нагрузки позволяет существенно продлить срок работы памяти.
Для решения этой проблемы были созданы специальные файловые системы: ссылка скрыта и YAFFS для ссылка скрыта и ссылка скрыта для ссылка скрыта.
ссылка скрыта флеш-носители и карты памяти, такие, как ссылка скрыта и ссылка скрыта, имеют встроенный контроллер, который производит обнаружение и исправление ошибок и старается равномерно использовать ресурс перезаписи флеш-памяти. На таких устройствах не имеет смысла использовать специальную файловую систему и для лучшей совместимости применяется обычная ссылка скрыта.
Применение. Флеш-память наиболее известна применением в ссылка скрыта (ссылка скрыта USB flash drive). В основном применяется NAND тип памяти, которая подключается через USB по интерфейсу USB mass storage device (USB MSC). Данный интерфейс поддерживается всеми ссылка скрыта современных версий.
Благодаря большой скорости, объёму и компактным размерам USB флеш-накопители полностью вытеснили с рынка дискеты. Например, компания ссылка скрыта с 2003 года перестала выпускать компьютеры с дисководом гибких дисков.
В данный момент выпускается широкий ассортимент USB флеш-накопителей, разных форм и цветов. На рынке присутствуют флешки даже с автоматическим шифрованием записываемых на них данных.
Есть специальные дистрибутивы ссылка скрыта и ссылка скрыта, которые могут работать прямо с USB носителей, например, чтобы пользоваться своими приложениями, напримен, в интернет-кафе (Live USB флеш-накопитель).
Технология ссылка скрыта в ссылка скрыта способна использовать USB флеш-накопитель или специальную флеш-память, встроенную в компьютер, для увеличения быстродействия. На флеш-памяти также основываются карты памяти, такие как ссылка скрыта (SD) и ссылка скрыта, которые активно применяются в портативной технике (фотоаппараты, мобильные телефоны). Флеш-память занимает большую часть рынка переносных носителей данных.
NOR тип памяти чаще применяется в BIOS и ROM-памяти устройств, таких как DSL модемы, маршрутизаторы и т. д. Флеш-память позволяет легко обновлять прошивку устройств, при этом скорость записи и объём для таких устройств не так важны.
Сейчас активно рассматривается возможность замены жёстких дисков на флеш память. В результате увеличится скорость включения компьютера, а отсутствие движущихся деталей увеличит срок службы. Например, в ссылка скрыта, «ноутбуке за 100 $», который активно разрабатывается для стран третьего мира, вместо жёсткого диска будет использоваться флеш-память объёмом 1 Гигабайт. Распространение ограничивает высокая цена за Гигабайт и меньший срок службы, чем у жёстких дисков из-за ограниченного количества циклов записи.
Типы карт памяти. Существуют несколько типов карт памяти, используемых в портативных устройствах:
ссылка скрыта: карты памяти CF являются старейшим стандартом карт флеш-памяти. Первая CF карта была произведена корпорацией SanDisk в 1994 году. Этот формат памяти очень распространен. Чаще всего в наши дни он применяется в профессиональном фото и видео оборудовании, так как ввиду своих размеров (43х36х3,3 мм) слот расширения для Compact Flash карт физически проблематично разместить в мобильных телефонах или mp3 плеерах. Зато ни одна карта не может похвастаться такими скоростями, объемами и надежностью, как CF.
ссылка скрыта: карта в формате MMC имеет небольшой размер — 24×32×1,4 мм. Разработана совместно компаниями SanDisk и Siemens. MMC содержит контроллер памяти и обладает высокой совместимостью с устройствами самого различного типа. В большинстве случаев карты MMC поддерживаются устройствами со слотом SD.
RS-MMC (Reduced Size MultiMedia Card): карта памяти, которая вдвое короче стандартной карты MMC. Её размеры составляют 24×18×1,4 мм, а вес — около 6 г, все остальные характеристики не отличаются от MMC. Для обеспечения совместимости со стандартом MMC при использовании карт RS-MMC нужен адаптер.
DV-RS-MMC (Dual Voltage Reduced Size MultiMedia Card): карты памяти DV-RS-MMC с двойным питанием (1,8 и 3,3 В) отличаются пониженным энергопотреблением, что позволит работать мобильному телефону немного дольше. Размеры карты совпадают с размерами RS-MMC, 24×18×1,4 мм.
ссылка скрыта: миниатюрная карта памяти для мобильных устройств с размерами 14×12×1,1 мм. Для обеспечения совместимости со стандартным слотом MMC необходимо использовать переходник.
ссылка скрыта: поддерживается фирмами ссылка скрыта, ссылка скрыта и ссылка скрыта. Стандарт SD является дальнейшим развитием стандарта MMC. По размерам и характеристикам карты SD очень похожи на MMC, только чуть толще (32×24×2,1 мм). Основное отличие от MMC — технология защиты авторских прав: карта имеет криптозащиту от несанкционированного копирования, повышенную защиту информации от случайного стирания или разрушения и механический переключатель защиты от записи. Несмотря на родство стандартов, карты SD нельзя использовать в устройствах со слотом MMC.
ссылка скрыта: Старые карты SD (SD 1.0, SD 1.1) и новые SDHC (SD 2.0) (SD High Capacity) и устройства их чтения различаются ограничением на максимальную ёмкость носителя, 4 ГБ для SD и 32 ГБ для SD High Capacity (Высокой Ёмкости). Устройства чтения SDHC обратно совместимы с SD, то есть SD карта будет без проблем прочитана в устройстве чтения SDHC, но в устройстве SD карта SDHC не будет читаться вовсе. Оба варианта могут быть представлены в любом из трёх форматов физ. размеров (Стандартный, mini и micro).
ссылка скрыта: От стандартных карт Secure Digital отличаются меньшими размерами 21,5×20×1,4 мм. Для обеспечения работы карты в устройствах, оснащённых обычным SD-слотом, используется адаптер.
ссылка скрыта: являются на настоящий момент (2008) самыми компактными съёмными устройствами флеш-памяти (11×15×1 мм). Используются, в первую очередь, в мобильных телефонах, коммуникаторах, и т. п., так как, благодаря своей компактности, позволяют существенно расширить память устройства, не увеличивая при этом его размеры. Переключатель защиты от записи вынесен на адаптер microSD-SD.
ссылка скрыта: данный стандарт памяти разрабатывался и поддерживается компанией ссылка скрыта. Корпус достаточно прочный. На данный момент — это самая дорогая память из всех представленных. Memory Stick Duo был разработан на базе широко распространённого стандарта Memory Stick от той же Sony, отличается малыми размерами (20×31×1,6 мм.).
ссылка скрыта: Данный формат является конкурентом формата microSD (по аналогичному размеру), сохраняя преимущества карт памяти Sony.
ссылка скрыта: используются в цифровых фотоаппаратах фирм ссылка скрыта, ссылка скрыта и некоторых других.
Стример
Стример (от ссылка скрыта streamer) — ссылка скрыта на принципе ссылка скрыта на ссылка скрыта, с последовательным доступом к данным, по принципу действия аналогичен бытовому ссылка скрыта.
Преимущества:
- большая ёмкость (до 4 Тб),
- невысокая стоимость ссылка скрыта,
- стабильность работы, надёжность.
Недостатки:
- низкая скорость доступа к данным из-за последовательного доступа (лента должна прокрутиться к нужному месту),
- большие размеры.
Основное назначение: запись и воспроизведение информации, ссылка скрыта.