Стоимость 

 В  последнее время “удельная стоимость”  накопителей на жестких дисках  упала до 2 центов за мегабайт (и даже ниже). Стоимость накопителей  продолжает снижаться, и через  некоторое время вам покажется,  что даже полцента за мегабайт  — это слишком дорого. Именно из-за снижения цен накопители емкостью менее 1 Гбайт сейчас практически не выпускаются, а оптимальным выбором будет диск емкостью более 10 Гбайт. 
 

Емкость 

 В  рекламе накопителя может фигурировать  одна из четырех цифр: 

·        неформатированная емкость в миллионах байтов; 

·        форматированная емкость в миллионах  байтов; 

·        неформатированная емкость в  мегабайтах (Мбайт); 

·        форматированная емкость в мегабайтах (Мбайт). 
 

 

3 Хранение данных на гибких дисках

  3.1 Накопители на гибких дисках

 

 Дисковод  нельзя назвать высокоемким и  производительным устройством, тем  не менее он устанавливается  практически в любом компьютере. А дискету некоторые производители  цифровых камер используют в  качестве носителя. 

 

Компоненты  дисковода 

 В  этом разделе описываются основные компоненты дисковода и поясняется, как они взаимодействуют во время чтения и записи данных. Все дисководы для гибких дисков, независимо от их типа, состоят из нескольких основных частей. Для того чтобы правильно установить и использовать дисковод, нужно разбираться в его компонентах и знать, для чего они предназначены  

 

Головки чтения/записи 

Дисковод, как правило, имеет две головки  для чтения и записи данных, т.е. является двусторонним. Для каждой стороны  диска предназначено по одной головке; обе головки используются для чтения и записи на соответствующих поверхностях диска. Когда-то в персональных компьютерах устанавливались односторонние дисководы (например, в первых компьютерах), но сегодня они вышли из употребления. 

 Головки приводятся в движение устройством, которое называется приводом головок. Они могут перемещаться по прямой линии и устанавливаться над различными дорожками. Головки двигаются по касательной к дорожкам, которые они записывают на диск. Поскольку верхняя и нижняя головки монтируются на одном держателе (или механизме), они двигаются одновременно и не могут перемещаться независимо друг от друга. Головки представляют собой электромагнитные катушки с сердечниками из мягкого сплава железа. Каждая головка является сложным устройством, в котором головка чтения/записи расположена между двумя стирающими головками в одном физическом устройстве. 

 

3.2 Конструкции дискет

 

Дискеты диаметром 5,25 и 3,5 дюйма различаются  конструкциями и физическими  свойствами. Гибкий диск находится внутри пластикового футляра. Диск диаметром 3,5 дюйма имеет более жесткий футляр, чем диск диаметром 5,25 дюйма. Сами же диски, в сущности, одинаковы, за исключением, конечно, их размеров. 

В конструкции  дискет этих двух типов есть и различия и сходства. В этом разделе описаны физические свойства и конструкции дискет каждого типа. Дискета формата 5,25 дюйма имеет следующую конструкцию. В ее центре находится большое круглое отверстие. Когда закрывается дверца дисковода, конусообразный зажим захватывает и устанавливает дискету с помощью центрального отверстия. У многих дискет края отверстия окантованы пластиковым кольцом для того, чтобы диск выдерживал механические нагрузки со стороны захватывающего механизма. В дискетах высокой плотности это кольцо обычно отсутствует, так как погрешности его расположения на дискете могут привести к проблемам, возникающим при позиционировании головок.

3.3 Типы и параметры дискет

 

Ниже  описаны все типы дискет, существующие в настоящее время. Особенно интересны  технические спецификации, которые отличают один тип дискеты от другого. Здесь также определены параметры, используемые для описания обычной дискеты. В табл. 2 приведены заслуживающие наибольшего внимания параметры всех типов дискет. 

  

Таблица 2. Параметры магнитных покрытий дискет 

 

  

Плотность записи 

 

Плотность записи (density) — это количество информации, которое может быть надежно размещено  на определенной площади записывающей поверхности. 

Диски имеют два типа плотности — радиальную и линейную. Радиальная плотность указывает, сколько дорожек может быть записано на диске, и выражается в количестве дорожек на дюйм (Track Per Inch — TPI). Линейная плотность — это способность отдельной дорожки накапливать данные; часто выражается в количестве битов на дюйм (Bits Per Inch — BPI).

4 Устройства оптического хранения данных

 

  

CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory — память только для  чтения на компакт диске) — это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения данных. Другие форматы, CD-R и CD-RW, позволяют записывать данные на компакт-диск, а новая технология DVD позволяет существенно увеличить емкость обычного оптического диска. 

В настоящее  время накопитель CD-ROM — неотъемлемая часть практически любого компьютера. Исключением служит лишь компьютер, используемый в бизнес-сети. В такой сети существует выделенный сервер с жесткими дисками и накопителем CD-ROM, предоставленными в совместное использование. Такой способ более экономичен, но приносит массу неудобств, особенно если сеть предприятия достаточно велика. 

CD-ROM —  это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться  до 650 Мбайт данных, что соответствует  примерно 333 тыс. страниц текста, 74 минутам высококачественного звучания или их комбинации. 

4.1 Технология записи компакт-дисков

 

 Компакт-диск  представляет собой поликарбонатную  пластину диаметром 120 мм и  толщиной 1,2 мм, в центре которой  расположено отверстие диаметром  15 мм. Штампованное или литое основание пластины физически является одной спиральной дорожкой, которая начинается на внутренней и заканчивается на внешней части диска. Шаг этой дорожки, или разделение спирали, равен 1,6 микрон (1 микрон — миллионная часть метра или тысячная часть миллиметра). Для сравнения: шаг физической дорожки долгоиграющей пластинки составляет примерно 125 микрон. Компакт-диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Если рассмотреть спиральную дорожку под микроскопом, то станет видно, что она состоит из приподнятых участков, которые называются впадинами (pits), и плоских поверхностей между ними, называемых площадками (lands). На первый взгляд может показаться странным, что приподнятый участок дорожки называется впадиной. 

Лазер, используемый для считывания данных компакт-диска, может свободно пройти сквозь прозрачный пластик, поэтому  отформованная поверхность диска  покрывается отражающей металлической  пленкой (обычно алюминиевой). После  этого алюминиевая пленка покрывается тонким защитным слоем акрилового лака, на который, в свою очередь, наносится текст или красочное изображение.

4.2 Массовое производство CD-ROM

 

 При  массовом коммерческом производстве  компакт-диски изготавливаются штамповкой  или прессованием, но не выжиганием с помощью лазера, как многие считают (рис. 14). Хотя лазер и применяется для вытравливания данных на стеклянном мастер-диске, покрытом светочувствительным материалом, непосредственное выжигание дисков при воспроизводстве сотен или тысяч копий будет по меньшей мере непрактично. 

Далее представлены основные этапы производства компакт-дисков. 

1. Нанесение  фоторезисторного слоя. Круглая  пластина из полированного стекла  диаметром 240 мм и толщиной 6 мм  покрывается слоем фоторезистора  толщиной около 150 микрон, после чего обжигается при температуре 80°С (176°F) в течение 30 минут. 

2. Лазерная  запись. Лазерный самописец (Laser Beam Recorder — LBR) посылает импульсы синего  или фиолетового света, которые  засвечивают и размягчают определенные  участки фоторезисторного слоя стеклянного мастер-диска. 

3. Формирование  мастер-диска. Обработанный стеклянный  диск погружается в раствор  гидрооксида натрия (едкого натра), который растворяет экспонированные  лазером участки, формируя тем  самым впадины в фоторезисторном слое. 

4. Электролитическое  формование. С помощью процесса, называемого гальванопластикой,  ранее подготовленный мастер-диск  покрывается слоем никелевого  сплава. В результате создается  металлический мастер-диск, получивший  название “родительского диска” (father). 
 

5. Разделение  мастер-диска. Затем металлическая  матрица отделяется от стеклянного  мастер-диска. Матрица представляет  собой металлический мастер-диск, который уже может использоваться  для изготовления небольших партий  дисков, так как матрица изнашивается очень быстро. Разделение мастер-диска зачастую приводит к повреждению стеклянной основы, поэтому методом гальванопластики создают еще несколько негативных копий диска (которые называются “материнскими” (mother)). Негативные копии мастер-диска впоследствии применяются для создания рабочей матрицы, используемой в процессе массового тиражирования компакт-дисков. Это позволяет штамповать большое количество дисков, без повторения процесса формирования стеклянного мастер-диска. 

6. Штамповка  диска. Металлическая рабочая матрица применяется в литейной машине для формирования принципа отображения данных (впадин и площадок) в расплавленной поликарбонатной массе объемом около 18 грамм при температуре 350°C (или 662°F). При этом сила давления достигает примерно 4 000 кг на квадратный сантиметр. Как правило, в современных термических штамповочных прессах на изготовление каждого диска уходит не более трех секунд. 

7. Металлизация. Для создания отражательной поверхности  на отштампованный диск посредством  напыления наносится тонкий (0,05–0,1 микрона) слой алюминия. 

8. Защитное  покрытие. Для защиты алюминиевой  пленки от окисления, на металлизированный  диск с помощью центрифуги  наносится тонкий (6–7 микрон) слой  акрилового лака, затвердевающего  под действием ультрафиолетовых лучей. 

9. Конечный  продукт. В завершение на поверхность  диска методом трафаретной печати  наносится текст этикетки или  какое-либо изображение, также  высыхающее под действием ультрафиолетовых  лучей.  

Процесс изготовления дисков данных CD-ROM и музыкальных компакт-дисков практически одинаков.

4.3 Впадины и площадки

 

Считывание  информации представляет собой процесс  регистрации колебаний луча маломощного  лазера, отраженного от металлической  поверхности диска. Лазер посылает сфокусированный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный фоторецептор улавливает отраженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверхность дорожки), всегда отражается обратно; в свою очередь, луч, попавший во впадину на дорожке, обратно не отражается. 

Диск  вращается над лазером и рецептором (приемником), поэтому лазер непрерывно излучает свет, а рецептор воспринимает то, что в сущности является набором  световых вспышек, повторяющих рисунок  впадин и площадок, по которым проходит лазерный луч. Всякий раз, когда луч лазера пересекает границы впадины, изменяется состояние отраженного сигнала. Каждое такое изменение, вызванного пересечением границы впадины, преобразуется в бит со значением 1. Микропроцессоры накопителя пересчитывают переходы светлый/темный и темный/светлый (т.е. границы впадины) в единицы (1); область, не содержащая переходов, представляется нулем (0). Полученный набор двоичных разрядов затем преобразуется в данные или звук.