Глубина отдельных впадин, образующих дорожку  компакт-диска, равна 0,125 микрона, а их ширина — 0,6 микрона (1 микрон равен миллионной части метра). Минимальная длина впадин или площадок составляет 0,9 микрона, максимальная — 3,3 микрона.

 

Считывающий лазер, используемый в дисководе CD, представляет собой маломощный лазер с длиной волны 780 нм (нанометров) и мощностью около 1 мВт (милливатт). Поликарбонатная пластмасса, используемая при изготовлении компакт-дисков, имеет коэффициент преломления 1,55. Таким образом, свет проходит через пластмассу диска в 1,55 раза медленнее, чем через окружающую среду. Так как частота света остается постоянной, это приводит к сокращению длины волны в пределах диска с тем же коэффициентом. Следовательно, длина волны, равная 780 нм, уменьшается до 500 нм (780/1,55 = 500 нм). Одна четвертая часть от 500 нм составляет 125 нм, или 0,125 микрона, что и является высотой впадины.

  

Емкость компакт-диска

 

Максимальный  объем данных, содержащихся на стандартном  компакт-диске, считывается в течение 74 минут, причем за каждую секунду обрабатывается 75 блоков по 2 048 байт в каждом. Это позволяет вычислить абсолютную максимальную емкость диска CD-ROM, которая составляет 681 984 000 байт — 682 Мбайт (мегабайт), или 650 MiB (mebibyte).  

 

4.4 Технология DVD

 
 

Технология  цифровых универсальных дисков (DVD) очень похожа на технологию компакт-дисков. В обеих технологиях используются штампованные поликарбонатные диски одного и того же размера (наружный диаметр 120 мм, диаметр центрального отверстия 15 мм, толщина 1,2 мм) со спиральными дорожками, состоящими из впадин и площадок. Диски DVD, в отличие от обычных компакт-дисков, могут иметь два слоя записи на каждой стороне и быть одно- или двухсторонними. Каждый слой диска штампуется отдельно, после чего они объединяются, образуя в итоге диск толщиной 1,2 мм. Технологический процесс изготовления дисков практически не отличается, за исключением того, что слои и стороны дисков DVD штампуются из отдельных поликарбонатных заготовок, которые затем соединяются друг с другом, формируя законченный диск. Основным отличием стандартных компакт-дисков и дисков DVD является более высокая плотность записи данных, которые считываются лазером с более короткой длиной волны.  

По аналогии с компакт-дисками каждый слой DVD содержит одну физическую дорожку, которая  начинается на внутренней части диска и доходит по спирали к внешней части. Цифровой универсальный диск, если смотреть на него со стороны считывания (снизу), вращается против часовой стрелки. Спиральные дорожки, как и на компакт-дисках, образованы впадинами (штрихами) и площадками (плоскими участками). Каждый записанный слой покрывается тонкой металлической пленкой, отражающей лазерный луч. Благодаря тому, что внешний слой имеет более тонкое покрытие, луч проходит через него и считывает данные, которые записаны на внутреннем слое. Этикетка обычно располагается на верхней части одностороннего диска; на двухстороннем диске для этого отводится узкая кольцевая поверхность в центральной части. 

Считывание  информации представляет собой процесс  регистрации колебаний луча маломощного  лазера, отраженного от металлического слоя диска. Лазер посылает сфокусированный луч света на нижнюю часть диска, а светочувствительный рецептор улавливает уже отраженный луч. Луч лазера, попавший на площадку (плоскую поверхность дорожки), отражается обратно; 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 изменение отраженного сигнала, 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. 

Глубина отдельных впадин, образующих дорожку  компакт-диска, равна 0,105 микрона, а  ширина — 0,4 микрона. Минимальная длина  впадин или площадок составляет примерно 0,4 микрона, максимальная — 1,9 микрона (на однослойных дисках).

В накопителе DVD используется лазер с меньшей длиной волны, что позволяет считывать более короткие штрихи. Для удвоения размера в накопителе DVD можно использовать две стороны диска и, кроме того, записывать данные на два отдельных слоя каждой из сторон.

 

4.5 Емкость дисков DVD (слои и стороны)

 

В настоящее  время существует четыре основных типа дисков DVD, которые классифицируются по количеству сторон (одно- или двухсторонние) и слоев (одно- и двухслойные). 

·        DVD-5 — односторонний однослойный  диск емкостью 4,7 Гбайт. Состоит из двух соединенных друг с другом подложек. Одна из них содержит записанный слой, который называется нулевым слоем, вторая совершенно пуста. На однослойных дисках обычно используется алюминиевое покрытие. 

·        DVD-9 — односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных таким образом, что оба записанных слоя находятся с одной стороны диска; с другой стороны располагается пустая подложка. Внешний (нулевой) штампованный слой покрыт полупрозрачной золотой пленкой, которая отражает лазерный луч, сфокусированный на данном слое, и пропускает луч, который сфокусирован на нижнем слое. Для считывания обоих слоев используется один лазер с изменяемой фокусировкой. 

·        DVD-10 — двухсторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гбайт. Состоит из двух штампованных подложек, соединенных друг с другом тыльными сторонами. Записанный слой (нулевой слой на каждой стороне) обычно имеет алюминиевое покрытие. Обратите внимание, что диски этого типа являются двухсторонними; считывающий лазер находится в нижней части накопителя, поэтому для чтения второй стороны диск необходимо извлечь и перевернуть. 

·        DVD-18 — двухсторонний двухслойный  диск емкостью 17,1 Гбайт. Объединяет в  себе два слоя записи на каждой стороне. Стороны диска, каждая из которых формируется двумя штампованными слоями, соединяются вместе тыльными частями друг к другу. Внешние слои (слой 0 на каждой стороне диска) покрыты полупрозрачной золотой пленкой, внутренние слои (слой 1 на каждой стороне) имеют алюминиевое покрытие. Отражательная способность однослойного диска составляет 45–85%, двухслойного — 18–30%. Различные отражающие свойства компенсируются схемой автоматической регулировки усиления (АРУ). 

4.6 Файловые системы

 

Для хранения данных на оптическом диске требуется организация файловой системы, которая не может просто повторять дисковую файловую систему. В настоящее время для CD, используемых в PC, распространены почти эквивалентные файловые системы HSF (High Sierra Format) и ISO 9660- первый стандарт (1988 г.) для хранения данных на CD-ROM. 

Данные  тома CD-ROM начинаются с логического  сектора 16 первого трека сессии, в котором находится набор  дескрипторов тома. Набор должен начинаться с первичного дескриптора тома PVD (Primary Volume Descriptor). 

За ним  может следовать произвольное число  дополнительных дескрипторов SVD (Supplementary Volume Descriptor), и завершается эта  последовательность дескрипторов терминатором. 

Область логических секторов 0-15 объявлена системной (ее использование стандартом не предусматривается). В секторе 17 размещается загрузочная запись. Структуры записей включают две формы представления многобайтных чисел - одну для платформ Intel (порядок байтов младший-старший), другую для платформ Motorola (порядок - старший-младший). 

Структуру тома описывает таблица содержимого (ТОС или VTOC - не путать с таблицей ТОС компакт-диска физического  уровня в Q-субканале во вводной зоне), которая хранится в его логических секторах (на треке тома). В ТОС  описаны все файлы, присутствующие на диске, - имя, дата создания, атрибуты, положение всех экстентов файла (экстент - фрагмент файла, записанный в непрерывной цепочке блоков). 

Файлы на диске располагаются в каталогах, образующих древовидную структуру, и каждый каталог содержит список входящих в него файлов, их атрибуты и указатели на секторы, в которых располагается начало файлов или их экстентов. Для ускорения поиска файлов на диске кроме каталогов имеется дополнительная таблица путей (path table), содержащая список путей (в символьном формате) ко всем подкаталогам диска и адреса их начальных секторов. 

Стандарт  имеет три вложенных уровня совместимости. Самые жесткие ограничения имеет  первый уровень (Level 1): файловая система  в стиле MS DOS, имена файлов по схеме "8.3", глубина вложенности каталогов до 8. 

Второй  уровень (Level 2) позволяет использовать длинные имена файлов с более  богатым набором допустимых символов, допустима глубина вложения каталогов  до 32. Этот формат воспринимается не всеми  операционными системами (и частности, его не поддерживает MS DOS). 

Третий  уровень (Level 3) допускает даже фрагментацию и чередование файлов. Это означает, что файл может размещаться во множестве экстентов и экстенты разных файлов могут чередоваться. 

Rock Ridge - расширение стандарта ISO 9660 для ОС UNIX, обеспечивающее работу с длинными именами файлов и символьными связями. 

Joliet - расширение  файловой системы ISO 9660 от Microsoft для  Windows, снимающее ограничения на  имена файлов. Позволяет использовать  любые символы в именах, преодолеть  ограничение на длину имени "8.3", увеличить возможную глубину вложенности каталогов и снять ограничения на имена каталогов. Допускает длину имен файлов и каталогов до 64 символов (длинные имена Windows могут иметь длину до 255 символов)-Символы имен кодируются двумя байтами (Unicode), что обеспечивает возможность использования различных языков. Расширение строится на 

возможности организации множества дескрипторов одного и того же тома, заложенной в ISO 9660. Файлы на диске размещаются  так же, как и в ISO 9660, и первичный дескриптор тома так же указывает на структуры формата ISO, с таблицей путей, доступной MS DOS. Но добавляется еще и дополнительный дескриптор тома (SVD), который указывает на альтернативную таблицу путей, содержащую расширенные имена Windows. Обе таблицы путей описывают один и тот же набор файлов. 

Romeo - расширение  файловой системы для поддержки  длинных имен (до 128 символов) Windows 95 и NT. Если имена не длиннее  31 символа, диск может читаться  и на Мае. К Joliet отношения  не имеет. 

Файловая система UDF (Universal Data Format) с пакетами переменной длины ориентирована на возможность модификации уже записанных данных (для дисков CD-RW). Здесь файлы хранятся рядом со своими описаниями, допустимая длина имен до 127 символов. Каждый пакет представляет отдельный файл (или его экстент), в начале пакета имеется описание файла (имя, дата, атрибуты, длина файла и данного экстента). 

Никаких общих таблиц размещения файлов и  экстетов для UDF не требуется - последовательное чтение пакетов позволяет собрать все файлы диска. Конечно, для быстрого поиска нужного файла в памяти компьютера строится виртуальная таблица размещения файлов. Диск (сессия) с пакетами переменной длины может быть закрытым и с дескрипторами тома файловой системы ISO 9660 (Level 3, поскольку требуется поддержка фрагментации), тогда он будет читаться традиционными средствами. Иначе для его чтения требуется специальный драйвер UDF. Организация диска в виде пакетов переменной длины очень эффективно использует дисковое пространство. 

Международные стандарты ISO/IEC 13346, ISO/ГЕС 13490 и европейские ЕСМА (European Computer Manufacturers Association) -ECMA-167 и ECMA-168 (1994 г.) призваны заменить ISO-9660. Здесь снимаются некоторые ограничения, свойственные прежним стандартам. 

ЕСМА-168 описывает структуру файлов и томов на дисках CD-ROM и CD-RW. Спецификация предусматривает любой метод записи - сплошной (сессия или диск за один заход), потрековый и пакетный. Диск ЕСМА-168 более удобен для хранения данных, чем ISO 9660. Стандарт вобрал возможности Rock Ridqe: длинные имена, глубокую вложенность каталогов, а также расширенный набор символов в именах. 

 

5 Флэш-память

 

С появлением флэш-памяти производители электроники получили возможность без особых проблем  и затрат оснастить свои устройства новым типом накопителей. Налицо были выгоды – низкое энергопотребление, высокая надежность (из-за отсутствия движущихся деталей) и устойчивость к внешним воздействиям и нагрузкам.  

USB Flash Drive - портативное  устройство для хранения и  переноса данных с одного компьютера на другой. Компактный, легкий, удобный и удивительно простой в эксплуатации. Для его работы не нужны ни соединительные кабели, ни источники питания (включая батарейки), ни дополнительное программное обеспечение. Особенности USB Flash Drive: высокая скорость обмена данными по USB, защита от записи переключателем на корпусе , защита данных паролем, не требуются драйверы и внешнее питание, может быть отформатирован как загрузочный диск , хранение данных до 10 лет.