Оптические накопители

Содержание



1. Введение

2. История создания оптического накопителя

3. История развития оптического накопителя

3.1. Технические особенности конкурентов

4. Перспективы развития оптического накопителя.

5. Сравнительный анализ оптический накопителей

5.1 ASUS DRW-1608P

5.2 NEC ND-3540A

6. Техника безопасности при работе с ПК

6.1 Организация рабочего места

6.2 Техника безопасности

Заключение

Список использованной литературы


1. Введение



За последние несколько лет оптические накопители претерпели существенные изменения. Сегодня оптический накопитель является неотъемлемой частью ПК - что определяет актуальность выбранной темы.

Оптический накопитель стал неотъемлемой частью ПК, т.к. разнообразные программные продукты (прежде всего игры и базы данных) стали занимать значительное количество места, и поставка их на дискетах оказалась чрезмерно дорогостоящей и ненадёжной. Поэтому их стали поставлять на оптических дисках (таких же, как и обычные музыкальные), а некоторые игры и программы работают прямо с оптического диска, не требуя копирования на жёсткий диск.

Также современный компьютер является мощным мультимедийным центром позволяющим проигрывать музыку, просматривать фильмы.

Цель данной дипломной работы – изучение оптических накопителей. В процессе изучения предстоит изучить следующие вопросы:

История создания оптического накопителя

История развития оптического накопителя

Перспективы развития оптического накопителя

Сравнительный анализ оптический накопителей

Техника безопасности при работе с ПК


2. История создания оптического накопителя



Оптические диски практически являются ровесниками персональных компьютеров. И у них даже есть свои родители - виниловые пластинки. Годом прихода оптических дисков в современные технологии считается 1982-й. Именно тогда две крупнейших компании Philips и Sony занялись новыми разработками. Исполнительный директор фирмы Sony Акио Морита, прославившийся также авторством знаменитого плейера Walkman, считал, что такие диски должны быть предназначены для прослушивания классической музыки. И стандартом продолжительности звучания взяли время звучания 9-й симфонии Бетховена, которое равняется примерно 73 минутам. Было решено сделать стандартным время звучания, равное 74 минутам 33 секундам. Так родился стандарт "Красная книга" (Red book) в котором был описан стандарт дисков CD-DA (CD-Digital Audio). Причем предшественником ему был стандарт обычной виниловой пластинки длительностью в 45 минут, обладающий худшим качеством звука и не сравнимыми с CD рабочими характеристиками носителя. Наравне с Sony в формировании стандарта "Красной книги" принимала участие и фирма Philips. Были введены жесткие требования к размерам, качеству звука, методу кодирования данных и использование единой спиральной дорожки.

На CD-DA данные представлены следующим образом.

Структурно весь диск можно разделить на три основные части: lead-in (вводная зона, хранящая всю информацию о структуре и принадлежности диска), PMA (Program Memory Area - непосредственно сами данные) и lead-out (выводная зона, состоящая практически из одних "нулей" и по сути являющаяся индикатором конца диска).

Вся информация записывается на CD-DA в виде дорожек, разделенных зазорами (pre-gap), равными 2 секундам. Таких дорожек может быть 99, и каждая из них может быть разбита на 99 фрагментов. Понятие дорожек несколько вторично, но хорошо подходит для простейшего описания структуры диска.

На самом деле информация на диске представлена в виде блоков-сегментов, которые имеют стандартный размер (2352 байта) и стандартную скорость их чтения - 75 блоков в секунду. То есть, если мы говорим о зазоре длиной в две секунды, то подразумеваем 150 "пустых" блоков-сегментов. Сами же дорожки состоят из наполненных информацией блоков.

Блок-сегмент, в свою очередь, состоит из 98 микрокадров, каждый из которых имеет размер в 24 байта (192 бита). 24 байта может содержать описание значений шести дискретных отсчетов правого и левого каналов. И приведенное значение 2352 байта можно получить простым умножением 98 на 24. Так что, говоря о таком размере сегмента, мы говорим только о чисто звуковой информации.


3. История развития оптического накопителя



Разработанная Philips и Sony новая спецификация для хранения цифровых данных на CD-носителях стала называться "Желтой книгой", а сами носители - CD-ROM (Read Only Memory). Блок-сегмент, равный 2352 байтам, преобразовался. То есть по стандарту были предусмотрены типы Mode 1, предназначенный для хранения цифровых компьютерных данных, и Mode 2 - сжатых графических, текстовых и звуковых данных. Блок-сектор типа Mode 1 хранит в себе информацию по коррекции и исправлению ошибок EDC/ECC (Error Detection Code/Error Correction Code) и является самым распространенным. На коррекцию и исправление ошибок в каждом секторе отводится 288 байт. В результате на информацию остается 2064 байта, 12 из которых выделяются на синхронизацию и 4 байта - для заголовка сектора.

Таким образом, основной минимальной единицей в формате CD-DA является дорожка, а в CD-ROM - сегмент.



Устройство накопителей на CD-ROM.







После прихода двух стандартов, описанных "Красной" и "Желтой" книгами, стояла одна существенная проблема: носители были строго привязаны к типам накопителей. То есть совмещение аудио и цифровых данных было в то время не реализовано. Появились диски смешанных форматов, хранящие в себе данные как CD-ROM, так и CD-DA. Причем первые данные (CD-ROM) записывались в начале диска. Это не совсем удобно, поскольку аудионакопители пытаются прочитать первую дорожку, чем могут навредить аудиоаппаратуре, а CD-ROM-накопители не могут одновременно читать программу и воспроизводить аудио.

В ноябре 1985 года представители ведущих производителей CD-ROM собрались для того, чтобы обсудить проблему совместимости и общего типа структурирования файловой системы для всех носителей. То есть требовался стандарт для файловой системы, структуры записи и чтения и т.п. Был составлен документ, который являлся спецификацией (название спецификации - HSG), определяющей логические и файловые форматы компакт-дисков. Документ носил рекомендательный характер, и хотя впоследствии многое определил для технологической отрасли в целом, цвета книги для него так и не нашлось. Предложение формата HSG-спецификации во многом базировалось на представлении структуры флоппи-диска, содержащего нулевой трек или системную дорожку, в которой хранятся данные о типе носителя и его файловой структуре с директориями, поддиректориями и файлами. CD организован немного по-другому. То есть все данные такого типа хранятся в служебной и системной областях. В первой хранится информация, необходимая для синхронизации между носителем и накопителем. Во второй - файловая структура, причем указываются прямые адреса файлов в поддиректориях, что сокращает время поиска.

Через три года (1988) был принят международный стандарт ISO-9660, основные положения которого были очень схожи с HSG-представлением. Этот стандарт описывал файловую систему CD-ROM и имел три уровня. Первый уровень выглядит примерно так:

		имена файлов могут содержать до 8 символов;

		в названиях файлов используются символы только верхнего регистра, цифры и символ "_";

		в именах файлов не допускаются специальные символы - "-,~,=,+";

		имена каталогов не могут иметь расширений;

	файлы не могут быть фрагментированы.

Второй и третий уровень ISO-9660 только облегчают и расширяют возможности первого. В частности, на втором уровне сняты ограничения по именам файлов и каталогов (например, разрешено уже создавать имена длиной в 32 символа), на третьем уже разрешается фрагментировать файлы. Стоить отметить, что ISO-9660 первого уровня стандартизирует в основном форматы файловых систем MS-DOS и HFS (Apple Macintosh). Второй уровень в данных системах уже не читаемый.

Для Apple Macintosh существует отдельно стандарт формата файловой системы HFS (Hierarchical File System). У данной платформы компьютеров своя особая иерархия файловой системы, из-за чего данный стандарт является востребованным. На один диск можно записать несколько форматов файловых систем одновременно.

Спецификация, разработанная в 1991 году, была выпущена в виде "Оранжевых книг" (Orange Books). Их две. Первая стандартизирует магнито-оптические накопители, которые могут стирать, перезаписывать информацию. Вторая книга посвящена накопителям с однократной записью, которые могут только дозаписывать. То есть во второй книге речь идет о CD-R (Recordable). Постепенно современные технологии стали позволять перезапись дисков. Мы говорим о CD-RW (Rewritable) или же CD-E (Erasable), что, по сути, является одним и тем же. Эти носители и накопители скорее всего подпадают под первую из "Оранжевых книг".

В 1993 году вышла "Белая книга" (White Book), в которой был стандартизирован новый продукт - Video CD, разработанный совместно JVC, Matsushita, Sony и Philips. В основу данного стандарта легла видеосистема Karaoke, разработанная JVC. Новый формат позволяет хранить 72 минуты видео со стереозвуком. Формат сжатия знаком многим - MPEG (Motion Picture Experts Group). Первая дорожка записывается в формате CD-ROM/XA, потом идет блок данных, содержащий сжатое видео. Основываясь на приобретениях, полученных с помощью стандарта "Белой Книги", эксперты впоследствии внесли существенные изменения в "Зеленую книгу".

В конце прошлого века накопители CD-R, достигшие к тому времени скоростей по записи/чтению 8Х/24Х, были вытеснены более универсальными накопителями CD-RW, позволяющими записывать не только диски с однократной записью, но и перезаписываемые.

В отличие от органических красителей, используемых для формирования активного слоя в дисках CD-R, в CD-RW активным слоем является специальный поликристаллический сплав (серебро-индий-сурьма-теллур), который переходит в жидкое состояние при сильном (500-700°С) нагреве лазером. При последующем быстром остывании жидких участков они остаются в аморфном состоянии, поэтому их отражающая способность отличается от поликристаллических участков. Возврат аморфных участков в кристаллическое состояние осуществляется путем более слабого нагрева ниже точки плавления, но выше точки кристаллизации (примерно 200 °С). Выше и ниже активного слоя располагаются два слоя диэлектрика (обычно двуокиси кремния), отводящих от активного слоя излишнее тепло в процессе записи; сверху все это прикрыто отражающим слоем, а весь "сэндвич" нанесен на поликарбонатную основу, в которой выпрессованы спиральные углубления, необходимые для точного позиционирования головки и несущие адресную и временную информацию.

В накопителе CD-RW используются три режима работы лазера, отличающиеся мощностью луча: режим записи (максимальная мощность, обеспечивающая переход активного слоя в неотражающее аморфное состояние), режим стирания (возвращает активный слой в отражающее кристаллическое состояние) и режим чтения (самая низкая мощность, не влияющая на состояние активного слоя).





Разрез носителя CD-RW или DVD+RW



Самая большая проблема, которая всегда преследовала изготовителей устройств записи на оптические диски, - опустошение буфера. Поскольку запись идет с постоянной (линейной или угловой) скоростью, в буфере дисковода постоянно должны присутствовать данные для записи. Если по каким-либо причинам (перегрузка ЦП другими задачами, проблемы в интерфейсе, сбой программы и т. п.) данные начинают поступать слишком медленно, может возникнуть ситуация, когда в буфере накопителя нет данных для записи следующего блока. В накопителях первых поколений это приводило к безвозвратной порче "болванки" в случае CD-R или необходимости стирать и заново записывать CD-RW. В конце 2000 г. Sanyo запатентовала технологию BURN-Proof (Buffer UndeRuN-Proof, т. е. защита от опустошения буфера), которая позволяла останавливать запись, если объем данных в буфере становился меньше определенного порога, и возобновлять ее с того же места при заполнении буфера. Сейчас вариации этих технологий (каждая фирма называет их по-своему: у Yamaha это "SafeBurn", у Acer - "Seamless Link", у Ricoh - "JustLink") применяются практически всеми изготовителями накопителей CD-RW.

Недостаточная емкость (650 или 700 Мбайт) CD-ROM и невозможность дальнейшего повышения производительности заставили задуматься о новом формате оптических дисков. История его возникновения, в отличие от простой и ясной истории создания CD, полна противоречий, столкновений и интриг. По первоначальному замыслу новый диск должен был прийти на смену видеокассетам VHS. У истоков DVD (первоначально эта аббревиатура расшифровывалась как "Digital Video Disk", т. е. "цифровой видеодиск", а позднее, когда на DVD стали записывать не только видео, превратилась в "Digital Versatile Disk", т. е. "цифровой многофункциональный диск"), стояли, с одной стороны, Matsushita Electric, Toshiba и кинокомпания Time/Warner, разработавшие технологию Super Disc (SD), а с другой - "родители" компакт-диска Sony и Philips со своей технологией Multimedia CD (MMCD). Поскольку два этих формата были абсолютно несовместимы друг с другом, в 1995 г. под давлением гигантов индустрии ИТ (Microsoft, Intel, Apple и IBM) для выработки единого стандарта была создана организация DVD Consortium, в которую вошли основные изготовители накопителей и носителей к ним, общим числом 11; впоследствии название было изменено на DVD Forum.

Аналогично разноцветным "книгам", определяющим форматы компакт-дисков, существует 5 документов, описывающих форматы DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio, DVD-R (однократно записываемый DVD) и DVD-RAM (DVD с возможностью многократной записи). В последнее время появилось также два новых формата многократно записываемых дисков - DVD-RW и DVD+RW и один - однократно записываемых DVD+R.

В отличие от CD-ROM, которые бывают только односторонними и однослойными, DVD могут быть также двухслойными и двусторонними. Таким образом, существует 4 варианта DVD-дисков: DVD-5 (односторонний однослойный, емкость 4,7 Гбайт), DVD-9 (односторонний двухслойный, 8,5 Гбайт), DVD-10 (двусторонний однослойный, 9,4 Гбайт) и DVD-18 (двусторонний двухслойный, 17 Гбайт).

Каким же образом удалось разместить на точно таком же по размерам диске в 7-25 раз больше информации? Прежде всего благодаря применению вместо ИК-лазера с длиной волны 780 нм лазера красного диапазона с длиной волны 635 или 650 нм. Уменьшение длины волны позволило сократить минимальный размер "ямок" (углублений на покрытой отражающим слоем поверхности поликарбонатной основы диска, несущих информацию) с 0,83 до 0,4 мкм, а шаг дорожек - с 1,6 до 0,74 мкм, что дало общий выигрыш в емкости в 4,5 раза. Остальное было получено за счет применения более эффективных кодов коррекции ошибок, которые позволили значительно уменьшить процент, отводимый на эти коды в каждом пакете данных.

Возможность изготовления двухслойных дисков (отражающий материал первого слоя является полупрозрачным, так что можно фокусировать лазер на лежащем над ним втором отражающем слое) позволила поднять емкость еще почти в два раза (на самом деле несколько меньше, поскольку в полупрозрачном слое не удается достичь такой же плотности записи, как в полностью отражающем). Двухсторонний диск, который представляет собой как бы два односторонних, склеенных отражающими слоями внутрь (общая толщина диска при этом остается равной 1,2 мм), еще в два раза увеличил возможную емкость DVD, хотя в этом случае возникает определенное неудобство: диск приходится переворачивать вручную.

Повышение плотности размещения данных на диске привело к автоматическому увеличению скорости передачи данных при той же скорости вращения носителя. Так, в накопителе CD-ROM IX данные передаются со скоростью 150 кбайт/с, тогда как в DVD-ROM IX скорость передачи достигает 1250 кбайт/с, что соответствует 8Х CD-ROM. Современные накопители DVD достигли скоростей 16Х, что, как несложно подсчитать, дает 128Х для CD-ROM! Для обеспечения совместимости накопителей DVD с носителями CD применяются различные технические решения, в том числе смена фокусирующих линз, два лазера с длинами волн 780 и 650 нм или специальный голографический элемент, обеспечивающий правильную фокусировку для каждого типа носителя. Принятие в качестве основного формата файловой системы DVD разработанной OSTA спецификации UDF (Universal Disc Format), а точнее, ее подмножества, называемого MicroUDF, сняло проблемы, связанные с необходимостью разработки новых форматов всякий раз, когда появляется новый класс данных, которые необходимо записывать на диск. Поскольку эта спецификация включает и стандартную для CD-ROM файловую систему ISO-9660, решаются проблемы совместимости с ОС, поддерживающими эту систему. Диски DVD-ROM используют промежуточный формат UDF Bridge (в этом формате отсутствует поддержка разработанного Microsoft для работы с длинными и Unicode-именами файлов расширения ISO 9660, названного Joliet), тогда как для дисков DVD-Video применяется полный формат UDF. Файлы DVD-Video не должны превышать по размеру 1 Гбайт, не должны фрагментироваться (каждый файл должен занимать одну связную область диска), а ссылки на них, записанные в формате 8.3, должны располагаться в каталоге VIDEO_TS, который должен быть первым на диске. Аудиофайлы размещаются в отдельной области диска (DVD-Audio zone), а ссылки на них - в каталоге AUDIO_TS.

Видео записывается на DVD обычно в формате MPEG-2. Диски DVD-Video могут использовать несколько различных систем защиты от копирования, самая известная и простая из которых, доставляющая массу неудобств пользователям, - региональное кодирование. Весь мир разбивается по этой системе на семь регионов (страны бывшего СССР попадают в пятый регион вместе с Индией, Африкой, Северной Кореей и Монголией). Диск DVD-Video, предназначенный, скажем, для первого региона (США), по идее, не должен считываться дисководом или плейером для пятого региона. На практике, однако, в России чаще всего используются многорегиональные дисководы и диски.

Всего на данный момент существует шесть форматов записываемых DVD (в хронологическом порядке их появления): DVD-R for General, DVD-R for Authoring, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW и DVD+R. Сейчас ситуация складывается так, что первые четыре формата, скорее всего, уйдут в прошлое. Альянс основных изготовителей записываемых оптических накопителей, в который входят такие "киты", как HP, Sony, Ricoh и др., объединившихся вокруг технологий DVD+RW и DVD+R, похоже, не оставит им никаких шансов, хотя компания Pioneer, впервые предложившая формат DVD-RW в конце 1999 г. и добившаяся его одобрения в DVD Forum (DVD+RW пока такого одобрения не получил, несмотря на то, что все члены DVD+RW Alliance входят в число учредителей DVD Forum), не собирается пока сдавать своих позиций.

Важнейшее преимущество формата DVD+RW (и его разновидности для носителей с однократной записью DVD+R) - совместимость записанных в нем носителей с подавляющим большинством обычных накопителей DVD-ROM и бытовых DVD-плейеров. Диски формата DVD-RW обладают таким свойством только при записи их в "совместимом" режиме, в котором невозможна запись с переменной битовой частотой и требуется так называемая "финализация" диска, занимающая до 15 мин. Еще одна ценнейшая возможность - использование этих накопителей для записи (и, разумеется, чтения) дисков CD-R и CD-RW.

DVD+RW представляет собой развитие технологии DVD-RW. Для записи используется технология фазового перехода, полностью аналогичная используемой в CD-RW. Точное позиционирование головки обеспечивается волнистыми канавками, проложенными вдоль всей спиральной дорожки диска. Благодаря им появляется возможность так называемого связывания без потерь, т. е. обеспечения связности записываемого видеофайла даже при больших перерывах в передаче данных от ПК. Можно даже редактировать отдельные участки уже записанного файла!





Прямая перезапись в DVD+RW



Накопители DVD+RW позволяют записывать одно-и двухсторонние диски емкостью соответственно 4,7 и 9,4 Гбайт. Двухслойные диски не поддерживаются.

Формат однократной записи DVD+R, в отличие от CD-R, который предшествовал CD-RW, появился после успешного старта перезаписываемого DVD+RW. Первые накопители DVD+RW/+R начали появляться только весной 2002 г. Один из первых таких накопителей, Ricoh MP5125A, записывает диски DVD+RW и DVD-R на скорости 2,4Х, диски CD-R на скорости до 12Х, CD-RW - до 10Х. Максимальные скорости чтения составляют для DVD 8X, а для CD 32X, времена доступа соответственно 140 и 120 мс.

DVD-R и DVD+R ещё только завоёвывали массовый рынок, а производители уже вовсю занимались разработкой новых, более ёмких форматов. Уже в 1996 году Phillips, Toshiba и Sony демонстрировали миру первые прототипы устройств, использующих сине-фиолетовый лазер для записи информации на диск. Но перед разработчиками стояло множество проблем, связанных с излишним нагревом привода, поиском подходящего записывающего слоя и т.д.

19 февраля 2002 года девять компаний (Hitachi, LG Electronics, Matsushita Electric, Pioneer, Philips, Samsung, Sharp, Sony и Thomson Multimedia) объявили о разработке спецификации на формат оптических дисков нового поколения, получивший название «Blu-ray Disc». Название указывает на основную особенность нового формата – использование сине-фиолетового лазера. Первоначально заявлялась ёмкость 27 Гигабайт на стандартной 12-см болванке.

Уже в августе информация о формате Blu-ray стала достоянием общественности. В сентябре конкуренты в лице компаний Toshiba и NEC представили достойный ответ – формат Advanced Optical Disc (AOD). В октябре тайваньский консорциум AOSRC предложил собственный стандарт HD-DVD.

Прототипы BD - и AOD - приводов стали появляться на различных шоу, например, на Ceatec show в Японии в октябре 2002 года и на выставке Consumer Electronics Show (CES 2003) в январе 2003.







Первый прототип будущего HD-DVD

Первый прототип Blu-ray на Ceatec Show 2002



Наконец, 13 февраля 2003 года Ассоциация BDA (Blu-ray Disc Association) начала лицензирование нового формата, что практически означало официальное появление BDA на рынке оптических накопителей и отмашку на начало выпуска коммерческих продуктов на основе Blu-ray.

Оставался всего лишь один вопрос: какой формат выберет DVD Forum – консорциум компаний, взявший на себя обязанности по стандартизации и сертификации оптических носителей.

В ноябре 2003 года совершенно неожиданно для многих рабочим форматом DVD-ROM дисков следующего поколения была выбрана спецификация HD-DVD, вобравшая в себя AOD от Toshiba и Nec (заметьте, корейский HD-DVD здесь ни при чём). Перевес голосов у HD-DVD был небольшой – 8 против 6.

Появление спецификации HD-DVD было очень тяжёлым. В то время как сторонников Blu-ray становилось всё больше, а компании анонсировали всё новые прототипы приводов и носителей, DVD Forum пытался добиться единогласия в своих рядах. Спецификация HD-DVD 1.0 была утверждена только 10 июня 2004 года.



3.1. Технические особенности конкурентов



Оптические носители нового поколения объединяет только стандартный размер диска и сине-фиолетовый (а вовсе не голубой, как считает абсолютное большинство русскоязычных пользователей) лазер с длиной волны 405 нм. Переход на более коротковолновый лазер позволяет значительно плотнее размещать информацию на диске, уместив на один слой до 27 Гбайт данных.

HD-DVD

Пожалуй, решающим аргументом в принятии этого стандарта DVD-форумом стала его преемственность с существующими DVD-дисками. Для перехода на выпуск новой продукции требуется минимальная модернизация уже существующих линий. Даже микросхемы в приводах можно оставить прежние: используются те же самые алгоритмы чтения и коррекции данных, требуется лишь сменить оптическую головку.








Привод HD-DVD

Диск HD-DVD



Оптические болванки имеют прежний размер и «слоёность». Записывающий слой находится посередине под защитой 0,6 мм пластика.

По сравнению с DVD, расстояние между дорожками и размер питов уменьшились почти в два раза, что позволило увеличить объём диска с 4,7 Гбайт до 15 Гбайт. На данный момент уже принята спецификация двухслойного диска ёмкостью 30 Гбайт. Кроме того, компании Memory Tech и Toshiba планируют создать трёхслойные диски ёмкостью 45 Гбайт.



Blu-ray





Привод Blu-ray

Диск Blu-ray



Этот формат коренным образом отличается от DVD. В нём используются совершенно новые алгоритмы считывания и обработки информации, что позволяет добиться большей гибкости физической структуры накопителей. Например, длина пита может быть 0,138, 0,149 или 0,160 мкм.

Записывающий слой на диске располагается всего лишь на расстоянии 0,1 мм от поверхности. В результате уменьшаются искажения лазерного луча и время отклика. Всё это позволяет значительно снизить размеры питов и расстояния между дорожками по сравнению с обычным DVD. Итог: на BD-диск помещается 23,3, 25 или 27 Гбайт данных.

Утверждена спецификация двухслойных BD-дисков ёмкостью 46,6 и 50 Гбайт. Компания Toshiba выпустила четырёхслойный диск ёмкостью 100 Гбайт.

Одно из слабых мест Blu-ray – очень маленькое расстояние между записывающим слоем и поверхностью – 0,1 мм по сравнению с 0,6 в DVD и HD-DVD. Первоначально единственным способом защиты от повреждений в BD-дисках был картридж. Но затем рядом компаний (например, TDK) были разработаны специальные защитные покрытия, противостоящие царапинам и накоплению грязи, что позволило избавиться от картриджей.

Наилучшей демонстрацией разницы между тремя поколениями оптических носителей является данная фотография.





Размеры питов на CD, DVD и BD



Разницу между стандартами Blu-ray и HD-DVD легко почувствовать, взглянув на их основные характеристики представленные в таблице 1, но вот предпочесть какой-либо из них – трудно.



Таблица 1.



CD

DVD

Blu-ray 

HD-DVD 

Ёмкость штампованного (ROM) однослойного диска, Гбайт

0,68

4,7

23,3/25

15

Ёмкость штампованного (ROM) двухслойного диска, Гбайт

нет

8,5

46,6/50

30

Ёмкость перезаписываемого (RW) однослойного диска, Гбайт

0,68

4,7

23,3/25/27

20

Ёмкость перезаписываемого (RW) двухслойного диска, Гбайт

нет

нет

46,6/50/54

32

Ёмкость однослойного записываемого (R) диска, Гбайт

0,68

4,7

23,3/25/27

15

Ёмкость двухслойного записываемого (R) диска, Гбайт

нет

8,5

46,6/50/54

нет

Максимальная ёмкость существующих прототипов многослойных дисков, Гбайт

1,4

8,5

100

45

Длина волны лазера, нм

780

650

405

405

Апертура

0,45

0,60

0,85

0,65

Мощность луча при чтении, мВт

-

-

0,35

0,5

Защитный слой, мм

1,2

0,6

0,1

0,6

Размер пита, нм

830

410

160 (23,3 Гбайт)

149 (25 Гбайт)

138 (27 Гбайт)

204 (15 Гбайт)

Расстояние между дорожками, нм

1600

740

320

400

Скорость передачи данных, Мбит/с

-

11,1

36 (1x)

72 (2x)

54 (video BD-ROM) 

36,5 (1x) 

Поддержка Java

нет

нет

есть

нет

Поддерживаемые кодеки

-

MPEG2 

MPEG2

MPEG4 AVC

VC-1 

MPEG2

MPEG4 AVC

VC-1 

Система защиты данных

-

CSS 

AES

AACS



Новые форматы приходят на рынок только тогда, когда в них есть потребность. DVD-диски получили столь широкое распространение по двум причинам:

1) на них помещаются видеофильмы в более хорошем качестве, чем на CD;

2) размеры дистрибутивов программ, баз данных и игр стали в разы превышать вместимость CD-дисков.

Ёмкости двухслойного DVD-ROM на данный момент с лихвой хватает на все возможные нужды обыкновенного пользователя.

Но ведь есть и необыкновенные. Те, кто прикупил себе DLP-телевизор или плазменную панель, поддерживающую разрешение 1080i, и собирается записывать наиболее интересные телепередачи на оптические диски. Поток HDTV, в котором, будем надеяться, в далеком будущем будут вестись телетрансляции и в России, требует для хранения значительно больше места, чем могут себе позволить DVD. Например, на двухслойный BD-ROM ёмкостью 50 Гбайт поместится не более двух с половиной часов высококачественного видео (в стандартном качестве удастся записать 13 часов).

Для более плотной упаковки данных оба новых формата, кроме стандартного кодека MPEG2, поддерживают ещё несколько: MPEG4 AVC (так же известный как H.264) и Microsoft VC-1. Дело в том, что при кодировании видеоданных 1080i в формат MPEG2 становятся видны артефакты изображения, вызванные сжатием, да и скорость потока возрастает до 20-25 Мбит/с. Тот же MPEG 4 AVC может снизить поток в 3-4 раза без потери качества.

Blu-ray и HD-DVD обеспечивают возможность одновременного чтения данных с диска и записи новой информации Кроме того, Blu-ray будет поддерживать Java-приложения, что позволит повысить уровень интерактивности видеодисков. Например, при запуске такой видеодиск сможет самостоятельно зайти на сайт производителя и скачать титры на нужном языке.

Важное место в разработке стандартов уделено вопросам защиты контента от копирования. Как известно, защита CSS, применяемая на DVD, была успешно сломана, что дало возможность беспрепятственно копировать видеофильмы (не это ли так быстро сделало формат популярным, а диски одноразовой записи – самыми раскупаемыми?). В оптических дисках нового поколения будут использоваться более продвинутые методы.

Blu-ray использует 128-битное шифрование Advanced Encryption Standard (AES), при котором ключ меняется через каждые 6 кбайт данных. В итоге расшифровка одного ключа дает злоумышленнику доступ к 6 кбайт данных. Сами понимаете, сломать такую защиту невозможно (на данный момент).

HD-DVD использует улучшенную версию метода CSS - Advanced Access Content System (AACS). Плюс к нему – вторая степень защиты Self Protecting Digital Content (SPDC). AACS генерирует для каждого привода собственный 128-битный ключ Device Key (DK). Каждый диск имеет собственный ключ Media Key Block (MKB), который может работать только с определенным набором DK. Если какой-либо набор ключей DK будет заподозрен в противоправных действиях, MKB обновляется, и соответствующий набор DK попадает в черный список – содержимое диска на таком приводе воспроизвести не удастся.

В таком подходе можно найти изъяны, которые могут причинить кучу неудобств ни в чем не повинному пользователю, но, тем не менее, защита получается агрессивно-надежной. Возможно, это поможет кинокомпаниям защититься от пиратов и заработать сумасшедшую кучу денег.

Да, это действительно так. В настоящее время форматы Blu-ray и HD-DVD рассчитаны в первую очередь на киноиндустрию. Именно «киношники» задают темп и платят деньги. Пользователям лишь останется посмотреть на репертуар вышедших на BD и HDVD фильмов и решить, какой привод купить.

В настоящий момент война форматов закончилась. Победил формат Blu-ray. Кинокомпании поддерживающие формат HD-DVD в настоящий момент решили отказаться от данного формата и обратили свое внимание на формат Blu-ray.


4. Перспективы развития оптического накопителя.



Что будет после Blu-ray и HD-DVD?

Уже сейчас, когда новые стандарты только собираются выйти на рынок, появляются сообщения о разработке новых форматов, обладающих фантастической ёмкостью. Чаще всего до появления хотя бы прототипов далеко, пока что оформляются патенты.

Возьмем, например, проект компании Colossal Storage Сorporation, связанный с созданием 3,5-дюймовых дисков Atomic Holografic Disk ёмкостью 10 Терабайт! Звучит как сказка, причём вполне может сказкой и остаться.

Ещё один интересный проект предложен HVD Альянсом, в который вошли CMC Magnetics, Fuji Photo Film и ряд других компаний. Это разработка голографических дисков Holografic Versatile Disc (HVD). Ёмкость такого диска – от 100 до 1000 Гигабайт. Главный секрет – использование не одного луча лазера, а сразу миллиона! Скорость чтения при этом может достигать 1 Гбит в секунду. 





Holografic Versatile Disc



Совсем похожим на уже созданные форматы является разработка корпорации New Medium Enterprises, которая собирается предоставить оптический диск Versatile Multilayer Disc (VMD), способный вместить 20 Гбайт и использующий обычный красный лазер. Просто это четырёхслойный диск. Первые приводы и диски должны поступить в продажу уже в этом году, но, скорее всего, дальше Азиатского региона они не выйдут, так как являются чисто переходным явлением.

Компания Iomega совсем недавно запатентовала технологию Articulated Optical-Digital Versatile Disc (AO-DVD), связанную с дальнейшим уменьшением размеров пита и появлением коротковолновых лазеров. В результате для хранения информации будут использоваться наноструктуры – участки, имеющие размеры меньше, чем длина волны лазера! Теоретически на такой диск можно будет записать до 800 Гбайт данных.

Наконец, компания D Data разрабатывает Digital Multilayer Disc (DMD) – диск для красного лазера, поддерживающий до 6 слоев и имеющий ёмкость 15 Гбайт. Принцип его действия – активный слой под действием сфокусированного луча лазера начинает светиться (эффект флуоресценции), тогда как в обычном состоянии абсолютно прозрачен. Вот почему количество слоев можно довести до шести и даже больше – главное, точно сфокусировать лазер на нужном слое. Идея красивая, на сайте производителя роадмап расписан до 2007 года с голубым лазером и емкостью 400 Гбайт. Но пока про эти диски ничего не слышно, да и поддержки у крупных кинокомпаний они теперь уже точно не найдут. Какой же сделать прогноз? На данный момент силы конкурентов на поприще оптических накопителей сравнялись, и ближайшее будущее будет занято дальнейшим развитием и улучшением двух основных форматов – HD-DVD и Blu-ray. Появятся многослойные диски, вырастут скорости передачи данных, упадут цены. А потом придёт время новых технологий. Интересных проектов со временем только прибавится. Часть из них отомрет, но выделятся два-три, которые заменят Blu-ray и HD-DVD и продолжат битву форматов. Не ради денег или господства. Но ради дальнейшего прогресса.


5. Сравнительный анализ оптический накопителей



5.1 ASUS DRW-1608P



Производителем привод DRW-1608P позиционируется как самое передовое решение для быстрой и качественной записи/чтения дисков всех распространенных форматов.







Внешне привод не имеет каких-либо значительных особенностей. Передняя панель снабжена зеленым светодиодным индикатором и кнопкой Open/Eject. Имеется отверстие экстренного извлечения диска, а куда же без него. Разъем для наушников, и соответственно регулятор громкости отсутствуют - влияние тенденции удешевления привода. Трей имеет прокладку, защищающую привод от пыли, а пользователя от излишнего шума.

Задняя панель имеет самый стандартный вид: аналоговый и цифровой аудиовыходы, перемычка состояния (Master/Slave/Cable Select), интерфейсный разъем, разъем питания.

Привод имеет джентльменский набор фирменных технологий:

Over-Speed Burning - Позволяет записывать диски со скоростью выше номинала, например матрицу DVD+R 8x на скорости 16x.

FlextraLink™ - Предотвращает ошибки записи, при недозагрузке буфера.

FlextraSpeed™ - Производя постоянный мониторинг качества только что записанной поверхности диска оптимизирует скорость записи для достижения наилучшего качества.

DDSS II - Двойная динамическая система подвески предназначена для снижения вибрации и шумности привода.

Установка привода не должна вызвать затруднения даже у неопытного пользователя. Никаких дополнительных драйверов привод не требует, главное, чтобы была установлена программа записи посвежее, хотя можно воспользоваться и системными функциями записи, если ОС их имеет.



Технические характеристики:

Интерфейс

E-IDE (ATAPI)

Скорость чтения

CD-ROM: 40X max. (CAV)

DVD-ROM (Single): 16X max. (CAV)

DVD-ROM (Dual): 12X max. (CAV)

Скорости записи

CD-R: 40X, 32X, 16X, 10X, 4X

CD-RW: 24X, 20X, 16X, 10X, 4X

DVD-R: 16X, 12X, 8X, 6X, 4X, 2X, 1X

DVD+R: 16X, 12X, 8X, 6X, 4X, 2.4X

DVD-RW: 6X, 4X, 2X, 1X

DVD+RW: 8X, 6X, 4X, 2.4X

DVD+R(DL): 6X, 4X, 2,4X

DVD-R (DL): 6X, 4X, 2X

Поддерживаемые форматы

CD: CD-ROM(Mode 1), CD-ROM XA Mode 2 (form1, form 2), CD-DA, CD-Extra (CD Plus), Video CD, PhotoCD (single/multi-session), CD-Text, CD-R, CD-RW (High-speed CD-RW, Ultra Speed CD-RW)

DVD: DVD-ROM (single layer and DL), DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD-R DL (Dual Layer), DVD+R DL*3 (Double Layer), DVD+RW, DVD-RAM (Non-cartridge DVD-RAM Version 2.0/2.1 only) 

Форматы записи

CD-R/RW: DAO, TAO, SAO, Packet Recording (Multi-Session Recording)

DVD±R(DL)/RW: DAO, Incremental Recording (Multi-Border Recording), Restricted Overwriting, Sequential Recording (Multi-Session Recording), Random Recording

Время доступа

CD-ROM: 120 мс

DVD-ROM: 130 мс

Размер буфера данных

2 Мб

Наработка на отказ

60 000 часов во включенном состоянии

(Operating Duty Cycle (Read) 20% POH

Operating Duty Cycle (Write) 2% POH)

Размеры

148x42,3x180 мм

Вес

1,0 кг



По умолчанию привод использует регион-контроль RPC-2, и пока нет качественной прошивки, делающей его мультизонным.



5.2 NEC ND-3540A



Еще одна флагманская модель, но уже от NEC. Основными особенностями этой модели является увеличение скорости работы с CD-RW до 32x и с DVD+R DL до 8x (жаль матриц таких пока не видно).

Внешность, еще более классическая, чем у ASUS'а. Простой внешний вид - традиция от NEC, ведь значительно важнее начинка. Передняя панель снабжена светодиодным индикатором, кнопкой Open/Eject и отверстием экстренного выброса диска. Трей имеет прокладку, предотвращающую проникновение пыли внутрь и шума наружу.

Задняя панель тоже ничем особым не отличается: цифровой и аналоговый аудиовыходы, перемычка состояния (Master/Slave/Cable Select), интерфейсный разъем, разъем питания.



Интерфейс

IDE/ATAPI (Ultra DMA33)

Скорость чтения

CD-ROM: 48X max. (CAV)

DVD-ROM (Single): 16X max. (CAV)

DVD-ROM (Dual): 12X max. (CAV)

Скорости записи

CD-R: 48X, 40X, 32X, 16X, 10X, 4X

CD-RW: 32X, 24X, 20X, 16X, 10X, 4X

DVD-R: 16X, 12X, 8X, 6X, 4X, 2X, 1X

DVD+R: 16X, 12X, 8X, 6X, 4X, 2.4X

DVD-RW: 6X, 4X, 2X, 1X

DVD+RW: 8X, 6X, 4X, 2.4X

DVD+R(DL): 8X, 6X, 4X, 2,4X

DVD-R (DL): 6X, 4X, 2X

Поддерживаемые форматы

CD: CD-ROM, CD-ROM XA, CD-Audio, CD Extra, CD Text, CD-I Ready, CD-Bridge, Photo-CD, VideoCD, Hybrid CD

DVD: DVD-ROM (single layer and DL), DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+R9, DVD+RW, DVD-Video

Форматы записи

DAO, SAO, TAO с нулевыми промежутками, variable or fixed packet, multisession

Время доступа

CD-ROM: 120 мс

DVD-ROM: 140 мс

Размер буфера данных

2 Мб

Размеры

148,2x42x190 мм

Вес

1,0 кг



В наборе фирменных технологий этого привода: защита от опустошения буфера и технология ACTOPC следящая за качеством носителя и автоматически подстраивая мощность лазера для наилучшего качества и равномерности записи.

Установка любого оптического привода очень простой процесс. Не исключение и NEC 3540A - две минуты и все готово! Никаких дополнительных драйверов не нужно, система сама обнаружила его и настроила для работы.

По умолчанию привод использует контроль зон RPC-2.

Тестирование.

Тесты проводились на чтение. Мы использовали уже устоявшийся набор носителей, в результате чтения которых можно сделать выводы о качестве механизма коррекции ошибок, скорости работы, функциональности в режиме аудиограбера. Хотя и наступила эра DVD и более емких носителей, от обычных лазерных дисков пока никто отказываться не собирается. Вот так читают обычный CD, хорошего качества, ASUS и NEC (скриношоты, соответственно, здесь и далее по тексту, если нет оговорок, сначала ASUS DRW-1608P потом для наглядного сравнения NEC ND-3540A). 









Для разминки приводы сыграли в ничью - 0:0. ASUS чуть быстрее ищет данные, а NEC чуть быстрее читает.

Проверяем коррекцию ошибок. 









NEC (как видно на скриншоте) не смог прочитать диск.


Тест на качество извлечения данных. 







Неожиданно NEC 3540А начинает делать ошибки. В результате счет не меняется.



Переходим к чтению дисков DVD. 







ASUS хоть и с трудом но прочитал диск, а вот NECне прочитал.

К сожалению и этот, далеко не идеальный, диск оказался НЭКу не по зубам. 2:0 в пользу ASUS'а. Далее тест на воспроизведение фильмов с DVD. Первый диск имеет штамповочный дефект второго слоя. Половина приводов его не может прочитать.

Оба привода, может и не самым лучшим образом, но справились с задачей. данные представлены на рис



Тестирование на проблемном DVD-Video диске «имеющим царапины».














Второй слой диска подпортил жизнь обоим приводам. И снова не лучшая коррекция ошибок у NEC дала о себе знать - почти на самом финише. ASUS уходит в отрыв со счетом 3:0 - в чтении низкокачественных дисков всех типов ему нет равных.


6. Техника безопасности при работе с ПК



6.1 Организация рабочего места



Приступая к работе на компьютере желательно:

Осмотреть рабочее место (расположение блоков и их состояние...).

Подобрать по высоте стул.

Монитор должен располагаться на уровне глаз и перпендикулярно углу зрения.

Экран монитора и защитный экран (с обеих сторон) должны быть чистыми.

Освещение должно соответствовать нормам СанПиН.

Не рекомендуется располагать монитор около яркого источника света, т.к. приходится повышать яркость и контрастность, что влечет за собой: увеличение нагрузки на глаза, излучения, выгорает люминофор экрана, сокращается срок службы монитора.

На мониторе не должно быть бликов, сильного контраста с внешним освещением.

Мышь располагается так, чтобы было удобно работать с ней. Провод должен лежать свободно. При работе с мышью по периметру коврика должно оставаться пространство не менее 2-5 сантиметров.

Клавиатуру следует располагать прямо перед пользователем, работающим на компьютере. По периметру оставляется свободное место 2-5 сантиметров.



6.2 Техника безопасности



1. К самостоятельной работе на ПК допускаются лица не моложе 18-ти лет, прошедшие медицинское освидетельствование, специальное обучение, инструктаж по охране труда на рабочем месте, изучившие “Руководство по эксплуатации” и усвоившие безопасные методы и приемы выполнения работы.

Персонал, допущенный к работе на ПК по наладке, и вводу в эксплуатацию обязан:

получить инструктаж по охране труда;

ознакомиться с общими правилами эксплуатации и указаниями по безопасности труда, которые содержаться в “Руководстве по эксплуатации”;

познакомиться с предупреждающими записями на крышках, стенках, панелях блоков и устройств;

познакомиться с правилами эксплуатации электрооборудования.

2. ПК должен подключаться к однофазной сети с нормальным напряжением 220 (120) В, частотой 50 (60) Гц и заземленной нейтрально. Заземляющие контакты розеток должны быть надежно соединены с контуром защитного заземления помещения. В помещении должен быть установлен автомат аварийного или рубильник общего отключения питания.

3. Запрещается самостоятельно производить ремонт ПК (его блоков), если это не входит в круг ваших обязанностей.

4. При эксплуатации ПК должны выполняться следующие требования, правила:

не подключать и не отключать разъемы и кабели электрического питания при поданном напряжении сети;

не оставлять ПК включенным без наблюдения;

не оставлять ПК включенным во время грозы;

по окончании работы отключить ПК от сети;

устройства должны быть расположены на расстоянии 1 м от нагревательных приборов; рабочие места должны располагаться между собой на расстоянии не менее 1,5 метров;

устройства не должны подвергаться воздействию прямых солнечных лучей;

непрерывная продолжительность работы при вводе данных на ПК не должна превышать 4 часов при 8-часовом рабочем дне, через каждый час работы необходимо делать перерыв 5-10 минут, через 2 часа на 15 минут;

в помещении, где расположена компьютерная техника, должен быть оборудован уголок пожаротушения.




Заключение



Развитие электронной промышленности и компьютеростроения осуществляется такими быстрыми темпами, что буквально через 1-2 года сегодняшнее " чудо техники" становится морально устаревшим. В дипломной работе мы проследили эволюцию развития оптического накопителя. На основании изученного материала можно сделать вывод, что направление развития оптических накопителей это:

		увеличение емкости накопителя;

		увеличение скорости передачи данных;

		компактность;

		защита данных от незаконного копирования.


Список использованной литературы



Аврин С. Компьютерные артерии. Hard ‘n’ Soft. #6. 2007

Борзенко А. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация. - М.: Компьютер Пресс, 2004

Жельников В. Криптография от папируса до компьютера. –M.: ABF, 2004

Жигарев А. Н. Основы компьютерной грамоты. – Л.: Машиностроение. Ленинг. отд-ие, 2003 г.

Информатика / Под ред. Н. В. Макаровой. М. : Финансы и статистика, 2003

М. ГУК “Аппаратные средства IBM PC” Питер Санкт-Петербург 1999

Растригин Л. А. С компьютером наедине. – М.: Радио и связь, 2002

Фигурнов В. Э. «IBM PC для пользователей» - М.: ИНФРА-М, 1996.

Фролов А.В.,Фролов Г.В. Аппаратное обеспечение IBM PC. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ.2002.

2