Смекни!
smekni.com

по курсу «организация эвм» на тему: «Перспективные устройства хранения информации» (стр. 1 из 3)

Московский Государственный Технический Университет

имени Н.Э.Баумана

Группа АК5-71

Реферат по курсу «организация ЭВМ»

на тему:

«Перспективные устройства хранения информации»

Выполнил: Хорошко Д. В.

Проверил: Степнев В.А.

Москва 2010


Оглавление

Классификация ЗУ. 3

Оптические накопители. 6

Blu-Ray и HD DVD.. 6

FMD.. 9

Бактериородопсиновые оптические диски. 12

Holographic Versatile Disc. 13

Жесткие диски. 15

Наследники перфокарт. 17

Вывод. 19

Классификация ЗУ

Запоминающее устройство (ЗУ) - блок вычислительной машины или самостоятельное устройство, предназначенное для записи, хранения и воспроизведения информации. Фиксация информации в ЗУ основана на различных физических принципах: механическое перемещение или удаление части материала носителя информации (перфорационные ленты, перфокарты), изменение магнитного состояния материала (магнитные ленты, диски, барабаны, ферритовые сердечники), накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки), использование звуковых и ультразвуковых колебаний (линии задержки), применение явления сверхпроводимости (Криогенные элементы) и др.

В зависимости от назначения, способов размещения информации и особенностей функционирования ЗУ, как правило, классифицируют в соответствии со схемой, представленной на рис. 1.

Рис 1. Классификация ЗУ

По способу поиска нужной информации различают адресные ЗУ, в которых каждой ячейке памяти присваивается определённый адрес и требуемая информация ищется по конкретному адресу, и ассоциативные запоминающие устройства, в которых информация отыскивается по совокупности признаков. В ЗУ возможно как последовательное, так и циклическое обращение к ячейкам либо произвольный доступ, когда обращение к любой ячейке осуществляется независимо от её расположения среди других ячеек.

В зависимости от кратности записи ЗУ делятся на нестирающиеся, допускающие однократную запись с последующим многократным считыванием без регенерации, и стирающиеся (ЗУ на магнитных носителях, ферритовых сердечниках, электронных триггерах и др.).

Статическими называются такие ЗУ, в которых состояния носителя, соответствующие записанному коду, неподвижны относительно носителя информации. К статическим относятся и все ЗУ с неразрушающим считыванием. В динамических ЗУ последовательность сигналов, соответствующая фиксируемому коду, циркулирует по замкнутому контуру, включающему линию задержки. Статические ЗУ могут быть устойчивыми, в которых информация сохраняется неограниченно долго (например, ЗУ на триггерах, ферритовых сердечниках), и неустойчивыми, обладающими свойством самопроизвольного стирания информации (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки).

Объемы информации непрерывно растут, если раньше было достаточно нескольких мегабайт, то в настоящее время счет пошел на терабайты. И это совсем не удивительно – фильмы с высоким разрешением, многоканальный звук, реалистичные игры и прочие радости жизни пожирают пространство с фантастической скоростью. Хочется терабайтных винчестеров и не менее терабайтных компактов, чтобы, наконец, не чувствовать себя стесненным. Посмотрим, что в ближайшем и отдаленном будущем смогут нам предложить производители.


Оптические накопители

Blu-Ray и HD DVD

В технологии Blu-Ray используется синий лазер с длиной волны 405 нм. Такое уменьшение позволило сузить дорожку в два раза больше, чем у обычного DVD-диска до 0,32 микрон, и увеличить плотность записи данных. 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.

Помимо этого у BLU-Ray приводов увеличено значение числовой апертуры линзы (NA - Numeric Aperture) с 0,6 до 0,85. Новый формат обеспечивает рекордную скорость передачи данных 36 Mbps, при общей емкости диска 23.3GB/25GB/27GB.

Увеличение числовой апертуры линзы с 0,6 до 0,85 позволяет увеличить плотность записи в два раза, а более короткая длина волны - в 2,6 раза. Умножая два коэффициента друг на друга мы получаем искомый результат - увеличение емкости по сравнению с DVD в пять раз.

В данном случае мы говорим о дисках, имеющих геометрические размеры обычного CD (120 мм в диаметре). Но это далеко не все, на что рассчитывают разработчики Blu-Ray. Например, Philips выпустила 30-мм диски и привод к ним. Емкость таких носителей информации составляет 1 Гб. Эта разработка предназначается для пользователей портативных устройств и мобильных телефонов. Но если мы сейчас говорим о Blu-Ray-диске (BD), то подразумеваем принятый стандарт - размеры как у CD (120 мм в диаметре), емкость - 27 Гб.

Blu-Ray диски предназначены большей частью для записи цифрового видео. Так, например, их хватит для того, чтобы записать до 2 часов в формате HDTV (телевидения высокой четкости) со скоростью передачи данных более 24 Mbps или более 12 часов видео с 4 Mbps (SDTV/VHS). Ожидается, что с массовым приходом цифрового телевидения стандарт HDTV станет необходимым апгрейдом для тех, кто стремится к качеству. Устройства Blu-Ray позволяют производить качественную (самую качественную на сегодня) запись телепрограмм, фильмов, сигнала с цифровых камер и т.п.

В технологии HD DVD используется лазер с той же длиной волны (сине-фиолетовый), что и в Blu-ray технологии. Именно поэтому HD DVD обеспечивают большую плотность записи, чем DVD, при том, что у них много общего.

Отличаются Blu-ray и HD DVD фокусным расстоянием фокусирующей системы привода, а, следовательно, и углом светового конуса сфокусированного лазерного луча, синус половины которого называется апертурой. У оптических головок Blu-ray апертура равна 0,85, а у HD DVD всего 0,65. Для сравнения — у современных оптических головок DVD приводов апертура равна 0,6. Из-за того, что у BD головки расстояние от внешней линзы до точки фокусировки меньше — толщину защитного слоя у BD дисков пришлось уменьшить.

Толщина защитного слоя HD DVD дисков равна 0,6 мм — такая же, как у современных DVD дисков. Именно из-за этого нельзя сделать большую апертуру оптической головки, то есть сильнее сфокусировать лазерный луч, что позволило бы получить меньшее пятно света и, следовательно, увеличить плотность записи.

Намеченная революция с внедрением HD-оптических дисков пока протекает слишком вяло – сплошные задержки с выходом устройств, проблемы с совместимостью, взломы защиты и прочая неразбериха. Однако постепенный переход на Blu-Ray и HD DVD-диски все же неизбежный процесс, правда, жаль, что производители так и не смогли договориться о введении единого формата DVD-будущего, так как соперничество между стандартами ни производителям, ни потребителям совершенно ни к чему. Все лишь затянется и запутается. В эту борьбу подключается и третий претендент – диски FVD (Forward Versatile Disc), продвигаемые тайваньскими производителями. Особенностью FVD является использование красного лазера, благодаря чему технология получается самой дешевой среди HD-конкурентов (стартовая цена FVD-плеера всего $150 – колоссальная разница с первыми представителями Blu-ray и HD DVD, зашкаливающими за $1000). Правда, у FVD подкачала емкость (5,4 Гб – однослойный, 11 Гб – двухслойный), но кто знает, что выберут покупатели – низкую цену или высокую вместительность.

Наиболее вероятным вариантом дальнейшего развития оптических накопителей пока является переход на лазеры с меньшей длиной волны. На этом пути не так много преград, и пока переход от CD к DVD и от DVD к Blu-ray и HD DVD происходил именно по такому сценарию. За голубыми лазерами, используемыми в HD-приводах, следуют ультрафиолетовые лазеры, у которых длина волны меньше приблизительно в два раза. С таким калибром можно будет вдвое сузить ширину дорожки оптического диска по сравнению с HD-дисками и в итоге повысить емкость до 500 Гбайт для стандартного 120-мм диска. Подобные опытные образцы, в частности, удалось создать в лабораториях Pioneer, и разработчики были удовлетворены результатом эксперимента. Кроме того, к моменту появления ультрафиолетовых лазеров ученые наверняка продвинутся в вопросах создания многослойных дисков, так что можно и не сомневаться, что хрестоматийный рубеж в один терабайт будет взят. Помимо этого корпорации присматриваются к органическому сырью, которое можно использовать при производстве оптических дисков. Правда, эта технология не имеет отношения к повышению плотности записи, зато позволяет заметно понизить себестоимость, что для HD-дисков весьма актуально, да и производство их станет экологически чище. Один из вариантов данной технологии разработан компаниями Sony и Toppan Printing, причем в органической основе половину массы занимает обычная бумага, а опробовать данное нововведение планируется уже на Blu-ray-дисках.

FMD

Компания Constellation 3D (C3D) основана в 1995 году нашими соотечественниками, эмигрировавшими из России. Компанию возглавлял Евгений Левич, который являлся исполнительным директором и президентом компании

Примерно в 1999-2000 году компания C3D потрясла компьютерное сообщество заявлением, что их усилиями разработаны прототипы оптических дисков кардинального нового типа под названием FMD (Fluorescent Multilayer Disk – флуоресцентный многослойный диск). В пресс-релизе значилось, что новые носители способны вмещать от 140 Гб до нескольких десятков терабайт данных, а скорость чтения с них может достигать 1 Гб/с. Великолепно, не правда ли? Разберемся, как это работает. С одной стороны, FMD напоминает привычные CD/DVD, а с другой стороны, основывается на совершенно других принципах. Диск FMD по геометрическим размерам аналогичен CD, но при этом для невооруженного глаза полностью прозрачен. Для чтения данных также используется полупроводниковый лазер, только в отличие от CD/DVD приемник фиксирует не отраженный луч, а флуоресцентное излучение, испускаемое веществом диска. При считывании с устройства лазер освещает вращающийся диск, вызывая флуоресценцию ячеек, несущих биты информации. Специальный объектив фокусирует луч лазера в небольшую "точку", вызывая интенсивную флуоресценцию именно тех ячеек, которые попадают в эту точку. Перемещая объектив, можно легко добиться считывания с любого заданного слоя. Материал носителя подобран таким образом, чтобы сдвигать длину волны света на строго определенную величину, кроме того, данная величина сдвига напрямую зависит от толщины слоя, что позволяет работать с дисками, состоящими из колоссального количества слоев (в идеале, можно и 1000). О том, чтобы создать столь многослойный диск в рамках стандартных отражающих CD/HD DVD, не может идти и речи. Дополнительное преимущество многослойных FMD-дисков – возможность считывать информацию одновременно с нескольких слоев, за счет этого скорость чтения может достигать обещанных 1 Гб/с.