C Z Ę Ś Ć   W Ł A Ś C I W A



    Historia nośników danych (w skrócie):

1937 - Alan Turing tworzy maszynę Turinga z nieskończenie długą taśmą (twór czysto teoretyczny), która realizuje zadania logiczne.
1947-48 - Powstają pierwsze magnetyczne nośniki danych. Są to sporej wielkości bębny magnetyczne.
1958 - Bell opracowuje modem, który pozwala przesyłać dane po linii telefonicznej.
1967 - IBM konstruuje pierwszą dyskietkę.
1972 - Powstaje dyskietka 5 1/2 cala.
1980 - W czerwcu Seagate Technologies prezentuje dysk Winchester 5,25 cala. Używa on czterech talerzy i ma 5 MB pojemności. Kosztuje 600 USD.
1982 - Pierwsze pamięci dyskowe oparte na odczycie optycznym za pomocą promienia laserowego zostały wprowadzone przez Philips Consumer Electronics w postaci płyt CD-audio (także oznaczonych jako płyty CD-DA - Compact Disc Digital Audio), z pierwotnym przeznaczeniem wyłącznie do cyfrowej rejestracji i odczytu dźwięku. Definicje rejestracji CD-DA stały się punktem wyjściowym wszystkich mutacji zapisów optycznych.
1982 - 1996 - Standardy określające sposoby formułowania zapisu na płytach CD są określone w wielu specyfikacjach i uległych ciągłemu modernizowaniu głównie przez wiodące w tej dziedzinie firmy Philips i Sony, a także na bieżąco rozszerzone przez Microsoft, JVC oraz Kodaka, i znajdują się w następujących dokumentach: Red Book-dla płyt CD Audio (1982 r.), Yellow Book-dla płyt odczytu CD-ROM (1984r.), z rozszerzeniem (1989r.), przy udziale Microsoftu dla formatów multimedialnych CD-ROM/XA, Green Book-dla rejestracji interaktywnych CD-I (1987r.), White Book-do cyfrowego zapisu sekwencji wideo (1993r.) oraz Blue Book-do multimedialnych zapisów domowych (1996r.) oraz w księdze Orange Book-dla płyt zapisywalnych CD-R, CD-RW i CD-E (1990r. z późniejszymi uzupełnieniami z 1995r.).
1985 - pojawiają się płyty dyskowe używane tylko do odczytu, o dowolnym przeznaczeniu informacji cyfrowych CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) współpracujące z komputerami. Kolejnym etapem w rozwoju technologii technicznych było wprowadzenie dysków do jednorazowego zapisu CD-R (Compact Disc Recordable) za pomocą urządzeń zapisujących, a wkrótce potem dysków kompaktowych z zapisem wielokrotnym CD-RW (Compact Disc Rewritable).
1994 - Leonard Adleman z University of Southern California demonstruje, że DNA może być nośnikiem informacji dla komputerów.
1996 - W październiku powstaje płyta CD-RW (CD-ReWritable).

    Dyskietki

Dane z dyskietki są odczytywane i zapisywane za pomocą głowicy odczytująco-zapisującej, która znajduje się w tzw. napędzie dyskietek (floppy disk drive).
Istnieją także 3,5-calowe dyskietki oznaczane symbolem ED o pojemności 2,88 MB, które pomimo prób nie przyjęły się na rynku komputerowym. W takim przypadku komputer zamiast klasycznego napędu dyskietek posiadał zmodyfikowany napęd umożliwiający odczyt i zapis zarówno na dyskietkach ED, jak i HD.
Obecnie na tynku można spotkać również inne nośniki tego typu. Jednymi z popularniejszych są 3,5-calowe dyskietki przeznaczone do napędów typu LS-120 (zwanych też Super Drive). Nośniki te potrafią pomieścić do 120 MB informacji. Jednocześnie napęd LS-120 potrafi odczytywać i zapisywać klasyczne dyskietki 1,44 MB. Innym rozwiązaniem są napędy Zip Drive, umożliwiające zapisywanie i odczyt dyskietek o pojemności 100 MB lub 250 MB. W przypadku napędów Zip Drive nie ma możliwości odczytu typowych dyskietek 1,44 MB. Obydwa rodzaje napędów istnieją jako modele wewnętrzne (podłączane są przez kontroler EIDE lub SCSI) lub zewnętrzni (podłączane są za pomocą portu równoległego).

    Dyski twarde

Najpopularniejszym nośnikiem informacji w komputerach klasy IBM PC jest dysk twardy. Ten magnetyczny nośnik informacji posiada pojemność kilka, a nawet kilkanaście tysięcy razy większą niż tradycyjne dyskietki 1,44 MB.
Podstawowym parametrem dysku twardego jest oczywiście jego pojemność. W przypadku nowoczesnych dysków przekroczyła ona granicę 30 GB. Ponadto ważnym parametrem jest tzw. średni czas dostępu, czyli okres czasu, który jest potrzebny na znalezienie odpowiedniego obszaru na dysku zwanym sektorem. Współczesne dyski twarde posiadają czas dostępu rzędu 8-10 milisekund, a w przypadku bardzo szybkich dysków nawet rzędu 7 milisekund.
Dysk twardy ze wspomaganiem laserowym: napęd OAW (Optically Assisted Winchester). Aby móc zapisywać dane na coraz mniejszych obszarach dysku, powierzchnia nośnika jest na krótko rozgrzewana przed samym zapisem. W tym celu światłowód (kolor czerwony na obrazku) prowadzi promień laserowy do głowicy zapisująco-odczytującej, a stamtąd na dysk. Technologię opracowaną przez firmę Quinta udoskonalił Seagate.



    Legenda:
  1. Moduł przełączający z laserem;
  2. Światłowód;
  3. Głowica zapisująco-odczytująca ze zintegrowaną optyką;
  4. Dwustopniowy system naprowadzania;
  5. Nośnik pamięci;
Obecnie bardzo popularnym rozwiązaniem jest umieszczanie dysków twardych w specjalnych kieszeniach. Dzięki temu istnieje możliwość przenoszenia dysku z jednego komputera do innego także wyposażonego w tego typu kieszeń.

    Standardy zapisu optycznego

Standardy określające sposoby formułowania zapisu na płytach CD są określone w wielu specyfikacjach i uległych ciągłemu modernizowaniu głównie przez wiodące w tej dziedzinie firmy Philips i Sony, a także na bieżąco rozszerzone przez Microsoft, JVC oraz Kodaka, i znajdują się w następujących dokumentach: Red Book-dla płyt CD Audio (1982 r.), Yellow Book-dla płyt odczytu CD-ROM (1984r.), z rozszerzeniem (1989r.), przy udziale Microsoftu dla formatów multimedialnych CD-ROM/XA, Green Book-dla rejestracji interaktywnych CD-I (1987r.), White Book-do cyfrowego zapisu sekwencji wideo (1993r.) oraz Blue Book-do multimedialnych apisów domowych (1996r.) oraz w księdze Orange Book-dla płyt zapisywalnych CD-R, CD-RW i CD-E (1990r. z późniejszymi uzupełnieniami z 1995r.).
Rozszerzenie tych standardów uszczegóławiające współpracę płyt CD z komputerami znajduje się w specyfikacjach: ISO-9660 (CD-ROM) i standardzie zapisu danych w formacie UDF (Universal Disc Format), dzięki którym dyski kompaktowe różnych typów mogą być odczytywane nawet wtedy, gdy zmienia się zawartość informacji zapisywanych na dysku. Standard UDF określa bardziej elastyczne sposoby przyrostowego formatowania pakietowego, co umożliwia zapis ścieżek na płytach zapisywalnych CD "na raty", a nawet kopiowanie pojedynczych plików danych. Płyty zapisywalne CD (typu CD-R, CD-WR, CD-E), a w szczególności płyty z zapisem jednokrotnym CD-R są dobrym sposobem składowania dużej liczby danych, zwłaszcza, że ich zawartość na potrzeby archiwizacji nigdy nie powinna ulegać zmianie. Użytkowana wielkość danych cyfrowych zgromadzona na jednej płycie CD - wynosząca standardowo dla wszystkich typów ok. 650 MB (ok.150tys. stron maszynopisu) - stanowi ok. 60% całej zarejestrowanej na płycie informacji cyfrowej (z 1075 MB). Pozostała część danych ujmuje różnorodne sposoby formatowania, nagłówki, kodowanie danych, kody odczytu błędów, kodowanie korekcyjne, synchronizację obrotów silnika, pozycjonowanie głowicy i inne cechy zapewniające wysoką niezawodność odczytu z płyt CD.

    Dyski MO

W czasach boomu na czytniki optyczne (CD-ROM), kiedy zachwycano się wspaniałymi możliwościami tej techniki przechowywania danych (względnie duża pojemność przy niskiej cenie), niewielu ludzi dostrzegało wady CD-ROM-ów. Rozwiązaniem było połączenie technik, magnetycznego zapisu zaczerpnięta z dysków twardych oraz optycznego odczytu z napędów CD-ROM w jednym urządzeniu. Technologia wielokrotnego zapisu na dyskach magneto-optycznych została opracowana około 10 lat temu. Napędy magneto-optyczne (MO lub MOD - Magneto Optical Disc) dopuszczają zapis jak i odczyt. Mimo, że nie charakteryzują się rewelacyjnymi parametrami pracy - czas dostępu w granicach 30 - 40 ms, transfer 600 k/s - były one dużym krokiem naprzód w technice komputerowej i stały się kolejnym standardem do przechowywania danych. Polega on na magnetycznym zapisie danych i optycznym odczycie. W czasie procesu zapisu powierzchnia dysku jest miejscowo rozgrzewana przez promień lasera, a następnie poddawana działaniu pola magnetycznego wytworzonego przez głowicę zapisującą.
Osiągnięcie możliwości wielokrotnego zapisu wymagało swego rodzaju kroku wstecz w technice dysków optycznych i powrotu do idei zmiany polaryzacji nośnika magnetycznego. W przypadku dysków MOD w miejsce typowych dla dysków twardych elektromagnesów stosuje się promień lasera o mocy rzędu 18 - 20 mW (w przypadku odczytu dziesięciokrotnie mniejszej). Polaryzacja nośnika zmienia się dzięki temperaturze 200°C, co powoduje konieczność stosowania wewnątrz urządzeń wentylatorów lub innych technik chłodzących. Dzięki takiej formie zapisu dyski magnetooptyczne, w przeciwieństwie do dysków HDD i zwykłych dyskietek, są odporne na działanie pasożytniczego pola magnetycznego wytwarzanego np. przez monitory, głośniki, transformatory (w temperaturze pokojowej jest dla nich praktycznie nieszkodliwe). Bezdotykowy odczyt gwarantuje długą żywotność danych - dyski MO posiadają dożywotnią gwarancję, a trwałość zapisanych danych określana jest na minimum 30 lat.
Powoduje to niezbyt dużą wydajność urządzenia. Najnowszym rozwiązaniem technologii magneto-optycznej jest technika DOW (Direct OverWrite), umożliwiającej zapisywanie danych bezpośrednio na umieszczone tam pierwotnie. Skraca to radykalnie procedurę zapisu, dzięki pominięciu fazy kasowania. W nowoczesnych napędach magneto-optycznych powoli eliminuje się także weryfikację poprawności.
Napędy MOD korzystają z nośników o różnej pojemności, w zależności od typu i producenta, od 128 - 640 MB.
Do zapisu informacji na dyskach magnetooptycznych wykorzystuje się zmiany pewnych materiałów w zakresie ich własności polaryzacji światła, zachodzące pod wpływem pola magnetycznego. Dlatego też przed dokładniejszym wyjaśnieniem zasady zapisu magnetooptycznego musimy krótko wyjaśnić zagadnienie polaryzacji światła.
Polaryzacja światła:
Światło jest falą elektromagnetyczną z określonego zakresu długości. Drgania elektromagnetyczne mogą zachodzić w różnych płaszczyznach (co ma miejsce choćby w przypadku bezpośredniego światła słonecznego) lub w jednej płaszczyźnie (przykładem może tu być światło odbite od lustra pod określonym kątem). W pierwszym przypadku mamy do czynienia ze światłem niespolaryzowanym, w drugim zaś ze spolaryzowanym.

Oddziaływanie na światło filtrów polaryzujących
Określone materiały bądź urządzenia powodują, że światło niespolaryzowane po przejściu przez nie staje się światłem spolaryzowanym. Urządzenia te zwiemy filtrami polaryzacyjnymi. Jednym z ich parametrów jest płaszczyzna polaryzacji, czyli płaszczyzna, w której drga fala elektromagnetyczna światła po przejściu przez filtr.
Jeżeli światło przepuścimy przez dwa filtry polaryzujące, których płaszczyzny polaryzacji są ustawione do siebie pod kątem prostym, uzyskamy całkowite wytłumienie fali świetlnej (co jest oczywiste - drgania nie mogą zachodzić w żadnej płaszczyźnie).
Dla materiału używanego jako nośnik informacji w dyskach magnetooptycznych położenie płaszczyzny polaryzacji odbitego od nich światła zależy od stopnia ich namagnesowania. Inaczej mówiąc, płaszczyzna ta ulega skręceniu pod wpływem namagnesowania nośnika.
Ostatnim ze zjawisk fizycznych wykorzystywanych przy zapisie na dyskach magnetooptycznych jest fakt, że jeżeli namagnesowany materiał magnetyczny rozgrzejemy powyżej pewnej temperatury zwanej punktem Curie, to zostanie on samoistnie rozmagnesowany.

Sposób odczytywania informacji na dysku magnetooptycznym (zasada odczytu informacji na dysku magnetooptycznym):
Załóżmy, że informacja na nim została naniesiona w postaci pól, które są na przemian namagnesowane i nienamagnesowane. Dysk magnetooptyczny oświetlany jest wiązką światła spolaryzowanego 0 odpowiednio dobranej płaszczyźnie polaryzacji. Płaszczyzna ta ulega skręceniu o różny kąt, w zależności czy wiązka odbiła się od obszaru namagnesowanego, czy też nienamagnesowanego. Filtr polaryzacyjny jest tak ustawiony że przepuszcza praktycznie bez tłumienia wiązkę odbitą, przykładowo, od obszaru namagnesowanego, zaś silnie tłumi wiązkę odbitą od obszaru nienamagnesowanego. W wyniku otrzymujemy silny lub słaby sygnał z detektora, reprezentujący jedynką albo zero.

Sposób zapisywania informacji na dysku magnetooptycznym (zasada zapisu informacji na dysku magnetooptycznym):
Dysk przesuwa się (obracając) w polu magnetycznym powodującym jego magnesowanie. Miejsca, które mają zostać rozmagnesowane, oświetlane są wiązką światła laserowego o dużej energii, powodującą punktowe nagrzewanie nośnika magnetycznego powyżej temperatury punktu Curie. Powoduje to, jak powiedzieliśmy, rozmagnesowanie tego obszaru.

    Kilka powodów, aby wybrać napęd MO:
  • Wymienność i wielokrotny zapis nośników
    Dane przechowywane są na wymiennych nośnikach widzianych przez system podobnie jak dyski twarde. Umożliwia to posiadanie oddzielnego dysku dla każdego klienta lub projektu, zapewnia to wiele korzyści takich jak:
    1. pliki użytkownika są bardziej uporządkowane;
    2. brak ograniczenia pojemności - po zapełnieniu jednej dyskietki MO używa się następnej;
    3. dyskietki MO mogą być wykorzystane do tworzenia backupów stacji roboczych;
    4. szybki transfer danych;
    5. możliwość bezpiecznego przenoszenia bardzo dużych plików danych, do 5.2 GB;
    6. poufne dane mogą być składowane na dyskach MO i usuwane z komputera;
    7. napędy MO mogą wykorzystywać dyski typu WORM (jednokrotnego zapisu), zapewniające całkowite bezpieczeństwo danych - raz zapisane dane nie mogą być zmienione lub usunięte.
  • Niezawodność
    Dyskietki MO są zapisywane i odczytywane w sposób bezkontaktowy, tzn. głowice zapisujące i odczytujące nie mają bezpośredniej styczności z powierzchnią dysku. Zapobiega to uszkodzeniom napędów ("Head crash"). Dyskietki MO wykonane są z materiałów poliwęglanowych, tych samych, z których robi się osłony kuloodporne. Gwarantuje to ich niezwykłą niezawodność mechaniczną - czas życia nośnika oceniany jest na 50 lat!
  • Odporność na zanieczyszczenia
    Dane na nośniku MO są umieszczone pod warstwą materiału poliwęglanowego co powoduje ich całkowitą odporność na różnego rodzaju zanieczyszczenia i wpływy otoczenia.
  • Odporność na zewnętrzne pola magnetyczne
    Nośniki MO są całkowicie odporne na działanie zewnętrznych pól magnetycznych. Dzieje się tak, ponieważ dane są zapisywane poprzez jednoczesne działanie pola magnetycznego i energii cieplnej (lasera). Przy braku jednego z tych czynników zmiana lub skasowanie danych nie jest możliwe.
  • Łatwa instalacja i użytkowanie
    Napędy MO są widziane i obsługiwane przez popularne systemy operacyjne jako nośnik wymienny o parametrach zbliżonych do dysku twardego, Do pracy napędu MO nie jest wymagane specjalne oprogramowanie instalacyjne i użytkowe, jak to ma miejsce np. w przypadku CD-R.
  • Zgodność ze światowymi standardami
    Wszystkie napędy i nośniki magnetooptyczne firm produkujących urządzenia MO w pełni odpowiadają standardom ISO (International Standard Organization). Powoduje to, że dyskietki zapisane przez napędy mogą być odczytywane przez dowolny napęd MO zgodny ze standardem ISO. Dzięki temu osiąga się szereg dodatkowych korzyści:
    1. eliminacja uzależnienia od jednego dostawcy;
    2. możliwość wymiany danych i dyskietek pomiędzy użytkownikami różnych napędów MO.
  • Duża szybkość transmisji danych
    Napędy MO są dostatecznie szybkie aby dokonywać na nich bezpośredniej edycji danych. W przeciwieństwie do wolniejszych napędów, użytkownik może pracować bezpośrednio na dysku MO wykorzystując go jak dysk twardy.     Płyta CD - ROM i DVD

    Odczyt danych z płyt CD-ROM odbywa się za pomocą odpowiedniego urządzenia, zwanego napędem CD-ROM. W celu zapisania danych na dysku CD należy komputer doposażyć w urządzenie zwane nagrywarką (wypalarką CD-R drive). Zapis odbywa się na specjalnie do tego celu przygotowanych płytach, które posiadają oznaczenie CD-R. Szczególną odmianą są dyski CD-RW (Compact Disk Re-Writele), na których istnieje możliwość wielokrotnego zapisu danych.



    Ważnym parametrem napędu CD jest, podobnie jak w przypadku dysków, średni czas dostępu, który w obecnie sprzedawanych modelach jest krótszy niż 80 milisekund. Innym istotnym parametrem jest prędkość odtwarzania napadu. Im wyższa prędkość odtwarzania, tym większy transfer danych. Nowoczesne napędy CD osiągają 40- a nawet 50-krotną prędkość odtwarzania (1-krotna prędkość odtwarzania to transfer danych rzędu 150 kB/s).
    Najnowszym nośnikiem danych jest dysk optyczny o wyglądzie przypominającym płytę CD-ROM. W przeciwieństwie do niej posiada wielokrotnie większą pojemność. Dyski tego typu nazywane są dyskami DVD. Zapisane na dysku DVD dane odczytywane są za pomocą specjalnego urządzenia nazywanego napędem DVD-ROM. Podobnie jak w przypadku napędów CD-ROM umożliwia on jedynie odczyt danych z płyty, stąd też nazywany jest czytnikiem DVD-ROM. Ich konstrukcja pozwala również na odczytywanie dysków CD-ROM.
    Ostatnią generacją urządzeń tego typu są napędy DVD-RAM, które umożliwiają zapis i odczyt dysków optycznych nieograniczoną liczbę razy. Urządzenia te zapisują informacje na dwustronnych dyskach DVD o pojemności 5,2 GB.

    Dlaczego płyta DVD ma tak dużą pojemność?

    Na nośniku DVD wszystkie dane - tak jak na kompakcie CD - zapisane są na jednej spiralnej ścieżce. Poszczególne informacje mają postać niewielkich zagłębień na aluminiowej, lustrzanej powierzchni płyty (tzw. pits). Jeśli podczas odczytu strumień lasera natrafi na obszar pomiędzy zagłębieniami (tzw. land), to ulegnie on odbiciu. W przypadku obszarów Pit następuje natomiast takie odchylenie promienia, że nie trafia on już do specjalnego fototranzystora, pełniącego funkcję odbiornika sygnału. Poszczególne obszary na płycie są więc interpretowane przez czytnik odpowiednio jako "1" lub "0". W celu uzyskania większej pojemności konstrukcja nośnika DVD - w porównaniu z płytą CD - została w kilku miejscach istotnie zmieniona. Płyta DVD składa się z dwóch sklejonych ze sobą dysków, z których każdy pozwała na dwustronny zapis danych. Z uwagi na fakt, że nie zawsze wykorzystywane są wszystkie możliwości nowego nośnika, istnieją cztery odmiany płyty DVD, różniące się pojemnością (patrz schemat).



    4,7 GB płyta jednowarstwowa, jednostronnie zapisywalna



    8,5 GB płyta dwuwarstwowa, jednostronnie zapisywalna



    9,4 GB płyta jednowarstwowa, dwustronnie zapisywalna



    17 GB płyta dwuwarstwowa, dwustronnie zapisywalna