Крумина К.В., Корниенко М.В. Основы аппаратного обеспечения персонального компьютера

Подождите немного. Документ загружается.

невозможностью обеспечения устойчивой работы внешней параллельной шины на столь

высоких частотах, ограничиваются меньшими значениями. Достаточно высокая скорость

обмена достигается за счет использования более широкой внешней шины (64 разряда) и

передачи нескольких порций информации за один такт работы шины. Физическая тактовая

частота шины составляет 100 или 133 МГц. В процессоре Pentium 4 данные передаются 4 раза

за такт, эффективная частота передачи составляет 400 или 533 МГц, а пропускная способность

— 3,2 или 4,3 Гбайт/с. В процессоре Athlon XP данные передаются 2 раза за такт (по обоим

фронтам). Эффективная скорость передачи составляет 200 или 266 МГц, а полоса пропускания

— 1,6 или 2,1 Гбайт/с. С ростом частоты процессоров шина рано или поздно становится узким

местом систем, поэтому необходимо периодически поднимать ее пропускную способность на

новый уровень.

Общие характеристики процессоров.

Сегментация процессоров.

В силу огромного размера рынка именно процессоры для ПК находятся на острие как

конкурентной борьбы, так и технического прогресса. Создаваемые для них базовые

архитектурные решения служат основой для создания целой цепочки процессоров,

охватывающей несколько сегментов рынка и простирающейся от ноутбуков через ПК к

серверам и рабочим станциям. В каждом сегменте (мобильный, ПК, серверы/рабочие станции)

решения могут дополнительно масштабироваться по уровням — от начального до

высокопроизводительного. Соответствие моделей процессоров и сегментов рынка

представлено в Таблице 1.

Таблица 1.

Сегмент рынка и модели процессоров производителей.

Сегмент рынка

Intel AMD

Модели процессоров

Производительные компьютеры

и серверы начального уровня

Pentium 4 Extreme Edition,

Pentium 4 с ядром Prescott

Athlon 64 FX

Рабочие станции

Pentium 4 с ядром Prescott и

ядром Northwood

Athlon 64

Компьютеры начального уровня Celeron D и Celeron

Sempron (Athlon

XP)

Разъём для установки.

Кроме характеристик производительности процессора, ещё одной очень важной

характеристикой процессора является разъём для установки на материнской плате. Он

меняется в зависимости от фирмы производителя процессора и времени выпуска. В данный

момент происходит переход у производителей с одних разъёмов к другим. Так компания Intel

сейчас производит перевод своих процессоров из гнезда Socket 478 в Разъём LGA 775. В Socket

478 останутся только устаревшие процессоры и процессоры нижней ценовой категории,

начального уровня производительности. Компания AMD для производительных компьютеров и

серверов начального уровня определяет Socket 939, для рабочих станций  Socket 939 и Socket

754, а для компьютеров начального уровня  Socket 754 и Socket A (462).

Характеристики современных процессоров представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Характеристики некоторых современных процессоров

Intel

Pentium 4

Intel

Pentium 4

Intel

Celeron

AMD Athlon

Процессорное ядро Prescott Northwood Northwood

ClawHammer,

Newcastle

Barton

Процессорное

гнездо

Socket 478 / 775 Socket 754 /

939

Socket A

Частота ядра, ГГц До 3,4 До 3,4 До 3,4 1,8—2,2 До 2,2

Число

транзисторов, млн.

шт.

125 55 55 105,9 54,3

Площадь ядра,

мм2

112 131 131 193 101

Кэш данных L1,

Кбайт

Кэш L2, Кбайт

1024 512 128 1024 512

Охлаждение центрального процессора.

Персональные компьютеры продолжают стремительно развиваться. В соответствии с

законом Мура, транзисторов в каждом следующем поколении ЦП все больше. Непрерывно

растут и тактовые частоты процессоров, а вместе с ними и тепловыделение.

Рост тепловыделения — это неизбежная плата за высокую производительность

компьютеров. Охлаждать ядро микропроцессора становится все сложнее, и изготовители

систем охлаждения постоянно стремятся повысить производительность своих изделий, чтобы

они могли максимально эффективно отводить тепло от ЦП, сохраняя при этом небольшие

размеры, невысокую цену и приемлемый уровень шума.

Обычная система охлаждения (так называемый «кулер») процессора представляет собой

активный воздушный охладитель, состоящий из металлического радиатора с установленным на

нем вентилятором

Радиаторы.

Радиатор служит для рассеивания тепла охлаждаемого объекта (ядра процессора) в

окружающей среде и должен соприкасаться с объектом. Так как количество передаваемого от

одного тела к другому тепла зависит от площади поверхности, то площадь контакта радиатора

и процессора должна быть как можно больше. Сторона, которой радиатор прилегает к

процессору, называется основанием, или подошвой. Тепло от ядра переходит к основанию и

затем распределяется по всей поверхности радиатора (причем неравномерно) и отводится в

окружающую среду. Если на радиаторе не установлен вентилятор, то тепло отводится в

основном излучением. Увеличить эффективность излучения можно, увеличив площадь

поверхности радиатора. Это достигается применением радиаторов сложной формы: на

основание устанавливаются ребра, с которых и происходит отвод тепла в окружающую среду.

Чтобы радиатор эффективно рассеивал тепло, он должен обладать высокой

теплопроводностью и тепло емкостью. Эти две физические величины определяются

материалом радиатора. Идеального материала среди недорогих и распространенных металлов

для радиатора не существует. Для изготовления радиаторов используют алюминий и медь,

дополнительно делают покрытие из золота и серебра, для улучшения характеристик.

Кроме материала радиатора, большое значение имеет его конструкция. Конфигурация

ребер, их высота, длина, расположение на основании рассчитываются индивидуально для

каждой модели охладителя. Но цель у разработчиков одна: воздух должен беспрепятственно и

равномерно проходить вдоль всей поверхности радиатора. Турбулентность (завихрения

воздушного потока) в радиаторе, как правило, улучшает отвод тепла от ребер и основания к

воздушному потоку, но снижает скорость этого потока. Так что определенно сказать,

положительно ли она влияет на охлаждение или нет применительно ко всем радиаторам,

нельзя.

Вентиляторы.

Современный охладитель для процессора невозможно представить без вентилятора.

Основные показатели, характеризующие вентилятор, — это скорость воздушного потока, объем

воздуха, пропускаемый им в минуту, потребляемая мощность, частота вращения лопастей и

уровень шума.

Чем быстрее вращаются лопасти вентилятора, тем больше его производительность. Но, к

сожалению, пропорционально частоте вращения вентилятора меняется и уровень его шума.

Уровень шума измеряется в децибелах (сокращенно дБ или dB). Сейчас «бесшумными»

считаются системы охлаждения с уровнем шума около 23 дБ. Охладитель с уровнем шума 30 дБ

может вывести из себя самого терпеливого пользователя.

Тепловой интерфейс

Уже отмечалось, что передача тепла от одного тела к другому зависит от площади

поверхности соприкосновения. Соответственно, чем она больше, тем выше эффективность

работы охладителя. К сожалению, ни основание радиатора, ни ядро процессора не имеют

идеально гладкой поверхности. Небольшие шероховатости, углубления и царапины образуют

воздушные подушки, а воздух имеет очень малую теплопроводность. Для улучшения теплового

контакта применяют различные тепловые интерфейсы: термопасты и прокладки. Эти

интерфейсы имеют высокую теплопроводность и при контакте заполняют собой неровности

поверхности, исключая появление воздушной прослойки.

Ведущие изготовители систем охлаждения ЦП

Наиболее известными изготовителями охладителей, представленными на российском

рынке, следует признать компании CoolerMaster, EverСool, GlacialTech, Molex, Thermaltake, Titan

и Zalman.

1.5. Оперативная память.

Оперативная память или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - от английского

Random Access Memory - память произвольного доступа. Это устройство компьютера,

предназначенное для хранения выполняющихся в текущий момент времени программ, а также

данных, необходимых для их выполнения.

RAM реализована также на интегральных микросхемах. Существует два типа таких

микросхем памяти: статическая и динамическая.

Ячейку статической памяти образуют так называемые триггерные схемы. Входным

импульсом они устанавливаются в одно из двух возможных состояний – «0» или «1». Данные в

памяти хранятся лишь при постоянном электропитании. Про такое запоминающее устройство

говорят, что оно энергозависимо. Данные стираются после выключения или перезагрузки

компьютера. Основная характеристика ОЗУ с точки зрения пользователя – объем. Память

можно наращивать, прикупая микросхемы и ставя их в отведенные для них места на

материнской плате компьютера.

У первых персональных компьютеров объем памяти не превышал 640 Кбайт — 1 Мбайт, а у

современного типового ПК имеется 256—512 Мбайт памяти. За два десятилетия память

компьютеров расширилась в 250—500 раз и продолжает расширяться.

Темпы роста объемов динамической памяти (DRAM), используемой в качестве оперативной

памяти компьютеров, вполне соответствуют темпам роста производительности процессоров, то

есть их способности оперативно обрабатывать все большие объемы информации. Однако для

реализации этой возможности быстродействие памяти должно соответствовать

быстродействию процессоров. К сожалению, быстродействие DRAM растет очень медленно.

Время произвольного доступа за два десятилетия уменьшилось всего в несколько раз, в то

время как частота работы процессоров возросла более чем в тысячу раз.

Существуют два пути повышения производительности оперативной памяти: увеличение

ширины шины памяти или ее частоты.

Основные типы оперативной памяти:

SDRAM Уже устаревшая, крайне редко применяемая в настоящее время. Такая память

имеет маркировку PC100 или PC133 с пропускной способностью 800 Мбайт/с и 1,06 Гбайт/с

соответственно.

DDR Память DDR получила такое название потому, что позволяет при той же тактовой

частоте передавать данные вдвое быстрее, чем классическая SDRAM, по два раза за такт. Такая

память получила название DDR200 (по эффективной частоте передачи данных), нередко

используется и обозначение PC1600 (по пропускной способности шины памяти, т.е. пропускная

способность 1,6 Гбайт/с). Соответственно ячейки DRAM в памяти DDR266 работают на частоте

133 МГц, и имеют обозначение РС2100, в DDR333 — 166 МГц (РС2700), а в DDR400 — 200 МГц

(РС3200). Эффективная частота модулей памяти, выпускаемых в настоящее время в массовых

количествах, достигла 550 МГц (частота ячеек DRAM в ней составляет 275 МГц). Дальнейшее

наращивание частот весьма проблематично; возможно, удастся преодолеть барьер в 300 МГц,

но дальнейшее развитие практически невозможно, и никакого запаса производительности

технология DDR уже не имеет. Индустрии необходим новый стандарт памяти, который

позволил бы увеличивать эффективную частоту и соответственно производительность модулей

памяти еще некоторое время. Таким стандартом и стала память DDR2.

DDR2 Так же, как и в DDR-памяти, микросхема выдает данные на буферы ввода-вывода по

широкой внутренней 64-бит шине с частотой 100 МГц. Однако теперь они уходят из буфера по

еще более быстрой и еще более высокочастотной шине  из буфера к контроллеру памяти

ведет 16-бит шина, работающая на удвоенной частоте — 200 МГц, что вместе с передачей

данных дважды за такт обеспечивает эффективную частоту модуля памяти 400 МГц. Такой

модуль памяти обозначается DDR2-400, его название образовано по аналогии с памятью DDR: в

соответствии с эффективной частотой передачи данных к контроллеру памяти.

Таким образом, используя массивы ячеек DRAM с одинаковой частотой (100 МГц), в разных

типах памяти достигается различная производительность модуля памяти. Для SDRAM это 800

Мбайт/с, для DDR уже вдвое больше — 1600 Мбайт/с, а память DDR2 обеспечивает 3200

Мбайт/с.

1.6. Накопители на жестких и гибких магнитных дисках.

Накопители - это запоминающие устройства, предназначенные для длительного (то

есть не зависящего от энергопитания) хранения больших объемов информации. Выражение

«большие объемы» означает, что емкость накопителя в десятки и сотни раз превосходит

емкость ОЗУ.

Накопитель можно рассматривать как совокупность носителя и соответствующего

привода. Различают накопители со сменными и несменными носителями.

Привод представляет собой сочетание механизма считывания-записи с

соответствующими электронными схемами управления. Его конструкция определяется

принципом действия и видом носителя. Носитель, являющийся средой хранения информации,

по внешнему виду может быть дисковым либо ленточным; по принципу запоминания –

магнитным, магнитооптическим, оптическим. Дисковый накопитель может иметь жесткую или

гибкую основу.

Гибкие носители для магнитных накопителей в настоящее время выпускаются в виде

дискет (флоппи-дисков).

Дисководы (Floppy Disk Drive, FDD)

Относятся к устройствам для долговременного хранения данных и являются старейшими

устройствами компьютера, в качестве носителя информации применяются дискеты диаметром

3,5 дюйма (объем дискеты от 1,44 MB до 2,88 MB, в зависимости от типа дисковода и дискеты).

Дисковод состоит из четырёх основных элементов: рабочий двигатель, рабочие головки,

шаговые двигатели, управляющая электроника.

Рабочий двигатель. Двигатель включается только тогда, когда в дисковод вставлена

дискета. Обеспечивает постоянную скорость вращения дискеты  300 об.мин. Для запуска

двигателю необходимо в среднем 400 мс.

Рабочие головки. Дисковод оснащается двумя комбинированными головками (для

чтения и записи каждая), которые располагаются над рабочей поверхностью дискеты. Так как

обычно дискеты двухсторонние, т.е. имеют две рабочие поверхности, то одна головка

предназначена для верхней, а другая головка для нижней рабочей поверхности дискеты.

Шаговые двигатели. Позиционирование головок выполняется при помощи двух

двигателей. Двигатели перемещают головки над рабочей поверхностью для считывания

данных.

Управляющая электроника. Электронные схемы размещаются в нижней части

дисковода. Они выполняют функции передачи сигналов к контроллеру, т.е. отвечают за

преобразование информации, которую считывают или записывают головки.

На данный момент дисководы морально и физически устарели, они не отвечают

современным требованиям, к накопителям информации, особенно к объёму переносимой

информации. Современные производители компьютеров всё реже включают дисковод в

базовую комплектацию.

Жесткий диск (винчестер, Накопитель на жестких магнитных дисках)

Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) – это устройство с несменным

носителем. Его конструктивная схема сходна со схемой НГМД, но реализация отличается, и

существенно.

Рис.1. Конструкция жесткого диска.

Конструкция жесткого диска (Рис.1)

Накопитель на жестких магнитных дисках состоит из четырех главных элементов,

каждый из которых вносит свой вклад в его общие характеристики: носителя (пакета дисковых

пластин, вращающихся на одной оси), головок чтения-записи, позиционера (устройства,

«наводящего» головки на нужную дорожку) и контроллера, обеспечивающего согласованное

управление все ми элементами диска и передачу данных между ним и компьютером. Данные

хранятся на пластинах в виде концентрических дорожек, каждая из которых делится на

секторы, содержащие данные (в подавляющем большинстве случаев размер сектора

составляет 512 байт) и коды коррекции ошибок. Процесс такой разметки диска на сектора,

состоящий в записи на его поверхность секторных меток и идентификационных номеров и

называется физическим или низкоуровневым форматированием. Количество секторов на

дорожке в современных дисках варьируется в зависимости от длины дорожки, т. е. на внешних

дорожках секторов больше, а на внутренних меньше (так называемый метод зонно_битовой

записи — zoned bit recording). Совокупность дорожек, находящихся под головками в

определенном их положении на всех пластинах диска, называется цилиндром.

Пластины представляют собой диски из алюминиевого сплава или стеклообразного материала

(стеклянные пластины получили в последнее время более широкое распространение),

поверхность которых покрыта несколькими слоями магнитных и немагнитных материалов,

защищенных сверху тонким слоем алмазоподобного графита. Размеры и ориентация частиц

магнитного слоя определяют вместе с размерами зазора магнитной головки возможную

плотность записи. Заметим, что поверхностная плотность записи имеет две составляющие —

продольную (определяется размерами магнитных доменов, представляющих каждый бит одной

дорожки) и поперечную (определяется расстоянием между соседними дорожками). Одно из

последних достижений в увеличении плотности записи за счет уменьшения размеров

магнитных частиц — разработанное IBM покрытие с антиферромагнитной связью (AFC,

AntiFerromagnetically Coupled). Такое покрытие, неофициально называемое «пыльцой эльфов»,

состоит из двух магнитных слоев, «проложенных» тончайшим (его толщина составляет всего

три атомных диаметра!) слоем парамагнитного металла рутения. В этом «сэндвиче» вместо

одиночных магнитных доменов образуются магнитные пары с противоположно направленными

векторами намагниченности, обеспечивающие повышенную стойкость к размагничиванию.

Пластины укреплены на шпинделе двигателя, который вращает их с весьма высокими

угловыми скоростями (до 15 тыс. об./мин). Головка записи-чтения — ключевой элемент

НЖМД. Ее чувствительность и величина магнитного зазора в большой степени определяют

плотность записи накопителя. Головка «летит» над поверхностью вращающейся пластины на

расстояниях порядка 10—15 нм. Расстояние от головки до магнитного слоя при этом заметно

больше — до 30 нм. Защитный слой из алмазоподобного графита, наносимый на головку и

пластины, обладает чрезвычайно высокими прочностью и гладкостью, так что «падение»

головки на поверхность пластины в случае, например, непредвиденной остановки двигателя не

приводит в современных накопителях к выходу их из строя, как это было в НЖМД первых

поколений.

Позиционер (actuator) — «средство доставки» головок к нужному цилиндру диска.

Понятно, что от скорости и точности его работы зависит как время доступа к данным, так и

допустимое расстояние между дорожками, т. е. в конечном счете плотность записи. Кроме

основных своих функций, позиционер в современных дисках служит еще и средством

обеспечения надежности. Он должен вывести головки из зоны возможного соприкосновения с

носителем в случае остановки основного двигателя, пропадания питания и других

непредвиденных ситуаций.

Контроллер управляет всеми электронными и электромеханическими компонентами

накопителя и содержит все необходимые для чтения и записи данных аналоговые и цифровые

схемы. Он строится, как правило, на базе специализированного процессора, оснащенного

буферной памятью для промежуточного хранения данных записи-чтения и ПЗУ или ППЗУ со

встроенным программным обеспечением. Контроллер вместе с позиционером обеспечивают

безопасность диска в случае пропадания питания или остановки двигателя, выводя головки из

зоны возможного соприкосновения. Кроме того, контроллер обеспечивает перевод диска в

режим экономии энергии при отсутствии обращений к нему в течение некоторого.

Современная классификация жестких дисков

Жесткие диски делятся на классы по нескольким признакам. Во-первых, по типу

интерфейса — SCSI, ATA и Serial AT. SCSI-интерфейс предназначен для организации сложных

многокомпонентных дисковых подсистем; он позволяет подключить на один канал до 32

устройств, технически сложнее, дороже в реализации и «интеллектуальнее», чем ATA.

Интерфейс ATA предназначен для организации простых дисковых подсистем (до двух

устройств на канал), значительно проще и дешевле в реализации и менее «интеллектуален».

На сегодня SCSI-диски применяются в серверах и мощных рабочих станциях, ATA-диски — в

обычных настольных ПК, переносных компьютерах и в последнее время в цифровой бытовой

электронике (например, в цифровых видеомагнитофонах или CD/MP3_проигрывателях).

Интерфейс Serial AT является дальнейшим развитием ATA-интерфейса и предназначен для

того же сектора применения. Основным отличием от ATA-интерфейса является переход на

последовательную передачу данных (ATA-интерфейс ─ параллельный) и поддержка горячего

подключения/отключения устройств, т.е. без обесточивания системы. Также увеличена

скорость передачи данных, до 150 Мбайт/с и выше у Serial AT, против 133 Мбайт/с у ATA.

Во-вторых, по типоразмеру накопителей — 3,5_ или 2,5_дюйм. 3,5_дюймовые

SCSI_накопители и ATA-диски применяются в настольных ПК и других стационарных

устройствах, 2,5_дюйм — в ноутбуках и прочих переносных системах.

В-третьих, по скорости вращения шпинделя. Быстрее всех вращаются SCSI-диски — 15

тыс., 10 тыс. и 7200 об./мин, за ними следуют 3,5-дюйм ATA-диски — 10 тыс., 7200 и 5400

об./мин, и, наконец, 2,5-дюйм ATA-диски — 7200, 5400 и 4200 об./мин.

Основные характеристики жестких дисков.

 Емкость жесткого диска. (Гбайт.)

 Интерфейс.

 Скорость вращения пластин. (об/мин)

 Объём буфера. (Мбайт)

 Плотность записи. (Гбайт/Пластина)

 Среднее/Максимальное время поиска. (мс)

 Время смены дорожки, чтение/запись. (мс)

 Внутренняя скорость передачи данных. (Мбайт/с)

 Потребляемая мощность. (Вт)

 Типичный уровень шума.

 Ударостойкость в рабочем и нерабочем состоянии.

Ведущие изготовители и их модельные ряды

Совсем недавно жесткие диски для настольных компьютеров выпускало довольно много

фирм: Fujitsu, IBM, Maxtor, Quantum, Samsung, Seagate и Western Digital. Но после двух затяжных

кризисов отрасли и обострения конкурентной борьбы число производителей дисков для

настольных компьютеров сократилось до пяти: Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate и Western

Digital. Вот несколько примеров жестких дисков ведущих производителей (Таблица 1):

Таблица 1.

Современные модели жестких дисков основных производителей.

Производите

ль

Серия

Емкость,

Гбайт.

Интерфе

йс

Скорость

вращения,

об/мин

Объём

буфера,

Мбайт

Плотность

записи,

Гбайт/пласти

на

Maxtor

DiamondMax

60-160 ATA133 5400 2 60

DiamondMax

Plus 9

60-200 Serial ATA 7200 8 68

Samsung SpinPoint P40 20-80 ATA100 7200 2 40

SpinPoint P80 60-160 Serial ATA 7200 2 или 8 80

Seagate

Barracuda

7200.7

40-160 ATA100 7200 2 80

Barracuda

7200.7 SATA

80-200 Serial ATA 7200 8 80

1.7. Накопители на компакт-дисках.

В компакт-диске данные записываются на очень узкую (в 100 раз тоньше человеческого

волоса) спиральную дорожку, которая идет от наружного диаметра диска к внутреннему

(полная длина, если ее развернуть, составит 5 км). Любой диск имеет прозрачную

поликарбонатную подложку, которая придает ему жесткость (кроме того, благодаря ее

наличию царапины на поверхности диска оказываются вне фокальной плоскости считывающего

лазера), отражающий металлический слой и защитный слой акрилового пластика. Когда

накопитель CD-ROM производит считывание с диска, он фактически считывает

последовательность микроскопических углублений на металлической пластине, находящейся

внутри пластикового покрытия компакт-диска. Углубления и ровные участки действуют

аналогично магнитным зарядам на гибком диске. Вместо головки считывания-записи на

поверхность направляется лазерный луч. Когда луч попадает на ровный участок, он

отражается, что регистрируется как нуль. Если луч попадает в углубление, он рассеивается,

что регистрируется как единица.

Основным стандартом, определяющим логический и файловый формат записи компакт-

дисков, является международная спецификация ISO 9660. Время доступа к данным для

различных моделей колеблется от 150 до 400 мс. Емкость компакт дисков составляет около 650

Мбайт.

Скорость передачи данных для привода определяется скоростью вращения диска и

плотностью записанных на нем данных. Обычно она указывается в сравнении со стандартом

Audio CD (CD-DA), для которого скорость считывания данных составляет порядка 150 Кбайт/с.,

который принимается за скорость 1х. При этом обозначение числа скоростей стало означать

максимальную скорость считывания на внешних дорожках диска. Запись информации на CD

начинается с внутренних дорожек, поэтому на не заполненных до конца дисках максимальная

скорость не достигается. Так, у 34-скоростного привода скорость считывания может меняться

от 2,8 Мбайт/с на внутренних до 5,3 Мбайт/с на внешних дорожках. Погоня за излишне высокой

скоростью привода CD-ROM часто оборачивается плохой читаемостью дисков невысокого

качества из-за проблем с их балансировкой.

Записывающие накопители CD.

В настоящее время массовому пользователю стали доступны приводы CD-ROM с

возможностью записи (CD-R) и перезаписи (CD-RW)информации. Благодаря невысокой цене

привода и чистых носителей для однократной записи, эти устройства стали широко

применяться для архивирования данных, резервного копирования, хранения больших объемов

информации и т. п..

Для однократной записи применяют диски, называемые «золотыми» по цвету наиболее

распространенного покрытия, хотя встречаются покрытия синего и зеленого цвета с

техническими названиями Cyanine, Pthalocyanine и Azo. Под покрытием находится отражающая

поверхность, сделанная из тончайшей золотой пленки. При записи луч лазера с длиной волны

780 нм (как и при чтении, но с большей в 10 раз мощностью) «прожигает» эту пленку, так что

прозрачность слоя изменяется, формируя последовательность нулей и единиц. Очевидно, что

однажды записанный диск уже невозможно перезаписать. Золото в качестве подложки

применяется потому, что оно имеет максимальную отражательную способность, а ослабление

отраженного сигнала недопустимо.

Носители на CD с однократной записью обладают очень высокой надежностью.

Стандартный объем диска составляет 74 минуты (при записи аудиоданных), или 700 Мбайт.

Существуют диски диаметром 120 мм и емкостью 63 и 74 минуты, и с диаметром 80 мм и

емкостью 18 и 21 минута. Важным достоинством CD-R дисков является возможность их чтения

на любом приводе CD-ROM.

Перезаписывающие накопители (CD-RW)

Технология перезаписываемых компакт-дисков CD-RW позволяет не только записывать, но

и стирать информацию. Она основана на технологии Phase Change — записи с изменением

фазы, заключающейся в переходах рабочего слоя диска под действием луча лазера в

кристаллическое или аморфное состояние с разной отражательной способностью. Выглядят

носители CD-RW подобно CD-R, но их покрытие обычно имеет темно-серый цвет. Недостатком

CD-RW является тот факт, что диски CD-RW могут считываться только на новых (как правило,

не хуже 16-скоростных) устройствах CD-ROM, поддерживающих технологию MultiRead. Дело в

том, что считывающий лазер для CD-RW должен иметь другую длину волны, так как при 780 нм

отраженный сигнал слишком слаб. Кроме того, для хранения информации на CD-RW

применяется файловая система UDF, которую поддерживают не все операционные системы.

DVD (Digital Versatile Disc).

В 1995 году был создан новый стандарт – DVD. Он предназначался в первую очередь для

киноиндустрии как заменитель видеокассет и поэтому аббревиатура расшифровывалась как

Digital Video Disc. Затем этот формат переименовали в Digital Versatile Disc – цифровой

универсальный диск. Однако в 1997 году фирмы Philips и Sony вышли из консорциума. В

последствии их примеру последовали и другие производители DVD.

Основные отличия стандарта DVD от CD: Во-первых используется лазер с меньшей длиной

волны. Если в накопителях CD – ROM длина волны равна 780-нанометров, то в накопителях DVD

– 635 нанометров. Это позволяет уменьшить длину штриха и повысить скорость считывания

данных. Во-вторых, вследствие применения более совершенных материалов, DVD используют

для записи данных в два слоя на одной стороне диска или по одному слою, но с двух сторон

диска или по два слоя с двух сторон диска, в зависимости от формата DVD. Емкость дисков

варьируется от 2,6 Gb до 17 Gb. В-третьих, используется совершенно новый формат секторов,

более надежный код коррекции ошибок, и улучшенная модуляция каналов.

Виды структур DVD

Single Side/Single Layer (односторонний/однослойный) DVD-5

Это самая простая структура DVD диска. На таком диске можно разместить до 4.7 Гб

данных. Кстати, эта емкость в 7 раз больше емкости обычного звукового CD и CD-ROM диска.

Single Side/Dual Layer (односторонний/двуслойный) DVD-9

Этот тип дисков имеет два слоя данных, один из которых полупрозрачный. Оба слоя

считываются с одной стороны и на таком диске можно разместить 8.5 Гб данных, т.е. на 3.5 Гб

больше, чем на однослойном/одностороннем диске.