Петровичев Е.И. Организация ЭВМ и систем

Подождите немного. Документ загружается.

Если же SSDL представляет собой DVD-ROM, то оба слоя считываются от центра к краю.

Восьмисантиметровый диск SSDL может нести 2,92 Гб информации, а 12-сантиметровый -

9,4 Гб. Маркируются они как DVD-3 и DVD-10 соответственно.

 Двухсторонний двухслойный (DSDL - Double Sided Double Layer). Каждая из подложек

содержит два информационных слоя: полупрозрачный (кремний с золотом) и отражающий

(алюминий). Емкость его в два раза выше, чем у SSDL, и составляет 5,32 Гб для 8-

сантиметрового (DVD-6) и 17,08 Гб для 12-сантиметрового (DVD-17).

7.5. Информационная классификация дисков

По характеру записанной информации DVD можно разделить на три типа - DVD-Video, DVD-

Audio и DVD-ROM.

 На DVD-Video записываются видеопрограммы. При компрессии MPEG-2 на каждом

информационном слое умещается 133 минуты видео вещательного качества с

мультиканальным «сэрраунд» звуком. При этом изображение в трех различных форматах

записи (включая широкоэкранный) может сопровождаться одним из восьми звуковых

каналов и одним из 32 дополнительных каналов (субтитры). Можно использовать до

девяти различных углов просмотра одного и того же материала, а также закрывать доступ

к просмотру фильма целиком или по частям с помощью пароля.

 DVD-Audio служит источником высококачественных звуковых программ. Существует два

варианта: помимо аудиоданных диск может содержать произвольный текст, меню и

неподвижные изображения (картинки), либо носитель воспроизводит аудио с DVD-Video-

фрагментами. Наихудший из всех возможных вариантов кодирования звука обладает

качественными параметрами, аналогичными CD-Audio (16 бит/44,1 кГц). Наилучшим был

бы шестиканальный звук (5,1-канальный) с параметрами кодирования 24 бита/196 кГц на

каждый канал, если бы скорость потока данных составляла 27,6 Мбит/с.

 На DVD-ROM, как правило, записываются компьютерные программы, игры, текстовая,

графическая и прочая информация, в том числе может быть записан звук или видео. В

этом отношении DVD-ROM отличается от CD-ROM только большей информационной

емкостью.

7.6. Запись на DVD

По отношению к возможности записи на диски новой информации их можно разделить на

четыре типа.

 Диски только для чтения. К ним относятся диски всех трех вышеупомянутых типов (DVD-

Video, DVD-Audio и DVD-ROM), если они изготовлены путем тиражирования (штамповки) в

заводских условиях. Имеют, пожалуй, самое высокое качество записи (минимум ошибок).

Изменить записанную на них информацию невозможно. Оптический контраст записи

(разница между интенсивностью отраженного от поверхности диска света,

соответствующего нулям и единицам записанного сигнала) составляет 45-85% («0» - «1»).

За 100 % взята интенсивность падающего пучка.

 Диски однократной записи. DVD-R (Recordable - записываемые) был самым первым

стандартом записываемых DVD. Накопители этого типа стали продаваться в конце 1997

года. Благодаря этому DVD-R диски сегодня совместимы с наибольшим количеством

устройств записи и считывания DVD. Они являются носителями однократной записи.

Информация, записанная на них один раз, изменена быть не может.

Запись осуществляется аналогично дискам CD-R. В слое органического красителя лазером

«прожигаются» питы. В процессе записи лазер нагревает диск до температуры 200…300°

С, из-за чего краситель становится непрозрачным на длине волны считывающего лазера.

Если при считывании луч лазера попадает на одну из впадин, то он рассеивается. На

необработанных участках красителя - лэндах - луч отражается назад и регистрируется.

Для обеспечения точности позиционирования в DVD-R используется метод волнообразных

желобковых дорожек. Данные записываются только в желобки, которые специально

гравируются на диске в заводских условиях. Частота отклонения желобков является

синхронизирующей при считывании информации с диска. Желобки расположены более

плотно, чем в DVD-RAM, однако данные записываются только в желобки, промежутки

между ними (площадки) не используются.

DVD+R. Это самый младший из существующих форматов DVD. Основан на технологии

DVD+RW и является ее вариантом с однократной записью. Начали продаваться в

середине 2002 года. Информационным слоем является слой органического красителя, как

и в DVD-R.

 Перезаписываемые диски. DVD-RAM (Random Access Memory - память с произвольным

доступом) появился в середине 1998 года. В основном разработан компанией Philips.

Отличается от всех остальных наличием картриджа, внутри которого сам диск и находится.

Однако недавно появились безкартриджевые DVD-RAM диски, совместимые со

стандартными накопителями. Производитель гарантирует по меньшей мере 100 000

циклов перезаписи.

Технология записи DVD-RAM использует методику записи на волнообразные выступы и

желобки. В соответствии с этой методикой сигнал записывается и между желобками

(выступы), и в сами желобки, которые формируются при создании диска. Частота

колебания дорожек служит информацией для синхронизации. Кроме того, диск содержит

специальные заголовки секторов, которые наносятся на него при создании.

Принцип записи на носитель DVD-RAM основан на технологии фазового перехода. После

нагрева вещества, которое находится в записывающем слое диска, до определенной

температуры и охлаждения оно образует кристаллическую (упорядоченную) фазу, а после

нагрева до более высокой температуры и охлаждения оно образует аморфную

(неупорядоченную) фазу. Отражающая способность вещества в кристаллической фазе

выше, чем в аморфной. Благодаря этой разнице и считывается сигнал. Во время

перезаписи лазер с более низкой энергией нагревает поверхность, в результате чего она

вновь кристаллизуется. Оптический контраст между 0 и 1 составляет 12-25%.

Диски DVD-RAM обладают рядом преимуществ перед остальными стандартами. Они

лучше справляются с дефектами, имеют более высокую скорость доступа к накопителю и

лучше защищены от внешних воздействий (благодаря картриджу).

 DVD-RW (ReWritable - перезаписываемый). Представляет собой более современную

технологию, основанную на DVD-R. Впервые этот формат был представлен на DVD Forum

в марте 1998 года. В основном он разработан фирмой Pioneer. Диски DVD-RW

предоставляют возможность перезаписи не менее 1000 раз.

Способ записи отличен от применяемого в DVD-R. Технология перезаписи основана на

фазовом переходе, как и DVD-RAM.

DVD+RW. Формат DVD+RW изначально так и назывался, затем был переименован в +RW

по требованию DVD Forum, однако через некоторое время оригинальное название этой

технологии было возвращено. Формат DVD+RW разработан и поддерживается DVD+RW

Alliance. Позволяют осуществлять перезапись не менее 1000 раз.

DVD+RW первого поколения так и не был выпущен в свет. Производители отказались от

него в 1999 году. Второе поколение дисков этой технологии было запущено в производство

в конце 2001 года. Запись на DVD+RW второго поколения производится с помощью все

того же фазового перехода.

При использовании DVD+RW процесс записи может быть приостановлен и возобновлен

без потери областей, связывающих сеансы записей (в отличие от DVD-RW). Технология

«связывания без потерь» позволяет выполнить выборочную замену любого отдельного

блока данных объемом 32 кб новым блоком с точностью позиционирования 1 микрон.

Столь высокая точность достигается благодаря высокочастотным колебаниям

предварительной канавки диска.

Форматы DVD+R и DVD+RW являются более совершенными технологически. В пользу

«плюсовых» форматов приводится несколько аргументов. Это заложенная в саму технологию

DVD+R (W) более высокая устойчивость к шумам и точность определения позиции

записи/считывания, аппаратное исправление ошибок (пока не реализованное в железе) и лучшее

качество записи, связывание данных без потерь после остановки записи и простота изготовления.

Последнее вполне наглядно подтверждают и производители носителей: до середины мая 2004

года 8Х болванки DVD+R выпускались тремя фирмами (Verbatim, Philips и HP), DVD-R - ни одной.

Форматы DVD-R (W) появились раньше, чем «плюсовые». Независимые тесты приводов

подтверждают большую совместимость дисков DVD-R (W), чем DVD+R (W) (97% против 87%).

С пользовательской точки зрения между этими форматами нет особенной разницы. На

качество записи информации большее влияние оказывают другие факторы: производитель

болванки, программа записи, накопитель, на котором производилась запись, накопитель, на

котором производится чтение, операционная система, аппаратная часть компьютера или DVD-

плеера, условия хранения и т. п.

7.7. Перспективы развития DVD

В настоящее время уже доступно следующее поколение оптических дисков. Здесь также имеет

место конкуренция двух различных технологий. Целью их создания и разработки является

возможность хранения информации в формате HDTV (High Definition TeleVision) -

высококачественного телевидения нового поколения, которое уже доступно в США и Японии.

Вещание в этом формате осуществляется по кабелю и через спутник. Обе технологии используют

лазер с еще более короткой, чем у DVD, длиной волны - 0,4 мкм («синий лазер»). Ожидается, что

новые носители выйдут в продажу к 2005-2006 году.

7.7.1. Blu-ray.

Также известен как Blu-Ray Disk (BD). Название образовано от слов Blue (голубой) и Ray (луч).

Несмотря на это словосочетание, «Blu Ray» не содержит ошибки. Буква «e» была опущена

специально, поскольку словосочетание BLUE RAY является общеупотребительным и не может

быть зарегистрировано как торговая марка.

Формат разработан объединением Blu-Ray Disc Founders (BDF), которое включает в себя

одиннадцать ведущих компаний мира: Hitachi, LG Electronics, Matsushita Electric Industrial Co.,

Mitsubishi Electric Corporation, Pioneer Corporation, Royal Philips Electronics, Samsung Electronics Co.,

Sharp Corporation, Sony Corporation, TDK Corporation, Thomson Multimedia. В январе 2004 года о

своей поддержке формату Blu-Ray объявили Hewlett-Packard и Dell.

Планируется выпуск следующих BD-форматов: BD-ROM - формат только для чтения, диски

изготавливаются в заводских условиях; BD-R - формат однократной записи для хранения данных

(как DVD-R); BD-RW - перезаписываемые диски для сохранения информации с компьютера (как

DVD-RW); BD-RE - перезаписываемый формат для хранения HDTV видео.

Максимальная емкость однослойного носителя составляет 27 Гб, двухслойного - 54 Гб. На 27-

гигабайтный диск помещается 2 часа высококачественного видео в формате HDTV и 13 часов в

обычном вещательном формате (Standard Definition TV - SDTV). Такие показатели стали возможны

с появлением новой оптической системы. В приводах Blu-Ray используется лазер с длиной волны

0,405 мкм, числовая апертура системы составляет 0,85 и толщина подложки носителя - 0,1 мм (у

DVD 0,6 мм).

Существующая на сегодняшний день версия 1.0 спецификации формата Blu-Ray определяет

однократную скорость передачи (1Х) в 36 Мбит/с. Это означает, что 27-гигабайтный диск будет

полностью записан за 1 час 40 минут. В разрабатываемой версии спецификации 2.0

предполагается появление 2Х-носителей.

На начало 2004 года имелась всего одна модель Blu-Ray рекордера, выпущенная фирмой Sony

(Sony BDZ-S77 Blu-Ray Disk Recorder). Остальные производители (Hitachi, JVC, LG, Panasonic,

Pioneer, Samsung, Sharp, Zanith) были представлены только прототипами. Sony BDZ-S77

продавался только в Японии и стоил $2700; диск Blu-Ray - $23. Дороговизна устройства и носителя

объяснялась тем, что массовое производство компонентов «синего лазера» еще не было

налажено. Ожидается, что стоимость BD-накопителей и носителей будет отличаться от DVD на

10%.

7.7.2. HD DVD.

Эта технология разработана компаниями Toshiba и NEC и является альтернативой Blu-Ray.

Спецификация формата одобрена DVD Forum в качестве преемника DVD. Оригинальное название

- AOD (Advanced Optical Disk). Для записи используется «синий лазер», как и в Blu-Ray.

В настоящее время в разработке находятся три формата HD DVD: HD DVD-ROM - накопители

производятся в заводских условиях, имеют емкость 15 Гб и предназначены для записи HDTV

видео; HD DVD-RW - перезаписываемые диски для хранения компьютерных данных емкостью 20

Гб на слой; HD DVD-R - носители однократной записи емкостью 15 Гб на каждый слой.

Обе технологии, Blu-Ray и HD-DVD, являются новым шагом в развитии технологии оптической

памяти и, безусловно, востребованы временем. Однако на пути их реализации и доведения до

рядового пользователя стоит множество еще нерешенных технических проблем. Можно с

уверенностью сказать, что формат DVD будет не только использоваться, но совершенствоваться и

развиваться в течение не менее пяти лет.

7.8. Кодирование информации на DVD

7.8.1. DVD-Audio

DVD-Audio основан на линейной импульсно-кодовой модуляции (LPCM). Все DVD-Audio-плееры

должны обеспечивать воспроизведение LCPM аудиоданных, хранящихся на диске и

закодированных с применением одного из двух типов дискретизации: с частотами, кратными 44,1

кГц (88,2/176,4 кГц) и кратными 48 кГц (96/192 кГц). В каждом из этих типов может быть

использовано 16-, 20- и 24-битовое разрешение. В наибольшей частоте дискретизации в каждом

типе поддерживается только монофоническое или 2-х канальное воспроизведение; на всех

остальных частотах обеспечивается воспроизведение от одного до 6 каналов.

Допуская использование в одной группе каналов более низкое разрешение, чем в другой,

спецификация отражает тот факт, что DVD-Audio имеет ограничения - как в скорости передачи

данных (9,6 Мбит/с), так и в емкости (4,7 Гбайт для одностороннего однослойного диска). К

примеру, шести звуковым каналам качества 24 бит/96 Гц требуется полоса пропускания 13,8 Мбит/

с и емкость 7,67 Гбайт при общем времени звучания диска 74 минуты. Чтобы вписываться в

реальные цифры, в DVD-Audio используется система компрессии данных "упаковка без потерь"

(Meridian Lossless Pack, MLP), разработанная фирмой Meridian Audio. "Без потерь" означает, что

декодированный MLP поток данных бит в бит идентичен потоку до кодирования. За счет MLP

полоса пропускания уменьшается в степени, зависящей от содержания и разрешения кодируемого

материала. В целом с помощью MLP требования к ширине полосы пропускания и емкости

снижаются на 25-55%.

На DVD-Audio диске должно быть, как минимум, два канала LPCM, но звуковой материал может

быть представлен и в компрессированном виде, в форматах, соответствующих стандарту DVD-

Video или в surround-форматах Dolby Digital или DTS.

7.8.2. Видео DVD

DVD - это универсальный диск с высокой плотностью записи информации. По сравнению с

обычными компакт-дисками CD и видеодисками VideoCD плотность записи DVD увеличена в 7 раз.

(Здесь и далее сравнение будет вестись с VideoCD, качество которого сравнимо с качеством VHS-

видеокассеты). Достигается это за счет более мелкого микрорельефа информационной дорожки

на DVD-диске. За счет этого удалось значительно увеличить количество записываемой на DVD-

диске информации по сравнению с видеодиском предыдущего поколения VideoCD.

Кроме того, скорость считывания информации с VideoCD фиксированная и весьма низкая, а с

DVD-диска, во-первых, значительно больше и, во-вторых, может изменяться в широких пределах в

зависимости от сложности воспроизводимой на экране картинки. Это позволило существенно

увеличить максимальное время записываемой на диске видеопрограммы.

По качеству "картинки" DVD-диск также превосходит старый видеоформат VideoCD, так как

обеспечивает воспроизведение в 2 раза большего количества элементов как по горизонтали, так и

по вертикали. Таким образом, кадр на DVD-диске содержит в 4 раза больше видеоинформации,

чем кадр VideoCD-диска.

Это стало возможным за счет использования более совершенного алгоритма сжатия цифровых

данных звука и изображения MPEG-2 с переменной скоростью передачи данных по сравнению с

устаревшим алгоритмом MPEG-1, применявшимся при записи VideoCD. Общая степень сжатия

первичного изображения в алгоритме MPEG-2 составляет 1:140, в то время как при MPEG-1

компрессия (сжатие) данных составляет 1:40.

Качество звука на DVD-диске также значительно лучше.

Во-первых, при записи на DVD-диск используются новые цифровые системы многоканального

звука Dolby Digital и DTS, которые позволяли записать 5 (в настоящее время - 7) полностью

независимых звуковых каналов с полной полосой звуковых частот 20-20000 кГц плюс один

дополнительный низкочастотный канал для сабвуфера (поэтому эти системы в своем обозначении

имеют индекс 5.1).

По сравнению с традиционной аналоговой 4-канальной матричной системой объемного звука

Dolby Pro Logic (для записи объемного звука на VideoCD и Hi-Fi-видеокассетах) цифровая система

обеспечивает важные преимущества:

 полную независимость звуковых каналов друг от друга;

 полную полосу звуковых частот во всех каналах (в Dolby Pro Logic верхняя полоса

тылового канала звука ограничена 7кГц);

 два независимых тыловых канала звука против моноканала "тыла" в аналоговой системе;

 отдельный звуковой канал для сабвуфера.

Во-вторых, на DVD можно осуществить запись звукового сопровождения на 8 языках сразу с

возможностью выбора любого из них.

Кроме того, формат DVD-диска позволяет записать еще и субтитры на 32 различных языках с

возможностью их отключения и выбора языка через меню диска. Возможность выбора языка

звукового сопровождения или субтитров предоставляет владельцу DVD-проигрывателя большие

удобства. Например, для того чтобы глубже погрузиться в атмосферу кинофильма, можно слушать

"родное" звуковое сопровождение на языке оригинала, оставаясь при этом в курсе

разворачивающихся событий, вызвав на экран русскоязычные субтитры перевода.

7.8.3. Дополнительные функции DVD-проигрывателя

1. Multi Aspect Function

Это возможность вывода изображения с DVD-диска в различных форматах на

стандартные (с изображением формата 4:3) и широкоэкранные (с изображением

формата 16:9) экраны. На современных двусторонних DVD-дисках обычно записывают

сразу две версии кинофильма: на одной стороне диска широкоэкранный вариант

(widescreen), а на другой - стандартная версия (normal) в формате изображения 4:3.

2. Multi-Story Function

В этом режиме возможен интерактивный режим просмотра DVD-диска. При этом сам

зритель через соответствующее меню диска DVD-проигрывателя может выбирать один

из возможных вариантов развития событий, как это делается в большинстве

компьютерных игр; при этом необходимо, чтобы DVD-диск поддерживал этот режим

работы.

3. Multi-Angle Function

Интересная функция, позволяющая наблюдать за событиями на DVD-диске как бы с

разных точек зрения. При этом форматом DVD предусмотрена возможность записи на

диск до 9 различных вариантов изображения, снятых в разных ракурсах различными

видеокамерами при записи программы на DVD-диск. При помощи соответствующего

пункта меню DVD-проигрывателя зритель сам может выбрать наиболее интересный

для него ракурс изображения. При этом, также как и в предыдущем случае,

необходимая для работы этой функции видеоинформация должна быть

предварительно записана на DVD-диске.

4. Parental Lock

С помощью этой функции возможно осуществление возрастной цензуры при просмотре

DVD-диска.

В зависимости от возраста ребенка его родители через соответствующее меню DVD-

проигрывателя при помощи функции Parental Lock могут выбрать одну из условных

возрастных категорий - PG, PG-13, R, NC-17. При этом будет осуществляться "мягкая"

цензура просмотра детьми видеопрограмм. В зависимости от выбранной родителями

возрастной категории DVD-проигрыватель сам найдет и пропустит все нежелательные

для просмотра детьми данного возраста эротические моменты и сцены насилия на

DVD-диске.

Кроме того, DVD-проигрыватель может, помимо DVD-дисков, проигрывать и обычные компакт-

диски CD и VideoCD. Но, конечно, все свои возможности он реализует именно при просмотре DVD-

дисков.

Через меню диска можно осуществлять почти мгновенный поиск нужного места на диске, а

также получать информацию о фильмографиях актеров и другую интересную информацию.

Навигация и управление по этим меню предельно просты: достаточно при помощи

соответствующих кнопок управления подвести на экране курсор меню к нужной опции и дать

проигрывателю команду на ее исполнение.

Помимо собственно видеопрограммы на DVD-диске обычно записывается еще масса другой

полезной информации: биографии и фильмографии снявшихся в фильме актеров,

дополнительные сведения о съемках фильма и т.д. Эта информация также доступна для зрителя и

при необходимости может быть легко вызвана им на экран.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Нортон П. и др. Персональный компьютер изнутри. Изд. 3.

- М.: Бином, 2002.

2. Сборка, диагностика и апгрейд современного компьютера. /Под

ред. Резникова Ф.А./ – М.: Лучшие книги, 2000.

3. Петровичев Е.И. Компьютерные технологии в науке и образовании. Учебное пособие.

Часть II. Аппаратная поддержка современных компьютерных технологий. – М.: МГГУ,

2000.

4. Петровичев Е.И. Компьютерная графика. Учебное пособие. -

М.: МГГУ, 2003.

5. Материалы WEB-сайтов:

http://mega.km.ru/pc/

http://www.allbest.ru/union/

http://www.hardw.com.ua/

http://hardtek.ru

http://www.3Dnews.ru

http://history-of-cpu.euro.ru

http://www.izcity.com

http://www.ferra.ru

http://www.fcenter.ru

Содержание

1. Архитектура персонального компьютера 5

1.1. Общие принципы работы компьютера 5

1.2. Концепция открытой архитектуры 5

2. Процессор персонального компьютера IBM PC 7

2.1. Основы работы и характеристики процессора 7

2.2. Кэш-память 8

2.3. Виртуальная память 9

2.4. Процессоры CISC и RISC 10

2.5. История развития микропроцессоров 12

2.6. Особенности архитектуры процессоров Pentium III и Pentium IV 18

2.7. Определение ядра процессора 20

2.8. Многозадачность и многопоточность 21

2.9. Технология Intel Hyper-Threading 23

2.10. Двуядерные процессоры Intel и AMD 28

2.11. Переход на 64-разрядную архитектуру 47

3. Системный блок (корпус) персонального компьютера 51

4. Материнская плата (motherboard) 52

4.1. Шины материнской платы 54

4.2. Порты IBM PC 57

4.3. Дисковые интерфейсы IBM PC 60

4.4. Технология RAID 63

4.5. Переход на новое поколение chipset материнских плат 67

5. Память 74

5.1. Контроль четности и корректирующие коды 74

5.2. Оперативная память (RAM) 75

5.3. Видеопамять: MDRAM, VRAM, WRAM и SGRAM 81

6. Жесткий диск (винчестер) 82

6.1. Краткое описание принципов работы жесткого диска 82

6.2. Пользовательские параметры винчестера 82

6.3. Структура системной области жесткого диска 85

6.4. Файловые системы 86

6.5. Технология SMART 87

7. Дисковые оптические накопители 87

7.1. История создания DVD-накоителей 88

7.2. DVD-форматы 89

7.3. Параметры накопителей 89

7.4. Типы DVD-дисков 90

7.5. Информационная классификация дисков 91

7.6. Запись на DVD 91

7.7. Перспективы развития DVD 93

7.8. Кодирование информации на DVD 94

Петровичев Евгений Иванович

Организация ЭВМ и систем. Учебное пособие. Часть I

Темплан 2005 г., поз. 110

Редактор Граве Е.П.

Технический редактор Аракелян Г.Ц.

Подписано к печати 02.12.2005 Формат 60 х 90 /16

Объем 7,25 п.л. Тираж 150 экз. Заказ № ________

Типография Московского государственного горного университета

Ленинский проспект, 6