
- •Корягин н.Д. Учебное пособие по курсу «Технические средства информатизации»
- •Тема 1. Введение. Базовая конфигурация персонального компьютера.
- •Тема 2. Процессоры
- •Тема 3. Материнские платы. Чипсеты.
- •Тема 4. Основная память. Кэш-память. Видеокарты. Видеопроцессоры
- •Тема 5. Накопители на магнитных и оптических носителях. Флэш-память
- •Тема 6. Звуковоспроизводящие системы. Средства распознавания речи. Виды корпусов и блоков питания. Системы охлаждения
- •Тема 7. Устройства вывода. Устройства ввода информации
- •Тема 8. Устройства передачи и приёма информации. Нестандартные периферийные устройства. Многофункциональные устройства
- •Тема 9. Выбор оптимальной конфигурации оборудования в соответствии с решаемой задачей. Ресурсо- и энергосберегающие технологии использования вычислительной техники
- •Тема 1. Введение. Базовая комплектация персонального компьютера
- •1.1. История развития вычислительной техники
- •1. Устройства ввода информации.
- •6. Многофункциональные устройства.
- •1.2. Классификация вычислительной техники
- •1.3. Классификация персональных компьютеров
- •1.3.1. Различные подклассы персональных компьютеров
- •1.4. Характеристики компьютеров
- •1.5. Устройство персонального компьютера
- •1.6. Базовая аппаратная конфигурация компьютера
- •Тема 2. Процессоры
- •2.1. Основные характеристики центрального процессора
- •2.2. Технология изготовления процессоров
- •2.3. Типы процессоров
- •2.4. Процессоры, выпускаемые различными фирмами - производителями
- •2.4.1. Процессоры, выпускаемые фирмой Intel
- •2.4. 2. Процессоры, выпускаемые фирмой amd
- •Тема 3. Материнские платы. Чипсеты.
- •3.1. Материнская плата – основные понятия и определения
- •1. Звуковая карта.
- •3.2. Основные параметры материнской платы
- •3.3. Рациональный выбор материнской платы
- •3. 4. Системный интерфейс
- •3.5. Чипсеты
- •3.5.1. Чипсеты компании Intel
- •3.5.2. Чипсеты компании nvidia
- •3.5.3. Чипсеты компании SiS
- •3.5.4. Чипсеты компании via
- •3.5.5. Чипсеты ati
- •3.5.6. Чипсеты компании uLi
- •Тема 4. Основная память. Кэш-память. Видеокарты. Видеопроцессоры
- •4.1. Основная память
- •4.2. Оперативная память
- •4.2.1. Модули оперативной памяти
- •4.4. Видеопроцессоры
- •4.5. Видеокарты
- •4. 5. 1. Технологии повышения реалистичности трёхмерного изображения
- •Тема 5. Накопители на магнитных и оптических
- •5.1. Накопители на жёстких магнитных дисках
- •5.1.1. Интерфейсы
- •5.1.2. Производители жёстких дисков
- •5.2. Raid-массивы и их классификация
- •5.3. Накопители на оптических дисках
- •5.3.1. Оптические носители
- •5.4. Флэш – память
- •Тема 6. Звуковоспроизводящие системы. Средства распознавания речи. Виды корпусов и блоков питания. Системы охлаждения
- •6.1. Звуковая карта
- •6.1.1. Интегрированная звуковая подсистема
- •6.2. Средства распознавания речи
- •6.3. Корпус персонального компьютера
- •6.4. Блоки питания
- •6.5. Системы охлаждения
- •Тема 7. Устройства ввода. Устройства вывода
- •7. 1. Устройства ввода информации
- •Клавиатура персонального компьютера
- •7.1.3. Сканеры
- •Устройства вывода
- •7.2.1. Монитор
- •7.2.2. Принтеры
- •7.2.3. Плоттеры
- •7.2.4. Средства мультимедиа
- •Тема 8. Устройства передачи и приёма информации.
- •8.1. Устройства передачи и приёма информации
- •8.1.1. Модемы
- •8.1.2. Сетевые адаптеры
- •Нестандартные устройства ввода
- •8.3. Многофункциональные устройства
- •Тема 9. Выбор оптимальной конфигурации оборудования ресурсо- и энергосберегающие технологии использования вычислительной техники
- •9.1. Понятие сбалансированной конфигурации персонального компьютера
- •9.1. 1. Выбор оптимальной конфигурации персонального компьютера
- •9. 2. Тестирование компьютеров
- •9.2. 1. Примеры выбора оптимальной конфигурации различных типов компьютеров
- •9.3. Технологии, поддерживаемые процессорами
- •9. 4. Выбор операционной системы для персонального компьютера
5.3.1. Оптические носители
Компакт-диски были изобретены в 1980 году инженерами фирм Sony и Philips. Первоначально компакт-диски использовались для записи аудиофонограмм. Стандарт аудиодисков называется CD-DA (Compact Disk - Digital Audio), компакт-диск - цифровой звук.
Главное преимущество компакт-диска перед традиционными носителями звука (грампластинки, магнитная лента) состоит в необычайно высоком качестве звучания при воспроизведении фонограмм. При проигрывании компакт-дисков считывающим устройством является лазерный луч, а следовательно, между ним и диском нет механического контакта. Поэтому в воспроизводимой фонограмме полностью отсутствуют посторонние шумы, шуршанье и треск, свойственные обычным грампластинкам.
С развитием компьютерной техники компакт-диски стали использовать в качестве устройства для хранения информации. Такие диски получили название CD-ROM (Compact Disk - Read-Only Memory), компакт-диск, постоянное запоминающее устройство.
С точки зрения физического устройства CD-ROM диск полностью идентичен звуковому CD-DA-диску и отличается лишь логической структурой дорожки (дорожек).
Стандартный компакт-диск (CD) состоит из трёх слоёв:
- основы;
- отражающего слоя;
- защитного слоя;
- регистрирующий слой.
Основа выполнена из прозрачного поликарбоната, па котором методом прессования сформирован информационный рельеф. Поверх рельефа напыляется металлический отражающий слой (алюминий, золото, серебро, другие металлы и сплавы).
Отражающий слой покрывается сверху защитным слоем поликарбоната или нейтрального лака - так, чтобы вся металлическая поверхность была защищена от контакта со внешней средой.
На защитный слой наносят надписи и рисунки (методом шелкографии специальной химически нейтральной краской). Общая толщина диска 1,2 мм.
Регистрирующий слой
Информация записана на диск в виде спиральной дорожки, идущей от центра к краю диска, на которой расположены углубления (так называемые питы). Информация кодируется чередованием битов (условно - логической «1») и промежутков между ними (условно - логических «0»).
Расстояние между витками дорожки выбирается от 1.4 до 2 мкм, стандарт определяет расстояние в 1.6 мкм. Информация на диске закодирована помехоустойчивым кодом Рида - Соломона с использованием чередования, так что мелкие сбои при чтении дорожки никак не отражаются на достоверности считанной информации.
Изготовление компакт-дисков
Производство компакт-дисков чем-то напоминает выпуск грампластинок, поскольку в обоих случаях используется метод штамповки или прессования.
Основной способ изготовления дисков - это прессование с матрицы. Эталонный диск изготавливается из очень чистого нейтрального стекла и покрывается специальным пластиковым слоем фоторезиста.
Фоторезист – это материал, изменяющий свою растворимость под воздействием лазерного лучи. Затем мощный записывающий лазер с числовым программным управлением от компьютера наносит на эту пленку ямочки различной длины, содержащие полезную музыкальную или цифровую информацию. При обработке записанного оригинала растворителем на стекле возникает требуемый рельеф, который методом гальванопластики переносится на никелевый оригинал (негатив), способный служить матрицей при мелкосерийном производстве либо основой для снятия позитивных копий, с которых снимаются негативы для массового тиражирования.
Штамповка выполняется методом литья под давлением. С негативной матрицы прессуется поликарбонатная подложка с рельефом, сверху напыляется отражающий слой, который покрывается лаком. Поверх защитного слоя обычно наносятся информационные надписи и изображения.
Все многообразие используемых в настоящее время в персональных компьютерах и бытовой аппаратуре оптических дисков подразделяется на две основные группы:
- компакт-диск (CD);
- DVD.
Диски CD и DVD имеют одинаковые физические размеры (полноформатный диск диаметром 120 мм или «миньон» диаметром 80 мм), но отличаются плотностью записи данных и характеристиками используемых для считывания данных оптических головок.
Ширина дорожки компакт-диска составляет 1,6 мкм, а минимальная длина пита - 0,833 мкм. Для считывания данных в приводах формата CD используются инфракрасный лазер с длиной волны 780 нм и оптическая система с числовой апертурой 0,45. Ёмкость стандартных компакт-дисков, используемых для хранения данных, составляет 650 или 700 Мбайт (для 80-миллиметровых носителей -185 или 210 Мбайт).
Компакт-диски, записанные в формате AudioCD (который был разработан для бытовых звуковоспроизводящих устройств), вмещают до 80 минут стереофонической записи (РСМ, 44,1 кГц/16 бит).
Ширина дорожки DVD составляет 0,8 или 0,74 мкм, а минимальная длина пита-0,44 или 0,40 мкм. Для считывания данных в DVD-приводах используются красный лазер с длиной волны 650 нм и оптическая система с числовой апертурой 0,6. Ёмкость стандартных DVD-дисков составляет 4,7 Гбайт (для 80-миллиметровых носителей – 1,4 Гбайта).
В отличие от компакт- дисков, DVD- носители могут быть двухслойными или двусторонними. Ёмкость двухслойного DVD - диска составляет 8, 5 Гбайт, а двустороннего – 9, 4 Гбайта.
Двусторонние диски представляют собой два одинаковых носителя. Склеенных друг с другом, для считывания второй стороны диск необходимо перевернуть.
Приводы для компакт-дисков позволяют работать только с носителями, относящимися к группе CD. Приводы DVD позволяют работать как с DVD-, так и с CD-носителями.
В каждой из групп носителей можно выделить три основных типа дисков:
- диски только для чтения (CD-ROM, DVD-ROM);
- диски с возможностью однократной записи (CD-R, DVD-R, DVD+R,DVD+R DL, DVD-R DL).
- диски с возможностью многократной записи (CD-RW, DVD-RW, DVD+RW,DVD-RAM).
CD-R и CD-RW Записываемые и перезаписываемые компакт-диски
Для однократной записи используются так называемые «болванки», представляющие собой обычный компакт-диск, в котором отражающий слой выполнен преимущественно из золотой или серебряной пленки, а между ним и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала. В исходном состоянии слой прозрачен, а в процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные питам.
Для облегчения слежения за дорожкой при записи на диске в процессе изготовления формируется предварительный рельеф (разметка), дорожка которого содержит метки кадров и сигналы синхронизации, записанные со сниженной амплитудой и впоследствии перекрываемые записываемым сигналом.
Записываемые диски за счёт наличия органического фиксирующего слоя имеют более низкий коэффициент отражения, чем штампованные, отчего некоторые проигрыватели (Compact Disk Player - CDP), рассчитанные на стандартные алюминиевые диски и не имеющие запаса по надёжности чтения, могут воспроизводить диски CD-R менее надёжно, чем обычные.
В перезаписываемых дисках используется промежуточный слой из органической пленки, изменяющей под воздействием луча свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно, в результате чего меняется прозрачность слоя. Фиксация изменений состояния происходит благодаря тому, что материал регистрирующего слоя при нагреве свыше критической температуры переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания, а при нагреве до температуры значительно ниже критической восстанавливает кристаллическое состояние.
Существующие диски выдерживают от тысяч до десятков тысяч циклов перезаписи. Однако их отражающая способность существенно ниже штампованных и однократных CD, что затрудняет их считывание в обычных приводах.
Для чтения CD-RW формально необходим привод с автоматической регулировкой усиления фотоприёмника (Auto Gain Control), хотя некоторые обычные приводы CD-ROM и бытовые проигрыватели способны читать их наравне с обычными дисками. Способность привода читать CD-RW носит название Multiread; ранние приводы маркировались «CD-E Enabled». Диски CD-R можно использовать для записи в приводах CD-RW, но не наоборот. В настоящее время приводы, позволяющие записывать только CD-R, практически не выпускаются.
Все современные пишущие приводы представляют собой комбинированные устройства, позволяющие читать CD-ROM/CD-R/CD-RW и записывать CD-R/CD-RW. Скорости чтения и записи указываются в маркировке привода. Например, маркировка 52х/48х/24х говорит о том, что привод может читать диски на скорости 52х, записывать CD-R на скорости 48х и записывать CD-RW на скорости 24х.
Перезаписываемый диск может иметь такую же структуру дорожек и файловую систему, что и CD-R, либо на нем может быть организована специальная файловая система UDF (Universal Disk Format - универсальный дисковый формат), позволяющая динамически создавать и уничтожать отдельные файлы на диске.
Диски CD-R и CD-RW имеют различные цвета рабочей поверхности, в отличие от CD-ROM, которые имеют серебристый цвет. Это объясняется различным материалом регистрирующего и отражающего слоев. В качестве регистрирующего слоя для дисков CD-R наиболее распространены органические соединения, известные под условными названиями «цианин» (Cyanine) и «фталоцианин» (Phtalocyanme).
Цианин имеет голубой (cyan) цвет (от которого и происходит название материала, не имеющее отношения к цианидам, химическим производным циановодорода) и характеризуется средней стойкостью к облучению светом и перепадам температуры. Фталоциании имеет золотистый цвет и значительно более стоек ко внешним воздействиям.
В качестве отражающих материалов используют золото и серебро, реже - алюминий и сплавы. Соответственно, рабочая поверхность диска с отражающим слоем из бесцветного металла имеет цвет своего регистрирующего стоя, а отражающий слой из золота изменяет цвет цианина с голубого на зеленоватый.
Органический слой дисков CD-RW обычно имеет серо-коричневый цвет.
Как записываются CD-R и CD-RW диски
Запись дисков CD-R выполняется при помощи специальных программ - Easy CD, CD Creator, CD Publisher, Direct CD, Nero CD Burning и т. п. Процесс записи одной дорожки представляет собой единую операцию, которая не может быть прервана, иначе диск будет испорчен. Для обеспечения равномерности поступления записываемой информации на лазер все приводы имеют буфер, исчерпание данных в котором приводит к аварийному прерыванию записи.
Исчерпание данных и буфере может быть вызвано запуском параллельных процессов, работой системы виртуальной памяти (swapping), захватом процессора «нечестными» драйверами устройств, зависанием программы или ОС. К сбою записи приводят также механические толчки привода. Все современные приводы CD-R/CD-RW имеют встроенные механизмы защиты от исчерпания буфера, которые останавливают запись до наполнения буфера новыми данными.
Различается два основных режима записи CD-R/CD-RW:
- DAO (Disk At Once - весь диск за один приём);
- TAO (Track At Once - одна дорожка за один приём).
При записи методом ТАО лазер включается в начале каждой дорожки и отключается в её конце. В точках включения и выключения лазера формируются серии специальных блоков - run-in, run-out и link, предназначенные для связывания дорожек между собой. Стандартный промежуток содержит 150 таких блоков (2 секунды). При записи методом DAO лазер включен на протяжении записи всего диска.
Диск, записанный за один приём, является наиболее универсальным и считывается любыми CD-ROM с любым файловым диспетчером, однако после записи невозможно дописывание новых данных на диск, а режим DAO поддерживается не всеми записывающими приводами.
Появление DVD
В основе появления DVD-дисков лежала идея разработать такой носитель информации, который мог бы одинаково успешно использоваться в звуковой и видеоаппаратуре, в компьютерной технике, игровых приставках. Это обеспечило бы сближение разных областей электроники.
Название DVD первоначально означало цифровой видеодиск (Digital Video Disc). Позднее в связи с принятием решения о расширении функций DVD аббревиатура стала читаться иначе - цифровой универсальный диск (Digital Versatile Disk).
О разработке формата DVD было официально объявлено в сентябре 1995 года группой из 10 компаний: Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner и Toshiba.
Главное отличие DVD-дисков от CD-дисков - это объём информации, которая может быть записана на таком носителе, если ёмкость обычного CD-диска составляет всего 640-700 МБ, то на DVD-диск может быть записано от 4.7 до 13 и даже до 17 ГБ.
Как и CD-ROM, диски DVD хранят данные за счёт расположенных вдоль спиральных треков насечек на отражающей металлической поверхности, покрытой пластиком. Используемый в устройствах чтения DVD-дисков лазер скользит вдоль треков по насечкам, а отраженный луч интерпретируется приёмным устройством в виде единиц или нулей.
Основное требование при разработке DVD было простым: увеличить ёмкость хранимых данных за счёт расположения как можно большего числа насечек вдоль треков на диске, при этом технология изготовления должна быть дешёвой.
Результатом исследований стала разработка более высокочастотно-полупроводникового лазера с меньшей длиной волны, вследствие чего стало возможным использовать насечки меньшого размера.
Стандартом предусмотрены и так называемые двухслойные диски, что означает, что на одной стороне данные записаны в два слоя, при этом один слой полупрозрачный, и второй слой читается «сквозь» первый. С повышением плотности записи и уменьшением длины волны считывающего лазера изменились и требования к толщине защитного пластмассового слоя, для DVD-дисков он составляет всего 0,6 мм, в отличие от 1,2 мм, используемых в CD-дисках.
Однако для сохранения привычных размеров диска и во избежание излишней хрупкости DVD-дисков они заливаются пластиком с двух сторон, чтобы итоговая толщина диска составила те же 1,2 мм, Это позволило записывать данные на обе стороны DVD-дисков и таким образом удваивать их емкость, что часто и делается.
Технология DVD первоначально опиралась на 3 основных формата, наличие которых определено специфическими требованиями для различных областей применения DVD:
- DVD-ROM используется для записи данных, в том числе мультимедийных, используемых в компьютерных технологиях;
- DVD-Video применяется при записи видеоматериалов для их дальнейшего просмотра на видеотехнике или с помощью присоединенного к компьютеру DVD-ROM-привода. Формат обеспечивает защиту от нелегального копирования информации;
- DVD-Audio используется при записи высококачественного многоканального звука. Кроме того, DVD-форумом рекомендована дополнительная поддержка видео, графики и другой информации.
Эти форматы описывали диски, предназначенные только для чтения. Информация на такие диски помещается один раз - в процессе их производства.
DVD-Video
Это цифровое видео, сжатое по алгоритму MPEG-2 и записанное на DVD-диск. Формат - 25 кадров в секунду с разрешением 720x576 точек при глубине цвета 24 бита (в стандарте PAL) или 30 кадров 720x480x24 бит (в стандарте NTSC). В несжатом виде это поток 30 Мб в секунду, а двухчасовой фильм будет занимать более 100 ГБ. Это огромный объем, поэтому и используется сжатие по стандарту MPEG-2, к тому же, это позволяет снизить поток данных до 3-4 МБ/с. Очевидно, что чем сложнее сцена, тем хуже она поддается сжатию и тем выше поток данных.
Алгоритм сжатия MPEG-2 очень эффективен - удаляется примерно 97% избыточной информации практически без ущерба для качества картинки, благодаря чему на DVD-диске можно разместить до 4 часов высококачественного видео, 8 вариантов звукового сопровождения и 32 варианта субтитров на разных языках.
У DVD есть еще масса других интересных возможностей. Например, можно осуществлять покадровый просмотр вперед или назад, и каждый кадр будет иметь четкое изображение. Применение меню позволяет перескочить в любое место фильма, можно изменять размеры изображения, т. е. иметь возможность растянуть его во весь экран.
Предусмотрена и специальная функция контроля, позволяющая родителям закрывать доступ детям к некоторым специфичным фрагментам видеофильма, например к сценам насилия. В результате повышения ёмкости DVD-дисков по сравнению с обычными компакт-дисками стало возможно применение многопотоковости данных. Например, можно просматривать программы на различных языках или даже продублированных на разных языках, причем перевод может быть и в виде субтитров. При использовании пульта дистанционного управления или компьютерной программы появляется возможность выбора из разных языков, причем со стереозвуком, или вы сможете выбрать субтитры на одном из возможных языков.
Мало того, появилась даже возможность выбора различных сюжетных линий одного и того же фильма и различные варианты финалов, конечно, если это было предусмотрено. Но более интересно то, что поставщики фильмов на DVD могут создавать программы с параллельными видеопотоками, т. е. можно просматривать одни и те же сцены, но с разных углов зрения. Например, при просмотре футбольного матча можно переключаться с вида со стороны трибун на виды со стороны вратаря или нападающего. Естественно, все эти возможности должны быть заложены в специально сделанном интерактивном DVD-диске.
С целью предотвращения нелегального распространения DVD-видеодисков ассоциация разработчиков DVD-дисков ввела в спецификацию DVD несколько методов защиты. Наиболее распространённой является региональная защита. Суть её такова. Разработчики поделили мир на несколько регионов:
1 Канада и США.
2 Япония, Европа, Южная Африка, ближний Восток (включая Египет).
3 Юго-Восточная Азия, Восточная Азия.
4. Австралия, Новая Зеландия, Тихоокеанские Острова, Центральная Америка, Южная Америка, Карибские острова.
5. Бывший Советский Союз, Индийский полуостров, Африка (также Северная Корея, Монголия).
6. Китай.
7. Зарезервированный.
8. Экстерриториальная зона (самолеты, круизные лайнеры и пр.), но они практически не используются.
Любое устройство для воспроизведения DVD-дисков (в том числе и компьютерные DVD-приводы), произведенное в настоящее время, обязано поддерживать региональную защиту, кроме этого, подобную же защиту должны поддерживать и все программные средства, предназначенные для проигрывания DVD-видео. Такие устройства и программы при каждом проигрывании DVD-диска сравнивают код региона, записанный на диске, со своим кодом, и если он не совпадает, то отказываются проигрывать диск. Код региона на современных дисках, как правило, может меняться не более 5 раз, после чего он записывается навечно, и стандартными средствами с этим поделать ничего нельзя (такие приводы называются RPC2). Однако первые модели DVD-приводов выпускались без региональной защиты, И если привод медленнее, чем 4х, то, скорее всего, защиты в нем нет (такие приводы называются RPC1).
Кроме региональной защиты, в DVD-в видеодисках может использоваться несколько методов зашиты дисков от нелегального копирования. Прежде всего это Macrovision protection, предназначенная для предотвращения нелегального копирования с аналогового (телевизионного) выхода воспроизводящей DVD-видеоаппаратуры.
Суть этой защиты состоит в том, что в видеосигнал добавляются помехи, которые не дают сделать нормальную запись в видеомагнитофон. Естественно, эти же помехи будут воспроизведены, если проигрывать DVD-видеодиски на аппаратуре, которая не поддерживает Macrovision, но в настоящее время такая уже давно не производится. Аппаратура, поддерживающая Macrovision, способна фильтровать помехи и показывать нормальную картинку.
Для предотвращения копирования содержимого DVD-видеодиска на жёсткий диск компьютера (откуда его можно копировать как угодно и на что угодно) используется Content Scrambling System (CSS). Суть её состоит в том, что содержимое диска шифруется, и для расшифровки требуется ключ, который получается из двух частей.
Одна часть - это одна из 400 хранящихся на каждом DVD-видеодиске записей CSS, вторая часть ключа зависит от конкретного DVD-привода. Процесс расшифровки осуществляется программой-декодером, которая и проигрывает DVD-видео.
Таким образом, если просто переписать содержимое DVD-видеодиска, защищённого с помощью CSS, на жёсткий диск, то декодер не сможет получить вторую половину ключа и данные не будут расшифрованы.
Слабость этой системы состоит в том, что блок дешифрования должен быть встроен в каждый программный проигрыватель DVD-дисков, и любой может абсолютно легально скачать такую программу и препарировать её.
DVD-Audio
DVD-Audio - новое поколение музыкального формата после CD. Спецификацией формата определены высококачественный многоканальный звук, поддержка широкого диапазона качества звука, воспроизведение DVD-плеерами CD-дисков, поддержка дополнительной информации (включая видео, текст, меню, заставки, удобную навигационную систему), связь с осуществляющими информационную поддержку web-сайтами, расширение возможностей при появлении новых технологий.
Сегодня существуют две версии формата DVD-Audio: просто DVD-Audio только для звукового содержания и DVD-AudioV - для звука с дополнительной информацией. Для дисков DVD-Audio выработаны специальные меры защиты дисков от пиратского копирования.
Диски DVD
Большинство дисков DVD имеют ёмкость 4.7 ГБ. Применение схем удвоения плотности и их комбинирования позволяет иметь диски большей ёмкости: от 8.5 ГБ и 9.4 ГБ до 17 ГБ.
Достигается это, прежде всего, гораздо более эффективным механизмом контроля ошибок, чем используемый с CD-дисками. Кроме этого, в случае с DVD-видео даже ошибка чтения не будет иметь фатальных последствий. В худшем случае вы увидите какой-либо краткосрочный артефакт изображения, после чего все пойдет нормально. Исключением являются обширные и сильные повреждения, которые могут привести к тому, что диск вовсе не будет читаться. Впрочем, в этом DVD-диски ничем не отличаются от более привычных CD-дисков
Типы записываемых и перезаписываемых DVD
В группе компакт-дисков используются единые стандарты для записываемых (CD-R) и перезаписываемых носителей (CD-RW). Что касается DVD, то в силу ряда причин распространение получили сразу несколько разных стандартов на записываемые и перезаписываемые носители данной группы.
DVD-Recordable (DVD-R)
Это самый первый формат записываемых DVD-носителей, разработанный компанией Pioneer. По своей физической структуре они подобны дискам CD-R: в них используется специальный слой из органического полимерного материала, в котором под воздействием лазерного луча происходят необратимые изменения. Поставка первых приводов, поддерживающих запись на носители DVD-R, началась в октябре 1997 года. DVD-R/RW предназначаются для записи дисков DVD-R (G). Исключение составляют немногочисленные профессиональные модели, как правило, оснащенные интерфейсом SCSI.
Носители DVD-R (G) могут быть как односторонними (4,7 Гбайт), так и двусторонними (9,4 Гбайт), a DVD-R (А) бывают только односторонними емкостью 3,95 (версия 1.0) или 4,7 Гбайт.
Кроме того, в DVD-R (G) используется специальный механизм защиты данных - CPRM (Content Protection for Recordable Media).
Принцип работы CPRM заключается в привязке защищённого содержимого к уникальному 64-битному идентификационному номеру носителя (ID), записанному в заводских условиях в специальной служебной области диска - ВСА (burst cutting area).
После записи доступ к содержимому диска закрывается кодом, получаемым по определенному алгоритму из его ID. В процессе воспроизведения устройство считывает ID носителя из ВСА и генерирует на его основе код доступа. При копировании содержимого на носитель с другим ID старый код перестает действовать, и доступ к защищенной записи не открывается. CPRM поддерживается во всех записывающих DVD-приводах, выпущенных после 1999 года.
Носители DVD-R можно записывать как в «компьютерном», так и в видеоформате. Одним из достоинств дисков DVD-R является их хорошая совместимость: они считываются практически во всех приводах DVD-ROM, а при использовании формата DVD-Video их можно воспроизводить на бытовых DVD-плеерах.
DVD ReRecordable (DVD-RW или DVD-R/W)
Формат DVD-RW был разработан компанией Pioneer на базе DVD-R. В носителях DVD-RW используется рабочий слой, по составу схожий с применяемым в дисках CD-RW. Ресурс DVD-RW составляет порядка 1000 циклов записи; ёмкость односторонних дисков - 4,7 Гбайт, а двусторонних - 9,4 Гбайт.
Носители DVD-RW можно считывать в большинстве моделей приводов DVD-ROM, а также в некоторых бытовых DVD-плеерах.
DVD Random Access Memory (DVD-RAM)
Этот стандарт был разработан совместно компаниями Matsushita, Hitachi и Toshiba. В носителях DVD-RAM используется технология изменения фазы вещества рабочего слоя в сочетании с элементами магнитооптической записи. Благодаря использованию такой гибридной технологии диски DVD-RAM выдерживают до 10 тыс. циклов перезаписи - на порядок больше DVD-RW.
Ёмкость первых дисков DVD-RAM составляла 2,58 Гбайт на сторону и в дальнейшем была увеличена до 4,7 Гбайт. Выпускаются и двусторонние диски вдвое большей емкости.
Диски DVD-RAM выпускаются как в картриджах (размером 124,6x135,5x8,0 мм), так и без них. Существует два типа картриджей для DVD-RAM - неразборные (type 1) и разборные (type 2). Как правило, двусторонние носители выпускаются в неразборных картриджах.
Первые приводы DVD-RAM (версии 1.0) появились в продаже в июне 1998 года. В октябре 1999 года была обнародована спецификация DVD-RAM версии 2.0, а поставки соответствующих накопителей начались в июне 2000 года. Приводы DVD-RAM без проблем могут читать диски DVD-ROM, тогда как обратная совместимость появилась только в приводах DVD-ROM третьего поколения, выпуск которых был начат во второй половине 1999 года.
DVD-ReWritable (DVD+RW)
Продвижением приводов и носителей DVD+RW занимается специальная организация -Альянс DVD+RW, в которую входят компании Hewlett-Packard, Mitsubishi Chemical, Philips, Ricoh, Sony и Yamaha. В отличие от трёх описанных выше форматов, спецификация DVD+RW не была одобрена участниками DVD-форума.
Как и в случае DVD-RW, используются двухслойные диски с изменяемой фазой рабочего вещества, но при этом они несовместимы с DVD-RW. Носители DVD+RW выдерживают порядка 1000 циклов перезаписи.
Существует специальная модификация DVD+RW, предназначенная для записи видео, эти диски полностью совместимы с форматом DVD-Video и их можно воспроизводить на бытовых DVD-плеерах.
DVD+R
Окончательная спецификация DVD+R была утверждена Альянсом DVD+RW в мае 2001 года. Первоначально было объявлено, что работа с носителями DVD+R будет поддерживаться всеми уже выпущенными к тому моменту приводами DVD+RW после обновления микрокода (firmware). Однако после того, как практическая реализация такого решения вследствие неожиданно возникших технических проблем оказалась невозможной, производители были вынуждены выпустить модернизированные модели приводов, которые поддерживали запись и на DVD+RW, и на DVD+R.
Разработчиками стандарта декларируется возможность чтения дисков DVD+R во многих современных моделях приводов DVD-ROM и в бытовых DVD-плеерах.
DVD+R DL (DVD+R9)
В середине 2004 года было начато серийное производство двухслойных носителей «плюсового» формата (DVD+R DL, или DVD+R9), а также приводов, позволяющих производить запись на такие диски. За счёт добавления второго слоя объем носителей удалось увеличить почти вдвое - с 4,7 до 8,5 Гбайт. В силу ряда технических причин запись на второй слой осуществляется с более низкой скоростью, вследствие чего запись одного двухслойного диска занимает больше времени, чем двух однослойных. Кроме того, стоимость одного двухслойного диска пока значительно выше, чем пары однослойных.
DVD-R DL
В конце 2004 года была утверждена первая версия спецификации двухслойных носителей «минусового» формата X DVD-R DL. Хотя возможность записи на эти диски предусмотрена в большинстве современных моделей записывающих DVD-приводов, найти носители DVD-R DL в продаже пока довольно сложно. Многие аналитики склонны считать, что появление DVD-R DL является чисто маркетинговым ходом, сделанным в ответ на появление двухслойных носителей «плюсового» формата.
LightScribe
Одной из наиболее интересных технологических новинок 2005 года, реализованных в области записываемых оптических дисков, стала технология LightScribe. Внедрение данной технологии позволяет наносить на декоративную поверхность дисков монохромные изображения высокого качества непосредственно в записывающем приводе.
Принцип, положенный в основу технологии LightScribe, довольно прост. Как известно, под воздействием лазерного луча активный слой записываемых дисков теряет свою прозрачность. Засвечивая лазером одни участки рабочего слоя и оставляя нетронутыми другие, при помощи записывающего привода можно сформировать на рабочей стороне диска монохромное изображение.
Еще на выставке CeBIT 2002 компания Yamaha продемонстрировала технологию DiscT@2 («диск тату»), которая позволяла наносить текст и изображения на рабочую сторону диска. При этом данные записывались на внутренней (ближайшей к центральному отверстию) области диска, а видимые текст и изображения — па внешней. Летом того же года Yamaha выпустила серийную модель привода CRW-F1, в котором была реализована поддержка DiscT@2. Для реализации данной функции были внесены некоторые изменения в конструкцию привода - в частности, увеличена мощность записывающего лазера, а также применен новый высокоточный механизм управления скоростью вращения диска.
Технология DiscT@2 позволяет быстро и легко маркировать диски CD-R непосредственно в записывающем приводе, но обладает при этом серьезным недостатком: поскольку часть рабочей поверхности используется для «оформительских» целей, объем, доступный для записи данных, неизбежно уменьшается.
В начале 2004 года компания HP объявила о создании усовершенствованной «системы прямого маркирования дисков» (Direct Disc Labeling system), получившей впоследствии коммерческое название LightScribe. Данная технология разработана специалистами Mitsubishi Kagaku Media (MKM) и HP. В отличие от DiscT@2 технология LightScribe предусматривает нанесение изображений не на рабочий слой диска, а с обратной стороны - туда, где обычно располагается этикетка (разумеется, записываемые диски для этого должны быть снабжены дополнительным светочувствительным слоем).
Для того чтобы воспользоваться технологией LightScribe, необходимо иметь три компонента: LightScribe-совместимый записывающий привод, носитель с дополнительным светочувствительным слоем и специальное программное обеспечение. В этом случае пользователь по окончании записи информации может перевернуть диск и с помощью записывающего привода нанести изображение на его декоративную поверхность.
Внедрение технологии LightScribe позволит навсегда забыть про специальные маркеры, наклейки и CD-принтеры, поскольку снабдить диск этикеткой профессионального качества можно будет непосредственно в записывающем приводе. Разумеется, реализация дополнительных возможностей повлечет некоторое увеличение цен на записывающие приводы и чистые носители. Правда, по данным HP, внедрение поддержки LightScribe приведет к удорожанию записывающею привода примерно на 10 долл. Что касается носителей LightScribe, их производство по вполне понятным причинам обходится дороже по сравнению с обычными записываемыми дисками, но разница в цене также будет незначительной.
В начале 2005 года HP подписала соглашения о продаже лицензий на использование технологии LightScribe некоторым крупным производителям записывающих приводов (в частности, LG, Toshiba, Philips и Lite-On), а компании Verbatim и TDK освоили серийное производство носителей LightScribe CD-R и LightScribe DVD+R.