Запоминающие устройства на оптических дисках

Накопители на оптических дисках являются относительно "молодым" видом запоминающих устройств, разработанных в восьмидесятых годах прошлого столетия. Как и некоторые другие технологические новинки, оптические диски появились в вычислительной технике из другой области: из цифровой звукозаписи.

Оптические диски изготавливаются из пластмассы, на поверхность которой наносится отражающий слой. Для записи информации используется различие интенсивности (или фазы) отраженного света, соответствующего нулю и единице данных, возникающее за счет углублений (ямок, pits), формируемых в отражающем слое, либо за счет изменения коэффициента отражения света от этого слоя.

В отличие от жесткого диска на большинстве оптических дисков информация размещается не на множестве концентрических дорожек (цилиндров), расположенных с обеих сторон магнитного диска, а на одной спиральной дорожке, расположенной (обычно) с одной стороны оптического диска и начинающейся с его центральной части.

При указанных типовых размерах на диске можно было поместить около 700 Мбайт информации.

По типу носителя различают компакт-диски (CD) и DVD диски (Digital Versatile Disks - цифровые универсальные диски). DVD диски внешне похожи на CD диски и по размерам, и по материалу, из которого изготовлена их основа.

Диски с однократной записью (компакт-диски такого типа называют CD-R - recordable - записываемые), имеют несколько иную технологию изготовления носителя и записи информации.

DVD-диски

С точки зрения возможности смены записанной информации DVD диски имеют такие же разновидности, как и компакт-диски, правда, перезаписываемых вариантов этих дисков несколько: DVD-RAM, DVD-RW и DVD+RW.

Конструкции DVD дисков у разных производителей могут несколько отличаться друг от друга, но основные их компоненты одинаковы.

Прессованные DVD в зависимости от типа исполнения (однослойный/двухслойный и односторонний/двухсторонний) состоят из различного количества слоев.

Данные записываются в так называемую информационную область диска (кроме нее в CD с записью имеется еще системная область). Эта область, в свою очередь, делится на три зоны (areas): зону ввода (lead-in), зону данных (user data) и зону вывода (lead-out). Располагаются они в названном порядке, начиная от внутренней части диска.

Зона ввода предназначена для позиционирования считывающей системы на дорожке и синхронизации. В этой зоне имеется только одна информационная дорожка, на которой (в служебной области - канале Q) записывается таблица содержимого диска (TOC -Table of Contents). В ней может быть указано до 99 адресов информационных дорожек (треков).

Зона данных предназначена для собственно хранения данных и может содержать до 99 информационных треков, адресуемых, как указано выше: в минутах, секундах и долях секунды.

Зона вывода завершает зону данных и содержит только один (с записью тишины или нулей) информационный трек.

Твердотельные накопители

Твердотельный накопитель (SSD, solid-state drive) — энергонезависимое перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство без движущихся механических частей. Называть его «диском» неправильно, так как в конструкции SSD не присутствует дисков как таковых: накопитель состоит из микросхем памяти и контроллера. RAM SSD. Эти накопители, построенные на использовании энергозависимой памяти (такой же, какая используется в ОЗУ персонального компьютера) характеризуются сверхбыстрыми чтением, записью и поиском информации. Основным их недостатком является чрезвычайно высокая стоимость (от 80 до 800 долларов США за Гигабайт). Используются, в основном, для ускорения работы крупных систем управления базами данных и мощных графических станций.

NAND SSD.Накопители, построенные на использовании энергонезависимой памяти (NAND SSD), появились относительно недавно, но в связи с гораздо более низкой стоимостью (от 2 долларов США за гигабайт) начали уверенное завоевание рынка.

Преимущества по сравнению с жёсткими дискамиотсутствие движущихся частей;производительность: скорость чтения и записи ограничена лишь пропускной способностью интерфейса и применяемых контроллеров.низкая потребляемая мощность;полное отсутствие шума от движущихся частей и охлаждающих вентиляторов;высокая механическая стойкость;широкий диапазон рабочих температур;практически устойчивое время считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;малый размер и вес.

Недостатки полупроводниковых накопителей

• ограниченное количество циклов перезаписи: обычная (50nm MLC) флеш-память позволяет записывать данные примерно 10 000 раз, более дорогостоящие виды памяти (SLC) — более 100 000 раз;

• высокая цена за 1 ГБ (от 2 долларов, при примерно 8 центах для жёстких дисков, за гигабайт)

• стоимость SSD-накопителей прямо пропорциональна ёмкости, в то время как стоимость традиционных жёстких дисков зависит от количества пластин и медленнее растёт при увеличении объёма диска.

• Флеш-память (flash memory)

• Разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти (ПППЗУ). Она может быть прочитана сколько угодно раз (в пределах срока хранения данных, типично — 10-100 лет), но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально — около миллиона циклов). Распространена флеш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов перезаписи — намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW.

• Не содержит подвижных частей, так что, в отличие от жёстких дисков, более надёжна и компактна.

• Принцип действия флеш-памяти

• Флеш-память хранит информацию в массиве транзисторов с плавающим затвором, называемых ячейками (cell). В традиционных устройствах с одноуровневыми ячейками (single-level cell, SLC), каждая из них может хранить только один бит.

================================================================================