Диски DVD

Назва DVD спочатку розшифровувалася як Digital Video Disk — диск для цифрового відеозапису, зараз же мається на увазі інше — Digital Versatile Disk — універсальний цифровий диск. В DVD знайшли свій розвиток принципи CD, направлені на підвищення густини зберігання і швидкості передачі інформації. Ці диски мають ті ж зовнішні розміри, що і CD (діаметр 120 мм і товщину 1,2 мм), проте є листковою конструкцією, що складається з двох пластин. Для підвищення місткості ширина доріжки і подовжній розмір бітового осередку зменшена приблизно удвічі, понижені витрати надмірності кодів корекції помилок. Крім того, можуть використовуватися дві сторони диска, а на кожній стороні інформація може зберігатися в двох шарах, таким чином, один диск може мати вже чотири робочі площини. Для прочитування DVD потрібен лазер з довжиною хвилі 635/650 нм (для CD використовується довжина хвилі 780 нм). Змінена система канального кодування (застосовуються 16-бітові коди) і система надмірного кодування.

Кожна пластина DVD може бути як одношаровою (аналогічної по конструкції диску CD), так і двошаровою. В двошаровій пластині «ямки» розташовані в двох площинах, нижній шар зверху покритий напівпрозорою плівкою, що напіввідображає, а верхній — що відображає (мал. 11.3). Який з шарів прочитується, визначається фокусуванням променя (сигнали іншого шару через расфокусування розмиваються і на їх фоні розрізнимо необхідний шар).

Базовою швидкістю DVD є швидкість, достатня для прочитування відеодисків, — близько 11 Мбайт/с, що еквівалентно 9х для CD-ROM.

2.2. Особливості запису інформації

Для спрощення записуючої апаратури на болванці (target) — чистому диску для запису — по всій поверхні при виготовленні наноситься спіральна доріжка розмітки (pregroove). Розмітка віддрукована на верхньому шарі наівкарбонатного субстрата, по ній при записі наводиться головка.

Ця доріжка, по якій при записі диск розбивається на кадри, містить коди розмітки диска за часом. На цій же доріжці є і інформація про необхідну потужність лазера і можливої швидкості запису. Швидкість запису залежить як від диска, так і від приводу. При спробі запису на диск із швидкістю більшої, ніж гарантована, чіткість зміни оптичних властивостей ділянок погіршується, і диск може виявитися нечитаним.

Болванки для запису мають маркіровку типу:

* CD-R або Compact Disc Recordable — диски з однократним записом, підходять для пристроїв CD-R і CD-RW;

* CD-RW або Compact Disc Rewritable — диски з багатократним записом, підходять тільки для пристроїв CD-RW.

 

Диски бувають різних кольорів, залежно від кольору шарів, що відображають і реєструючих.

* Срібний колір мають друкарські диски (прозора підкладка, шар, що алюмінієвий відображає). Алюміній на диску хоча і поволі, але все-таки окислюється і міняє властивості, що свої відображають, тому час життя друкарських дисків оцінюють в 10-15 років.

* В голубих і зелених болванках (якщо дивитися знизу) CD-R в реєструючому шарі використовується ціанін (суanine) — матеріал голубого кольору (суan, звідки і назва). Зелений колір болванок дає шар, голубий залишається при шарі, що відображає, з срібла або сплавів алюмінію, що золотий відображає. Ці болванки мають середню стійкість до перепадів температури і сонячного світла. Передбачуваний час життя диска за нормальних умов — 75 років.

* Золотисті болванки CD-R мають реєструючий шар з фталоцианіна (phtalocyanine), вони більш стійкі до зовнішніх дій. Передбачуваний час життя диска — 200 років.

* Сіро-коричневий колір мають болванки CD-RW (колір реєструючого шару).

На диску також вказується можлива швидкість запису. Якщо диск придатний для запису на швидкості 2х і вищий, то на ньому повинна бути відмітка «Multi Speed» і вказана максимальна швидкість, наприклад «4х compatible». Повністю диск на швидкості 1х записується 74 хвилини (плюс ще декілька хвилин може бути потрібно на запис службової інформації). Швидкості 2х, 4х, 6х... дозволяють скоротити цей час приблизно в 2, 4, 6... раз.

Стандартний розмір болванки — 74 хвилини або 650 Мбайт («двійкових»),
іноді в рекламній меті указують 680 Мбайт, але вже «десяткових». Обидва ці
числа відповідають 333000 секторам по 2048 байт призначених
для користувача даних — 681 984 000 байт. Іноді пишуть навіть 780 Мбайт, це ті ж 333 000 секторів, але вже «сирих даних» по 2336 байт без ЕСС. Бувають болванки і більшого розміру, вміщаючі до 80 хвилин аудіо (близько 700 Мбайт даних).

Якщо зміст диска при звичайному прочитуванні міняється користувачем, то такі диски називаються багатосеансовими дисками. Структура такого диска побудована особливим чином, мал. 11.4.

Сесією (session) називають набір доріжок (від 1 до 99), якій передує ввідна зона, містить ТОС з покажчиками початку кожного з цих доріжок. За останньою доріжкою є і вивідна зона (lead out), початок якої також заданий в ТОС (Table Contents – таблиця вмісту). Відразу за вивідною зоною може бути записаний ввідна зона наступної сесії. Кожна сесія (структура, записана за один сеанс) виглядає як звичайний CD-ROM, але є особливості в записах ввідної зони. Сесія називається закритою, коли її програмна область обрамлена ввідною і вивідною зонами. Проте в її ТОС покажчик на вивідну зону може вказувати або на початок вивідної зони, або на її кінець, тобто на початок ввідної зони наступної сесії. Коли покажчик описує початок вивідної зони, диск стає закритим — наступну сесію до нього вже не додати. Коли він вказує на кінець ввідної зони, на диск можливий запис подальшої сесії (якщо вистачає ресурсів: місця на диску, місця в РМА і номерів доріжок).

Перша доріжка першої сесії повинна мати номер 01, наступні доріжки — послідовно наростаючі номери. Номер першої доріжки чергової сесії повинна бути наступною за номером останньої доріжки попередньої сесії. Максимальний номер доріжки — 99.

Багатосеансові, або мультисеансові (multi session CD), диски містять більше однієї сесії, і всі сесії фізично доступні для читання. Чергова записувана сесія може бути повністю незалежною (її ТОС містить посилання тільки на її власні доріжки), а може бути і пов'язаної з попередніми сесіями (linked session). Зв'язок може бути як на рівні доріжок (абсолютні координати «старих доріжок», все або частково, включають в ТОС новій сесії), так і на рівні файлів (для CD-ROM). Зв'язок на рівні файлів вимагає внесення посилань на файли колишніх сесій в каталогах і таблиці шляхів, що є логічною частиною файлової системи CD-ROM.

Можливості використовування інформації конкретних сесій залежать від пристрою прочитування і його ПО. Приводи CD-ROM і аудіоплейєри здатні прочитувати тільки закриті сесії, незакриті сесії доступні тільки рекордерам. Диск у принципі закривати необов'язково, але може зустрітися привід, не охочий (спільно з своїм ПО) читати незакритий диск.

В таблиці шляхів, записаній в останній сесії, можуть міститися і посилання на файли з попередніх сесій. Таким чином, залежно від наявності цих посилань через таблицю шляхів останньої сесії виявляються доступними не тільки її дані, але і будь-які файли попередніх сесій. При цьому виявляється можливим і «оновлення» колишніх файлів, яке зводиться до запису нових їх версій і включення в таблицю шляхів посилань тільки на ці версії. «Видалення» файлів зводиться до того, що посилання на них не включається в таблицю шляхів останньої сесії.

3. Флеш-пам'ять.

Існує думка, що назва FLASH стосовно типу пам'яті переводиться як «спалах». Насправді це не зовсім так. Одна з версій його появи говорить про те, що вперше в 1989-90 році компанія Toshiba спожила слово Flash в контексті «швидкий, миттєвий» при описі своїх нових мікросхем. Взагалі, винахідником вважається Intel, що представила в 1988 році флеш-пам'ять з архітектурою NOR. Роком пізніше Toshiba розробила архітектуру NAND, яка і сьогодні використовується разом з тією ж NOR в мікросхемах флеш. Власне, зараз можна сказати, що це два різні види пам'яті, мають в чомусь схожу технологію виробництва.

Схема осередку приведена на малюнку вижче. Вона характерна для більшості флеш-чипів і представляє з себе транзистор з двома ізольованими затворами: керівником (control) і плаваючим (floating). Важливою особливістю останнього є здатність утримувати електрони, тобто заряд. Також в осередку є так звані «стік» і «витік». При програмуванні між ними, внаслідок дії позитивного поля на управляючому затворі, створюється канал — потік електронів. Деякі з електронів, завдяки наявності більшої енергії, долають шар ізолятора і потрапляють на плаваючий затвор. На ньому вони можуть зберігатися протягом декількох років. Певний діапазон кількості електронів (заряду) на плаваючому затворі відповідає логічній одиниці, а все, що менше його, — нулю. При читанні ці стани розпізнаються шляхом вимірювання порогової напруги транзистора. Для стирання інформації на управляючий затвор подається висока негативна напруга, і електрони з плаваючого затвора переходять (тунелюють) на витік. В технологіях різних виробників цей принцип роботи може відрізнятися за способом подачі струму і читанням даних з осередку

Це дозволяє істотно зменшити розміри мікросхем, що випускаються, спростити технологічний процес, а, отже, і понизити собі вартість. Але і один біт далеко не межа: Intel вже випускає пам'ять StrataFlash, кожний осередок якої може берегти по 2 біти інформації. Крім того, існують пробні зразки, з 4-х і навіть 9-і бітовими осередками! В такій пам'яті використовуються технологія багаторівневих осередків. Вони мають звичайну структуру, а відмінність полягає в тому, що заряд їх ділиться на декілька рівнів, кожному з яких у відповідність ставиться певна комбінація біт. Теоретично прочитати/записати можна і більш 4-х біт, проте, на практиці виникають проблеми з усуненням шумів і з поступовим витоком електронів при тривалому зберіганні. Взагалі, у існуючих сьогодні мікросхем пам'яті для осередків характерний час зберігання інформації, що виміряється протягом років і число циклів читання/запису — від 100 тисяч до декількох мільйонів. З недоліків, зокрема, у флеш-пам'яті з архітектурою NOR варто відзначити погану масштабованість: не можна зменшувати площу чипів шляхом зменшення розмірів транзисторів. Ця ситуація пов'язана із способом організації матриці осередків: в NOR архітектурі до кожного транзистора треба підвести індивідуальний контакт. Набагато краще в цьому плані йдуть справи у флеш-пам'яті з архітектурою NAND.