Новые технологии хранения информации

этом случае должна быть очень высокой. Вот уж действительно "3-х мерный диск".

На фотографии - привод для таких дисков, пока, разумеется, только прототип.

Ну вот, с чтением разобрались, а как обстоят дела с записью? Принцип записи на FMD ROM основан на явлении фотохромизма. Фотохромизм - это свойство некоторых веществ под действием активирующего излучения обратимо переходить из одного состояния в другое, при этом изменяя свои физические свойства (например, такие как цвет, появление/исчезновение флюоресценции и т.д.). Материал, из которого состоит FMD ROM содержит специальную фотохромную субстанцию, которая циклизуется под воздействием лазерного луча определенной длины волны, превращаясь в необходимый устойчивый флуоресцент. Обратная реакция рециклизации, приводящая к исчезновению флуоресцентных свойств (операция стирания), происходит под действием лазера с другой длиной волны. Стирающая частота лазера выбирается с таким расчетом, чтобы она не встречалась в повседневной жизни, во избежание потери данных. Ну, и естественно читающий лазер, ни в коем случае не должен вносить изменения в данные, хранящиеся на диске.
Наиболее ценными фотохромными свойствами обладают соединения под названием фульгиды, поэтому можно предположить, что используемый в FMD ROM фотохром принадлежит именно к этому классу.

Общая формула фульгидов:

Вообще идея использования фотохромов в качестве носителей информации не нова. Ей примерно тридцать лет. И лишь теперь эта идея была реализована на практике.


2.4.1 Технология Blu-Ray - преемник DVD



Так уж повелось, что эволюция в области компьютерных технологий происходит быстрее, чем в остальных технических отраслях. И с течением времени период, за который мощность компьютера удваивается, становится все меньше и меньше. До 1 ГГц процессоры шли 22 года, а до 2 ГГц - всего лишь полтора. Объем винчестера растет как на дрожжах, 160-180 гигабайт - это уже обыденность, а ведь совсем недавно для достижения таких объемов конструировались целые RAID-массивы из десятков жестких дисков. Миниатюризация, увеличение быстродействия, скорости передачи данных, увеличение плотности записи - вот что мы слышим каждый день, вот что появляется каждый день на новостных страницах Интернета. Объемы, скорости, частоты - все это удваивается, учетверяется, удесятеряется и все это никого уже не удивляет. Но есть область, в которой на фоне успехов на других фронтах до последнего времени царил, казалось бы, полный застой. Это область сменных носителей информации.

Действительно, в этой области, как и двадцать лет назад продолжает лидировать старичок CD-ROM. Правда, за эти годы он подрос с 650 Мб до 700 Мб, а благодаря стараниям TDK местами даже и до 800 Мб, но, увы, в наш насыщенный информацией век такие объемы становятся явно недостаточными. Столь долгой жизнью CD-ROM обязан не в последнюю очередь форматам сжатия звука (MP3) и видео (MPEG4, DivX;-)), благодаря которым в столь мизерный объем стало возможным запихивать огромные массивы музыки и целые фильмы. Конечно, качество страдает, но народ у нас невзыскательный и в конечном итоге все равно выходит качественнее и долговечнее, чем переписанные аудио и видеокассеты.

В последнее время более взыскательная публика открыла для себя DVD (digital versatile disc). Именно в последнее время, хотя этому формату насчитывается уже 8 лет. Причин столь медленного продвижения множество. Вначале на рынке царил дикий разнобой форматов DVD. Если в случае с CD компания-изобретатель SONY четко дала спецификации данного устройства, которых придерживались все производители, то в случае с DVD вышло с точностью наоборот - каждый из производителей предлагал свою версию DVD привода, с разным максимальным объемом носителя, с разной механикой и даже с разной длиной волны читающего лазера, что в начале частенько приводило к ситуации, когда на DVD приводе из 10 дисков читались только один-два. На следующем этапе распространения DVD сдерживающим фактором стала, прямо скажем, нелепая попытка обуздать пиратство с помощью введения зон. За несколько лет экспансии DVD диски из разных зон настолько перемешались между собой, что стало проблематичным найти диски именно под свой дисковод. К тому же мгновенно в сети Интернет появились взломанные мультизональные прошивки DVD приводов и специальные программы, обнуляющие счетчики проигранных дисков. Опытные пользователи решили проблемы с зонами в обход производителей, ну а неопытных вся эта канитель только отпугнула от приобретения DVD привода. Не в последнюю очередь в медленном продвижении DVD сыграли высокая стоимость дисков и их относительная редкость. Например, в России в свободной продаже DVD диски массово появились совсем недавно.

Но постепенно все стало налаживаться. Производители самостоятельно стали убирать ограничения на зоны из своих приводов. Так, например, программа PowerDVD сообщила об одном недавно вышедшем DVD-приводе NEC, что "данное устройство имеет номера зон 1, 2, 3, 4, 5". Приводы стали совместимы, появилось что-то похожее на единый стандарт. DVD фильмы появились широкой продаже, их стали даже дублировать на русском языке. Цена на диски упала. Появились пиратские диски, которые составили ценовую конкуренцию (увы, только ценовую, о качестве говорить не приходится) лицензионным дискам. Пользователи, обнаружив, что DVD-приводы не намного дороже CD-ROM стали постепенно затовариваться данными устройствами. Появились пишущие DVD-приводы, правда за бешенные деньги и сразу в лице трех несовместимых между собой форматов: DVD-RAM (Panasonic), DVD-RW (Pioneer) и DVD+RW (Philips). Наконец-то для DVD замаячило светлое будущее. Но это будущее было стремительно перечеркнуто в феврале 2002 года синим лучом - технологией Blu-Ray Disc.

Япония, Токио, 19 февраля 2002... Представители девяти лидирующих высокотехнологических компаний Sony, Matsushita (Panasonic), Samsung, LG, Philips, Thomson, Hitachi, Sharp и Pioneer на совместной пресс-конференции объявили о создании и продвижении нового формата оптических дисков большой емкости под названием Blu-Ray Disс, этим самым возможно подписав смертный приговор DVD. Согласно объявленной спецификации Blu-Ray Disс - перезаписываемый диск следующего поколения со стандартным CD/DVD размером 12 см с максимальной емкостью записи на один слой и одну сторону до 27 Гб .

Собственно, назвать Blu-Ray принципиально новым форматом нельзя - это скорее эволюция формата DVD. Как следует из названия в Blu-Ray для записи и воспроизведения диска вместо красного лазера, который используется в DVD и CD-ROM, применен синий лазер (blue-violet laser). У синего лазера длина волны составляет 405 нанометров, что значительно меньше длины волны красного лазера (650 нм). Меньшая длина волны - соответственно меньшая интерференция отраженного луча, соответственно можно сделать толщину дорожку данных тоньше, что приводит к значительному увеличению емкости носителя. Толщина дорожки у Blu-Ray диска в два раза меньше, чем у DVD. Единственно, что внушает опасение - тот факт, что энергетика синего лазера выше, чем у красного, что должно приводить к значительному разогреву поверхности диска. По-видимому, Blu-Ray приводы потребуют мощного охлаждения.

Покрытие Blu-Ray на которое записываются данные (optical transmittance protection layer) очень тонкое - 0.1 мм. Из этого факта можно сделать 3 вывода. Первое - чем тоньше слой, тем меньше рассеяние отраженного луча и больше данных можно вместить на квадратный дюйм, то есть тонкий слой - это необходимость для достижения большой емкости диска. Второе - настолько тонкий слой позволит без проблем сделать диск многослойным (по крайне мере двухслойным, как DVD), так как уменьшается рефракция луча отраженного от более глубокого слоя. Третье - настолько тонкий слой легко повредить, следовательно Blu-Ray Disс потребует защиты, то есть будет упакован в пластиковую оболочку, наподобие MiniDisk от Sony. Последний факт, к сожалению, говорит о том, что цены на Blu-Ray приводы возможно будут существенно выше, чем на DVD, так как, если бы Blu-Ray Disc оставался бы диском без упаковки, то производители смогли бы использовать корпуса и механику от DVD-приводов без переделки, сменив лишь лазер и декодирующую микросхему, а так придется начинать практически с нуля. Возможен компромиссный вариант, когда односторонние диски относительно малой емкости (23-27 ГБ) будут производиться без упаковки и иметь соответствующие приводы, мало отличающиеся от DVD-приводов по внешнему виду и по цене, такие объемы для домашних мультимедийных компьютеров на первое время более чем достаточны, по крайне мере объем Blu-Ray диска в разы превосходит DVD, а для пользователей весьма важна цена. Потребители голосуют рублем, неважно зеленый он или нет, соответственно, чем меньше будет начальная стоимость Blu-Ray для домашнего и мультимедийного сектора, тем быстрее он наберет популярность. Так же диски этого формата будут использоваться для цифровых пишущих видеоплееров нового поколения, так как на один Blu-Ray Disc умещается до 13 часов видеоинформации качества VHS (MPEG-2 c bitrate 3.8Mbps) или же 2 часа видео в модном сейчас в Японии формате HDTV (телевидение высокого разрешения до 1600х1200х32bit, MPEG-2 c bitrate от 8Mbps и выше).



Blue Laser DVD диск (Cebit`2002)

Для hi-tech учреждений, предприятий, систем управления, образовательных заведений и других, где требуются большие объемы информации, понадобятся более емкие - двусторонние, двухслойные (или многослойные) Blu-Ray диски с емкостью от 100 ГГб. Такие диски будут заключены в прозрачный картридж и использовать специальные Blu-Ray приводы, оснащенные лазерами с разной длиной волны (в пределах синей части спектра) для чтения разных слоев. Первые прототипы 100 ГГб дисков уже созданы. Такие, кажущиеся сейчас огромными объемы информации, могут уже в ближайшем будущем стать нормой, так же как в свое время быстро привыкли к огромному скачку между 3,5’ дискетой (1.44 Мб) и CD-ROM (650 Мб). Через некоторое время и домашний сектор станет одним из потребителей многослойных Blu-ray дисков, когда упадут первоначально высокие цены на приводы и носители информации этого формата.



Головка с лазером (Cebit`2002)

Технологии Blu-Ray создавались в первую очередь для записи, хранения и воспроизведения видео и аудио информации, то есть налицо сильная ориентация в сторону мультимедиа, хотя, разумеется, на Blu-Ray Disc можно записать и просто данные. Основными форматами хранения видео, как и в DVD, является MPEG2, форматы звука, соответственно - AC3, MPEG1, MPEG Layer2. Для цифровых видеоплееров формата Blu-Ray декодирование будет осуществляться аппаратно, для компьютерных приводов - программно.

Нельзя не упомянуть о высокой скорости пересылки данных, которая будет осуществлена в Blu-Ray устройствах. Так, согласно спецификации, максимальная скорость пересылки данных между Blu-Ray приводом и целевым устройством (MPEG-2 декодер или компьютер) будет достигать 36Mbps, что при огромных объемах носителя весьма актуально. Такой скорости пересылки данных, должна в полной мере соответствовать скорость считывания. К сожалению, не указывается, каким путем будет достигнута столь высокая скорость, так как если этот способ - повышение скорости вращения диска, то боюсь, что взорвавшиеся Blu-Ray диски и сгоревшие приводы уже не за горами, разве что в игру вступит какой-нибудь неизвестный фактор, например новый состав материала, из которого будут делаться диски. Но тогда возникает вопрос совместимости с предыдущими поколениями носителей. Конечно, можно добавить логические схемы, которые будут определять тип носителя CD/DVD/Blu-Ray и соответственно менять максимальную скорость вращения для каждого типа, но это приведет к удорожанию привода. Путь же увеличения числа считывающих лазеров, как мы видим на примере технологии True-X, ведет к взрывообразному увеличению стоимости привода.



Привод, записывающий DVD диски (Cebit`2002)

Для обратной совместимости с предыдущими носителями информации, а это обязательное условие грядущей популярности Blu-Ray, привод должен иметь по крайне мере два лазера - основной синий и дополнительный красный. Сомневаюсь, что диски для чтения которых требуется красный лазер, будут читаться синим. Много факторов мешает, меньшая толщина синего луча, иные отражательные свойства поверхности, более грубая структура самого диска и т.д. В результате опять вилка - выберешь совместимость со старыми форматами - проиграешь в цене, зато приобретешь благосклонное внимание консервативных слоев общества, откажешься от совместимости - удешевишь конструкцию, но отпугнешь покупателей, кроме наиболее радикальных hi-tech экстремалов. Это вилка для компьютерных приводов, так как там можно еще поставить несколько приводов, хотя для пользователя это означает и то, что придется платить за каждый из приводов, да и пятидюймовых слотов ограниченное количество. Для видеоплееров никаких вилок нет - совместимость с предыдущими форматами нужна в любом случае, библиотека DVD и Video CD фильмов уже очень велика и никто не захочет отказываться от нее из-за призрачных перспектив обещаемых Blu-Ray.

К сожалению, те грабли, на которые наступил в свое время DVD, ничему новый формат не научили - в Blu-Ray включена защита от нелегального копирования. К счастью, это будут не зоны, как ранее, а некий индивидуальный номер, который будет проставляться на всех записанных видеодисках. Не совсем ясно, для чего это делается, но в пресс-релизе гордо сказано, что "эта метка будет осуществлять реальную высококачественную защиту авторских прав". По все видимости, для того устройства на котором был записан диск число воспроизведений будет не ограничено, а для других - какое-то число раз, то же самое будет с легально приобретенными фирменными дисками, на которых наверняка будет стоять защита от записи и перезаписи. Непонятная ситуация с записью данных - будет там эта метка или нет?

2.4.2 Выводы

Подводя итог вышесказанному. Достоинства Blu-Ray Disc состоят не только в огромной емкости, но и в том, что его разрабатывали и собираются производить сразу девять крупнейших электронных корпораций, что должно застраховать пользователей от проблем несовместимости приводов. Насчет сторонних участников, не входящих в эту девятку, некоторое время ничего не было ясно и можно было опасаться, что только гиганты и будут производить диски и приводы, что не в лучшую сторону должно было сказаться на цене Blu-Ray устройств, но теперь ответ получен - лицензии на технологии Blu-Ray начнут продавать всем желающем уже в конце весны 2002 года.

Недостатки Blu-Ray не очевидны и компенсируются достоинствами. Это предполагаемая высокая цена приводов и дисков и проблемы обратной совместимости с предыдущими носителями информации. Насчет цены - ситуация должна улучшиться после привлечения сторонних производителей, которые так же возможно помогут разобраться и с защитой от копирования, хотя вряд ли - девять основных компаний, думаю, смогут настоять на соблюдении условия полного соответствия формату. А насчет совместимости - все зависит от массовости старта Blu-Ray, его разрекламированности и грядущей популярности. Если Blu-Ray появится на каждой машине (что маловероятно, пользователи - народ очень консервативный), то, возможно, старые форматы вымрут, как динозавры и поддерживать совместимость с ними нет никакой надобности. На массовость старта очень сильно будет влиять цена устройств, дисков и жесткость лицензионной политики правящей девятки. Так что судьба формата целиком в руках его создателей. У каждой из девяти компаний есть огромный опыт за плечами, успехи и провалы, так что давать советы им бессмысленно, а вот способны ли они учиться на собственных и чужих ошибках - покажет будущее, будущее формата Blu-Ray...

2.4.3 Характеристики Blu-Ray Disc

Емкость носилеля

23.3 Гб / 25 Гб / 27 Гб / 50 Гб / 100 Гб

Длина волны лазера

405nm (blue-violet laser)

Шаг линзы

0.85 NA (numerical aperture)

Скорость пересылки данных

36Mbps

Диаметр диска

120mm

Толщина диска

1.2mm (толщина оптически активного слоя - 0.1mm)

Толщина трека

0.32um

Минимальная длина точки

0.160/0.149/0.138um

Плотность записи

16.8/18.0/19.5 Gbit/inch2

Формат записи видео

MPEG2 video (для видеоплеера),
для компьютера - любые

Формат записи аудио

AC3, MPEG1, Layer2 (для видеоплеера),
для компьютера - любые

Размер картриджа

129 x 131 x 7mm

2.5 1000 гигабайт на 12 сантиметровом диске

В то время, пока все рассуждают о технологии Blu-Ray и Toshiba "AOD" (Advanced Optical Disc), которые придут на смену обычным DVD, компании Hitachi и Maxell объявили о собственных наработках в этой области. Технология позволит увеличить количество слоев у обычного 12 сантиметрового диска, в настоящие время выпускаются только 2 слойные диски. По словам Hitachi и Maxell вместимость стандартного диска увеличится примерно в 200 раз, таким образом, диски смогут содержать до 1000 гигабайт информации. Производители собираются воплотить в жизнь данные планы в 2007 году.


3.1 Магнитно-Оптический носитель.

Магнитооптика, раздел физики, в котором изучаются изменения оптических свойств сред под действием магнитного поля и обусловленные этим изменения взаимодействия оптического излучения с помещенным в поле веществом.

Очевидно, что если в названии упоминаются магниты и оптика, то оба этих явления используются в устройстве.


Так оно и есть. МО-диск представляет собой поликарбонатную подложку (частот его также называют слоем) толщиной 1,2 мм, на которую нанесено несколько тонкопленочных слоев, в котором заключается магнитная часть технологии, а оптическая представлена считывающим лазером.

Теперь вернемся к устройству диска, самые главные слои это защитный слой предохраняющий поверхность диска от повреждений, отражающий слой, необходимый для корректной работы лазера; диэлектрические слои выполняющие две функции – теплоизолируют магнитный слой (чтобы эффективнее использовать энергию лазера при записи) и увеличивают эффект поляризации при чтении; магнитный слой собственно хранитель информации. Сам МО-диск помещается в пластиковую коробку со "шторкой" и окошечком защиты от записи, размер составляет 1,8 дискеты.



3.2 Видовое разнообразие

Прежде всего, это внутренние и внешние. Кстати отмечу - внешние МО приводы менее прожорливы, чем Combo устройства. Интерфейсы подключения различны - от довольно медлительного LPT до сверхскоростного USB 2.0

3.3 Размер 5,25

Максимальная емкость носителя - 9,1 Гб, за исключением HDD более емких устройств найти невозможно (устройства Orb представляют собой чисто теоретический интерес). По скоростным параметрам записывающие устройства на базе DVD уступают магнитооптике не только по быстродействию, но и по надежности хранения данных. Магнитооптические носители выдерживают огромное количество циклов перезаписи, не чувствительны к внешним магнитным полям и радиации, гарантируют сохранность записанной информации в течение полусотни лет. Уникальный набор характеристик обеспечил магнитооптической технологии применение в High-End устройствах записи, с повышенными требованиями к объемам и надежности хранения данных (неслучайно библиотека конгресса США оборудована магнитооптическими библиотеками).

Производят магнитооптические дисководы фирмы Sony и Maxoptix, а магнитооптические библиотеки - Hewlett-Packard, Maxoptix, Plasmon и UNIES. В библиотеках Hewlett-Packard используются магнитооптические дисководы Sony емкостью 5,2 или 9,1 Гб, в библиотеках Maxoptix - дисководы Maxoptix (5,2 Гб) или Sony (9,1 Гб).

Судя по всему, выпущенный фирмой Sony в конце 2000 года дисковод SMO-F561, поддерживающий 5,25-дюймовые диски емкостью 9,1 Гб, является последним устройством, основанным на традиционной магнитооптической технологии (МО). Дальнейшее развитие фирма Sony связывает с новой технологией оптической записи UDO (Ultra Density Optical). Конкурентом технологии является продукция Fujitsu под названием GigaMO.

Технология UDO базируется на новом коротковолновом лазере с длиной волны 405 нм, применение которого позволяет существенно увеличить плотность размещения дорожек записи и плотность записи в дорожке. Процесс записи основан не на магнитооптической технологии, а на технологии изменения фазы. Формат UDO предполагает начальную емкость 5,25 диска в 40 Гб (по 20 Гб на сторону). В дальнейшем емкость диска может быть доведена до 60 и даже до 120 Гб. Устройства нового формата могут появиться примерно к 2005 году.

Фирма Sony была не первой, предложившей перейти к форматам со сверхвысокими плотностями записи. Почти двумя годами ранее это сделала фирма Maxoptix, разработавшая формат OSD (Optical Super Density), основанный на магнитооптической технологии. Этот формат также предусматривает начальную емкость диска 40 Гб с последующем увеличением.
Для повышения плотности записи и быстродействия используется комбинация из нескольких приемов. В отличие от традиционной магнитооптической технологии, рабочий слой размещается практически на поверхности диска (OCIR - OverCoat Incident Recording). При этом защитный слой сохраняется, но становится намного тоньше, так что головки могут приблизиться к рабочему слою почти вплотную. Считывающая оптическая головка имеет усовершенствованную линзу (Recessed Objective Lense) и располагается очень близко от поверхности, благодаря чему достигается минимальный размер светового пятна. Запись производится с помощью двух головок. Оптическая осуществляет нагрев, а магнитная изменяет направление магнитного поля (Magnetic Field Modulation). Обе стороны диска записываются одновременно (Surface Array Recording), благодаря чему скорость записи и чтения данных удваивается.

Фирма Maxoptix уже неоднократно проводила технологическую демонстрацию OSD технологии и практически готова к выпуску новой продукции. Однако будущее этой технологии находится под вопросом, так как даже двух альтернативных технологий для относительно узкого сектора рынка слишком много.

3.4 Размер 3,5

Магнитооптика формата 3,5, в отличие от магнитооптики формата 5,25, с самого начала была ориентирована на массовый рынок. Благодаря компактности, высокому быстродействию и надежности позиции 3,5 дисководов довольно прочны.

Хотя 3,5 магнитооптические дисководы предлагаются под разными торговыми марками, производятся они в настоящее время единственной фирмой - Fujitsu, которая была родоначальницей этого формата и внесла наибольший вклад в его развитие. Последнее технологическое достижение - формат высокоплотной записи GigaMO - является совместной разработкой Fujitsu и Sony. В GigaMO емкость носителей составляет 1,3 Гб и 2,3 Гб. Оба формата GigaMO предусматривают полную обратную совместимость устройств с носителями предыдущих поколений (128-640 Мб).

В настоящее время Fujitsu производит дисководы как для 1,3 Гб носителей, так и для 640 Мб носителей.


Модельный ряд включает несколько модификаций по производительности (разные значения скорости