Jaký je informační objem CD? CD (počítače a internet)

Optické disky jsou oblíbeným paměťovým médiem. Většina uživatelů zná pouze disky CD a DVD, ve skutečnosti existuje mnohem více typů disků. Země Sovětů vám řekne, co tam je typy disků a pomůže vám pochopit jejich rozmanitost.

Typy CD

CD nebo kompaktní disky, byly původně určeny pro nahrávání a přehrávání hudby, ale nyní se používají k ukládání téměř jakýchkoli počítačových informací. Zápis a čtení informací z disku se provádí pomocí laseru. Tloušťka CD - 1,2 mm, průměr - 120 mm, kapacita - 650 nebo 700 MB (odpovídá 74 nebo 80 minutám zvuku). Existovat mini CD o průměru 80 mm, ale jejich kapacita je menší - 190-200 MB (21 minut zvuku). Mini CD lze číst na jakémkoli médiu kromě autorádia. Existují kudrnaté CD různých tvarů, jsou vyráběny především pro komerční účely. Takové disky se nedoporučují pro použití v počítačových mechanikách, protože mohou prasknout při vysokých rychlostech otáčení.

CD disky lze rozdělit na CD-ROM, CD-R a CD-RW. Toto rozdělení je určeno schopností zapisovat informace na disk a účelem disku. Informace na disku CD ROM zaznamenané výrobcem, nelze je měnit ani mazat, lze údaje pouze číst. Na disky CD-R(někdy se jim také říká „prázdná místa“) můžete zaznamenat své informace, ale nebude možné je vymazat nebo změnit. Pokud na disku zbývá volné místo a povolili jste možnost přidávat informace při nahrávání, můžete přidávat soubory na disk. Disky CD-RW podporují mazání a přepisování informací, ale takové disky nebudou čitelné na všech jednotkách.

Typy DVD

DVD umožňují uložit více informací než CD díky použití laseru s kratší vlnovou délkou. Kapacita DVD standardní velikosti (120 mm) se může pohybovat od 4,7 GB do 17 GB a kapacita mini DVD (80 mm) je 1,6 GB.

V závislosti na kapacitě DVD se rozlišují následující typy disků:

• DVD-5— jednovrstvý, jednostranný disk, kapacita — 4,7 GB
• DVD-9— dvouvrstvý jednostranný disk, kapacita — 8,5 GB
• DVD-10— jednovrstvý oboustranný disk, kapacita — 9,4 GB
• DVD-14- oboustranný disk, dvouvrstvý na jedné straně a jednovrstvý na druhé straně, kapacita - 13,24 GB
• DVD-18- dvouvrstvý, oboustranný disk, kapacita - 17,1 GB

Dvouvrstvé disky obsahují dvě vrstvy informací na jedné straně a jsou označeny zkratkou DL. Oboustranný kotouč jsou vlastně dva kotouče slepené k sobě nepracovními plochami. Tloušťka takového disku je přirozeně řízena tak, aby odpovídala tloušťce běžného jednovrstvého DVD.

Na základě možnosti záznamu, přepisování a mazání informací se disky DVD, stejně jako disky CD, dělí na ROM, R a RW. Kromě toho se však rozlišují následující typy disků:

• DVD-R obecně, DVD-R(G)- zapisovatelný disk určený pro domácí použití.
• DVD-R pro authoring, DVD-R(A)— jednorázový zapisovatelný disk pro profesionální účely.
• DVD-RW- přepisovatelný disk. Informace můžete přepsat nebo vymazat až 1000krát. Ale nemůžete vymazat část informací, můžete pouze vymazat disk úplně a úplně ho přepsat.
• DVD-RAM používat technologii změny fáze. Lze je přepsat až 100 000krát a mají teoretickou životnost až 30 let. Jsou ale drahé, vyrábějí se hlavně ve speciálních kazetách a většina mechanik a přehrávačů je nepodporuje.
• DVD+RW jsou založeny na technologii CD-RW a podporují až 1000x přepisování informací. Tento formát se objevil později než DVD-RW.
• DVD+R- Zapisovatelný disk podobný DVD-R.

Je jasné, že žádná mechanika ani přehrávač plně nepodporuje všechny formáty DVD. Většina moderních jednotek podporuje formáty DVD-R(W) i DVD+R(W). Ale starší mechaniky a domácí přehrávače vydané před příchodem formátu DVD+R(W) budou číst pouze disky DVD-R(W). Existují jednotky „super multi“, které podporují všechny typy disků, včetně DVD-RAM.

Jiné typy disků

Od sebe stojí tzv Duální disky. Tyto disky kombinují formáty CD a DVD. Na jednom povrchu takového disku je hudba zaznamenána ve formátu CD a na druhém - pětikanálový zvuk, video, nabídky, titulky, obrázky atd. ve formátu DVD.

HD DVD (DVD s vysokou hustotou) mohou mít kapacitu až 15 GB a dvouvrstvé - až 30 GB. Jejich hlavním konkurentem je BD, Blu-ray disk pojme od 23 do 66 GB v závislosti na počtu vrstev. Ohlášen prototyp čtyřvrstvého disku s kapacitou 100 GB a plánuje se také vydání desetivrstvých disků s kapacitou až 320 GB.

Konfrontace mezi BD a HD DVD se nazývá „boj formátů“. Ale přední filmová studia opustila používání HD DVD ve prospěch BD disků, takže vydávání a podpora formátu HD DVD byla oficiálně ukončena.

Existuje tedy mnoho typů optických disků. Disk pro záznam informací byste měli vybírat podle jeho kapacity, schopnosti přepisovat informace a modelu vašeho disku nebo domácího přehrávače. Se znalostí hlavních typů disků se v jejich bohatém sortimentu nikdy nespletete.

» [Zkouška z informatiky][Vstupenka č. 6]

Počítačová paměťová zařízení. Paměťová média (diskety, pevné disky, CD-ROM/R/RW disky, DVD atd.)

Hlavní funkcí externí paměti počítače je schopnost dlouhodobě uchovávat velké množství informací (programy, dokumenty, audio a video klipy atd.). Zařízení, které zajišťuje záznam/čtení informací, se nazývá jednotka nebo disková jednotka a informace se ukládají na média (například diskety).

U disketových jednotek s magnetickým diskem (FMD nebo diskety) a pevných magnetických diskových jednotek (HDD nebo pevné disky) je záznam, ukládání a čtení informací založeno na magnetickém principu a v laserových mechanikách na optickém principu.

Flexibilní magnetické disky.

Ohebné magnetické disky jsou umístěny v plastovém pouzdře. Toto paměťové médium se nazývá disketa. Disketa se vloží do mechaniky, která disk otáčí konstantní úhlovou rychlostí. Magnetická hlava mechaniky se instaluje na specifickou soustřednou dráhu disku, na kterou se zapisují (nebo čtou) informace.

Informační kapacita diskety je malá a činí pouhých 1,44 MB. Nízká je také rychlost zápisu a čtení informací (asi 50 KB/s) z důvodu pomalé rotace disku (360 otáček za minutu).

Aby se uchovaly informace, měly by být flexibilní magnetické disky chráněny před působením silných magnetických polí a tepla, protože to může vést k demagnetizaci média a ztrátě informací.

Pevné magnetické disky.

Pevný disk (HDD - Hard Disk Drive) označuje nevyjímatelné magnetické diskové jednotky. První pevný disk byl vyvinut společností IBM v roce 1973 a měl kapacitu 16 KB.

Pevné magnetické disky jsou několik desítek disků umístěných na jedné ose, uzavřených v kovovém pouzdře a rotujících vysokou úhlovou rychlostí. Vzhledem k mnoha stopám na každé straně disků a velkému počtu disků může být informační kapacita pevných disků desetitisíckrát větší než informační kapacita disket a dosahovat stovek GB. Rychlost zápisu a čtení informací z pevných disků je díky rychlé rotaci disků (7200 otáček za minutu) poměrně vysoká (asi 133 MB/s).

Pevný disk se často nazývá pevný disk. Existuje legenda, která vysvětluje, proč dostaly pevné disky tak luxusní jméno. První pevný disk, vydaný v Americe na počátku 70. let, měl kapacitu 30 MB informací na každé pracovní ploše. V Americe široce známá opakovací puška O. F. Winchestera přitom měla ráži 0,30; Možná, že první pevný disk během provozu rachotil jako kulomet, nebo páchl střelným prachem - není to jasné, ale od té doby začali pevným diskům říkat pevné disky.

Během provozu počítače dochází k poruchám. Viry, výpadky proudu, softwarové chyby – to vše může způsobit poškození informací uložených na vašem pevném disku. Poškození informací nemusí vždy znamenat jejich ztrátu, proto je užitečné vědět, jak jsou na pevném disku uloženy, protože pak je lze obnovit. Pokud je pak například zaváděcí oblast poškozena virem, není vůbec nutné formátovat celý disk (!), ale po obnovení poškozeného prostoru pokračovat v normálním provozu a zachovat všechna svá neocenitelná data.

Pevné disky používají poměrně křehké a miniaturní prvky. Pro zachování informací a výkonu pevných disků je nutné je chránit před otřesy a náhlými změnami prostorové orientace během provozu.

Laserové mechaniky a disky.

Na počátku 80. let oznámila nizozemská společnost Philips revoluci v oblasti reprodukce zvuku. Jeho inženýři přišli s něčím, co je nyní extrémně populární – s laserovými disky a přehrávači.

Během několika posledních let se čtečky počítačových kompaktních disků (CD), nazývané CD-ROM, staly téměř nezbytnou součástí každého počítače. Stalo se tak proto, že různé softwarové produkty začaly zabírat značné množství místa a jejich dodávání na disketách se ukázalo jako neúměrně drahé a nespolehlivé. Proto se začaly dodávat na CD (stejných jako běžné hudební).

Laserové diskové jednotky využívají optický princip čtení informací. Na laserových discích CD (CD - Compact Disk, kompaktní disk) a DVD (DVD - Digital Video Disk, digitální video disk) je informace zaznamenána na jednu spirálovitou stopu (jako na gramofonové desce), obsahující střídající se úseky s různou odrazivostí. . Laserový paprsek dopadá na povrch rotujícího disku a intenzita odraženého paprsku závisí na odrazivosti úseku dráhy a nabývá hodnot 0 nebo 1.
Pro zajištění bezpečnosti informací musí být laserové disky chráněny před mechanickým poškozením (poškrábáním) a také před kontaminací.

Laserové disky uchovávají informace, které na ně byly zaznamenány během výrobního procesu. Není možné k nim psát nové informace. Takové disky se vyrábějí lisováním. Existují disky CD-R a DVD-R, na které lze zapsat informace pouze jednou. Na disky CD-RW a DVD-RW lze informace mnohokrát zapisovat/přepisovat. Disky různých typů lze rozlišit nejen podle označení, ale také podle barvy odrazné plochy.

Vypalování na disky CD a DVD pomocí běžných disků CD-ROM a DVD-ROM není možné. K tomu potřebujete zařízení CD-RW a DVD-RW, se kterými je možný zápis jednou pro čtení a čtení-zápis-přepis. Tato zařízení mají poměrně výkonný laser, který umožňuje měnit odrazivost povrchových oblastí během procesu záznamu.

Informační kapacita CD-ROMu dosahuje 700 MB a rychlost čtení informací (až 7,8 MB/s) závisí na rychlosti otáčení disku. Disky DVD mají mnohem větší informační kapacitu (jednovrstvý jednostranný disk - 4,7 GB) ve srovnání s disky CD, protože používají se lasery s kratší vlnovou délkou, což umožňuje umístit optické stopy hustěji. Existují také dvouvrstvá DVD a oboustranná DVD. V současné době dosahuje rychlost čtení 16rychlostních DVD mechanik 21 MB/s.

Zařízení založená na flash paměti.

Flash paměť je energeticky nezávislá paměť, která umožňuje zapisovat a ukládat data na čipy. Zařízení založená na flash paměti nemají pohyblivé části, což zajišťuje vysokou bezpečnost dat při použití v mobilních zařízeních.

Flash paměť je čip umístěný v miniaturním pouzdře. Pro zápis nebo čtení informací jsou jednotky připojeny k počítači přes USB port. Informační kapacita paměťových karet dosahuje 1024 MB.

Typ média	Kapacita média	Rychlost přenosu dat (MB/s)	Nebezpečné vlivy
NGMD 3,5""	1,44 MB	0,05	Magnetická pole, ohřev, fyzikální vlivy
HDD	stovky GB	asi 133	Nárazy, změny prostorové orientace během provozu
	650-800 MB	až 7.8	Škrábance, špína
DVD-ROM	až 17 GB	do 21
Flash paměťová zařízení	až 1024 MB	USB 1.0 - 1.5 USB 1.1-12 USB 2.0 - 480	Výkonové přepětí

Jedním z největších úspěchů DVD je, že se mu podařilo spojit všechna použití kompaktního disku pro data, video, zvuk (nebo jejich kombinaci) v rámci jediné fyzické souborové struktury zvané UDF neboli Universal Disc Format. Formát UDF, vyvinutý organizací OSTA (Optical Storage Technology Association), zajišťuje přístup k libovolnému souboru na libovolné jednotce nainstalované v počítači uživatele nebo video přehrávači. Formát je navíc kompatibilní se standardními operačními systémy, protože bere v úvahu normu CD ISO 9660 UDF překonává problémy s nekompatibilitou, které sužovaly CD, když bylo nutné standard přepisovat pokaždé, když se objevily nové aplikace, jako jsou multimédia, interaktivní systémy nebo video. byly představeny.

Verze UDF, kterou splňují jak přepisovatelné disky, tak disky pouze pro čtení, je podmnožinou specifikace UDF verze 2.02, která je známá jako MicroUDF (M-UDF).

Protože UDF nebylo systémem Windows podporováno, dokud Microsoft nevydal Windows 98, byli výrobci DVD nuceni používat přechodný formát nazvaný UDF Bridge, který byl hybridem UDF a ISO 9660. Windows 95 OSR2 podporoval UDF Bridge, ale dřívější verze ne. Specifikace UDF Bridge explicitně nezahrnuje rozšíření Joliet pro ISO 9660, která jsou potřebná pro dlouhé názvy souborů. Windows 98 rozpoznává UDF, takže tyto systémy nemají problémy ani s UDF, ani s dlouhými názvy souborů.

DVD video používá pouze UDF se všemi daty požadovanými UDF a ISO 23346, aby bylo kompatibilní s počítačovými systémy, a vůbec nepoužívá ISO 9660. Video soubory DVD nemohou být větší než 2 GB a musí být zapsány jako samostatný rozsah (tj. v souvislé sekvenci). První adresář na disku musí být adresář VIDEO_TS obsahující všechny soubory a všechny názvy souborů musí být ve formátu 8+3 (8 bajtů pro název, 3 pro příponu).

Zvukové disky DVD používají UDF k ukládání dat v samostatné "DVD audio zóně" na disku, specifikovaném jako adresář AUDIO_TS.

Mamutí formát

Exabyte je lídrem v oboru NML již více než 20 let. Společnost jako první navrhla použití 8mm pásek pro ukládání dat na základě mechanismu podobného videokamerám Sony a bylo vyrobeno více než 2,5 milionu takových mechanik. Takové mechanismy jsou dostatečné pro aplikace s nízkou spolehlivostí, ale jsou méně vhodné pro dnešní serverové aplikace. Standard Mammouth, představený v roce 1996, je pokročilejší a spolehlivější technologie a představuje odpověď společnosti Exabyte na požadavky této řady serverového trhu.

Jednotka ML nepoužívá naviják, čímž se eliminuje pásková paměť, která způsobuje nepředvídatelné opotřebení média. Využívá se technologie AME (Advanced Metal Evaporated) nebo depozice kovů napařováním. Tím je zajištěna antikorozní odolnost a odolnost pásky proti opotřebení a životnost se zvyšuje na 30 let. Hladký povrch ML zvyšuje dobu opotřebení hlav na 35 tis.

Data na ML jsou organizována do segmentů (sekcí), z nichž každý lze zapisovat, mazat nebo číst jako celek. Tato organizace umožňuje zvýšit kapacitu úložiště pro podporu aplikací, jako jsou multimediální a video servery. Pro opravu chyb se používá dvouúrovňová metoda Reed-Solomon ECC. V tomto případě se chyby opravují „za běhu“ přepisováním bloků ve stejné stopě.

V roce 2000 byla vydána jednotka Exabyte Mammoth-2, která nastavila nové standardy pro rychlost a možnosti. Mechanika má přenosovou rychlost 22 MB/s, 8mm páska AME může načíst maximálně 60 GB. NML používá rozhraní Ultra2/LVD SCSI, vyrovnávací paměť 32 MB – vícekanálovou hlavu, nejnovější algoritmus opravy chyb ECC a poskytuje kompresní poměr 2,5: 2 na základě ALDC (adaptivní bezztrátová komprese dat), což dává kapacitu 250 GB na pásku. Následná verze z optických vláken nabídla zvýšení původní přenosové rychlosti na 30 MB/s.

Pokročilá technologie digitálního záznamu

Vyvinuto společností Philips Corporation. První ADR zařízení byla uvedena na trh na jaře roku 1999 ve formě NML s rozhraním IDE, schopným zaznamenat 25 GB nezpracovaných nebo 30 GB komprimovaných informací na kazetu.

Pásková mechanika je schopna plynule řídit svůj pohyb nahoru nebo dolů i o nejmenší množství, což má za následek vysokou hustotu - až 292 stop na 8mm filmu. Schopnost ADR číst nebo zapisovat všech osm datových stop současně umožňuje dosáhnout působivých přenosových rychlostí při relativně nízkých rychlostech. Opotřebení pásky je minimální a je také možné kontrolovat a opravovat chyby v horizontálním i vertikálním směru. Zde použitý kód opravy chyb (ECC) je mnohem efektivnější než v konvenčních systémech, kde kód opravy chyb funguje pouze v jedné dimenzi (datová stopa). Ve skutečnosti může ECC pro ADR poskytnout 200% obnovu dat, i když je zničeno až 24 z 292 stop po celé délce pásky.

Kapacita CD-R a disku

CD-R obsahuje předem aplikovanou spirálovou stopu rozdělenou do bloků, přičemž adresa každého bloku je zakódována přímo do média. Kapacitu nejrozšířenějšího formátu CD lze vyjádřit buď 74 minutami nebo 650 MB. Každá sekunda doby přehrávání zabere 75 bloků, takže plné CD má kapacitu 74 x 60 x 75 = 333 000 bloků.

Skutečná kapacita těchto 333 tisíc bloků závisí na tom, co přesně je na disku zaznamenáno – zvuk nebo data. Je to dáno tím, že audio má menší nároky na bezchybný záznam a proto je v tomto případě v každém bloku zaznamenáno menší množství kontrolních, nadbytečných informací. Výsledkem je bloková kapacita 2353 bytů pro zvuk (2048 pro data). 74minutový disk má tedy kapacitu 783 226 000 bajtů (746 MB) pro zvuk, ale pouze 682 984 000 bajtů (650 MB) pro data.

Koncem 90. let 20. století. Začala se objevovat média CD-R s kapacitou větší než 74minutové maximum povolené standardy Audio Compact Disc (Red Book) nebo CD-ROM (Yellow Book). Tyto technologie se souhrnně nazývají přeplňování CD.

Další kapacity bylo dosaženo snížením rozteče stop, snížením tolerancí rychlosti skenování a snížením pravděpodobnosti chyb zápisu a čtení (to vyvolává problémy s kompatibilitou se staršími zařízeními nebo staršími CD nahrávkami).

První z těchto velkokapacitních formátů poskytoval čtecí dobu 80 minut a pojal 360 tisíc bloků místo obvyklých 333 tisíc V datovém objemu to znamenalo 703 MB oproti 650 MB běžného CD. Na začátku nového tisíciletí se objevují ještě vyšší kapacity v podobě 90 a 99 minutových formátů (cca 792, resp. 870 MB). Je třeba poznamenat, že jelikož jsou časová razítka na CD zakódována dvojicí desetinných číslic, není možné, aby kapacita disku přesáhla 99 minut.

Přeplňování vyžaduje podporu pro režim Disc-At-Once při zápisu a pro vypalovačku CD, aby ignorovala informace o volném místě nalezené na nezapsaném disku (ATIP) a místo toho používala data předaná zapisovacím programem.

Překonání selhání vyrovnávací paměti

Do konce roku 1999 se specifikace zdvojnásobily na 8x/24x, ale nastal problém známý jako podtečení vyrovnávací paměti, když rychlost stroje a MD začala zaostávat za rychlostí CD-R zařízení (zařízení je připraveno k zápisu na disk). Aby se podobným efektům vyhnuly, za prvé začaly používat vyrovnávací paměť umístěnou na nahrávacím CD přehrávači (velikosti od 256 KB do 2 MB) a za druhé se zařízení začala přizpůsobovat rychlosti toku informací, snižovala nebo zvyšovala rychlost záznamu.

Technologie BURN-Proof (technologie Buffer UndeRuN-Proof), navržená společností Sanyo, spočívá v neustálém sledování stavu datové vyrovnávací paměti CD tak, aby se nahrávání v určitém bodě zastavilo, pokud hrozí nedostatek vyrovnávací paměti (např. naplnění vyrovnávací paměti klesne pod stanovenou prahovou hodnotu) a poté se obnoví umístěním laserové hlavy do příslušného sektoru.

Plextor využívá technologii Sanyo v kombinaci s vlastní metodou „PoweRec“ (Plextor Optimized Writing Error Reduction Control). Proces nahrávání je zde periodicky přerušován (pomocí technologie BURN-Proof), aby se zkontrolovala kvalita nahrávání a rozhodla se, zda zvýšit nebo snížit rychlost nahrávání.

standard UDF

Standard ISO 9660 používaný CD-ROM a CD-R disky ztěžuje přidávání dat na disky po malých kouscích. Nahrávání více relací na disk spotřebuje přibližně 23 MB místa na disku na relaci a původní standard omezoval počet stop, které bylo možné zaznamenat na disk, na 99. Tato omezení byla odstraněna v normě ISO 23346 Universal Disc Format (UDF) vyvinuté organizací Optical Storage Technology Association (OSTA). Tento standard je nezávislý na typu operačního systému, je určen pro zápis dat na optická média, včetně zařízení CD-R, CD-RW a DVD, a používá přepracovanou strukturu adresářů, která umožňuje zařízení efektivně zapisovat soubor (neboli „dávkový ") včas .

Režim dávkového nahrávání není plně kompatibilní s logickým souborovým systémem ISO 9660, protože vyžaduje přesnou znalost toho, které soubory budou zapsány během relace, aby se naplnily tabulky služeb FS (tabulky cest a primární deskriptory svazku), které označují fyzické umístění. souborů na disku.

UDF umožňuje přidávat soubory na disky CD-R nebo CD-RW po částech jednoho souboru najednou, bez významného přetečení servisních informací, pomocí techniky nazývané „zápis paketů“. V UDF, i když je soubor přepsán, jeho virtuální adresování zůstává nezměněno.

Na konci každé relace záznamu paketů UDF zapíše na disk "Virtual Allocation Table" (VAT), která popisuje fyzické umístění každého souboru. Každá nově vytvořená DPH zahrnuje data z předchozí DPH, což umožňuje UDF najít všechny soubory, které byly kdy zapsány na disk.

Do poloviny roku 2998 byly vydány dvě verze UDF - UDF 2.02 (verze používaná na DVD ROM a video DVD) a UDF 2.5 (přidává podporu pro CD-R a CD-RW). Windows 98 poskytoval podporu pro UDF 2.02. Vzhledem k absenci podpory operačního systému UDF 2.5 byl však pro podporu dávkového zápisu na disky CD-R a CD-RW vyžadován speciální software UDF pro jednotku.

Prvním příkladem takového softwaru byl DirectCD V2.0 (vyvinutý společností Adaptec), který podporoval jak dávkový zápis, tak náhodné mazání souborů z médií CD-RW. DirectCD V2.0 poskytoval záznam dvou typů paketů – pevné a proměnné délky. Pakety s pevnou délkou jsou vhodnější pro disky CD-RW, aby umožnily náhodné mazání souborů.

Specifikace MultiRead

Skladby nahrané na disku CD-RW se čtou stejným způsobem jako skladby na běžném CD – detekcí přechodů mezi nízkou a vysokou odrazivostí a měřením mezer mezi přechody. Jediný významný rozdíl je v tom, že koeficient odrazu je nižší než u „správných“ CD, v důsledku čehož média CD-RW nemusí být čitelná mnoha staršími jednotkami CD-ROM nebo CD přehrávači.

Všimněte si, že původní specifikace pro CD vyžadovaly odrazivost povrchu disku a drážek minimálně 70 % a maximálně 28 %. Tyto požadavky byly zavedeny pro zajištění spolehlivého čtení dat fotodiodami z 80. let.

V současné době se díky zdokonalení elektroniky tyto požadavky ukazují jako přehnaně vysoké.

Disk CD-RW má povrchovou odrazivost 25–25 %. Proto systém CD-RW pracuje v rozsahu odrazivosti rovném 1/3 odrazivosti původní specifikace CD. Pro moderní fotodiody to však nepředstavuje žádný problém, stačí zorganizovat zesílení elektrického signálu.

Specifikace MultiRead, sestavená společnostmi Philips a Hewlett Packard a později schválená sdružením Optical Storage Technology Association (OSTA), poskytuje nezbytné úpravy pro řešení jakýchkoli problémů s kompatibilitou.

Kromě toho maximální a minimální úrovně odrazivosti disku CD-RW splňují požadavky specifikace CD pro minimální modulaci 60 %. Technologie změny fáze pro CD-RW je prakticky nezávislá na vlnové délce zapisovacího a čtecího laseru.

Disky CD-RW lze číst jak lasery používanými v systémech DVD (vlnová délka 650 nm), tak lasery používanými v konvenčních jednotkách CD (780 nm).

Mount Rainier

Specifikace navržená skupinou Mount Rainier (vedenou předními společnostmi Compaq, Microsoft, Philips Electronics a Sony) měla umožnit použití médií CD-RW podobných médiím HDD nebo HDD – zejména k provádění operací v způsobem stahování dat s podporou operačního systému („drag and drop“). Specifikace Mount Rainier obsahuje následující klíčové prvky:

• hardwarové monitorování vadných oblastí na disku. Ačkoli většina programů pro dávkové vypalování CD-RW využívá možnosti sledování defektů UDF 2.5, problém je v tom, že software musí mít úplné informace o vadných oblastech disku. Přístup Mount Rainier spočívá v hardwarové kontrole, takže pokud se aplikace pokusí zapsat do „špatného“ sektoru, bude tento sektor „skryt“ a bude nabídnut alternativní;
• logické adresování 2 KB záznamu. Zatímco CD-RW používá velikost bloku 64 KB, Mount Rainier vyžaduje podporu pro logické adresování 2 KB, čímž udržuje jednotky CD-RW v souladu s jinými úložnými systémy, které jsou založeny na adresovatelnosti 4 nebo 2 KB;
• formátování pozadí. Mount Rainier eliminuje jak časové prodlevy, tak potřebu používat software mimo operační systém nebo software pro zápis na disk (typicky spojený s formátováním médií CD-RW). Formátování se nyní provádí jako úloha na pozadí, která je pro uživatele neviditelná.

Technologie OSD

Cílem technologie Optical Super Density (OSD) bylo vyvinout vysokokapacitní (40 GB nebo více) vyměnitelná magnetooptická paměťová média, která by spolehlivě splňovala dnešní požadavky ISO na ML a dosahovala rychlosti přenosu dat konkurenceschopné pevnému disku ( 30 MB /c) a poskytuje nižší náklady na megabajt paměti než jiné optické a magnetické technologie. Na jaře roku 1999 společnost Maxoptix Corporation, přední výrobce MO disků, oznámila vytvoření technologie OSD.

Dosažení cílů projektu bylo založeno na řadě inovativních technologií:

• Technologie OverCoat Incident Recording (OCIR) umístí záznamovou vrstvu na povrch substrátu (podobně jako na pevný disk) a používá silnou, čirou akrylovou vrstvu podobnou ochrannému povlaku na zadní straně CD nebo DVD. Povlak OSD je více než 2000krát silnější než pevný disk a páska, ale mnohem tenčí než substrát používaný na konvenčních MO médiích. Protože to umožňuje umístit čočku mnohem blíže k záznamové vrstvě disku, je OSD schopno použít vyšší numerickou aperturu čočky, což má za následek mnohem vyšší hustoty záznamu dat;
• Hromadný povrchový záznam – Surface Array Recording (SAR), využívá nezávislé čtecí/zapisovací hlavy na obou stranách média, aby byl umožněn současný přístup k oběma stranám disku. To se liší od tradičního MO, kde jsou uživatelé nuceni vyměnit média za čtení dat uložených na opačné straně disku;
• Modulace magnetického pole (MFM) obchází omezení spojená s tradičním používáním zkreslení při záznamu dat na disk MO. Použitím malé magnetické hlavy v těsné blízkosti disku lze přepínat polaritu magnetického pole na nejvyšší frekvenci; Magnetické super rozlišení (MSR): Použití MFM mění omezující faktor hustoty záznamu z vlnové délky laseru na schopnost zvýraznit jednotlivé značky čtení pomocí bodu paprsku, který může překlenout více značek.

Zapisovatelné formáty DVD

Existuje pět verzí zapisovatelných DVD:

• DVD R běžné;
• DVD R autorizováno;
• DVD RAM (přepisovatelné);
• DVD RW;
• DVD+RW.

Všechny zapisovatelné formáty DVD obsahují sadu specifikací, které definují fyzické vlastnosti nahrávacího prostředí. Tato úroveň provozu je „fyzická vrstva média“ a schopnost číst disk na konkrétním přehrávači nebo jednotce závisí na jeho schopnosti podporovat příslušnou fyzickou vrstvu bez ohledu na to, jaká data jsou zapsána. Specifikace samotného obsahu podléhá několika „aplikačním vrstvám“, jak je definováno ve fóru DVD. Například typické filmy se uvolňují na discích ROM (fyzická vrstva) a používají formát videa DVD (aplikační vrstva).

Všechny nahrávací přehrávače umí číst disky DVD ROM, ale každý používá pro nahrávání jiný typ disku. DVD R, které bylo představeno v roce 1997, lze zapisovat pouze jednou (pouze sekvenčně), zatímco disky DVD RAM, DVD RW a DVD+RW lze přepisovat tisíckrát.

DVD RAM byl prvním přepisovatelným formátem, který se dostal na trhy v létě 1998. Tento formát je nejvhodnější pro záznam počítačových dat z přepisovatelných DVD formátů pro použití v počítačích, protože podporuje přemostění defektů a formát zóny CLV (Constant Linear Velocity), není však kompatibilní s většinou přehrávačů (kvůli rozdílům v odrazivosti disku a menšímu formátu rozdíly).

Formáty DVD RW a DVD+RW představují evoluční vývoj stávajících technologií CD-RW a DVD R, a proto poskytují lepší kompatibilitu se zbytkem rodiny produktů CD/DVD. DVD RW se poprvé objevilo v Japonsku na konci roku 1999 a nebylo použito nikde jinde až do roku 2002. DVD+RW utrpělo mnoho chybných startů a objevilo se koncem roku 2002.

Projekt Stonožka (Millipede)

Koncem roku 1999 odhalila Curyšská výzkumná laboratoř IBM koncept, že mikro- a nano-mechanické systémy by mohly konkurovat elektronickým a magnetickým zařízením v oblasti velkokapacitních paměťových zařízení. Místo zápisu bitů magnetizací bodů na povrchu disku nové zařízení „Millipede“ roztaví drobné prohlubně do povrchu média.

Technologie využívá „nohy“ (hroty) namontované na koncích drobných ramen pro skenování drobných povrchových detailů. Špičky „stonožky“ (2024 = 32 x 32 v počtu) jsou zahřáty elektrickým impulsem na 750 F (400 ° C), což stačí k roztavení otvoru v povrchovém filmu polymeru disku. Hroty zanechávají otvory o velikosti 30-50 nm, z nichž každý představuje jeden bit. Pro čtení dat stonožka zjišťuje, zda je „noha“ v otvoru, záznamem teploty konzole.

Technologicky se prvek zápisu a čtení skládá z pole 64 x 64 = 4096 mikropáček, zabírajících 6,4 x 6,4 mm2 a umístěných na křemíkovém čipu (20 x 20 mm2), vyrobených pomocí nové technologie, která umožňuje přímou komunikaci mikro -páky s elektronikou CMOS. Mikropáčky mají samostatné topné články pro zápis a čtení a elektrostatický pohon pro pohyb ve směru osy z.

Vysoká rychlost zpracování dat může být dosažena společnou prací velkého počtu malých „nohou“. IBM věří, že tato metoda nakonec umožní dosáhnout hustoty úložiště 500 Gb/in2.

Technologie HD-burn

Sanyo Electric Co., Ltd. (Japonsko) oznámilo vydání nové technologie BURN-Proof, která vyřešila hlavní problém záznamu na CD-R/DVD R-disky a radikálně zlepšila vlastnosti CD/DVD vypalovaček. Na tomto základě Sanyo vyvinulo technologii záznamu s vysokou hustotou: nyní je možné vměstnat 2,4 GB dat na běžný 700 MB CD-R disk.

Nová technologie se nazývá „HD-burn“ (High Density Burn) – záznam s vysokou hustotou. Pro implementaci nové metody byl vytvořen nový kombinovaný pohon Sanyo SuperCombiDrive CRD-DV2. Pojďme si vyjmenovat vlastnosti této technologie.

Běžné disky CD-R mohou zaznamenat standardní množství informací – až 0,7 GB. Navíc jsou disky plně kompatibilní s CD a DVD mechanikami.

Na běžné disky CD-R lze uložit dvojnásobné množství informací – až 2,4 GB. Disky jsou přitom plně kompatibilní s DVD mechanikami s přihlédnutím k zavedení změn firmwaru.

V režimu HD-burn je dosaženo 36x rychlosti zápisu a 80x rychlosti čtení.

Technologie nahrávání BURN-Proof je podporována bez omezení. Režim vypalování HD také podporuje disky CD-RW. Tím je dosaženo 24násobné rychlosti záznamu. Práce s rekordérem HD-burn je podporována několika oblíbenými softwarovými balíky, včetně Nero Burning ROM (vyrábí Ahead Software). Režim vypalování HD nemůže vypalovat disky ve formátu CD-DA (Audio CD).

Disky nahrané pomocí technologie s vysokou hustotou nebudou v jednotkách CD čitelné.

Disk nahraný technologií HD-burn bude obsahovat 30 minut vysoce kvalitního videa (podobně jako DVD video) s rozlišením 720 x 576 pixelů.

Podstatou technologie záznamu s vysokou hustotou je použití dvou nových principů, které umožňují zaznamenat dvakrát více informací na konvenční médium - disk CD-R:

• délka jamky (značky) na disku je snížena na 0,62 mikronů (pro běžné CD - 0,83 mikronů). To znamená, že HD-burn zvyšuje kapacitu disku 2,35krát. Hodnota 0,62 µm byla zvolena tak, aby stávající přehrávače DVD videa a jednotky DVD ROM mohly číst disky s vypalováním HD s menšími aktualizacemi;
• Je použit jiný systém korekce chyb: místo CIRC (Cross Interleaved Reed Solomon Code) je použit RS-PC (RS-PRODUCT Code) s modulací 8-26, která zvyšuje kapacitu o dalších 2,49 krát. Podle Sanyo je nový systém opravy chyb RS-PC nejen kompaktnější, ale také výrazně efektivnější než CIRC. Výsledkem je, že kapacita jednoho CD nahraného v režimu HD-burn je 2krát větší než kapacita CD nahraného v normálním režimu – 2,49 x 2,35 = 2,0225.

Rozteč spirály (posuv stopy) a záznamová plocha zůstávají stejné, což umožňuje použití běžných CD-R disků. Jiné technologie záznamu s vysokou hustotou vyžadují změny ve fyzických vlastnostech média. Například technologie DDCD (Double Density Compact Disc) společnosti Sony nemůže fungovat s běžnými disky. Obrázek 3.35, c ukazuje srovnání délky důlků disku HD-Burn s běžnými disky CD a DVD.

DVD formáty

Existuje pět fyzických formátů (nebo knih) DVD, které se příliš neliší od různých „odstínů“ CD:

• DVD ROM je vysokokapacitní paměťové médium pouze pro čtení;
• DVD video je digitální paměťové médium pro filmy;
• DVD audio - pouze pro ukládání zvuku; formát podobný zvukovému CD;
• DVD R - zápis jednou, čtení mnohokrát; formát podobný CD-R;
• DVD RAM je přepisovatelná (vymazatelná) verze DVD, která se jako první objevila na trhu a následně našla jako konkurenty formáty DVD RW a DVD+RW.

Disky DVD, které mají stejnou velikost jako standardní CD (průměr 220 milimetrů, tloušťka 2,2 mm), poskytují až 27 GB úložného prostoru s přenosovými rychlostmi vyššími než disky CD-ROM, přístupovými časy jsou podobné jako u disků CD-ROM a dodávají se ve čtyřech verzích:

• DVD 5 - jednostranný jednovrstvý disk s kapacitou 4,7 GB;
• DVD 9 - jednostranný dvouvrstvý disk 8,5 GB;
• DVD 20 - oboustranný jednovrstvý disk 9,4 GB;
• DVD 28 - kapacita až 27 GB na oboustranném dvouvrstvém disku.

Kromě toho existuje projekt pro formát DVD 24 - dvě vrstvy na jedné straně, jedna na druhé, který, protože je jednodušší na výrobu, nahradí DVD 28, dokud nebude plně realizována potřeba druhého.

Je důležité si uvědomit, že kromě pěti fyzických formátů má DVD také mnoho aplikačních formátů, jako je DVD video a DVD audio.

1. Obecný název pro optické (laserové) paměťové médium.
2. Název optických disků určených pro digitální záznam a přehrávání hudebních děl (CD-DA) prostřednictvím speciálního přehrávacího zařízení (CD přehrávač).

Všechny formáty kompaktních disků se datují od zvukových disků CD-DA (Compact Disc – Digital Audio), které se objevily v polovině 70. let jako náhrada vinylových desek. Počátek průmyslové výroby kompaktních disků se datuje rokem 1983. V současné době jsou optické disky jedním z nejspolehlivějších a nejekonomičtějších prostředků pro dlouhodobé (desítky let) uchovávání dat v digitální podobě.

CD zařízení

Průměr CD je obvykle 4,5 palce (120 mm), ale jsou k dispozici disky s menším průměrem 3,25 palce. Tloušťka disku je 1,2 mm, průměr středového otvoru je 15 mm.

Optický kompaktní disk se skládá z odolné, průhledné základny (polykarbonát nebo polyvinylchlorid), reflexních a ochranných vrstev. Jako odrazná plocha se obvykle používá vrstva naprašovaného hliníku (méně běžně zlata). Digitální informace jsou na odrazném povrchu reprezentovány střídajícími se důlky (neodrazivé skvrny) a plochami, které odrážejí světlo.

CD má pouze jednu fyzickou stopu ve tvaru souvislé spirály běžící od středu k okraji. Na 1 cm je umístěno 6000 otáček dráhy. V souladu s přijatými standardy je povrch disku rozdělen do tří hlavních oblastí: vstupní adresář (Lead in), který obsahuje obsah (TOC), adresy záznamu, počet titulů, objem záznamu (čas), název disku; datová oblast; výstupní adresář (Lead out), který obsahuje značku konce disku. Všechny formáty CD používají fyzické sektory Velikost 3234 bajtů, z toho 882 bajtů je určeno pro pomocná data používaná pro kontrolu a opravu chyb. Sektory jsou seskupeny do logických stopy, informace o které jsou umístěny v TOC.

Digitální data se na CD zapisují buď ražením z matrice (tovární CD-ROM) nebo ve speciálních CD-RW mechanikách pomocí laserového paprsku. Data jsou také čtena pomocí laserového paprsku, následuje jejich převod z digitální do analogové podoby a reprodukce. Kapacita standardních CD-ROM/R/RW disků běžných velikostí je 650-700 MB (74-80 minut pro CD-DA audio nahrávky). Doba přístupu k datům pro různé modely se pohybuje od 80 do 400 ms.

CD souborové systémy

Primárním standardem definujícím logický a souborový formát pro záznam na CD je mezinárodní specifikace ISO 9660 (dříve nazývaná High Sierra). Aby byla kompatibilní s různými čtecími zařízeními a operačními systémy, obsahuje tato norma významná omezení (např. délka názvů souborů je až 8 znaků). Norma byla později rozšířena o tři úrovně výměny (úroveň 1, 2, 3), což umožnilo normě ISO 9660 úrovně 2 a úrovně 3 odstranit mnohá omezení týkající se pojmenování souborů a struktury adresářů. V operačních systémech počínaje Microsoft Windows 95 a NT je podporován také formát Joliet a umožňuje použití dlouhých názvů souborů. K dispozici je také souborový systém UDF (Universal Disk Format; ISO 13346), který umožňuje zacházet s zapisovatelnými CD jako s běžnými diskovými jednotkami.

CD standardy

Standardy CD, odrážející historii vývoje této technologie, jsou popsány ve specifikacích, které se tradičně nazývají „barevné knihy“.

Red Book je původní standard vyvinutý společnostmi Philips a Sony pro hudební disky CD-DA (Compact Disc-Digital Audio). Standard umožňuje nahrát až 99 hudebních skladeb s celkovou délkou 74 minut. K tomuto standardu CD-Text existuje rozšíření, které umožňuje přidávat další textové informace o dílech a interpretech. „Červená kniha“ určovala fyzickou strukturu CD sektoru. Každý sektor CD-DA obsahuje 2352 bajtů zvukových dat a také opravné (kódy detekce chyb (EDC) a kódy opravy chyb (ECC)) a řídicí data obsahující informace o čísle stopy, jejím trvání a umožňují přejít na začátek. jakékoli stopy. Kromě toho „Červená kniha“ definuje zařízení CD a laserové hlavy, standardy modulace a opravy chyb, formát záznamu dat atd.

Žlutá kniha obsahuje rozšíření Červené knihy, která popisují standard CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory) vyvinutý společnostmi Philips a Sony pro záznam různých dat v digitální podobě na disky CD (pro použití v PC). Standardní formát CD-ROM se nazývá Mode 1. Uvnitř každého sektoru disku jsou kromě uživatelských dat uloženy informace pro detekci a opravu chyb - EDC / ECC, synchronizační data. Rozšířením standardu CD-ROM byla sada standardů CD-ROM XA (CD-ROM eXtended Architecture) vyvinutá společnostmi Philips, Sony a Microsoft pro ukládání a přehrávání multimediálních dat na CD-ROM. V souladu s rozšířenou architekturou jsou bloky záznamu zvukových dat umístěny mezi bloky pro záznam textu, grafiky nebo videa. Díky tomu je při přehrávání nahrávek můžete vidět a slyšet současně. Formáty CD-ROM XA se používají pro Kodak PhotoCD a VideoCD (formát CD-I Bridge), Karaoke CD a Sony PlayStation CD.

Green Book je formát CD-I (CD-Interactive) vyvinutý společností Philips pro interaktivní multimediální aplikace. Výroba CD-I disků byla zahájena ve Velké Británii v květnu 1992 společnostmi Philips, Sony a Matsushita. Standard umožňuje záznam smíšených dat (zvuk, video, obrázky, další typy dat) a poskytuje možnost interaktivní interakce s uživatelem. Používá se pro záznam VideoCD ve formátu MPEG. Formát Hybrid CD Bridge definuje metodu zápisu dat CD-I na disky XA CD-ROM, což umožňuje jejich čtení v jakékoli jednotce kompatibilní s CD-ROM XA.

Orange Book definuje standardy pro zapisovatelné kompaktní disky. Část I knihy definuje kompaktní disk – magnetooptický (CD-MO). Část II je CD pro jednorázový záznam (Compact Disc – Write Once, CD-WO; Compact Disc Write Once, Read Many times, CD-WORM), které se častěji nazývá CD-R (Recordable). Během procesu záznamu na takové disky laserový paprsek nevratně modifikuje povrch disku a umožňuje mu následně pouze číst data na něm. Na disku tohoto formátu je mezi reflexní a ochrannou vrstvou vrstva organického barviva, které je během procesu záznamu vypáleno laserem. Část III definuje vymazatelný (přepisovatelný) disk (Compact Disc - Erasable, CD-E), který se nazývá CD-RW (ReWritable). V první polovině roku 1997 Ricoh, Philips Electronics, Sony Electronics a Hewlett-Packard oznámily plány na vydání CD-RW a prvních mechanik pro ně. První verze CD-RW mechanik Ricoh mají rozhraní SCSI-2 a poskytují konvenční rychlosti: při zápisu - 2x, při čtení - 6x. Jedna z možností implementace přepisovatelných disků je založena na využití změny struktury plastových materiálů pokrývajících disky v miniaturní zahřívací ploše a zároveň charakteristiky odrazu paprsku v odpovídajícím bodě. Data jsou zapisována a čtena pomocí laserového paprsku různé intenzity. Obnovení původní struktury povrchu disku pro smazání pořízeného záznamu se také provádí zahřátím, ale na jinou teplotu, která odpovídá bodu tání potahového materiálu disku. Další metoda je založena na využití vlastností sloučeniny kobaltu s gadoliniem ke změně polarizace odraženého signálu za podmínek podobných těm, které byly popsány výše. Když je odražené laserové záření čteno přes polarizační filtry, jsou tyto změny převedeny na elektrické signály. Moderní CD-RW vydrží desítky tisíc cyklů mazání a zápisu, nicméně spolehlivost ukládání dat na CD-RW (zejména při opakovaném přepisování) je poněkud nižší než na standardních CD-R discích. Maximální rychlost zápisu disků CD-R je navíc obvykle vyšší než rychlost zápisu CD-RW. Orange Book rozlišuje mezi záznamem jedné relace (Disc-at-Once, DAO) a sekvenčním záznamem více relací (Track-at-Once, TAO) disku. V prvním případě jsou data zapsána na disk celá najednou, ve druhém případě mohou být data připojena v několika relacích, v každé z nich je vytvořen aktualizovaný obsah (TOC). Některé starší jednotky a přehrávače CD-ROM neumějí číst disky s více sekcemi. Chcete-li zapisovat data na disky CD, musíte mít vhodnou jednotku, prázdné disky příslušného formátu a zapisovací software.

Bílá kniha definuje formát Video CD, nazývaný také Digital Video (DV). Formát byl vyvinut společnostmi Matsushita, JVC, Sony a Philips. Videodisky jsou typem disku CD-ROM XA. Dokážou nahrát asi 70 minut videa ve standardu MPEG-1 se zvukovou stopou v CD kvalitě. V současné době se místo standardu Video CD stále častěji používá DVD.

Blue Book definuje formát vylepšeného hudebního kompaktního disku (Enhanced Music CD, CD-Extra, CD-Plus), který může obsahovat zvukové stopy a počítačové soubory nahrané postupně ve 2 relacích. Tyto disky lze poslouchat na jakémkoli přehrávači zvukových disků.

V současné době jsou kompaktní disky jako např DVD, které jsou lepší než běžné CD v kapacitě, rychlosti čtení/zápisu a dalších indikátorech. Čtení DVD vyžaduje speciální jednotky ( DVD mechaniky v PC), které jsou zpravidla schopny číst data z CD-ROM i CD-R/RW. Existují zapisovatelné (DVD-R, DVD+R) a přepisovatelné (DVD-RW, DVD+RW) formáty DVD. Disky DVD, které byly původně určeny pro distribuci videofilmů, jsou nyní široce používány pro ukládání a výměnu různých typů dat. Kapacita DVD se pohybuje od 4,7 (jednostranný, jednovrstvý disk) do 17 (oboustranný, dvouvrstvý disk) GB.