Háttértárolók Az optikai tároló.

Az előadások a következő témára: "Háttértárolók Az optikai tároló."— Előadás másolata:

1 Háttértárolók Az optikai tároló

2 Az optikai tároló, mint rendszer két részből áll:
-az információt rögzítő adathordozóból, melyet CD-lemeznek neveznek; -az adatok felírására vagy olvasására szolgáló eszközből, melyet az adathordozón lévő adatoktól függően meghajtónak, írónak vagy olvasónak hívnak.

3 Előnye (mágneses adathordozókkal szemben):
Az optikai adattárolók nagy tárolási sűrűséggel rendelkeznek, mert a fény sokkal kisebb helyre fókuszálható, mint a mágneses tárolók elemi felülete. A jelenleg elérhető sűrűség a merevlemezének kb. tízszerese, de ennél nagyobb sűrűség is várható. Az optikai adattárolókat nem fenyegeti sem a lemágneseződés, sem az átmágneseződés, így élettartamuk évtizedekben mérhető. Az optikai adathordozók előállítási költsége alacsonyabb, az árát lényegében a rajtuk lévő információk (programok, adatok, zeneszámok) adják. Könnyen cserélhetőek, ez adatbiztonság és archiválás szempontjából is fontos. Használat közben nem sérülhetnek (Az információ leolvasásánál az olvasófej és a lemez mechanikusan nem érintkezik).

4 Hátránya: A CD-k adatátviteli sebessége még a leggyorsabb meghajtónál is elmarad a több fejjel olvasó, gyorsan forgó merevlemeztől. Az olvasó/író egységből kivéve fizikai sérülésektől kevésbé védettek. Kapacitása kisebb a HDD-hez képest

5 A felhasználó hozzáférése alapján létezik:
a felhasználó által nem írható (csak olvasható) ROM – read only memory egyszer írható WORM – write once read many többször írható (törölhető) lemezekre WARM – write and read many

6 Elterjedt optikai tárak csoportosítása jelölése
csak olvasható (ROM) CD ROM DVD ROM egyszer írható (WORM) CD-R DVD-R DVD+R újraírható (WARM) CD-RW DVD-RW DVD+RW DVD RAM

7 Optikai tárak – Az adattárolás elve
Az optikai háttértárak mindegyike lézerfény segítségével olvasható és írható. Az optikai háttértárak többségénél a lemez felülete (land), illetve az azon létrehozott apró gödör (pit) hordozza a digitális adat két állapotát. A visszavert lézerfény intenzitása eltérő a land és a pit esetén, amit egy fotódióda alakít át a számítógép számára feldolgozható elektromos jellé. A lézerfény lehet vörös vagy újabban kék szinű, az utóbbival több adat írható a lemezfelületre

8 A lézerfény tulajdonságai:
A létrejött fény monokromatikus időben és térben koherens, a lézer által kibocsátott hullámok fázisa a sugár minden keresztmetszeténél azonos. A lézernyaláb keskeny és nagyon kis széttartású nyaláb. A lézerfény nagyrészt párhuzamos fénysugarakból áll, nagyon kis szóródási szöggel. Ezzel nagy energiasűrűség érhető el szűk sugárban, nagy távolságokban is

9 A lézer hullámhossza és színei:

10

11 A CD történeténetének kezdete
CD-DA (Digital Audio) 74 perces játékidő, csak 12 cm átmérő, állandó pályasebesség (CLV), Philips és Sony fejlesztés (1979) CD-ROM adattárolásra (kezdetben 650 MB tárkapacitás) CD-ROM/XA (hang és vidó tárolása együtt tömörítve > multimédia) CD-I (Interactive) Philips és Sony fejlesztés (1988) saját operációs rendszerrel rendelkezik (RTOS) Video CD teljes képernyő méretű, SVHS videofilmek tárolásához

12 CD (Compact disc – kompakt lemez)
Átmérője: 12 cm (ritkán 8 cm) Vastagsága:1,2 mm, a lemezen lévő lyuk átmérője 15 mm a lemezből mm átmérő közötti tartományba kerül adat. Tárkapacitása 12 cm: 650 MB vagy 700 MB vagy 790 MB vagy 870 MB 8 cm: 210 MB

13 A CD-ROM vázlatos belső szerkezete
Több rétegből felépülő lemez De csak egy adatréteg védő réteg (cimke felület) adat réteg p i t l a n d polikarbonát réteg lézer fény

14 Az adatok elhelyezkedése (CD)
Az adatokat csigavonalban tárolja a lemez közepétől a széle felé. Menetemelkedés: 1,6 µ Pit/land szélesség: 0,5 µ Pit mélység: 0,11 µ Pit/land hossza: 0,8-3 µ

15 Adatkiolvasás a CD ről

16

17

18 A pit méretét meghatározzák:
A pit-ek geometriailag tulajdonképpen kis gödrök, amelyek 0,5 μm szélesek, 0,833-3,056 μm mélyek, és a letapogató fénynyaláb útját növelik meg. A pit méretét meghatározzák: az információt letapogató lézerfény hullámhossza (780 nm), a sugárnyaláb átmérője, az információs rétegen keletkező foltméret (kb. 1,7 μm), az információs réteget hordozó szubsztrát vastagsága (1,2 mm), a szubsztrát törésmutatója (n=1,46).

19 A CD-ROM meghajtók sebessége
1x > 150 KB/s ~ 0,15 MB/s 2x > 300 KB/s ~ 0,3 MB/s 4x > 600 KB/s ~ 0,6 MB/s 8x > 1200 KB/s ~ 1,2 MB/s 16x > 2400 KB/s ~ 2,3 MB/s 36x > 5400 KB/s ~ 5,3 MB/s 48x > 7200 KB/s ~ 7 MB/s 52x > 7800 KB/s ~ 7,6 MB/s 56x > 8400 KB/s ~ 8,2 MB/s

20 CD-R (egyszer írható) A felhasználó számára csak egyszer írható tárak
használata: író egység + speciális program szükséges (a Windows XP előtt). Olvassa is a CD-t. írási technológiák festékpolimer: felvételréteg felmelegszik, tükröző torzít (CD-RW is) égetett lyuk: tükröző réteg anyaga elolvad vagy elpárolog buborék: felvételréteg párolog el, buborék a tükröző réteg alatt mintaváltás: fémtükör szórtan ver vissza - sima tükör lesz fázisváltós: jól tükröző kristályos anyag- szerkezet - amorf szerkezet, a váltás többször is elvégezhető > újraírható technológia (CD-RW is)

21 CD-RW (újraírható) Törölhető, majd ismételten írható tárak
Elnevezései: törölhető újraírható többször írható használata: újraíró meghajtó szükséges és egy író program képes olvasni a CD-ROM-okat képes olvasni és írni az egyszer írható eszközöket is (CD-R). technológia: fázisváltós (CD-1000-szer írható újra) festékpolimeres (CD-100-szor írható újra)

22 A DVD DVD - kitalált betűhármas, eredetileg nem jelentett semmit
a lemez átmérője: 12 cm (ritkán 8 cm) a lemez több, különböző anyag rétegéből álló lap a DVD lehet egyoldalas, ill. kétoldalas. Az utóbbi esetben az egyik oldal lejátszása után a lemezt meg kell fordítani. egy lemezoldalon 1 vagy 2 rétegben lehetnek az adatok

23 DVD szabványok, formátumok:
DVD5: 1 réteg, 1 oldal: 4,7 GBájt (4,38 GB valójában a számítógépben) pl.: DVD-R, DVD+R, DVD-RW, DVD+RW lemezek többsége. Kompatibilis a DVD-ROM, DVD-Video, DVD-Audio formátumokkal. DVD-9: 2 réteg, 1 oldal: 8.5 GBájt (7.95 GB valójában a számítógépben)[DL = dual layer, double layer] pl.: DVD-R9, DVD+R9, DVD-R DL, DVD+R DL DVD-10: 1 réteg, 2 oldal: 8,75 GBájt (2 x 4,38 GB valójában a számítógépben)[DS = double sided] DVD-18: 2 réteg, 2 oldal: 17 GBájt (15,9 GB valójában a számítógépben).

24 CD, DVD lemez összehasonlítása

25 DVD-lemez mindig két, 0,6 mm vastagságú lemez összeragasztásával készül, és akár mindkét oldalán tárolhat adatokat. A technológiai fejlődésnek köszönhetően a lemez egy-egy oldalán két felvételi réteg alakítható ki. Az oldalak és rétegek számának kombinálásából

26 CD és DVD adatsűrűség közötti eltérés:

27 Két rétegű DVD adattárolása

28 A kétrétegű lemez tulajdonsága..
hogy a második réteg mindkét irányban olvasható. A szabványos CD/DVD kötet információja mindig a lemez elején van (legbelső spirál). Ez így van az egy- és kétrétegű DVD lemezre is, de a második réteg kívülről befelé is tartalmazhat adatot. Ez olyan alkalmazásoknál előnyös, melyek a lemezre folyamatosan felvett anyagot (pl. mozifilm) tartalmaznak, és külső réteg végén azonnal folytatni kell a belső réteg olvasását.

29 A DVD-RAM DVD-RAM: A DVD-RAM nagy adatmennyiséget és teljesítményt igénylő alkalmazások követelményeit elégíti ki. A DVD-RAM lemezen tárolt adatok ugyanúgy közvetlenül érhetők el, mintha merevlemezen lennének (például fájlkezelőből lehet másolni, törölni a fájlokat), és szer újraírhatók. Létezik 4,7 és 9,4 GB-s kapacitásban. Írási sebessége 2-3 szoros.

30

31 DVD adathordozó rétegeinek elhelyezkedése a korongban:

32 DVD-R vs. DVD+R Alapvető gyártástechnológiai különbség, hogy a DVD-R lemezek a préselés során nem kapják meg azokat az előformázott információkat, amelyeket a DVD+R esetén a lemezre kerülnek. A DVD-R lemezek gyártása plusz egy fázisból áll, amelynek során ezek médiaazonosító adatok a lemezre kerülnek. Különbözik még az előre rögzített nyomvonal (sorvezető) kialakítása is, amely mentén az írás történik, a DVD+RW szabvány pontosabb, ugyanakkor rugalmasabb megoldást alkalmaz. Minden egyes lemeztípushoz (a gyárilag préselt DVD-ROM korongokhoz, egyszer- és újraírható DVD-R és DVD+R lemezekhez egyaránt) tartozik egy úgynevezett médiaazonosító jelzés (BookType bitsetting). Ez a lemez legelején található digitális azonosító, és ez alapján dönti el az olvasó (vagy az asztali lejátszó), hogy milyen olvasási stratégiát kell alkalmaznia az adott korong helyes dekódolásához, stabil olvasásához (különben csak akadozva, vagy egyáltalán nem tudja majd lejátszani/írni). -----Firmware frissítés------!!!!!!!

33 A DVD-ROM meghajtók sebessége
1x > 1,32 MB/s [~9x CD] 4x > 5,28 MB/s [~36x CD] 6x > 7,93 MB/s [~54x CD] 12x > 15,85 MB/s 16x > 21,13 MB/s

34 DVD típusok: DVD-ROM a felhasználó számára csak olvasható tárak
mesterlemez - nagyüzemi préselés útján készül használata: olvasásához egy DVD-ROM meghajtó egység is szükséges, ami képes olvasni a CD formátumokat is. DVD-ROM pl.: újságmellékletek, jogtár, játék

35 DVD-R, DVD+R a felhasználó számára csak egyszer írható tárak
használata: az íráshoz egy író egység és egy speciális program is szükséges. az egyszer írható DVD meghajtó képes olvasni is a CD és a DVD lemezeket is. írási technológiák hasonlóak a CD-nél olvasottakhoz

36 DVD-RW, DVD+RW, DVD RAM elnevezései: törölhető, újraírható, többször írható törölhető, majd ismételten írható tárak. használata: egy speciális újraíró berendezés szükséges és a program. a meghajtó a CD, DVD formátumokat tudja olvasni, írni csak a meghatározott DVD formátumot képes. az újraíró berendezés az egyszer írható eszközöket is tudja írni és tudja olvasni az adatokat. technológia: fázisváltós festékpolimeres

37 DVD régió kódok: A DVD-Video elterjedését nagyban segítette az, hogy minden ma gyártott DVD lemez régiókódos. (Némelyik lemezen a szabad régiókód van beállítva.) Ennek az az oka, hogy DVD Konzorcium, azért hogy a filmek megjelenési idejét szabályozza, a világot hat gazdasági régióra osztotta. A különböző régiókóddal gyártott DVD-ket csak a vele azonos kódú lejátszón tudják lejátszani

38 A régiókód-védelem a számítógépen két szinten van megvalósítva: szoftveresen illetve hardveresen. A szoftveres védelem magában Windows-ban található, az operációs rendszer nem engedi, hogy a DVD meghajtó régiókódját ötnél többször megváltoztassuk. Ugyanez a védelem bizonyos meghajtókban hardveresen is meg van valósítva, illetve bizonyos lejátszók fix régiókóddal rendelkeznek, azaz csak egy fajta lemezt hajlandóak lejátszani.

39

40 DVD régió kódok felosztása:
-0: bárhol játszhatók - 1: Kanada, Amerikai Egyesült Államok és külbirtokai - 2: Európa, Grönland, Dél-afrikai Köztársaság, Japán, Lesotho, Szváziföld, Egyiptom,Közel-Kelet - 3: Délkelet-Ázsia, Dél-Korea, Hongkong, Indonézia, Fülöp- szigetek, Tajvan - 4: Ausztrália, Új-Zéland, Mexikó, Közép- és Dél-Amerika - 5: Oroszország és FÁK (volt szovjet tagállamok), Indiai szubkontinens, Mongólia, Észak-Korea, Afrika nem említett részei - 6: Kína - 7: nem használt - 8: nemzetközi területek, például repülőgépek, hajók, olajfúró tornyok, stb.

41 CD és DVD optikai meghajtók
CD-ROM.....CD olvasó CD-író.....CD-R író + olvasó CD-újraíró.....CD-RW és CD-R író + olvasó pl. 32/10/40 = írás 32x, újraírás 10x, olvasás 40x Combo.....DVD olvasó, CD olvasó, író, újraíró DVD-ROM.....DVD olvasó (kivéve a DVD-RAM), CD olvasó DVD-író.....DVD olvasó (kivéve DVD-RAM), DVD –R és -RW vagy +R és +RW vagy mindet író, CD olvasó, író, újraíró DVD DL-író.....olyan DVD-író, amely a 2 rétegű DVD-t is írja LightScribe DVD +/-RW.....olyan DVD-író, ami a lemez cimke részére lézerfénnyel feliratokat, állóképeket képes „nyomtatni”. Labelflash..... olyan DVD-író, ami nem a lemez cimke részére, hanem az írható felületére képes lézerfénnyel feliratokat, állóképeket „nyomtatni”. DVD-RAM.....Bármely DVD és CD formátumot olvassa, CD és DVD-RAM író, újraíró. Multiburner (SuperDrive, Super Multi)..... Bármely DVD és CD formátumot olvassa, írja, újraírja. Multibay.....laptopok cserélhető optikai meghajtója különböző képességekkel.

42 Optikai tárak fejlesztése
vörös lézeres technológia fejlesztése EVD FVD TeraDisc új, kék lézeres technológia blue-ray disc (BD) HD-DVD holografikus technológia HVD HVC

43 EVD kínai konzorcium – eWorld Enhanced Versatile Disc
2003. decemberétől vörös lézert alkalmazták EVD lejátszók a DVD-t képesek kezelni

44 FVD tajvani Ipari Technológiai Kutatóintézet vörös lézeres formátum
Forward Versatile Disc (FVD) 1 vagy 2 rétegű 5,5 GB/ 11 GB kapacitás

45 TeraDisc vörös lézeres technológia fejlesztése 100 adattároló réteg
várható piacra kerülés: 2009. várható ár: $ 3.000

46 HD-DVD Advanced Optical Disc (AOD)
DVD fizikai formátuma, de kék lézerrel rétegenként 15 GB kapacitás

47 HVC Holographic Versatile Card (HVC)

48 Blu-ray Disc (BD) új fizikai formátum
10 órányi videó fér rá rétegenként kék lézert használ ~430 nm 1 vagy 2 rétegű lemez GB kapacitású használata: BD-meghajtóval

49

50 A Blue-ray meghajtók sebessége
1x > 4,5 MB/s [~3x DVD] 2x > 9 MB/s [~7x DVD] 4x > 18 MB/s [~14x DVD]

51 Technológiák összehasonlítása
Blue-ray hullámhossz: 450 nm DVD hullámhossz: 650 nm CD hullámhossz: 720 nm adathordozó réteg adathordozó réteg adathordozó réteg borító réteg (0,1 mm)

52 Technológiák összehasonlítása

53 A különböző lézerek:

54 vége