Параметры жестких дисков

Параметры жестких дисков. Практически все современные жесткие диски выпускаются по технологии, использующей магниторезистивный эффект. Благодаря этому в последние годы емкость дисков растет быстрыми темпами за счет повышения плотности записи информации.

Появление в 1999 году изобретенных фирмой IBM головок с гигантским магниторезистивным эффектом GMR -Giant Magnetic Resistance привело к повышению плотности записи до 6,4 Гб на одну пластину. Теоретически достижимый предел составляет около 20 Гб, поэтому развитие технологии продолжается. Однако освоить ее могут только крупнейшие производители, потому что организация изготовления многослойных головок требует крупных финансовых и интеллектуальных затрат. Пока в промышленных масштабах головки GMR выпускают IBM, Fujitsu и немногие другие фирмы.

Скорость вращения жесткого диска в основном влияет на сокращение среднего времени доступа. Повышение общей производительности особенно заметно при выборке большого числа файлов. Сегодня стандартом для жестких дисков с интерфейсом IDE считается значение 5400 оборотов в минуту среднее время доступа 9 - 10 мс, с интерфейсом SCSI - 7200 об мин среднее время доступа 7 - 8 мс. Изделия более высокого уровня имеют частоты вращения соответственно 7200 и 10000 об мин среднее время доступа 5 - 6 мс. Для интерфейса SCSI появились диски с частотами вращения до 15000 оборотов в минуту.

Каждая ступенька прироста обеспечивает увеличение общей производительности примерно на 25 . Большинство винчестеров, предназначенных для домашних компьютеров, имеют интерфейс IDE. Этот стандарт, возникший более 10 лет назад, уже давно не является самым быстрым и надежным для устройств хранения информации. Более совершенен другой интерфейс - SCSI, который имеет большую скорость и работает стабильнее. Однако устройства этого типа дороже обычных.

К тому же они требуют специальный контроллер, который установлен только на очень дорогих материнских платах. Дисковод CD-ROMМультимедийный компьютер должен иметь дисковод для чтения компакт-дисков - CD-ROM CD Read Only Memory - память только для чтения на компакт-дисках. Это обязательное требование. Появился этот дисковод сравнительно давно - более 10 лет назад. Но и сегодня найти ему замену непросто.

Такая популярность CD-ROM обусловлена очень малой стоимостью хранения информации, большой емкостью носителя и универсальностью. CD-ROM пригоден для хранения самых различных форматов данных Цифровая, компьютерная информация Звуковая информация в формате AudioCD до 80 минут звучания Звуковой информации в формате MP3 около 9 часов звучания Видеоинформации в формате VideoCD и CD-I до 1 часа видео Изображений, записанных в формате библиотеки фотографий фирмы Kodak Kodak PhotoCD И множества других видов информации.

Носителем информации на компакт-диске является рельефная подложка из поликарбоната, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет металла обычно алюминия. При записи матрицы компакт-диска лазерный луч прожигает в ней крохотные ямки - питы. При чтении диска в CD-ROM световой поток от лазера фокусируется с помощью оптической системы таким образом, что точка фокуса располагается на поверхности дискового носителя записи. При совмещении точки фокуса с питом, отраженный от поверхности микроуглубления световой поток за счет дифракции практически не попадает на поверхность линзы. Однако если световой поток отражается от поверхности диска, покрытого защитным слоем, он достигает линзы и, пройдя через расщепитель, попадает на фотоприемник.

При этом логической единице соответствует участок отражающей поверхности, а логическому нулю - участок рассеивающей поверхности, то есть микроуглубление. В компьютер компакт-диск пришел из техники цифровой аудиозаписи. Аудио компакт-диск, называемый AudioCD, как и грампластинка, имеет один спиральный трек, начинающийся с периферийной стороны диска.

Эта спираль имела 22188 витков и длину более 5 километров. Для выравнивания продольной плотности записи диск вращается с переменной скоростью, а привод обеспечивает постоянство линейной скорости носителя, проходящего под головкой. Скорость считывания аудиоданных, требуемая для воспроизведения звука в реальном времени, соответствует информационной скорости 150 Кб с. Диск способен хранить информацию 74 минут звучания стереофонического аудиосигнала с частотой квантования 44,1 кГц и 16-разрядными выборками.

На диске диаметром 120 мм используется только одна поверхность. В таком же виде появились и первые компакт-диски для хранения данных. Современные приводы CD-ROM достигли высоких скоростей считывания информации благодаря внедрению технологии CAV Constant Angular Velocity - постоянная угловая скорость. В этом режиме угловая скорость диска остается постоянной, соответственно на периферийных участках диска данные считываются с большей скоростью, чем на внутренних участках.

Средняя скорость считывания при этом гораздо ближе к минимальным значениям, поскольку запись на диске начинается с внутренних областей. Сегодняшние максимальные скорости дисководов CD-ROM, указываемые производителями, традиционно рассчитываются исходя из кратности по отношению к стандартной единице, равной производительности первых CD-ROM 150 Кб с. Самые современные дисководы имеют 58-кратную скорость считывания.

Так как дальнейшее увеличение производительности за счет увеличения частоты вращения диска практически невозможно из-за ограничений по механике, сейчас ведутся исследования в других направлениях. Например, фирма Zen Research разработала технологию TrueX, суть которой заключается в параллельном считывании данных с нескольких соседних витков дорожки. Таким образом обеспечивается практически одинаковая скорость считывания по всей поверхности диска, а производительность заметно возрастает.

Главный недостаток стандартных дисководов CD-ROM - возможность считывать, но не записывать информацию. Для этого необходимы другие устройства - дисководы CD-R или CD-RW. Дисковод DVDВ самом начале аббревиатура DVD обозначала Digital Video Disk - цифровой видеодиск. Однако позднее консорциум DVD отказался от этой расшифровки. Произошло это потому, что стало ясно на свет родилась не просто новая модель VideoCD, а универсальный носитель информации - как видео и аудио, так и компьютерных данных.

Привод DVD тоже является мультимедийным устройством, но пока массового распространения, как CD-ROM, не получил из-за высокой цены. Впервые слово DVD мир услышал 8 декабря 1995 года. Возвестили рождение нового стандарта крупнейшие мировые производители аудио-видео аппаратуры и носителей, объединившиеся в DVD Consortium JVC, Hitachi, Matsushita, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sony, Thompson и Toshiba, а также гигант киноиндустрии Time Warner.

Позднее мощный альянс раскололся - Sony и Philips заявили, что будут разрабатывать свою собственную технологию. В итоге они создали собственный стандарт PC-RW. Впрочем, и оставшиеся члены консорциума до недавних пор не могли сойтись во взглядах на будущее DVD. Каким быть DVD-диску - односторонним однослойным или двусторонним многослойным? Словом, возникла неразбериха, которая подпортила репутацию еще не родившемуся DVD. В 1997 - начале 1998 годах между членами DVD консорциума едва не разгорелась настоящая война каждый участник предлагал свой стандарт и доказывал, что он самый лучший. Поэтому пока что неиспользованные резервы DVD решили заморозить, ограничившись самым простым и уже утвержденным вариантом - один слой, одна сторона.

По внешнему виду DVD не очень отличается от обычного компакт диска. Преимущество DVD - его высокая емкость. Даже в самом простом варианте в виде одностороннего однослойного диска емкость DVD составляет 4,7 Гб, что в восемь раз превышает объем компакт-диска. А ведь диск DVD может быть и двусторонним, многослойным.

В таком виде его объем может достигнуть 17 Гб. На одном диске можно уместить до 140 минут видео с пятью альтернативными звуковыми дорожками на разных языках и четырьмя каналами субтитров. Причем качество, обеспечиваемое DVD, оставляет далеко позади все другие виды носителей. В настоящее время спецификация на формат DVD-ROM только чтение является стандартной и соблюдается всеми производителями.

С помощью приводов DVD-ROM можно считывать данные с лазерных компакт-дисков форматов CD-ROM, CD-R, CD-RW, дисков DVD-ROM односторонних, двусторонних, однослойных, многослойных, дисков видео DVD. Для воспроизведения видео высокого качества в формате MPEG-2 не требуется наличия других дополнительных устройств. Для воспроизведения звукового сопровождения качества Dolby Digital необходима поддержка этого формата со стороны звуковой каты. Современные устройства DVD-ROM относятся уже к третьему поколению.

Чтение данных осуществляется в режиме CAV постоянной угловой скорости, кратность для дисков DVD лежит в диапазоне 2 - 6, при чтении дисков CD-ROM скорость повыше - от 10 до 24. Отдельную группу образуют дисководы с возможностью записи на носитель - дисковод DVD-R однократная запись , DVD-RAM и DVD RW оба с возможностью многократной записи. Звуковая карта Мультимедийный компьютер обязательно должен уметь воспроизводить качественный звук. Основным устройством для работы со звуком стали специализированные звуковые карты.

Они появились на рынке около 10 лет назад. Сама по себе звуковая карта звучать, разумеется, не может. Поэтому для того, чтобы услышать звук к ней необходимо подключить колонки. На большинстве звуковых карт имеются два входа линейный и для микрофона, один или два выхода для колонок и для наушников, а также разъем для подключения внешнего MIDI-устройства или джойстика. Устройство и принцип работыЛюбая звуковая карта имеет дело с двумя основными форматами компьютерного звука цифровой Wave-формат и синтезированный MIDI . Следовательно, в ее конструкции есть два основных элемента, отвечающих за работу с этими видами звука Цифро-аналоговый и аналогово-цифровой преобразователь ЦАП АЦП и синтезатор.

Разумеется, на плате располагаются и другие элементы, например, микросхема, отвечающая за обработку сжатого звука, а иногда - еще и модуль спецэффектов. Цифровой звук можно сравнить с фотографией. Это точная цифровая копия музыки, человеческой речи и любого другого звука.

Принцип воспроизведения такого звука звуковой картой похож на принцип работы магнитофона. В этом случае звуковая карта лишь переводит цифровой звук в аналоговую форму. Возможно и обратное - аналогово-цифровое преобразование. Оно происходит при записи в компьютер звука от внешнего источника. Цифровой звук - основной стандарт компьютерного звука сегодня. Именно оцифрованный звук мы слышим, играя в компьютерные игры, слушая аудио компакт-диск или просматривая мультимедиа-энциклопедию.

Если цифровой звук можно сравнить фотографией, то синтезированный MIDI звук можно уподобить конструкции, собираемой из стандартных блоков. Блоки - это, проще говоря, звуки, сыгранные определенным инструментом. При воспроизведении MIDI-музыки на звуковую карту идет не цифровой звуковой поток, а команды, заставляющие ее воспроизводить какую-либо ноту определенным музыкальным инструментом. И звуковая карта конструирует из посланного ей кода какую-нибудь мелодию.

Существуют два основных метода воспроизведения MIDI-звука - с помощью частотного синтеза FM-синтезатор или волновой таблицы Wavetable-синтезатор. В FM-синтезаторе каждый инструмент описан как совокупность нескольких частотных генераторов простых частот, для каждой из которых заданы амплитуда, частота, фаза и другие параметры. Поэтому качество музыки на звуковой карте с FM-синтезатором оставляет желать лучшего. В настоящее время все крупные производители звуковых карт прекратили их выпуск.

В табличном синтезаторе используется волновая таблица. Это своего рода банк, где хранятся оцифрованные образцы звучания реальных инструментов. Поэтому музыка на табличном синтезаторе звучит более реалистично и качественно. Табличным синтезатором снабжены практически все современные звуковые карты.