Супервместительная «болванка»
Азиатские ученые разработали технологию, позволяющую записать на один оптический диск до 700 ТБ информации. Данные о своей работе они опубликовали в журнале Science Advances, указав в статье, что столь существенный массив данных они смогли уместить на оптическом диске диаметром 120 мм.
Над новой технологией работали специалисты Шанхайского политехнического университета под руководством академика Гу Миня (Gu Ming) и сотрудники Королевского Мельбурнского технологического института (Австралия) в команде профессора Лю Сяоганга (Liu Xiaogang). Помощь им оказывали ученые из Национального университета Сингапура.
120 мм – это диаметр всех современных оптических дисков – CD, DVD и Blu-ray. Ни один из них не способен хранить такой объем информации – самый емкий DVD (двухслойный и двусторонний) вмещает 17,1 ГБ, а на четырехслойном Blu-ray можно уместить до 128 ГБ.
О стоимости одного 700-терабайтного диска остается только догадываться
Обычный однослойный диск Blu-ray рассчитан на 25 ГБ данных. Таким образом, разработанная учеными технология позволяет заменить одним диском 28 тыс. таких однослойных Blu-ray. Кроме того, на март 2021 г. в мире не существовало ни одного серийно выпускаемого носителя информации подобной емкости – популярные сейчас твердотельные накопители (SSD) и постепенно уходящие в прошлое жесткие диски (HDD) рассчитаны на хранение нескольких десятков терабайт, но никак не сотен.
Накопители DVD
- Подробности
- Родительская категория: Устройства оптического хранения данных
- Категория: Накопители DVD
DVD (Digital Versatile Disc) — это цифровой универсальный диск или, проще говоря, компакт-диск высокой емкости. Фактически каждый накопитель DVD-ROM является дисководом CD-ROM, т.е. накопители этого типа могут читать как обычные компакт-диски, так и DVD. Цифровые универсальные диски используют ту же оптическую технологию, что и компактдиски, и отличаются только более высокой плотностью записи. Стандарт DVD значительно увеличивает объем памяти и, следовательно, объем приложений, записываемых на компактдисках. Диски CD-ROM могут содержать максимум 737 Мбайт данных (80-минутный диск), что на первый взгляд кажется довольно неплохим показателем. К сожалению, этого уже недостаточно для многих современных приложений, особенно при активном использовании видео. DVD, в свою очередь, могут содержать до 4,7 Гбайт (однослойный диск) или 8,5 Гбайт (двухслойный диск) данных на каждой стороне, что примерно в 11,5 раза больше по сравнению со стандартными компакт-дисками. Емкость двусторонних DVD, естественно, в два раза выше емкости односторонних. Однако в настоящее время для считывания данных со второй стороны приходится переворачивать диск.
На DVD можно записать до двух информационных слоев, при этом емкость стандартного одностороннего однослойного диска равна 4,7 Гбайт. Новый диск имеет такой же диаметр, как и диски CD, однако он в два раза тоньше (0,6 мм). Применяя сжатие MPEG-2, на новом диске можно поместить 133 минуты видео — полнометражный фильм с тремя каналами качественного звука и четырьмя каналами субтитров. Используя оба слоя одностороннего диска, можно записать на него 240-минутный фильм. В значениях емкости оптических дисков нет никакой кабалистики. Диски DVD были непосредственно связаны с производством фильмов, и киноиндустрия уже давно считала этот тип носителей дешевле и надежнее видеокассет.
Цифровые универсальные диски пришли на смену компакт-дискам и видеокассетам. Приобретенные или взятые напрокат DVD выполняют те же функции, что и лента видеомагнитофона, но обеспечивают более высокое качество звука и изображения. Как и компактдиски, которые предназначались, в первую очередь, для музыкальных записей, DVD могут использоваться для самых разных целей, в том числе и для хранения компьютерных данных.
Примечание!
Очень важно понимать разницу между DVD-Video и DVD-ROM. Первый диск содержит только видео и воспроизводится в проигрывателе DVD, а второй включает различные типы данных и считывается с помощью накопителя DVD в компьютере
Эти два типа дисков можно сравнить с музыкальным компакт-диском и CD-ROM. Накопители DVD способны проигрывать кинофильмы DVD-Video (с помощью аппаратного или программного кодировщика MPEG-2), однако проигрыватели DVD-Video нельзя использовать для доступа к данным DVD-ROM.
Оптические диски
Данные могут храниться на оптических дисках формата CD (от англ. Compact Disc), емкостью до 700 Мб и дисках формата DVD (от англ. Digital Versatile Disc – цифровой многоцелевой диск), емкостью до 4.7 Гб для однослойных дисков (SL – Single Layer) и 7.9 Гб для двухслойных (DL – Double Layer).
В свою очередь, оптические диски разделяются на одноразовые, записать которые можно только один раз – CD-R (или DVD-R) диски, и многоразовые, допускающие многократную перезапись – CD-RW (или DVD-RW) диски.
На компьютерном жаргоне чистые диски без записи называют «болванками», а процесс записи «прожигом». Для считывания и записи дисков служит специальное устройство, называемое приводом компакт дисков – DVD-ROM, который установлен в системный блок, приемный лоток устройства выходит на лицевую панель системника. DVD-ROM является универсальным устройством, позволяющим как считывать, так и записывать диски обоих форматов (CD и DVD). Для того, чтобы поместить диск в привод, нужно нажать кнопку на его панели, из привода выдвинется лоток, на который нужно положить диск блестящей стороной вниз. После чего нажать кнопку еще раз или легко подтолкнуть сам лоток, чтобы он закрылся.
Виды CD дисков
CD диски, или компакт-диски
, изначально были предназначены для записи и воспроизведения музыки, но теперь используются для хранения практически любой компьютерной информации. Запись и чтение информации дисков осуществляются при помощи лазера. Толщина компакт-диска — 1,2 мм, диаметр — 120 мм, емкость — 650 или 700 MB (соответствует 74 или 80 минутам звучания). Существуют мини CD
диаметром 80 мм, но их емкость меньше — 190-200 MB (21 минута звучания). Мини CD можно прочитать на любом носителе, кроме автомагнитолы. Бывают фигурные компакт-диски
разнообразной формы, их выпускают в основном в коммерческих целях. Такие диски не рекомендуют применять в компьютерных приводах, потому что на высокой скорости вращения они могут лопнуть.
CD диски можно разделить на CD-ROM, CD-R и CD-RW. Это деление обусловлено возможностью записать на диск информацию и предназначением диска. Информация на диске CD-ROM
записана производителем, изменить или удалить ее нельзя, можно только прочитать данные. На диски CD-R
(их иногда еще называют «болванками») можно записать свою информацию, но стереть или изменить ее будет невозможно. Если на диске осталось свободное место, и при записи вы разрешили опцию добавления информации, можно будет дописать на диск файлы. Диски CD-RW
поддерживают удаление и перезапись информации, но такие диски будут читаться не всеми приводами.
DVD-R(A)
DVD-R(A) позиционируется как профессиональный стандарт, и является прямым наследником предыдущих DVD-R. С которыми имеет обратную совместимость. Например, болванки выпущенные по 1.0 и 1.9 спецификациям могут записываться на DVD-R(A) приводах. Из других существенных отличий, появившихся в этом варианте DVD-R, можно отметить поддержку Cutting Master Format (CMF). Это позволяет использовать DVD-R(A) диски в качестве мастер дисков для дальнейшей печати, вместо долго использовавшейся для этого DVL ленты. Это достигается возможностью использовать часть lead-in зоны диска для хранения DDP (Disk Description Protocol) заголовка. Впрочем, несмотря на CMF, возможность хранить защищённую CSS информацию на DVD-R(A) так и не появилась. Но всё равно, именно CMF позволяет позиционировать DVD-R(A) на профессиональный рынок.
HDD-диски
Винчестер, HDD или жесткий диск – это аппаратное устройство с энергонезависимой памятью, что означает полное сохранение информации, даже при отключенном питании. Является вторичным запоминающим устройством, состоящим из одной или нескольких пластин, на которые записываются данные с использованием магнитной головки. HDD находятся внутри системного блока в отсеке дисководов. Подключаются к материнской плате с помощью кабеля ATA, SCSI или SATA и к блоку питания.
Первый жесткий диск был разработан американской компанией IBM в 1956 году. Технологию применили в качестве нового вида носителей информации для коммерческого компьютера IBM 350 RAMAC. Аббревиатура расшифровывается как «метод случайного доступа к учету и контролю».
Чтобы вместить девайс у себя дома, потребовалась бы целая комната. Внутри диска было 50 алюминиевых пластин по 61 см в диаметре и 2,5 см шириной. Размер системы хранения данных приравнивался к двум холодильникам. Его вес составлял 900 кг. Емкость RAMAC была всего лишь 5МБ. Смешная цифра на сегодняшний день. Но 60 лет назад это расценивалось как технология завтрашнего дня. После анонсирования разработки, ежедневная газета города Сан Хосе выпустила репортаж под названием «Машина с суперпамятью!».
Оптические носители
С появлением квантового генератора началась популяризация оптических запоминающих устройств. Запись осуществляется лазером, а считываются данные за счет оптического излучения. Примеры носителей информации:
- Blu-ray диски;
- CD-ROM диски;
- CD-R и CD-RW диски;
- DVD-R, DVD+R, DVD-RW и DVD+RW.
Устройство представляет собой диск, покрытый слоем поликарбоната. На поверхности находятся микроуглубления, которые считываются лазером при сканировании. Первый коммерческий лазерный диск появился на рынке в 1978 году, а в 1982 году японская компания SONY и Philips выпустили в продажу компакт-диски. Их диаметр составлял 12 см, а разрешение было увеличено до 16 бит.
Электронные носители информации формата CD использовались исключительно для воспроизведения звуковой записи. Но на то время это была передовая технология, за которую в 2009 году Royal Philips Electronics получила награду IEEE. А в январе 2015 года CD был награжден как ценнейшая инновация.
В 1995 году появились цифровые универсальные диски или DVD, ставшие оптическими носителями нового поколения. Для их создания использовалась технология другого типа. Вместо красного лазер DVD использует более короткий инфракрасный свет, что увеличивает объем носителя информации. Двухслойные DVD-диски способны хранить до 8,5 Гбайта данных.
От мейнфреймов к ПК
Изначально дискеты использовались в мейнфреймах — больших универсальных компьютерных системах. Но в середине 1970-х гг. они сыграли важную роль в революции персональных компьютеров.
Стоимость 8-дюймовых дисководов и контроллеров была довольно высокой, и сначала любители ПК продолжали использовать в качестве накопителей бумажные ленты или кассеты. Но технология продолжала развиваться. В 1976 году Shugart Associates изобрела гибкий диск на 5,25 дюйма (13,3 см), меньший по размеру и дешевый накопитель, для которого требовался более экономичный дисковод.
Дисководы Apple Disk II (1978) успешно вывели дискеты в мейнстрим. Стивен Штенгель
Прорывные технологии в разработке персональных компьютеров сделали гибкий диск массовым накопителем.
Хотя кассетные дисководы все еще использовались в недорогих домашних компьютерах вплоть до середины-конца 1980-х гг., уже к концу 1970-х гг. гибкие диски стали стандартной комплектующей для первых ПК, ориентированных на бизнес. В 1981 году IBM 5150 поставлялся с портами для двух внутренних дисководов на 5,25 дюйма.
Магнитные диски
И последним видом электронного носителя считаются магнитные устройства. К ним относят магнитные ленты, дискеты и жесткие диски. Поскольку первое и второе оборудование сейчас не используется, речь пойдет о ЖД.
Жесткий диск – это устройство, которое имеет произвольный доступ и основано на технологии магнитной записи. На данный момент это основной накопитель большинства современных компьютерных систем.
Его главным отличием от предыдущего вида, дискеты, является то, что запись осуществляется на алюминиевые или стеклянные пластины, которые покрывают слоем ферромагнитного материала.
OMR-карты
Представляют собой листы плотной бумаги с информацией, записанной человеком в виде оптических меток. Сканер распознает метки и обрабатывает данные. OMR-карты используют для составления опросников, тестов с опциональным выбором, бюллетеней и форм, которые необходимо заполнять вручную.
Технология основана на принципе составления перфокарт. Но машина считывает не сквозные отверстия, а выпуклости, или оптические метки. Погрешность исчислений составляет менее 1 %, поэтому OMR-технологию продолжают использовать государственные учреждения, экзаменационные органы, лотереи и букмекерские конторы.
Какие бывают компакт-диски
Современный рынок цифровых носителей информации предлагает несколько типов компакт-дисков:
- практически отжившие свой век классические CD-ROM, аудиозаписи на которых можно было только прослушивать, а файлы других форматов – переносить на ПК;
- «болванки» CD-R емкостью 700 Мб, информацию на которые можно было записать единожды и носители типа CD-RW, пригодные для многократной перезаписи;
- диски DVD повышенной вместительности (до 4,7 Гб) и его усовершенствованная двухслойная двусторонняя модификация (до 8,5 Гб и даже больше), речь о которых более подробно пойдет ниже.
Сегодняшнее молодое поколение вряд ли сможет уверенно ответить на вопрос, что такое классический «одноразовый» CD-диск. А вот что такое DVD они прекрасно знают, поскольку этот тип носителей наряду с набирающим все большую популярность форматом Blu-Ray является в наши дни наиболее популярными типами оптических накопителей информации различного рода.
Сканирование поверхностных ошибок
Оптический носитель может прогнозно сканироваться на предмет ошибок и износа носителя задолго до того, как какие-либо данные станут нечитаемыми.
Более высокий уровень ошибок может указывать на износ и / или низкое качество носителя, физическое повреждение, нечистую поверхность и / или носитель, записанный с использованием неисправного оптического привода. Эти ошибки в некоторой степени можно компенсировать с помощью исправления ошибок.
Программное обеспечение для поиска ошибок включает Nero DiscSpeed , k-probe, Opti Drive Control (ранее «CD speed 2000») и DVD info Pro для Windows и для кроссплатформенность.
Поддержка функции сканирования ошибок зависит от производителя и модели оптического привода.
Типы ошибок
Существуют различные типы измерения ошибок, включая так называемый «C1», Ошибки «C2 » и «CU» , а также «ошибки PI / PO (внутренняя / внешняя пара)» и более критические . Измерения ошибок с более мелким зерном на компакт-дисках, поддерживаемых очень небольшим количеством оптических приводов, называются E11, E21, E31, E21, E22, E32.
«CU» и «POF» представляют собой неисправимые ошибки на компакт-дисках с данными и DVD соответственно, таким образом, потеря данных, и могут быть результатом слишком большого количества последовательных более мелких ошибок.
Из-за более слабой коррекции ошибок, используемой на Audio CD (Red Book стандарт) и Video CD (White Book standard), C2 ошибки уже приводят к потере данных. Однако даже с ошибками C2 ущерб в какой-то степени невосприимчив.
Диски Blu-Ray используют так называемые параметры ошибок LDC (междугородные коды) и BIS (субкоды индикации пакетов). По словам разработчика программного обеспечения Opti Drive Control, диск можно считать исправным при частоте ошибок LDC ниже 13 и частоте ошибок BIS ниже 15.
Из истории развития носителей информации
В эпоху становления человеческого общества людям хватало стен пещеры, чтобы зафиксировать нужную им информацию. Такая «база данных» целиком уместилась бы да флэш-карте размером в мегабайт. Однако за последние несколько десятков тысяч лет объем информации, которой вынужден оперировать человек, существенно возрос. Теперь для хранения данных широко используются дисковые накопители и облачные хранилища данных.
Считается, что история записи информации и ее хранения началась около 40 тыс. лет назад. Поверхности скал и стены пещер сохранили изображения представителей животного мира позднего палеолита. Гораздо позже в обиход вошли пластинки из глины. На поверхности такого древнего «планшета» человек мог наносить изображения и делать записи посредством заостренной палочки. Когда глиняный состав высыхал, запись фиксировалась на носителе. Недостаток глиняной формы хранения информации очевиден: такие таблички отличались хрупкостью и недолговечностью.
Примерно пять тысяч лет назад в Египте стали использовать более совершенный носитель информации – папирус. Сведения заносили на особые листы, которые изготовлялись из специально обработанных стеблей растения. Этот вид хранения данных был более совершенным: листы папируса легче глиняных табличек, писать на них гораздо удобнее. Данный вид хранения информации дожил в Европе до XI века новой эры.
В другой части света – в Южной Америке – хитроумные инки изобрели тем временем узелковое письмо. Информация в данном случае закреплялась при помощи узлов, которые в определенной последовательности завязывали на нити или веревке. Существовали целые «книги» из узелков, где фиксировались сведения о численности населения империи инков, о налоговых сборах, хозяйственной деятельности индейцев.
Впоследствии основным носителем информации на планете на несколько веков стала бумага. Ее применяли для печатания книг и средств массовой информации. В начале XIX века стали появляться первые перфокарты. Их делали из плотного картона. Эти примитивные машинные носители информации стали широко использовать для механического счета. Они нашли применение, в частности, при проведении переписей населения, их использовали и для управления ткацкими станками. Человечество вплотную приблизилось к технологическому прорыву, который произошел в XX веке. На смену механическим устройствам пришла электронная техника.
Разница между CD и DVD
Для работы с данными на DVD используется красный лазер с длиной волны 650 нм против 780 нм у CD. Шаг дорожки в 2 раза короче, чем у СД – 0,74 мкм.
Мнение эксперта
Карнаух Екатерина Владимировна
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»
Информация записывается лазером на пластиковую основу, которая покрыта слоем металла – алюминия, золота, серебра. Лазер создает в слое углубления различной длины, которые расположены по спирали в виде дорожек. Разница между СД и ДВД заметна и в размерах этих углублений, что напрямую влияет на объем, который можно в них вместить. У CD минимальная длина углубления как минимум в 2 раза меньше, чем у ДВД: 0,83 нм против 0,4 нм.
Физически у DVD-диска 1 или 2 рабочие стороны и 1 или 2 рабочих слоя на каждой из них. От этого зависит емкость, вместительный вариант может содержать до 17 ГБ информации (двусторонний двухслойный диск). Так удается повысить емкость при сохранении размера. СД же только 1-слойные и 1-сторонние.
От аналоговых к цифровым
Аналоговые
форматы оставались массовыми долгое время. Однако они обладают рядом серьезных
недостатков:
·низкое качество записи,
·снижение качества при перезаписи,
·постепенное снижение качества при многократном
воспроизведении,
·ограниченный срок хранения материала,
·большая кассета и тяжелое устройство.
Избавиться от
указанных проблем можно было только переходом на цифровые способы записи,
подразумевающие использование соответствующих устройств и носителей. Основными
преимуществами являются:
·долговечность сохранения информации,
ограниченная только сроками «жизни» носителя,
·отсутствие потери качества при многократной
перезаписи (десятая копия, которая делается с девятой, которая …, полностью
совпадает с оригиналом).
Важной вехой в
становлении рынка компактных цифровых видеокамер стал формат Digital-8, предусматривающий конструктивную совместимость с
аналоговыми кассетами форматов Video-8 и Hi-8. Однако благодаря
новым технологиям были созданы высококачественные миниатюрные компоненты.
Дополненные соответствующими носителями, они позволили уменьшить габариты
видеоустройств
В первую очередь это касается видеокамер
Однако благодаря
новым технологиям были созданы высококачественные миниатюрные компоненты.
Дополненные соответствующими носителями, они позволили уменьшить габариты
видеоустройств. В первую очередь это касается видеокамер.
Значительную роль
в становлении рынка устройств, обеспечивающих запись видеоинформации,
обеспечила разработка стандарта DV, бытовым вариантом
реализации которого стали кассеты MiniDV.
Из технических характеристик необходимо отметить высокое
разрешение в кадре — 720х576 пикселов. Этот стандарт качественнее не
только аналогового VHS, но даже и Super VHS. Кассеты MiniDV стали стандартом в мире
видеокамер. Их размер, составляющий 66х48х12мм
(немногим больше спичечного коробка) позволяет обеспечить малые габариты камер. Что же касается размеров кассет, то наглядное
представление дает Фото 1.
Фото 1. Видеокассеты VHSи MiniDV
Облачные хранилища
Облачные онлайн-хранилища – это современные носители информации, представляющие собой сеть из мощных серверов. Вся информация хранится удаленно. Каждый пользователь может получать к данным доступ в любое время и из любой точки мира. Недостаток в полной зависимости от интернета. Если у вас нет подключения к Сети или Wi-Fi, доступ к данным закрыт.
Облачные хранилища гораздо дешевле своих физических аналогов и обладают большим объемом. Технология активно используется в корпоративной и образовательной среде, разработке и проектировании веб-приложений компьютерного софта. На облаке можно хранить любые файлы, программы, резервные копии, использовать их как среду разработки.
Из всех перечисленных видов носителей информации самыми перспективными являются облачные хранилища. Также все больше пользователей ПК переходят с магнитных жестких дисков на твердотельные накопители и носители с Flash-памятью. Развитие голографических технологий и искусственного интеллекта обещает появление принципиально новых девайсов, которые оставят флешки, SDD и диски далеко позади.
3,5-дюймовые дискеты
Одновременно с этим шло движение вперед в сфере малых форматов. Знание магнитных свойств пригодилось при создании дискет, данные с которых считывались с помощью специального дисковода. Первый подобный аналог был представлен IBM в 1971 году. Плотность записи на такие информационные носители составляла до 3 мегабайт. Основой дискеты был гибкий диск, покрывавшийся специальным слоем из ферромагнетиков.
Главное достижение – уменьшение физических размеров носителя – сделало данный формат главным на рынке на протяжении четверти века. Только в США в 80-е ежегодно производилось до 300 миллионов новых дискет.
Несмотря на массу преимуществ, новинка имела и недостатки – чувствительность к магнитному воздействию и малая емкость по сравнению с все увеличивающимися потребностями рядового пользователя компьютера.
DVD и компания: нестираемые и долговечные
Использование DVD и Blu-ray довольно проблематичное по сравнению с жесткими дисками и в первую очередь с облаком — в первую очередь из-за их ограниченной емкости, а также поскольку каждый диск необходимо отдельно компоновать и медленно записывать. Однако у таких носителей есть и свои преимущества: на этих одноразовых устройствах, рекомендованных нами для третьего этапа, данные невозможно изменить или удалить. При этом сами диски небольшие и недорогие, вследствие чего их без проблем можно хранить вне дома.
За и против: DVD/Blu-ray в качестве долгосрочного архива
Сложность записи на оптические диски одновременно является достоинством и недостатком: после того как данные попадут на DVD или Blu-ray, их уже нельзя будет удалить или изменит
Поскольку резервное копирование такого рода осуществляется лишь несколько раз в год, сложная процедура вас не обременит и станет лишь хорошим толчком к отсортировке лишних файлов.
Необходимость в дополнительном оборудовании зависит от размера массива данных, подлежащего архивированию: тысячи офисных документов поместятся на DVD-5 (4480 Мбайт), который может записать любой компьютер с оптическим приводом. Если объема информации больше чем на два-три DVD, лучше воспользоваться устройством, записывающим Blu-ray-диски емкостью от 25 до 50 Гбайт. Встраиваемые модели для стационарных компьютеров доступны от 3500 рублей, внешние — от 4500 рублей.
Сегодня при покупке оптического пишущего устройства необходимо сразу же брать Blu-ray-привод с поддержкой M-Disc, доступный в качестве внутренних и внешних USB-моделей
