Tema
Unitati de Stocare
Dezvoltarea rapida si complexa a societatii a dus inevitabil la o sporire insemnata a volumului de informatii care tind sa aglomereze si sa blocheze canalele informationale. Pe de alta parte, nevoia de informatie pentru o cunoastere operativa si o dirijare constienta a dezvoltarii societatii, este din ce in ce mai mare. Menirea informaticii este tocmai de rezolvare a acestei contradictii dintre cresterea volumului de informatii si setea de informatii.
Pentru a se lua decizii rapide si optime este necesara o sporire a operativitatii, in colectarea, prelucrarea si prezentarea informatiilor precum si o valorificare superioara a acestora. Aceasta cerinta nu poate fi satisfacuta in conditiile unui volum din ce in ce mai mare de informatii decat prin folosirea mijloacelor si tehnicilor specifice informaticii.
In conditiile lumii moderne, cand in orice domeniu se cere o cunoastere rapida, complexa si multilaterala a realitatii, in scopul luarii unor decizii operative, oportune si fundamentate pe cerintele legilor obiective ce actioneaza in societate, ajutorul informaticii ca instrument al conducerii, este incontestabil. Se poate afirma fara a gresi, ca introducerea informaticii in stiinta, economie si societate constituie un proces inevitabil.
Tehnica de calcul este un domeniu al civilizatiei si mai ales al economiei moderne. Datorita tehnologiei avansate se poate comunica de la orice distanta, din orice punct al globului. Lumea moderna se bazeaza foarte mult pe tehnica de calcul, deci ea sunt un element component al societatii contemporane.
In viata noastra de zi cu zi, calculatoarele sunt ceva obisnuit, ba chiar indinspensabil in unele cazuri. Se poate spune, pe drept cuvant ca traim intr-o societate informatizata. In zilele noastre, intalnim calculatoare peste tot, de la bacanul din colt, care-si tine evidentele sale cu ajutorul unui PC si pana la ghiseul la care platim telefonul. Peste tot sunt calculatoare, legate eventual intre ele si formand astfel retele de calculatoare. Toate acestea se datoreaza faptului ca ne dam seama din ce in ce mai mult ca PC-ul ne usureaza munca. Dar trebuie de subliniat faptul ca un calculator este de fapt o 'masinarie' care prelucreaza o serie de informatii pe care i le dam. Informatia, este elementul esential din acest intreg lant. De fapt, in practica intalnim, printre altele, doua concepte legate de aceasta si anume sistemul informational si sistemul informatic. Sistemul informational este ansamblul de elemente implicate in procesul de colectare, transmisie, prelucrare, etc. de informatii. Ansamblul de
elemente implicate in tot acest proces de prelucrare si transmitere a datelor pe cale electronica alcatuiesc un sistem informatic.
Dupa cei 4 ani de liceu, timp in care am studiat tehnica de calcul si tot ceea ce presupune acest domeniu, a venit momentul sa-mi demonstrez competentele profesionale. Am ales ca tema "Unitati de stocare optica" deoarece mi s-a parut un subiect interesant, si de actualitate si mai ales de viitor, o parte a tehnicii de calcul la care trebuie lucrat pentru a avea computere mai performante in viitor. In fiecare zi se descopera ceva nou. Mai ales intr-un domeniu atat de vast ca al tehnicii de calcul. Ea este vitala pentru omul din societatea de astazi. Toata lumea are un calculator- acest lucru spune multe despre nevoia de comunicare si informare a oamenilor. In anii ce urmeaza, putem fi siguri ca tehnica de calcul se va dezvolta substantial de mult, deoarece tehnologia avanseaza.
Prin metodele moderne de care dispune, informatica constituie un mijloc de modelare si corelare optima a factorilor de productie, asigurand cresterea nemijlocita a eficientei economice generale, dar si pe fiecare intreprinzator in parte.
In procesele industriale complexe, variatia rapida a numerosilor parametri, precum si abaterea acestora de la limitele admise, pot fi urmarite si sesizate operativ, numai cu ajutorul calculatorului electronic.
Automatizarea flexibila, proiectarea asistata de calculator, robotii industriali, masinile cu comanda numerica, aparatura de masura si control integral automatizata, gestiunea productiei cu ajutorul calculatorului electronic, transferul electronic de fonduri etc. dinamiteaza pur si simplu principii tehnico-economice consacrate, asigurand totodata o baza noua, mai productiva si mai eficienta de activitate.
Un clic pe tastatura si incaperea se umple de sunete, de jur-imprejur; pe ecran apar si dispar o multitudine de imagini in culori intense ce incanta ochiul Putini insa dintre spectatorii unui astfel de scenariu se gandesc in acele momente la imensul volum de simboluri - de '1' si '0' - care circula prin sistemul ce realizeaza o astfel de prezentare multimedia.
Plecand de la banalul text si pana la clipurile video sau filme, datele de tip multimedia sunt categoria cea mai pretentioasa din perspectiva raportului 'volum de stocare' / 'eficienta de accesare'.
Printre cele mai vechi solutii la problema stocarii datelor in sistemele de calcul se afla benzile magnetice (magnetic tapes). Realizate sub forma de role cu banda magnetica, casete magnetice sau casete-streamer, acestea prezinta avantajul capacitatii relativ mari de stocare a datelor comparativ cu dimensiunile fizice reduse. Dezavantajul major il reprezinta modul de accesare a datelor, care este strict de tip secvential, liniar de-a lungul benzii magnetice. Acest lucru este un impediment cu atat mai mare, cu cat datele stocate sunt utilizate in sisteme multimedia - unde este necesara accesarea rapida si in mod aleator a informatiei. Un alt mare dezavantaj il reprezinta sensibilitatea la interferente accidentale cu campuri magnetice externe - pot duce la deteriorari irecuperabile a informatiilor de pe portiuni intregi de banda. De asemenea, timpul si utilizarile repetate (fie pentru citire, fie pentru scriere) sunt inamici implacabili ai inregistrarilor magnetice.
Discurile magnetice dure (magnetic hard disks) au fost concepute astfel incat sa rezolve problema accesarii aleatoare si rapide a informatiei memorate. Realizate in diverse tehnologii - cu capuri fixe (baterii de discuri, drums), sau cu capuri mobile (de tip Winchester) - sunt compuse din mai multe discuri fizice fixate pe un acelasi ax, si care sunt baleiate de o coloana verticala de capuri de scriere-citire. In momentul de fata reprezinta solutia cea mai comuna si mai avantajoasa pentru capacitati mari de stocare, de tip citire/scriere. Dezavantajul alterarii informatiei stocate odata cu trecerea timpului, dupa un numar dat de citiri/scrieri, sau la interferente magnetice externe - ramane valabil si aici. Un alt dezavantaj il constituie slaba portabilitate a unitatilor de discuri dure, datorate caracteristicilor lor fizice (dimensiuni, greutate) incomode.
Avand capacitatea de stocare echivalenta cu a 600 de dischete magnetice flexibile (floppy disks), fiind cu ceva mai mare si mai greu ca o discheta, oferind o durata de viata a datelor memorate teoretic nelimitata, discul compact (compact disc, CD) reprezinta ultima solutie tehnologica oferita de lumea electronicii digitale in domeniul stocarii de date. Pentru a le diferentia de discurile magnetice, literatura de specialitate le noteaza denumirea cu 'c' in loc de 'k': Compact Disc - Magnetic Disk. Printre avantajele CD- urilor se pot enumera:
capacitate mare de memorare (uzual peste 500 MBytes);
posibilitatea de acces aleator a datelor inscrise pe disc;
nu sunt afectate in nici un fel de numarul de citiri repetate;
nu se depreciaza cu trecerea timpului - avand o durata de viata teoretic nelimitata;
nu sunt afectate de incidenta campurilor magnetice sau a razelor X (scannere din aeroporturi, de exemplu);
dimensiuni fizice mici (12cm in diametru), greutate mica, comoditate deosebita de manipulare;
pret mic datorat unui proces de productie de serie asemanator stantarii discurilor de 'pick-up'.
Exista inca dificultati tehnologice privind posibilitatea scrierilor repetate pe CD. Marea majoritate de CD-uri produse in prezent la preturi rezonabile sunt de tip 'read-
only' (RO). Un alt dezavantaj il reprezinta viteza relativ mica de accesare a datelor inscrise pe
CD-uri.
Unitatile optice sunt dispozitive care folosesc medii de stocare optice pentru citirea si scrierea datelor. Stocarea optica este metoda prin care datele sunt inscriptionate pe un mediu special cu ajutorul unei raze laser. Citirea datelor de pe un mediu optic se realizeaza tot cu ajutorul unei raze laser.
In functie de caracteristicile lor tehnice si de capacitatea de stocare mediile optice se impart in doua categorii si anume CD - Compact Disc si DVD - Digital Versatile Disc. Atat CD-urile cat si DVD-urile se prezinta sub forma unor discuri din plastic (cu diametrul de 12 cm) pe a caror suprafata datele sunt inscriptionate sub forma de adancituri (gropite - "pits") microscopice de-a lungul unei piste care se desfasoara in spirala. /86/
Mediile de tip CD au aparut primele dar capacitatea de stocare a acestora (650MB, 700MB sau 800MB) a fost foarte rapid socotita insuficienta si ca urmare au fost dezvoltate mediile DVD. Acestea sunt de fapt tot CD-uri insa cu o densitate mai mare de stocare a datelor, realizata prin cresterea lungimii spiralei ce contine adanciturile si prin dimensiuni mai
mici ale acestora. DVD-urile (figura nr. 32) pot avea capacitati de stocare de 4,7GB; 8,5GB; 9,4GB si 17GB.
Unitatile optice se impart dupa functionalitatea lor in unitati de citire (Read Only Memory - ROM, care pot doar sa citeasca datele de pe un mediu optic) si unitati de citire/scriere (Read/Write - RW, care pot atat sa citeasca cat si sa scrie date pe un mediu optic). O alta impartire a unitatilor optice se realizeaza dupa mediile optice pe care le pot folosi, DVD si/sau CD.
DVD, cu capacitatea de 4,7GB
Unitatea CD-ROM
Unitatea CD-ROM este o componenta esentiala a oricarui calculator pentru ca ea permite instalarea programelor pe care le folosim. De asemenea, multe jocuri necesita pentru rulare prezenta unui CD, de pe care sa se incarce anumite date in timpul desfasurarii actiunii.
Unitatea CD-ROM citeste CD-urile cu date sau CD-urile audio cu ajutorul unei raze laser, insa nu poate scrie date pe CD-uri. Unitatile CD-ROM sunt caracterizate de viteza maxima de rotatie a CD-urilor (care este proportionala cu viteza de citire a datelor), care este in general de 52X.
Unitatea CD-ROM este componenta cea mai putin fiabila a unui calculator, din cauza componentelor mecanice (motorul care invarteste CD-ul sau cel care misca sertarul in care se pune CD-ul) si a materialelor de constructie relativ fragile.
Unitatea DVD-ROM
Unitatea DVD-ROM poate citi datele inscriptionate atat pe DVD-uri cat si pe CD-uri, dar nu poate scrie pe aceste medii. Putem alege sa cumparam o astfel de unitate daca
vizionam frecvent filme de pe DVD-uri sau in perspectiva situatiei in care tot mai multi producatori de jocuri vor alege sa distribuie jocurile pe un singur DVD in loc de mai multe CD-uri.
Unitatile sunt caracterizate de viteza maxima de rotatie a DVD-urilor si a CD-urilor (care este proportionala cu viteza de citire a datelor), scrisa de obicei sub forma 16X/48X, ceea ce inseamna ca DVD-urile sunt citite cu viteza 16X, iar CD-urile cu viteza 48X.
Unitatea CD-RW
Daca dorim sa ne cream propriile CD-uri, de exemplu pentru a face copii de siguranta cu datele de pe calculatorul nostru, va trebui sa folosim o unitate CD-RW. Aceasta are capacitatea de a "scrie" pe CD-uri cu ajutorul unei raze laser (se spune ca CD-urile sunt "arse"), alaturi bineinteles de capacitatea de a citi CD-uri.
Unitatea combo CD-RW / DVD-ROM
Unitatea combo isi deriva numele de la faptul ca ea combina functionalitatea unei unitati CD-RW si a uneia DVD-ROM, deci ea poate sa citeasca atat DVD-uri cat si CD-uri si de asemenea poate sa scrie CD-uri.
Unitatea DVD-RW
Unitatea DVD-RW este cea mai complexa unitate optica in sensul ca ea are capacitatea de a citi si de a scrie DVD-uri si CD-uri. Cumpararea unei astfel de unitati este indicata daca avem nevoie sa stocam cantitati importante de date si nu dorim sa folosim CD-uri inscriptibile pentru ca ar trebui sa folosim un numar mare dintre acestea.
Unitatile CD-ROM si DVD-ROM sunt din ce in ce mai mult inlocuite cu unitatile care permit atat citirea cat si scrierea pe mediile optice, tendinta favorizata de preturile in scadere atat pentru unitatile optice cat si pentru mediile de stocare.
Cei mai cunoscuti producatori de unitati optice sunt: Plextor, TEAC, Samsung, Philips, LG etc.
Descrierea in detaliu a utilizarii unui disc optic, sub forma video discului (VLP - Video Long Play), exista din anul 1973. Acest tip de video disc nu a avut un succes comercial
prea mare, desi mai exista pe piata o serie de discuri optice inscriptibile o singura data (Write-Only Video Discs), de diferite dimensiuni si formate. Aceste incercari de inceput erau bazate pe tehnici analogice cu specificatii de inalta calitate video si preturi moderate.
Zece ani mai tarziu, spre sfarsitul anului 1982, companiile Sony si Philips au introdus
compact discul digital audio (CD-DA, Compact Disc - digital Audio), stabilindu-i specificatiile tehnice si tehnologia de fabricatie in asa numita 'cartea rosie' (Red Book).
Aceste discuri permit stocarea digitala a informatiei audio-stereo la un inalt nivel de calitate. Numai in primii cinci ani de la lansare, s-au vandut aproximativ 30 de milioane de unitati de inscriptionare CD-DA si peste 450 de milioane de discuri CD-DA.
Anuntarea extinderii tehnologiei compact discurilor pentru stocarea datelor digitale a fost facuta in 1983 tot de catre companiile Sony si Philips, iar in noimebrie 1985 a avut loc prima lansare pe piata a compact discurilor de tip ROM (CD-ROM, Compact Disc - Read Only Memory). Specificatiile acestora fac obiectul 'cartii galbene' (Yellow Book), fiind impartite in specificatii fizice (standardul ECMA-119) si specificatii logice (standardul ISO-9660).
Pana in prezent au aparut o multime de alte standarde si tehnologii de compact discuri: CD-I (Compact Disc - Interactive) anuntat in 1986 din nou de catre firmele Sony si Philips si specificat in cadrul 'cartii verzi' (Green Book),
DVI (Digital Video Interactive) prezentat public in 1987,
CD-ROM/XA (Compact Disc - Read Only Memory/Extended Architecture) anuntat in 1998,
CD-WO (Compact Disc - Write Once),
CD-MO (Compact Disc - Magneto Optical) in 1990.
In septembrie 1995, un consortiu format din 10 companii de frunte din domeniile tehnicii digitale si productiei de film (Sony, Philips, Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Pioneer, Thomson, Toshiba si Time Warner) a anuntat aparitia tehnologiei DVD (Digital Video Disc sau Digital Versatile Disc), permitand astfel stocarea unor filme intregi in format digital de inalta fidelitate pe suport de tip disc compact.
Specificatiile diferitelor standarde de compact discuri alcatuiesc asa-numitele 'carti colorate':
'Cartea rosie', sau CD-DA (Red Book, Compact Disc - Digital Audio). Contine specificatiile stocarii sunetului stereo de inalta calitate in format digital pe compact discuri. A fost creat de catre Sony impreuna cu Philips in 1982 si sta la baza a multe alte standarde CD.
Un disc CD-DA poate contine pana la 74 de minute de sunet stereo utilizand metoda de compresie PCM (Pulse Coded Modulation) pentru a comprima doua canale stereo intr-un spatiu de peste 600 MBytes.
'Cartea galbena', sau CD-ROM (Yellow Book, CD - Read Only Memory).
Dezvolta 'Cartea rosie' in vederea stocarii pe CD a informatiei digitale de orice tip, nu numai sunet. In acelasi timp imbunatateste corectia erorilor (o necesitate in cazul informatiei numerice vehiculate de calculatoare) si viteza de accesare aleatoare a datelor de pe disc. Este de tip 'exclusiv-citire', procedura de inscriere a datelor fiind asemanatoare producerii in serie a discurilor de 'pick-up'.
'Cartea verde', sau CD-I (Green Book, CD - Interactive). Este un derivat al 'Cartii galbene' conceput pentru a permite mixarea de imagini, sunet si film pe aceeasi pista de pe disc. Standardul CD-I presupune existenta unui sistem compus dintr-un interpretor CD-I autonom (standalone CD-I player) conectat la un aparat TV. Citirea datelor de pe discurile CD-I se face de catre un sistem de operare special denumit OS/9. Necesitatea acestor sisteme hard si soft specializate pentru interpretarea discurilor CD-I are ca rezultat o piata limitata si
un numar relativ redus de producatori in domeniu.
CD-ROM/XA (CD-ROM/eXtended Architecture). Standard propus de catre firmele Philips, Sony si Microsoft in 1988 ca o extensie la 'Cartea galbena' prin adaugarea unor idei interesante preluate de la CD-I ('Cartea verde'), in special combinarea pe o aceeasi pista a sunetului si imaginilor. Este nevoie de hardware special pentru a decodifica si separa canalele cu continut diferit pe pista, rezultand impresia de medii multiple interpretate simultan si sincron. Utilizand tehnici de compresie mai eficiente decat cele specificate de 'Cartea rosie', CD-ROM/XA permite stocarea a de 4 pana la 8 ori mai mult sunet fata de CD-DA.
'Cartea portocalie, partea I', sau CD-MO (Orange Book part I, CD - Magneto-Optical). Specifica o capacitate de memorare mare si posibilitatea de scrieri repetate pe disc.
Metoda magneto-optica se bazeaza pe termo-polarizarea magnetica a materialului ce compune discul. Pentru a inscrie datele dorite pe un anumit segment (bloc) al discului, acesta se incalzeste la o temperatura de peste 150 grade Celsius. Simultan, un camp magnetic de intensitate de 10 ori mai mare decat cea terestra orienteaza corespunzator datelor ce vin inscrise dipolii din cadrul sectorului respectiv. Astfel, 'adanciturile' (pits) din suprafata
discului corespund intensitatii scazute a campului magnetic, pe cand 'ridicaturile' (lands) corespund intensitatii ridicate. Citirea se face prin baleierea cu o raza laser a suprafetei discului si interpretarea modului de polarizare a luminii reflectate inapoi.
'Cartea portocalie, partea II', sau CD-WO, sau CD-R, sau WORM (Orange Book part II, CD - Write Once, CD - Recordable, Write Once Read Many).
Inscrierea acestui tip de discuri se poate realiza o singura data prin supraincalzirea la o temperatura de peste 250 grade Celsius a unui strat special din componenta discului, modificandu-i proprietatile de reflexie a luminii.
Proprietatea cea mai remarcabila a CD-WO este ca pot fi citite de catre orice player CD.
'Cartea portocalie, partea III', sau CD-RW (Orange Book part III, CD -ReWritable). Aceste discuri nu pot fi interpretate de cititoarele CD-ROM si CD- DA.
Prezentand o diferenta de reflectivitate scazuta, citirea discurilor CD-RW necesita existenta circuitelor de control automat al amplitudinii (AGC - Automatic Gain Control).
'Cartea alba', sau VCD (White Book, Video CD). Contine sunet si imagini (film) codificate cu algoritmi de tip MPEG-1. Iesirea dispozitivelor de citire VCD este de tip TV: PAL la o rezolutie de 352x288 sau NTSC la o rezolutie de 352x240.
In principiu, compact discurile utilizeaza variatia intensitatii luminii de laser reflectate, ca sursa de informatii. Pe disc exista o pista cu date, sub forma de spirala, ce pleaca dinspre centrul discului spre extremitate. Aceasta este parcursa de catre capul de citire, cu viteza constanta, dinspre centru spre margine, in timp ce discul este rotit cu o viteza unghiulara ce creste pe masura ce procesul de citire inainteaza. Aceasta metoda de parcurgere (citire) a discurilor se mai numeste 'citire cu viteza liniara constanta' (CLV - Constant Linear Velocity) (Fig. 1.).
Fig.1 Schema de principiu a sistemului CD - Cititor de CD
Citirea se face cu o raza laser cu lungimea de unda de aproximativ 780 nm (infrarosu), care poate fi focalizata la aproximativ 1 micrometru. Raza este incidenta pe pista cu datele inregistrate pe disc sub forma de 'adancituri' (pits) si 'suprafete' (lands) dispuse intr-un strat special al discului, denumit substrat (Fig. 2. si Fig. 3.).
Fig.2 Compozitia fizica a unui CD
Fig.3 Structura unei piese de CD, cu dispunerea "adanciturilor" si suprafetelor
Substratul compact discurilor este acoperit de un strat subtire reflectorizant (deobicei aluminiu). Raza laser proveniti de la capul de citire este focalizati pe stratul reflectorizant
dupa ce a parcurs substratul. Ca rezultat, intensitatea luminii refectate va fi influentata de dispunerea 'suprafetelor' si 'adanciturilor' in cadrul substratului: lumina reflectata de catre 'suprafete' va fi cu ceva mai intensa decat cea reflectata de 'adancituri' (Fig. 4.).
Fig.4 Principiul citirii compact-discului
Spre deosebire de discurile magnetice conventionale, in cazul discurilor optice (CD) toata informatia de pe disc se gaseste pe o singura pista, putand fi astfel citita cu usurinta la o rata a datelor constanta. Acest lucru prezinta avantaje in special in cazul datelor de tip audio si video, care sunt fluxuri continue de date.
Datorita modului de citire optica a datelor, capul de citire este pozitionat la o distanta de aproximativ 1 mm de suprafata discului, ceea ce elimina uzarea in timp a capului de citire si a suprafetei discului din cauza frecarii, cum se intampla la discurile magnetice.
Pe langa parametri ca viteza, capacitate si timpi de acces, utilizarea practica a unui CD
ridica si intrebari legate de durata de viata a discului, si cum se poate prelungi aceasta cat mai mult.
In primul rand, durata de viata a unui CD depinde de modul de manufacturare a acestuia: de exemplu, daca marginile laterale ale discului nu sunt lipite bine una de alta, cu timpul va patrunde oxigen la stratul metalic de reflexie, reducand la doar cativa ani utilizarea
acelui disc. Daca discul este fabricat corect, el va putea fi utilizat pe durate mai lungi de o viata de om.
Manevrarea compact discurilor va trebui facuta astfel incat sa se evite atingerea suprafetei inferioare: se vor utiliza marginile exterioara si interioara ale acestuia pentru apucare.
Curatarea discurior se va face cu o carpa curata si moale, executand miscari radiale - dinspre centru spre extremitatea discului, si nu circulare (cum se procedeaza in cazul discurilor de pick-up). Cele mai problematice zgarieturi sunt cele de tip circular, care pot afecta un mare numar de elemente de relief ('adancituri' si 'suprafete) consecutive de pe pista. Eticheta discului nu se curata.
Pentru depozitare sau transport se vor utiliza carcase special construite pentru compact discuri. Se va reduce la minim contactul fizic cu discul.
Conditiile de mediu impuse de utilizarea compact discurilor sunt cele normale pentru om: evitarea temperaturilor extreme, a umidiatii excesive si evitarea expunerii la radiatii ultraviolete intense.
Tehnologia CD-DA specifica preluarea in format digital si stocarea sunetului la urmatorii parametrii: sunet stereo pe doua canale audio, estiimat la o rata de 44.1 KHz si cuantizat in semnal numeric pe 16 biti. Rezulta o rata de citire a datelor audio ce poate fi determinata cu formula:
Rata datelor audio CD-DA = 16 [biti/esantion] * 2 [canale audio] *
* 44100 [esantioane/(s * canal)] = 1411200 [biti/s] ≅ 172.3 [KBytes/s]
Benzile magnetice analogice si discurile de pick-up clasice pezinta un raport semnal/zgomot de 50-60 dB.
La discurile CD-DA, rata semnal/zgomot ajunge la 98 dB.
Durata de interpretare a unui compact disc audio normal este de minim 74 minute. De aici se poate calcula capacitatea de stocare:
Capacitatea CD-DA = 74 [min] * 1411200 [biti/s] ≅ 747 MBytes
In cazul secventelor continue de '1' logic ce trebuie inscrise si apoi citite de pe discul optic, dupa regula de mai sus ar trebui sa se creeze aternante consecutive de 'adancituri' si 'suprafete' in substratul discului.
Fig. 5 Dispunerea "adanciturilor" si suprafetelor pe pista si codul binar corespunzator
Cum dimensiunile unui element de relief din substrat sunt mai mici decat 1 micrometru - focalizarea maxima a razei laser de citire - s-a introdus o regula suplimentara: cea a distantei minime. Regula distantei minime prevede existenta a minim doi de '0' care vor separa '1'-ii existenti in codul binar.
De asemenea se impune si o regula a distantei maxime: nu se permit mai mult de
zece '0'-uri consecutive, deoarece se pierde tactul de sincronizare dedus implicit din bitii
cititi de pe disc.
Astfel, inainte de a fi inscrisa pe disc, informatia audio se moduleaza dupa formula
opt-la-paisprezece. Pentru a se evita toate situatiile potentiale de nerespectare a regulilor distantei minime si maxime, s-au mai introdus trei biti 'de umplere'. Deci, pentru fiecare 8 biti de date originale, se vor inscrie pe disc 17 biti.
Detectia si corectia erorilor se face dupa metoda cunoscuta sub numele de CIRSC -Cross Interleaved Reed-Solomon Code (Cod Reed-Solomon de tip intretesut incrucisat).
Metodele de tratare a erorilor tin in primul rand seama de tipurile de erori ce vor aparea cu probabilitate mai mare in sistem. In cazul compact discurilor, erorile cele mai frecvente sunt cele cauzate de zgarieturi sau pete pe suprafata discului - erori de tip cascada.
In primul nivel de tratare a erorilor se aplica algoritmul Reed-Solomon pentru fiecare 24 de octeti audio. Se pot recunoaste si corecta erori de unul sau doi octeti. In al doilea nivel de tratare, octetii consecutivi de date audio sunt distribuiti pe disc intr-o maniera intretesanta.
Astfel, erorile de tip cascada nu afecteaza decat portiuni de date. Mai precis, aceasta implementare specifica o rata a erorilor de 10^(-8), adica erorile de tip cascada ce se intind peste maxim 7 blocuri de date (cadre) de pe CD, pot fi recunoscute si corectate. O astfel de eroare se intinde pe 7.7 mm lungime de pista. De exemplu, o gaura in discul compact, cu diametrul de 2 mm n-ar trebui sa afecteze interpretarea corecta a sunetului de pe disc.
In practica, insa, nu toate cititoarele de CD respecta 'ad-literam' specificatiile Cartii
rosii cu privire la tratarea erorilor.
Datelor audio reale se adauga la inscrierea pe disc, informatii referitoare la tratarea erorilor, octeti aditionali de control si grupuri de biti de sincronizare. Toti acesti biti sunt impartiti dupa modulatia opt-la-paisprezece in cadre (frames) cu structura prezentata in tabelul 1.
Tabelul 1. Structura pe biti a unui cadru CDA
Specificatiile compact discului digital audio in forma Cartii rosii servesc in momentul de fata ca baza si referinta pentru toate discurile de tip optic. De exemplu, modulatia opt-la-paisprezece si codul CIRSC sunt utilizate in cazul tuturor variantelor de CD.
Discurile CD-ROM au fost concepute ca mediu de stocare de tip 'exclusiv citire' pentru date numerice si semnal audio fara compresie. Astfel pistele de CD-ROM se impart exclusiv in piste audio (corespuzand compact discurilor audio, CD-DA) si piste de date.
Un CD-ROM poate contine ambele tipuri de piste, de obicei pistele de date fiind localizate la inceputul discului, fiind urmate in continuare de pistele audio. Un astfel de disc se numeste 'disc de tip mix' (Mixed Mode Disc).
Specificatiile tehnice ale discurilor de tip CD-ROM sunt cuprinse in Cartea galbena, conceputa in 1984 de catre companiile Philips si Sony, plecand de la specificatiile Cartii rosii (CD-DA). Ulterior, Cartea galbena a fost acceptata ca standard european de catre ECMA (Electronic Computer Manufacturers Association) in 1992.
Caracteristicile fizice ale CD-ROM sunt identice cu cele ale CD-DA (Tab. 2.).
Tabelul 2. Parametrii fizici ai discurilor CD-ROM
Unitatea de date de pe CD-ROM se numeste "bloc" fizic. Blocul cuprinde 2352 de biti dintre care biti utili sunt doar 2048 ( pentru date numerice - Modul 1 ) si 2336 ( pentru Modul 2 - date audio ).
Modul 1 de organizare a blocurilor CD-ROM este modul utilizat pentru stocarea datelor numerice, punand la dispozitie 2048 de biti utili, din totalul de 2352 de biti al fiecarui bloc. Organizarea blocurilor fizice in Modul 1 este figurata in Tab. 3
Tabelul 3. Blocul CD-Rom in Modul 1
Modul 2 de organizare a blocurilor CD-ROM este prevazut pentru stocarea de informatie de orice tip, si este in general utilizat pentru memorarea de informatie audio sau video in format digital. Pune la dispozitie 2336 de octeti din totalul de 2352 octeti/bloc fizic.
Organizarea blocului in Modul 2 este figurata in Tab. 4
Tabelul 4. Blocul CD-Rom in Mod 2
Fata de Modul 1 lipsesc codurile de tratare suplimentara a erorilor. Cei doi parametri caracteristici pentru Modul 2:
Capacitatea CD-ROM Modul 2 = 333000 [blocuri] * 2336 [octeti/bloc] = 777888000 [octeti] ≅ 740 [MBytes]
Rata de date CD-ROM Modul 2 = 2336 [octeti/bloc] * 75 [blocuri/sec] =
= 175 [KBytes/sec]
Pentru a rezolva si finaliza problema organizarii informatiei (in special a datelor numerice) pe discurile CD-ROM, un grup de reprezentanti din industria discurilor optice s-au intalnit in Del Webb's High Sierra Hotel & Casino din Nevada si au realizat un proiect-propunere.
Acesta se numeste 'Propunerea High Sierra' (High Sierra Proposal) si a devenit fundamentul standardului ISO 9660, care specifica cu exactitate formatul datelor memorate pe CD-ROM.
Standardul ISO 9660 defineste o structura de fisiere de tip arborescent, similar sistemului de fisiere intalnit si la MS-DOS. Denumirile fisierelor sunt limitate la opt caractere (se exclud caracterele speciale, de tipul '-', '+', '~', etc.), un punct de separare si o extensie de trei caractere.
Structura de fisiere de pe discul CD-ROM este gestionata de un 'arbore de cataloage (directoare)' si, aditional, de un 'cuprins' - o tabela cu caile tuturor fisierelor de pe disc,
memorate in forma comprimata. Tabela-cuprins se va incarca in memoria calculatoarului gazda la fiecare initializare a discului. Aceasta metoda statica de gestionare a informatiei este eficienta deoarece datele de pe CD-ROM nu se mai pot modifica (mediu exclusiv citire).
Dimensiunea blocurilor logice utilizate este o putere a lui doi, incepand cu 512 octeti si fiind limitata de dimensiunea blocului fizic: 2048 octeti.
Citirea si interpretarea informatiei de pe CD-ROM este realizata de dispozitive speciale, denumite 'unitati CD' (CD Drive). Acestea contin circuitele necesare rotirii discurilor la viteza corespunzatoare, baleierea pistei cu ajutorul razei laser focalizate, etc.
Rata de transfer a datelor intre unitatile CD si calculatorul gazda depinde de diferitele variante constructive, fiind insa multiplu de o valoare standard: 150 KBytes/sec. Deobicei pe carcasa unitatilor CD se gaseste o inscriptie de forma: ' <un numar> x '. Aceasta indica tocmai rata de transfer a unitatii CD. De exemplu:
1 x -> 150 KB/s,
2 x -> 300 KB/s,
4 x -> 600 KB/s, etc.
Comparativ, un disc magnetic dur (harddisk) de calitate, prezinta o rata de transfer in jurul valorii de 3 ÷ 4 MB/s.
Conectarea unitatilor CD la calculatorul gazda se poate face uzual prin intermediul
a trei variante de interfete:
interfata-proprietate (proprietary): depasita in prezent, era utilizata de firmele producatoare de unitati CD - Mitsumi, Panasonic si Sony. Este foarte populara in cazul placilor de sunet;
IDE/ATAPI (Integrated Drive Electronics / AT Attachment Packet Interface): noul standard industrial de interfata pentru unitatile CD-ROM, care vine sa inlocuiasca standardul-proprietate initial. Este o interfata ieftina si performanta, suportata de majoritatea sistemelor de operare (LINUX, Solaris, Sun OS, Windows NT, MS-DOS), cu o rata de transfer in modul 'rafala' de 3.3 pana la 8 MB/s. Reprezinta alegerea cea mai buna pentru calculatoarele personale uzuale.
SCSI (Small Computer System Interface): o interfata de inalta performanta, expandabila, suportata de toate sistemele de operare. Prezinta rate de transfer in modul 'rafala' de la 4 la 10 MB/s. Reprezinta cea mai potrivita alegere pentru servere si pentru calculatoare care poseda deja interfata SCSI.
Discurile CD prezinta capacitati mari de stocare si rate constante de transfer a datelor.
Timpi de acces aleator a datelor de pe CD, de aproximativ o secunda, pot fi tolerati pentru interpretarea de sunet, fiind mai mici decat timpii corespondenti ai benzilor magnetice audio analogice, casetelor audio si ai benzilor magnetice audio digitale (DAT -Digital Audio Tape).
Cand se pune problema, insa, de accesarea de date numerice, discurile CD-ROM se afla in dezavantaj fata de discurile magnetice (unde accesele aleatoare la datele stocate au loc in mai putin de 10 ms). La timpii de acces slabi ai CD-ROM contribuie urmatorii factori:
−timpul de sincronizare - apare datorita necesitatii de a ajusta ceasul intern al unitatii CD pentru a fi in faza cu semnalul citit de pe disc;
−din cauza principiului de citire cu viteza liniara constanta a compact discurilor (CLV - Constant Linear Velocity), citirea datelor aflate langa centru necesita cca. 200 rotatii/sec. pe cand citirea datelor aflate spre extremitate - aprox. 530 rotatii/sec. Timpul necesar ajustarii vitezei de rotatie a discului pentru citirea unei anumite date oarecare pe disc se numeste intarzierea de rotatie (rotation delay) si poate ajunge la 200 milisecunde;
−timpul de cautare (seek time) - desemneaza timpul necesar capului de citire sa se pozitioneze deasupra datelor dorite. Are valori de sub o secunda.
Odata cu progresele tehnologice inregistrate in producerea de compact discuri si de unitati CD, companiile de frunte in domeniu au inceput sa-si puna problema fabricarii generatiei urmatoare de discuri optice. Ca tel s-a propus cresterea drastica a capacitatii de stocare si a vitezei de accesare a datelor memorate, oferindu-se astfel posibilitatea rularii unui film intreg, memorat sub forma de video digital de inalta calitate pe o singura fata de disc.
In luna septembrie a anului 1995, un consortiu format din 10 companii de frunte din domeniile tehnicii digitale si productiei de film (Sony, Philips, Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Pioneer, Thomson, Toshiba si Time Warner) a inceput lucrul la un standard unificat pentru noul format de disc optic: DVD - Digital Video Disc. Acest format se bucura de un puternic suport in randul tuturor producatorilor majori de electronica din lume, cat si de cel al marilor case de filme.
Ca si format de stocare/redare a filmelor, DVD indeplineste cerintele stricte impuse
de Studio Advisory Committee, organizatie de coordonare din industria producerii de film.
Ca si format de memorie ROM, DVD se conformeaza specificatiilor impuse de Technical Working Group in industria de calculatoare.
Nici un alt produs nu s-a bucurat inainte de lansare de un suport atat de solid in intreaga lume din partea atator domenii tehnice.
In mai 1997, consortiul celor zece s-a transformat in Forul DVD (DVD Forum), care este o organizatie deschisa tuturor companiilor.
DVD - Digital Video Disc, sau Digital Versatile Disc, este in esenta un compact disc de capacitate si viteza mai mari, care poate stoca atat informatie video si audio, cat si date numerice numerice. DVD urmareste sa inglobeze informatia utilizata in informatica, economie, educatie si jocuri intr-un format digital unic, inlocuind efectiv CD-DA, CD-ROM, benzile video magnetice (video tape), laser-discurile si probabil chiar cartelele pentru jocuri video.
Exista doua tipuri de discuri DVD:
v DVD-Video (sau, simplu, DVD);
v DVD-ROM.
DVD-Video contine date video (filme, programe video, etc.) si este citit intr-o unitate DVD (DVD Player) conectata la un TV. DVD-ROM contine date numerice si este interpretat de o unitate DVD-ROM (DVD-ROM Drive) conectata la un calculator.
Diferenta dintre DVD-Video si DVD-ROM este oarecum similara cu diferenta dintre CD
audio si CD-ROM.
peste 2 ore de video digital de inalta calitate (peste 8 ore de video in cazul discului bi-fata, cu straturi duble);
suport pentru filme panoramice pe unitati TV standard si panoramice (ratele de aspect - 4:3 si 16:9);
pana la 8 piste audio digitale (pentru mai multe limbi), fiecare cu pana la 8 canale;
pana la 9 unghiuri ale camerei de filmat (pot fi selectate diferite unghiuri de vedere in timpul reprezentarii programelor video);
meniuri si facilitati simple de interactivitate (pentru jocuri, programe interactive, etc.);
text de identificare poliglot pentru titluri, generice, subtitrari, etc.
fiabilitate mare. Este practic neinfluentat de numarul de citiri repetate, fiind vulnerabil doar la defec-iuni de ordin fizic;
nu este afectat de interferente cu campuri magnetice sau radiatii X. Rezista la caldura.
dimensiuni compacte (este usor de manipulat, de depozitat, multiplicarea discului este ieftina, unitatile DVD (DVD Player) pot fi portabile).
Video discurile digitale functioneaza dupa aceleasi principii ca si compact discurile: o raza laser focalizata baleiaza suprafata discului in care exista 'adancituri' si 'suprafete' dispuse regulat (pe piste spirale). Raza reflecata inapoi este modulata cu informatia stocata in acea zona si interpretata de capul de citire al unitatii DVD. O comparatie intre caracteristicile fizice ale DVD si ale CD este prezentata in Tab. 5.
Tabelul 5. Comparatie grafica intre caracteristicile fizice ale CD si DVD
Fig. 6 Caracteristici fizice comparate ale CD si DVD
Fig. 7 Schema de principiu a unui DVD de tip dubla fata - straturi duale
posibilitatea de alegere a limbii in care va fi prezentat textul;
efecte speciale la redarea video: inghetarea imaginii, redare cadre pas-cu-pas, redare video cu viteza mica sau cu viteza mare, etc.;
blocare de tip supervizor (pentru controlul vizionarii de discuri cu continut 'suspect');
programabilitate (redarea unor secvente selectate, intr-o anumita secventa);
redare de video in mod aleator, sau repetitiv;
compatibilitate cu standardele CD-DA si CD-ROM;
iesire audio de tip digital (cod PCM - Pulse Coded Modulation - si Dolby Digital);
iesire video compozita NTSC sau PAL.
vor fi necesari cativa ani pana cand filme si soft pe DVD sa fie disponibile pentru toata lumea, la preturi rezonabile;
INCA nu sunt de tip scriere/citire, ci doar de tip exclusiv-citire;
contin elemente de protectie si blocare regionala. 'Blocarea regionala' (sau 'codurile regionale', 'codurile de tara') au fost introduse de companiile producatoare de film, pentru a controla distribuirea de film in diferitele tari ale lumii (deoarece reprezentatiile unui film nu sunt simultane in toata lumea).
Astfel, discurile DVD contin un cod care previne citirea lor de pe unitatile DVD cumparate intr-o alta tara.
utilizeaza compresie digitala. Datele audio sau video comprimate slab prezinta la citire o calitate slaba;
nu suporta in intregime standardul TV de inalta definitie HDTV (High Definition TV);
unele unitati DVD nu pot citi si interpreta discuri de tip CD-WO (CD-R);
unitatile DVD actuale nu pot reprezenta video in sens invers, la viteza normala.
www.ixbt.ro
Marsanu - Calculatoare personale. Elemente arhitecturale, Editura All BIC, Bucuresti, 2001;
https://en.wikipedia.org/wiki/File_Allocation_Table
https://home.no.net/tkos/info/fat.html
https://labs.cs.utt.ro/labs/so/html/old/so3.html
https://www.itim-cj.ro/~jalobean/Cursuri/Fisiere.html
https://ro.wikipedia.org/wiki/Hard_disc
https://www.lib.ugal.ro/cursuri/Sisteme_Operare/Curs_index.htm
S. Mueller - Depanare si modernizare - Editura Teora, 1995
White, Ron - "Cum functioneaza calculatoarele" , Editura ALL, 2005
Muller, Scott - " PC. Depanare si modernizare" Editia a IV-a, Editura teora, 2003
Eder, Bernhard - " ABC-ul calculatoarelor", Editura ALL, 2001
Ionescu, Nicola - "Calculatorul personal (configurare si optimizare ) ", Editura Niculescu
|
Politica de confidentialitate |
 .com |
Copyright ©
2024 - Toate drepturile rezervate. Toate documentele au caracter informativ cu scop educational. |
Personaje din literatura |
| Baltagul – caracterizarea personajelor |
| Caracterizare Alexandru Lapusneanul |
| Caracterizarea lui Gavilescu |
| Caracterizarea personajelor negative din basmul |
Tehnica si mecanica |
| Cuplaje - definitii. notatii. exemple. repere istorice. |
| Actionare macara |
| Reprezentarea si cotarea filetelor |
Geografie |
| Turismul pe terra |
| Vulcanii Și mediul |
| Padurile pe terra si industrializarea lemnului |
| Termeni si conditii |
| Contact |
| Creeaza si tu |
