ewolucja nośników odczytu i zapisu danych
DESCRIPTION
Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych. Optyczne nośniki pamięci. Elementy optyki. Światło jest falą elektromagnetyczną o takich istotnych parametrach jak częstotliwość drgań f oraz długość λ. n – współczynnik załamania światła. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/1.jpg)
Ewolucja NośnikówEwolucja NośnikówOdczytu i Zapisu Odczytu i Zapisu
Danych Danych
![Page 2: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/2.jpg)
Optyczne nośniki pamięci
![Page 3: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/3.jpg)
Światło jest falą elektromagnetyczną o takich istotnych parametrach jak częstotliwość drgań f oraz długość λ
Źródło: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fc/Spectre.svg/350px-Spectre.svg.png
n
cv
nf
c
Elementy optyki
n – współczynnik załamania światła
![Page 4: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/4.jpg)
Źródło: http://bi.gazeta.pl/im/1/2991/z2991021G.jpg
Laser
W optycznych nośnikach danych stosuje się wiązki światła laserowego – wiązki promieniowania monochromatycznego o
niewielkiej średnicy i niewielkiej rozbieżności.
![Page 5: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/5.jpg)
Zasada działania lasera
http://technologialaserowa.republika.pl/zdiecia/schemat.jpg
Zasadniczymi częściami lasera są: ośrodek czynny, rezonator optyczny, układ pompujący. Układ pompujący dostarcza energię do ośrodka czynnego, w ośrodku czynnym w odpowiednich warunkach zachodzi akcja laserowa, czyli kwantowe wzmacnianie (powielanie) fotonów, a układ optyczny umożliwia wybranie odpowiednich fotonów.
![Page 6: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/6.jpg)
W systemach pamięci istotna jest możliwość zogniskowania wiązki fal do plamki o jak najmniejszej średnicy.
NA
CD
Gdzie:C – współczynnik rozkładu energii wiązki
laserowej (typowa wartość tego współczynnika to 1,18)
NA - apertury liczbowej soczewki ogniskującej
![Page 7: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/7.jpg)
Od średnicy plamki zależy gęstość zapisu informacji na nośniku optycznym. Zwiększenie tej gęstości można osiągnąć dwoma sposobami:
1.Zwiększając aperturę soczewki (CD/DVD/Blu-ray)
2.Zmniejszając długość fali (Blu-ray, HD-DVD)
![Page 8: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/8.jpg)
Zmiany głębi ostrości
Zjawisko dwójłomności
Napotykane problemy:
2)(
8,0
NAz
h
A
55
Niedoskonałość materiałów oraz soczewek
Zmniejszenie amplitudy sygnału
![Page 9: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/9.jpg)
Zapis
Istnieją 4 podstawowe metody zapisu nośnikach optycznych:
Zmiana fizycznego ukształtowania warstwy pamiętającej nośnika;
Nieodwracalna zmiana stanu (wypalenie barwnika polimerowego);
Zapis magnetooptyczny;Odwracalna zmiana stanu;
![Page 10: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/10.jpg)
Odczyt
Źródło: http://pcu.republika.pl/CD/CDROM_pliki/image003.jpg
Odczyt nośnika optycznego polega na oddziaływaniu na zapisaną ścieżkę laserem o odpowiednio dobranej mocy. Na drodze odbitej od nośnika wiązki laserowej znajduje się fotoelement, który pozwala zmierzyć natężenie wiązki odbitej.
![Page 11: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/11.jpg)
CD
![Page 12: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/12.jpg)
Budowa i technologia płyt CD
http://articles.directorym.com/Images/Image.aspx?ParagraphId=844
![Page 13: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/13.jpg)
Technologia wytwarzania płyt.
1. Premastering• tworzenie prototypu, układ danych
na matrycy
2. Proces tworzenia matrycy• Glasmastering – tworzenie matki.
laser naświetla obraz spirali, wzdłuż której będą pity i landy.
• Proces galwaniczny – z płytki matki wykonujemy niklową replikę (stempel), dzięki któremu tłoczymy płyty CD. Z jednego stempla można wytworzyć do kilkunastu tysięcy płyt.
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytyspirala.gif
http://img.chip.pl/i/5/4/0/8/482758_1a302d774a.jpg
![Page 14: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/14.jpg)
Technologia wytwarzania płyt.
3. Schemat tłoczenia płyt CD.• Do produkcji CD używamy poliwęglanu• Powstaje przezroczysty kulisty dysk, który jest studzony.• Nanoszenie warstwy aluminiowej metodą metalizacji• Cały proces odbywa się w próżni z użyciem argonu• Specjalny lakier ochronny pokrywa powierzchnię metalizowaną przy użyciu
szybkoobrotowej maszyny, która równomiernie rozkłada lakier na powierzchni
• Lampa ultrafioletowa doprowadza do utwardzenia rozłożonej warstwy lakieru
• Cały proces trwa od 3 do 4 sekund.4. Drukowanie etykiet.• Warstwa odbijająca jest dodatkowo chroniona przez nadruk etykiety
producenta. Tworzy to dodatkowe zabezpieczenie płyty przed uszkodzeniem.
![Page 15: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/15.jpg)
Technologia wytwarzania płyt.
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytyszklo.gif
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytynagrywanie.gif
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytyojciec.gif
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytytloczenie.gif
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytypowlekanie.gif
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytymatka.gif
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytypieczenc.gif
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytymetalizacja.gif
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytygotowe.gif
![Page 16: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/16.jpg)
Struktura płyty
Płyta CD (compact disc) jest poliwęglanowym krążkiem o średnicy 120 mm. W środku znajduje się otwór o średnicy 15mm.
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytycd.gif
![Page 17: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/17.jpg)
Struktura płyty
Powierzchnia czynna zawiera długi ciąg mikroskopijnych wgłębień, które odpowiadają binarnemu 0. Każde wgłębienie ma 0,5 µm szerokości i od 0,83 µm do 3,56 µm długości. Nagrania są oddzielone od siebie przerwą szerokości 1,6 µm. Wgłębienia są mechanicznie wytłaczane w płycie.
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytypit.gif
![Page 18: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/18.jpg)
Struktura płyty
http://www.cdrinfo.pl/artykuly/plyty/pics/plytyskala.gif
![Page 19: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/19.jpg)
Struktura płyty
Wgłębienia pokrywa cienka warstwa (60-100 nm) metalu (aluminium, złota lub srebra). Dodatkowa warstwa polimeru (10-30 µm) pokrywa metal. Etykieta jest pokrywana serigrafią. Warto zwrócić uwagę na fakt, że wgłębienia są dużo bliżej serigrafii (20 µm), niż strony odczytu (ponad 1 mm). Dlatego łatwiej jest o stałe uszkodzenie płyty przez zadrapanie górnej powierzchni niż dolnej.
http://www.dysan.ab.pl/pics/plytacd_tbn.jpg
![Page 20: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/20.jpg)
Struktura płyty
• Pit – wiązka rozproszona• Land – wiązka odbita
http://content.answers.com/main/content/img/CDE/CDROM_RD.GIF
![Page 21: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/21.jpg)
Barwy płyt1. CD-RAby można było zapisać informacje za pomocą komputerowych nagrywarek, na przezroczysty dysk wykonany z poliwęglanu nakłada się warstwę barwnika. Najczęściej jest to azocyjanina z domieszką miedzi (płyty niebieskie) bądź niklu (krążki zielone) lub ftalocyjanina (barwa żółta, półprzezroczysta). Na tę warstwę nanosi się następnie powłokę odbijającą światło, wykonaną niemal zawsze z czystego srebra, a później zabezpiecza się te wszystkie delikatne warstwy lakierem ochronnym. Podczas zapisu laser nagrywarki oświetla przez krótką chwilę wybrane punkty płyty, co powoduje ich ogrzanie i prowadzi do nieodwracalnej zmiany stanu barwnika - wypalenia. Pierwotnie przezroczysty dla światła używanego w napędach CD o długości fali 780 nm związek chemiczny ciemnieje, dzięki czemu na płycie powstaje seria obszarów jasnych i ciemnych. Podczas odtwarzania danych z nagranego nośnika znacznie słabszy promień lasera odczytującego rozprasza się na zaciemnionych obszarach, bez przeszkód natomiast pokonuje punkty, gdzie barwnik pozostaje w swej pierwotnej, jasnej postaci. Światło odbija się od warstwy srebra i powraca do fotodetektora, który interpretuje zmiany jego intensywności jako zera i jedynki.
![Page 22: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/22.jpg)
Barwy płyt
2. CD-RWBarwniki organiczne zmieniające kolor pod wpływem temperatury doskonale sprawdzają się w przypadku płyt jednokrotnego zapisu. Wytworzenie nośnika typu RW, czyli krążka wielorazowego zapisu, wymaga użycia zupełnie innych materiałów. Warstwa barwnika musi być zastąpiona substancją, która może wielokrotnie zmieniać stopień przepuszczalności światła. Funkcję tę pełni mieszanina metali, w skład której wchodzą srebro, ind, antymon i tellur.
![Page 23: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/23.jpg)
DVD
![Page 24: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/24.jpg)
Trochę historii ...
• LaserDisc – Pioneer (lata 70. XX wieku)• Pierwsze dyski wielowarstwowe – IBM
(przełom lat 80. i 90. XX wieku)• SD (Super Density) – Panasonic, Toshiba
oraz Time Warner• MM CD (MultiMedia CD) – Sony i Philips• DVD (Digital Video Disc) – DVD Consortium
![Page 25: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/25.jpg)
Co różni DVD od CD?
• Stosowanie lasera o krótszej długości fali• Udoskonalenie aparatu optycznego• Efektywniejsza metoda kodowania• Zwiększenie powierzchni zapisu• Optymalizacja detekcji i korekcji błędów
![Page 27: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/27.jpg)
Rodzaje płyt DVD
• DVD-5– jednostronne, jednowarstwowe
• DVD-9– jednostronne, dwuwarstwowe
• DVD-10– dwustronne, jednowarstwowe
• DVD-18– dwustronne, dwuwarstwowe
![Page 28: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/28.jpg)
DVD-5
• zapis jednostronny, jednowarstwowy• pojemność 4,7 GB• analogia do CDLink do obrazka
![Page 29: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/29.jpg)
DVD-9
• zapis jednostronny, dwuwarstwowy• pojemność 8,5 GB• wydłużenie o 10% wszystkich nagrywanych śladów dla
ułatwienia odczytu danych Link do obrazka
![Page 30: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/30.jpg)
DVD-10
• zapis dwustronny, jednowarstwowy• pojemność 9,4 GB• zapis dwustronny wymaga odwrócenia nośnikaLink do obrazka
![Page 31: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/31.jpg)
DVD-18
• zapis dwustronny, dwuwarstwowy• pojemność 17 GB• trudny do wyprodukowaniaLink do obrazka
![Page 32: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/32.jpg)
Różne standardy DVD
• Dyski tylko do odczytu– DVD-Video– DVD-Audio– DVD-ROM
• Dyski zapisywalne– jednokrotnego zapisu (DVD-R, DVD+R)– wielokrotnego zapisu (DVD-RW, DVD+RW,
DVD-RAM)
![Page 33: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/33.jpg)
Dyski jednokrotnego zapisuDVD-R i DVD+R
Link do obrazka 1Link do obrazka 2
![Page 34: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/34.jpg)
Dyski wielokrotnego zapisu
• Różnice między DVD-RW i DVD+RW są takie jak między DVD-R i DVD+R
• Różnice między DVD-RAM i pozostałymi:– ponad 100 000 cykli zapisu danych– duża wytrzymałość (30 lat)– nieczytelny w większości napędów DVDRW – wysoka cena
![Page 35: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/35.jpg)
HD-DVD vs. Blu-ray
![Page 36: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/36.jpg)
Trochę historii ...
• 1996r. – wynalezienie niebieskiego lasera (Shuji Nakamura)
• 2002 r. – udostępnienie formatu Blu-ray (Blu-ray Disc Association)
• 2003 r. – wprowadzenie formatu HD-DVD (DVD Forum) i zatwierdzenie jako oficjalnego następcę DVD
![Page 37: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/37.jpg)
Budowa HD-DVD
• laser o długości fali 405 nm• soczewka o aperturze 0,65• warstwa ochronna 0,6 mm• pojemność jednej warstwy 15 GBLink do obrazka
![Page 38: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/38.jpg)
Budowa Blu-ray
• laser o długości fali 405 nm• soczewka o aperturze 0,8• warstwa ochronna 0,1 mm• pojemność jednej warstwy 27,4 GBLink do obrazka
![Page 39: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/39.jpg)
Struktura płyty Blu-ray
1. Górna warstwa lakieru 2. Warstwa poliwęglanowa 3. Warstwa zapisywalna
(numer jeden) 4. Półprzepuszczalna warstwa
rozdzielająca5. Warstwa zapisywalna
(numer dwa) 6. Warstwa ochronna7. Utwardzająca warstwa
ochronna Link do obrazka
![Page 40: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/40.jpg)
Wojna formatów
19 lutego 2008 prezes firmy Toshiba, pan Atsutoshi Nishida, ogłosił podczas konferencji prasowej w Tokio oficjalną decyzję swojej firmy o wycofaniu się z wszelkich prac związanych z technologią HD DVD.
![Page 41: Ewolucja Nośników Odczytu i Zapisu Danych](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081418/568152da550346895dc0f6cb/html5/thumbnails/41.jpg)
To już koniec naszej podróży po fascynujących ścieżkach nośników zapisu i
odczytu danych optycznych.
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!