Bc. David Škaroupka Počítače a mikroprocesorová technika

Prezentace na téma: "Bc. David Škaroupka Počítače a mikroprocesorová technika"— Transkript prezentace:

1 Bc. David Škaroupka Počítače a mikroprocesorová technika
Optické mechaniky Bc. David Škaroupka Počítače a mikroprocesorová technika

2 Historie Zrození optických mechanik se odehrálo již v první polovině 80. let (1982) Masový nástup byl zaznamenán v polovině 90. let Hromadné rozšíření technologie přepisovatelných optických disků nastalo až na přelomu století

3 Historie DVD disky se objevují v letech 1995-96
První DVD-RW mechaniky byly uvedeny na sklonku roku 1999 první mechanika, která zvládala zápis na CD-R/RW i DVD-R/RW se objevila v roce 2001 Na počátku roku 2002 se objevil formát DVD+R.

4 Princip optických médií
Princip většiny optických médií spočívá v záznamové stopě, na které se střídají plochy odrážející světlo čtecího laseru s plochami, které světlo propouštějí, pohlcují nebo rozptylují. Binární informace je tedy zaznamenána formou dvojkového kódu 0,1 - kde „nula" znamená odraz (tzv. Land, tedy odrazová ploška) a „jednička" značí žádný odraz (tzv. Pit, tedy jáma) čtecího paprsku. Jednotlivé typy optických médií se ovšem liší ve způsobu, jakým jsou na nich informace uspořádány.

5 Princip optických mechanik
Kompaktní disk je čten pomocí laserového svazku, jenž se tvoří v optice mechaniky. Speciální čočky umožňují, aby byl laser zaostřen na velmi malé místo na disku. Laser se zaostřuje na datovou spirálu a odražené světlo je podle sledu lands a pits snímáno fotodetektorem.

6 Když laser svítí na land, dopadá velká většina odraženého světla přímo na fotodetektor, čímž dojde k vytvoření elektrického signálu. Pokud svítí na pit, světlo se odrazí velmi rozptýlené a žádný elektrický impuls se nevytvoří. Když je přečten sektor, prochází data převodníkem Digital to Analog (DA převodník) - v případě audia, nebo jdou do počítače v digitální formě - v případě CD-ROM. Výhoda bezkontaktního snímání informace z CD přisuzuje tomuto médiu jedinečnou vlastnost. Používáním nedochází totiž k jeho opotřebování.

7 CD-ROM Data jsou zaznamenána v sektorech, které tvoří souvislou spirálu (délka každého sektoru je stejná). První generace četly konstantní lineární rychlostí (při čtení stopy u středu CD se točily rychleji, než při čtení u okraje). Současné mechaniky kombinují technologii konstantní lineární rychlosti (CLV) s konstantní úhlovou rychlostí (CAV). CD obsahuje speciální oblast TOC, (kde jsou údaje o umístění souborů nebo počátcích zvukových stop),zaváděcí (lead-in) a ukončovací (lead-out) oblasti obsahující „digitální ticho“. Kromě hlavní datové stopy + speciální subkódové stopy (slouží k zaznamenání časového kódu, pro data protikopírovacích systémů…). Jako záznamová vrstva je použita tenká vrstvička hliníku s vyraženými jamkami (výroba lisováním).

8 CD-R Prakticky identické s jednotkou CD-ROM co do struktury
Jako záznamová vrstva je použit organický materiál schopný propouštět světlo laseru k odrazivé vrstvě na horní straně disku. Při zápisu záznamový laser změní organickou vrstvu tak, že nadále světlo čtecího laseru nepropouští (tak vzniká obdoba jamek v hliníkové vrstvičce). Změny při zápisu jsou nevratné, proto je možné na každé místo CD-R disku zapsat jen jednou. CD-R obsahují speciální oblast sloužící ke kalibraci laseru vypalovačky (podle média si sama nastaví výkon zapisovacího laseru).

9 CD-RW Na obou stranách záznamové vrstvy jsou přidány dvě vrstvičky dielektrického substrátu, jež slouží k odvodu přebytečného tepla při zápisu. Zápis se provádí do speciální záznamové vrstvy, která je vytvořena ze směsi stříbra, india, antimonu a telluria. Při zahřátí tohoto speciálního substrátu na určitou teplotu se změní jeho struktura na krystalickou (a tudíž světlo propouštějící), při zahřátí na vyšší teplotu se struktura změní v amorfní (a tedy světlo pohlcující). Existuje několik „skupin" CD-RW médií určených pro různé rychlosti zápisu. Pro vyšší rychlosti zápisu je nutné změnit složení záznamového substrátu (aby stačila kratší doba zahřívání). Mezi nevýhody CD-RW patří relativně malý počet zapisovacích cyklů (obvykle je udáváno l 000 cyklů) a stejně jako u CD-R nelze zapisovat na „přeskáčku“(je třeba znát seznam zapisovaných dat před započetím vypalování).

10 DVD formát Vyšší kapacita než CD (snížena vzdálenost stop, zkrácena minimální délka pitů) => změna vlnové délky čtecího laseru. DVD disky ale mohou obsahovat až čtyři záznamové vrstvy (dvě na každé straně-jedna je polopropustná->umožňuje přeostření na vnitřní vrstvu)=>kapacita až 17 GB. Přepisovatelné a zapisovatelné DVD disky používají podobné technologie jako přepisovatelná a zapisovatelná CD. Data nemusí být zapisována najednou formou „sessions" jako je tomu u CD.

11 DVD-RAM Je nejstarší přepisovatelný formát, byl navržen především pro záznam dat a nemá data organizována do souvislé stopy. Odlišná struktura uložených dat i technologie zápisu umožňují, aby byly DVD-RAM disky použity k tzv. timeshiftingu - tedy současnému záznamu i přehrávání na jediném disku.

12 DVD-R Zapisovatelné DVD se v mnohém podobá CD-R. Zapisovat lze buď v režimu disc-at-once, nebo technologií incremental writing - data lze přidávat průběžně v DVD-ROM mechanikách, ale ve stolních přístrojích je disk čitelný až po „uzavřeni". Hlavními výhodami DVD-R médií je relativně nízká cena vysoká kompatibilita a předpokládaná dlouhá životnost (cca 100 let).

13 DVD-RW DVD-RW je obdobným rozšířením pouze zapisovatelné technologie, s jakým jsme se setkali již dříve v případě CD-RW. Nevýhodou DVD-RW formátu je omezená kompatibilita a další velkou nevýhodou je nutnost „uzavření" disku aby byl čitelný ve stolních přístrojích a v DVD-ROM mechanikách.

14 DVD+RW Po fyzické stránce (substrát) se disk podobá CD-RW či DVD-RW, ale způsoby záznamu jsou odlišné. Pro lepší kompatibilitu se stolními přístroji lze na DVD+RW disky zapisovat dvěma způsoby - buď CLV (pro zápis videa) nebo CAV (pro záznam dat). Novinkou je proměnná rychlost kódování videa (VBR) - dovoluje kdykoliv pozastavit a obnovit zapisovací proces. Výhodou DVD+RW formátu je podpora videa a dat v jediném souborovém systému a mnohem flexibilnější způsob zápisu (média není nutné pro čtení v novějších mechanikách „uzavírat„).

15 DVD+R Zapisovatelný disk „plusového" typu se paradoxně objevil až po uvedení přepisovatelného. Smyslem jeho uvedení bylo vytvořit jasnou alternativu ke konkurenčnímu DVD-R (zapisovatelná rnédia bývají taktéž levnější, absence takového levného média by tedy „plusový" standard znevýhodňovala).

16 Budoucnost DVD - 27 GB a modrý laser
Blu-ray disc a na první pohled zaujme předpokládanou kapacitou 27 GB. Další zajímavou vlastností by mohla být přenos dat rychlostí 36 Mbps a také to, že by samotný disk měl mít neoddělitelný obal jako mají například diskety. Tak vysoké kapacity má být dosaženo jednak díky modrému laseru, který má o přibližně 1/5 menší tloušťku než dnes používané červené lasery a jednak díky kvalitnějším 12-centimetrovým médiím.

17 FMD - Fluorescent Magnetic Disk
Je to technologie vzdálenější budoucnosti (20-30let), je to speciální opticko-magnetický disk na který bude možno zapsat až několik desítek až stovek TB. Zatím existují jen média a na mechanikách, které by se daly umístit do počítače se pracuje. Rychlost čtení a zápisu na tyto média se pohybuje kolem 1GBps až desítek GBps.

18 Děkuji za pozornost