Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1990/D19900125Elc019.shtml

Универсальные оптические накопители

УДК 681.327.68

Дейв Бёрски (Dave Bursky)
Редакция Electronics

Dave Bursky. Optical disk drives tackle all needs, ED, 1989, No.22, pp.57—59.

Дан обзор существующих систем оптических дисковых накопителей. Описаны их основные особенности, характеристики, параметры и области применения. Рассмотрены вопросы стандартизации и другие проблемы, стоящие на пути развития данной области.

Когда в начале 80-х годов впервые были разработаны системы памяти на оптических дисках, то они рекламировались многими специалистами как окончательное решение для памяти большой плотности, которая в конечном счете заменит накопители на магнитных дисках. Этого, однако, не произошло: достижения в области увеличения емкости магнитных ЗУ способствовали тому, что магнитные диски по-прежнему удерживают позиции. И все же оптические системы памяти начинают, наконец, находить приложения в важных областях вычислительной техники.

Создание схем управления с более широким использованием искусственного интеллекта, появление встроенных быстродействующих ЗУ типа кэш большой емкости и увеличение скорости вращения шпинделя привели к уменьшению времени доступа к информации, записанной на оптическом диске, и увеличению скорости передачи данных. Довольно большое время доступа первых оптических накопителей, составлявшее от 300 до 500 мс, теперь сократилось и достигло 35 мс. В результате новые оптические накопители позволяют вводить данные через интерфейсную шину (SCSI) со скоростями 4 Мбайт/с и более, тогда как старые оптические накопители позволяли делать это со скоростью всего несколько сотен тысяч килобайт в секунду.

Хотя время доступа 35 мс все еще хуже, чем у новейших магнитных дисков, оно приближается к показателям некоторых более старых магнитных накопителей. Кроме того, в результате дополнительных достижений, относящихся к оптике, носителям и управляющим схемам, в предстоящем десятилетии можно ожидать появления более емких и быстродействующих накопителей. Более того, с повышением надежности систем оптические накопители могут теперь претендовать на применение в коммерческих, промышленных и военных системах.

В отличие от винчестерских дисков, при использовании которых все накопители способны и записывать, и считывать данные, оптические накопители делятся на три типа: диски одноразовой записи и многократного считывания, постоянные запоминающие устройства на компакт-дисках (КД ПЗУ) и стираемые оптические диски. Каждый из них имеет свои особенности и характеристики (см. врезку «Различия оптических накопителей»). При этом для каждого из них нашлась область применений, где они скорее дополняют системы памяти на магнитных дисках, чем конкурируют с ними.

Недорогие КД ПЗУ представляют собой отличное средство для распространения документации, создания простых баз данных, технических руководств, энциклопедий и для хранения других медленно меняющихся во времени материалов с высоким уровнем информационного содержания, для которых время доступа, скорость переноса данных или их обновления в последнюю минуту не относятся к параметрам первостепенной важности. Что касается накопителей одноразовой записи и многократного считывания, то они уже начинают посягать на небольшую часть рынка КД ПЗУ, однако их главное назначение состоит в хранении значительных объемов вновь поступающей информации. Некоторые типичные приложения такой памяти включают файлы инженерного проектирования, финансовую отчетность, управление графической информацией, обеспечение работы компьютеров, накопление данных и др.

Кроме того, изготовители накопителей сейчас продолжают исследования, которые должны привести в 1990г. к созданию подсистем КД ПЗУ с перезаписью, причем в них будут использоваться диски еще меньших размеров (89 мм) против нынешнего стандарта 133 мм. Фирма Tandv Corp., например, объявила в 1988г. о том, что она разрабатывает компакт-диск с перезаписью. Сейчас все большую популярность для систем хранения документов приобретают жесткие диски еще больших диаметров, а именно 203, 305 и 356 мм, в системах одноразовой записи. Их популярность отчасти обусловлена очень высокой емкостью, составляющей от 750 Мбайт до 3,4 Гбайт на одну сторону диска. А при использовании специальных механических устройств, осуществляющих автоматическую смену оптических дисков, можно всего за несколько секунд получить доступ к массиву из сотен гигабайт данных.

Стираемые оптические диски

Новейшие типы дисководов со стираемыми оптическими дисками весьма похожи на винчестерские накопители. Стираемые оптические диски могут применяться так же, как магнитная память, требующая съема носителя, например в системах, где нужно обеспечивать безопасность путем изъятия и запирания носителей данных, когда они не используются, в условиях автономного проведения вычислительных работ, а также в тех случаях, когда нужно иметь резервную базу данных. Накопители со стираемыми оптическими дисками начинают также конкурировать с подсистемами на магнитных лентах в приложениях, требующих использования вспомогательной базы данных, поскольку оптические системы обеспечивают значительно более быстрый перенос данных, чем большинство систем на магнитной ленте.

Новые ЗУ на магнитной ленте, такие, например, как кассеты с 8-мм лентой со спиральной записью и подсистемы цифровой звукоза- писи на 4-мм ленте, обеспечивают память емкостью в гигабайты, которая занимает кассету размером в ладонь. Благодаря малой стоимости носителей эти системы будут конкурировать с другими подсистемами на магнитной ленте, а также со стираемыми оптическими дисками особенно на рынке систем, используемых в качестве резервных ЗУ для внешней памяти компьютеров. Самые старые оптические накопители одноразовой записи выпускаются с дисками диаметром 305 или 356 мм, а новые варианты имеют диск диаметром 133 мм. 305-мм вариант позволяет записывать на одной стороне от 1 до 3 Гбайт и более, тогда как более крупная система с диском диаметром 356 мм, единственная в своем роде, выпускаемая фирмой Eastman Kodak, позволяет записывать на одной стороне до 3,4 Гбайт. В то же время усовершенствованные диски одноразовой записи диаметром 305 мм, намеченные к производству в 1990г. (например, улучшенный вариант WDM-3DLO фирмы Sony), будут обладать емкостью более 6 Гбайт на один жесткий диск, что вдвое превышает емкость нынешней системы фирмы Sony, составляющую 3,2 Гбайт.

Так же как и в предшествующем варианте, в новом накопителе будет использоваться схема разметки, получившая название разметки с постоянной линейной скоростью (CLV), которая предусматривает спиральную дорожку данных вместо структуры секторных дорожек в форме круглого пирога с клинообразными секторами, используемой многими другими компаниями (рис.1). Такая схема разметки в сочетании с электродвигателем переменной скорости обеспечивает постоянство скорости переноса данных при перемещении под головкой считывания-записи независимо от того, над какой точкой диска эта головка находится. В противоположность этому стандартный подход со структурой секторных дорожек в форме круглого пирога с клинообразными секторами, называемый разметкой с постоянной угловой скоростью (CAV) и используемый в большинстве магнитных накопителей и многочисленных оптических устройствах, предусматривает использование электродвигателя с постоянной скоростью вращения шпинделя. Поэтому данные, записанные на внешних дорожках, проходят под головкой быстрее, чем на дорожках, расположенных ближе к центру диска.

Два основных формата оптических дисков — запись с постоянной угловой скоростью и с постоянной линейной скоростью — предусматривают существенно различн
Рис.1. Два основных формата оптических дисков — запись с постоянной угловой скоростью и с постоянной линейной скоростью — предусматривают существенно различные схемы разметки записей на дисках. В системах с постоянной угловой скоростью электродвигатель вращает диск с постоянной скоростью, и в это время данные записываются на кольцевых дорожках, причем дорожки делятся на сектора подобно тому, как это имеет место на магнитных дисках (слева). Модифицированный вариант записи с постоянной угловой скоростью предусматривает деление дорожек на зоны и увеличение плотности битов на этих дорожках по мере того, как увеличивается радиус дорожки (в середине). Обеспечивая почти такую же плотность, что и модифицированная схема с постоянной угловой скоростью, схема записи с постоянной линейной скоростью предусматривает использование дорожек спиральной формы и электродвигателя с переменной скоростью вращения с тем, чтобы обеспечить постоянство скорости переноса данных под головкой считывания-записи (справа).

Для того чтобы получить более высокую емкость, фирма Sony размещает больше секторов на спиральной дорожке, используя для этого более коротковолновый лазерный диод, который дает пятно меньших размеров. При этом фирма не стремится сделать дорожку длиннее, поскольку алгоритм, при помощи которого вычисляется положение данных на спирали, сравнительно сложен. Более длинная дорожка увеличила бы объем вычислений и таким образом замедлила бы доступ. В большинстве других больших одноразовых оптических дисков производства фирм ATG, Hitachi, Laser Magnetic Storage, Optimem, Pioneer (единственная фирма, предлагающая 203-мм оптические диски одноразовой записи) и Toshiba используется несколько упрощенный вариант с постоянной угловой скоростью. Правда, фирма Toshiba делит секторы на зоны, т.е. использует подход, известный под названием зонной разметки с постоянной угловой скоростью (ZCAV). Вместо того чтобы сохранять на внешних дорожках то же самое число битов, их число на дорожке постепенно увеличивается. В результате увеличивается емкость диска.

Обеспечивая самую высокую непрерывную скорость переноса данных для 305-мм диска, равную 600 кбайт/с, накопитель одноразовой записи серии LD1200 фирмы Laser Magnetic Storage достигает этой скорости благодаря использованию разработанной этой фирмой схемы непосредственного считывания одновременно с записью, что позволяет исключить один оборот диска из времени ожидания в процессе записи. Наиболее совершенные из выпускаемых фирмой Optimem накопители серии 4000 позволяют в настоящее время хранить до 3,92 Гбайт на одном диске при среднем времени поиска около 150 мс. Снабженный встроенным SCSI-контроллером, этот накопитель позволяет осуществлять перенос данных по каналу SCSI со скоростью 766 кбайт/с. Имеются также оптические накопители одноразовой записи серий 2400 и 1000, которые позволяют хранить на одном диске 2,4 Гбайт.

Накопитель 305-мм оптических дисков одноразовой записи типа WM-S500 фирмы Toshiba повышает емкость хранения до 5 Гбит на диск благодаря использованию зонной схемы разметки с постоянной угловой скоростью и при этом имеет всего лишь немногим большее среднее время поиска — 160 мс. Уже подготовлен к производству накопитель из одноразовых оптических дисков фирмы Hitachi, который также позволяет записывать по меньшей мере 5 Гбайт на один диск. Он позволит, кроме того, повысить скорость переноса данных благодаря увеличению скорости вращения диска до величины, значительно большей 600 об/мин, которая используется в ныне выпускаемой серии OD301A, позволяющей хранить до 2,6 Гбайт на 305-мм диске.

Максимальное время поиска для больших накопителей составляет примерно от 190 до 400 мс в зависимости от типа накопителя, причем большинство из них имеет среднее время поиска от 150 до 250 мс. При использовании с SCSI-контроллерами такие накопители позволяют передавать пакеты данных со скоростью от 1,1 до 1,5 Мбайт/с или осуществлять непрерывный перенос данных со скоростью от 262 до 625 кбайт/с.

Накопители на 133-мм одноразовых оптических дисках также разделяются на типы с постоянной линейной и постоянной угловой скоростью, и в них, как правило, используются диски, позволяющие хранить от 100 до 300 Мбайт и более на одной стороне. Помимо того, многие изготовители накопителей предлагают разработанную ими схему увеличения емкости с использованием зональной секторной разметки, в результате чего емкость увеличивается примерно до 450—500 Мбайт на сторону. Из фирмы Bernoulli Optical Systems поступили сведения с обещанием разработать технологию «похожей на гибкие диски» оптической бумаги, которая, если она будет доведена до практической реализации, позволит хранить на 133-мм диске 1,2 Гбайт при времени доступа не более 40 мс и скорости записи данных до 1,5 Мбайт/с. Опытные образцы ныне разрабатываемого оптического накопителя фирмы Bernoulli должны появиться в 1990г.

Что касается 133-мм дисководов, то здесь имеется стандарт взаимного обмена, разработанный Американским национальным институтом стандартов, который может в конце концов дать некоторое решение проблемы взаимозаменяемости. В настоящее время применяются по крайней мере три разные схемы разметки, что затрудняет возможность использования оптических дисков с накопителями разных типов. Что касается дисководов больших одноразовых оптических дисков, то здесь вообще нет никаких стандартов. Каждый из изготовителей, а именно фирмы ATG, Hitachi, Kodak, Laser Magnetic Storage, Optimem, Pioneer, Sony и Toshiba, использует свои собственные схемы разметки, что исключает взаимозаменяемость дисков между системами разных изготовителей.

Нестираемость данных, записанных на одноразовых оптических дисках, которая первоначально считалась отрицательной чертой, теперь рассматривается как положительная особенность в таких отраслях Деятельности, как финансовая, юридическая, бухгалтерский учет, медицина и многих других, где требуется цести архивы. Организация архивов на диске и управление ими являются, пожалуй, наиболее сложными аспектами проектирования подсистемы, поскольку каждый раз, когда регистрируется новый элемент архива под тем же названием, название предыдущего варианта необходимо удалить из указателя диска.

В настоящее время имеется свыше десятка изготовителей накопителей на 133-мм оптических дисках одноразовой записи, причем в США из них находятся менее половины. В число американских участников входят фирмы Cherokee, Information Storage, Laser Drive, Laser Magnetic Storage, Maximum Storage, Mountain Optech и Shugart. В других странах в этой области доминирует Япония с такими фирмами, как Fujitsu, Hitachi, Matsushita, Mitsubishi, Pentax, Pioneer, Ricon, Toshiba и др. Один европейский поставщик, а именно концерн Philips, владеет частью фирмы Laser Magnetic Storage. Кроме того, многие крупные изготовители компьютеров и небольшие поставщики периферийных устройств, в частности фирмы HP, IBM и Micro Design International, поставляют оптические накопители, которые они получают в качестве комплектующих изделий от упомянутых выше изготовителей.

Фирмы Cherokee и Mountain Optech сначала сосредоточили свои усилия на разработке прочных и надежных дисководов для оптических дисков одноразовой записи военного назначения. Так, накопитель типа SEL-2 фирмы Mountain позволяет записать на одной стороне диска 200 Мбайт. Сейчас эта фирма разрабатывает вариант SE-400M с емкостью кассеты 400 Мбайт, который должен появиться в начале 1990г. К концу 1990г. она предполагает создать накопитель типа SE-650M с емкостью кассеты 650 Мбайт и временем доступа менее 65 мс. Имеются также коммерческие варианты этих дисководов, такие, как Tempest, и готовый для использования в космосе вариант SEL-2.

К тому же в схемах управления накопителя фирмы Mountain используется адаптивный процессор цифрового сигнала с тем, чтобы обеспечить лучшую воспроизводимость и устранить проблемы, связанные со старением компонентов, с которыми приходится сталкиваться при использовании аналоговых схем для управления вращением, фокусировкой и в сервосистеме. Этот накопитель может также осуществлять непосредственное считывание во время записи, что позволяет определять, был ли записан данный бит, прежде чем лазерный луч уйдет с пятна. Такая возможность обнаруживать ошибки сразу же дает этому накопителю преимущество в быстродействии по сравнению с многими другими системами одноразовых оптических дисков, которые требуют для проверки данных второго прохода.

Военный вариант накопителя одноразового оптического диска производства фирмы Cherokee имеет емкость 326 Мбайт и встроенный SCSI-контроллер. Используя схему принудительного перемещения головки, этот накопитель позволяет осуществлять доступ к данным за 112 мс. К 1990г. фирма надеется сократить время доступа до величины менее 100 мс. Данный дисковод позволяет также считывать данные с ранее выпускавшихся этой фирмой дисков емкостью 260 Мбайт на одной стороне. Переключение оптического накопителя на соответствующий режим работы осуществляется его программно-аппаратными средствами.

Нынешние 133-мм одноразовые оптические диски с максимальной емкостью около 600 Мбайт уже начинают уступать 12-Гбайт дискам, столь высокая емкость которых обусловлена размещением большего числа дорожек на один сантиметр и использованием более эффективных форматов хранения. Чтобы упростить работу с системами, во многих пакетах программного обеспечения для оптических дисков одноразовой записи предусматривается возможность эмуляции магнитных накопителей винчестерского типа. Более того, чтобы реализовать возможность использования съема носителя, ряд поставщиков накопителей и даже некоторые изготовители, которые сами таких накопителей не делают, начали теперь поставлять устройства на целый пакет жестких дисков, которые позволяют осуществлять доступ к десяткам гигабайт данных за время менее одной минуты.

Благодаря использованию разработанного фирмой Information Storage формата хранения данных эта фирма добилась в своем накопителе ISi525GB максимальной емкости записи на диск — 1280 Мбайт. Благодаря такой большой емкости перенос данных здесь может осуществляться со скоростью 6,5 Мбайт/с, что является самым большим показателем для оптических накопителей. Эта фирма выпускает также накопитель более старого типа ISi525WC на 244 Мбайт.

Ненамного отставая по плотности, за этим накопителем следует модель 810 фирмы Laser Drive, в которой на каждой стороне диска размещается 405 Мбайт при использовании зонной схемы разметки при постоянной линейной скорости. В этой системе используется разработанная фирмой схема кодирования данных с определением края, которая делает возможным фиксировать два бита данных в каждой ямке, создаваемой лучом лазера. Информация кодируется разностью времени между краями отверстий и промежутками разной длины. Среднее время доступа для такого дисковода составляет 175 мс, а скорость переноса данных по SCSI-каналу — 1,5 Мбайт/с.

Созданная фирмой Maximum Storage подсистема оптического диска одноразовой записи APX-4000 с элементами искусственного интеллекта, у которой эффективное время доступа составляет, как сообщается, всего 28 см, реализует такое быстродействие благодаря разработанному этой фирмой формату данных и использованию программных средств управления с дисковой операционной системой DOS. Аналогичный вариант разрабатывается сейчас для использования с операционной системой Umix фирмы Sun. Эта подсистема позволяет хранить до 800 Мбайт в кассете с двухсторонним оптическим диском и считывать эти.данные с диска со скоростью 5 Мбит/с. Для осуществления доступа и считывания 1-Мбайт файла данных этой подсистеме требуется около 4 с, что сравнимо или даже быстрее, чем при использовании большинства винчестерских дисководов. Система полностью совместима с ранее записанными кассетами этой фирмы APX3000, которые имеют емкость 244 Мбайт.

Программное обеспечение файловой системы Maxsys выпускается как часть комплекта подсистемы. Это обеспечение создает иерархическую файловую структуру, которая позволяет иметь до 20 субуказательных уровней при 15 одновременно открытых файлах, неограниченное число файлов на один указатель или субуказатель, неограниченные размеры файла и неограниченные масштабы разбиения. Благодаря тому что включение в операционную систему осуществляется непосредственно ниже прикладного уровня, это программное обеспечение изменяет направление операций системы, не нарушая собственно операционную систему персонального компьютера (рис.2). Более того, это программное обеспечение позволяет также манипулировать файлами на диске независимо от того, являются ли они действующими или скрытыми (вычеркнутыми).

Операционная система Maxsys фирмы Maximum Storage включается в программное обеспечение главной машины непосредственно под уровнем прикладных программ
Рис.2. Операционная система Maxsys фирмы Maximum Storage включается в программное обеспечение главной машины непосредственно под уровнем прикладных программ и берет на себя функции управления накопителем на одноразовом оптическом диске, освобождая пользователей от этой функции. В результате накопитель предстает перед пользователем как винчестерский накопитель, но без каких-либо ограничений, связанных с разбиением диска на сектора.

Оптическая система одноразовой записи фирмы Pioneer с емкостью 654 Мбайт на диск может быть расширена до 1,3 Гбайт путем добавления второго дисковода к контроллеру первого. В данной системе используются диски на основе органического красителя, которые по оценкам обеспечивают срок архивного хранения более 15 лет. Этот дисковод типа DD-U5001 имеет среднее время поиска всего 60 мс. В его механической конструкции использована система магнитных защелок, что позволило втиснуть его в гнездо половинной высоты (41 мм). Накопитель типа MW-501 фирмы Mitsubishi, позволяющий хранить 300 Мбайт на одной стороне диска, имеет среднее время доступа 80 мс. Его можно использовать также в дисковой системе с автоматической сменой дисков, что позволяет примерно за 10 с осуществлять доступ к 90 Гбайт данных.

По данным фирмы Dataquest Inc. (Сан-Хосе, шт.Калифорния), за 1989г. установлено всего лишь 40 000 накопителей на 133-мм оптических дисках одноразовой записи. Ожидается, однако, что это число к 1991г. увеличится в 4 раза и еще более чем в 3 раза к 1993г. В течение нескольких ближайших лет будут улучшены показатели по времени доступа и скорости переноса данных. Время доступа (поиска) для нынешних накопителей составляет в среднем от 60 до примерно 200 мс; в худшем случае это время колеблется примерно от 200 до почти 500 мс. Скорость переноса данных зависит от контроллера и объема кэш-памяти, используемой в дисководе,— она составляет примерно от 210 кбайт/с до 2,5 Мбайт/с и более.

Главным преимуществом оптической системы памяти является ее мобильность (переносимость). В то же время магнитные дисководы, за исключением немногих накопителей со съемными магнитными дисками (емкостью менее 80 Мбайт), таким свойством не обладают. Для переноса данных с магнитных накопителей в другую систему нужно либо перевозить весь накопитель, либо скопировать его содержимое на ленту. А эта лента в свою очередь должна быть введена в другую систему.

В то же время все оптические накопители имеют съемные диски, и поэтому пользователю нужно лишь переставить диск из одной системы в другую. Однако в отличие от лентопротяжных устройств, которые выпускаются с некоторой стандартизацией форматов записи данных на ленте, накопители на оптических дисках одноразовой записи, выпускаемые большинством фирм, не позволяют считывать данные, записанные на накопителе другой фирмы. Каждый изготовитель накопителей использует свою схему контроля и коррекции ошибок и свой формат записи данных на дорожках диска. Удивительно, что были стандартизованы чистые носители, и поэтому большинство накопителей оптических дисков одноразовой записи позволяют использовать чистые диски производства почти любой фирмы.

КД ПЗУ, появившиеся на базе технологии компакт-дисков для звукозаписи, имеют стандартный формат и нашли применение в сфере распространения документации особенно теперь, когда стоимость изготовления оригинала диска понизилась до уровня менее нескольких тысяч долларов. При объеме памяти на 133-мм диске в несколько сот мегабайт фирмы могут записывать на одном диске десятки каталогов, книг, руководств по эксплуатации и т.д. и выдавать обновленную информацию при значительно меньших расходах, чем расходы на печать и распространение документов на бумаге. Снизились не только расходы на освоение работы с дисками, но также и стоимость самих накопителей и электронных средств управления.

Поскольку в технологии КД ПЗУ используется много тех же самых механических деталей, что и в звуковых проигрывателях компактных дисков, стоимость механической части КД ПЗУ оказалась существенно сниженной благодаря большим объемам производства проигрывателей компактных дисков. Много похожего также и в схемах управления — требуется произвести лишь несколько изменений схемы и изъять цифро-аналоговые преобразователи. В результате такого сходства появился почти десяток изготовителей КД ПЗУ. Конкуренция между ними ведет к дальнейшему снижению цен на эти устройства. Цена встроенных дисководов половинной высоты для изготовителей комплексного оборудования сейчас стала меньше 500 долл. А поскольку такие накопители предусматривают использование съемных кассет, то они дают пользователям возможность выбора различных средств программного обеспечения. По данным фирмы Dataquest, в настоящее время во всем мире используется около 160 000 КД ПЗУ. К 1991г. это число вырастет больше чем в три раза, а к 1993 оно может увеличиться еще втрое. Большинство этих накопителей будет выпускаться либо с интерфейсной шиной AT для использования в системах на персональных компьютерах, либо с SCSI-интерфейсом для более универсальных приложений. Кроме РС-АТ и SCSI-интерфейсов фирма Hewlett-Packard решила предложить на рынке КД ПЗУ со своим HP-IB интерфейсом для упрощения его присоединения к мини-компьютерным системам.

Фирмы Sony и Philips объявили о создании стандарта на системы одноразовой записи и многократного считывания компактных дисков, а две другие фирмы Fuji Photo и Jamaha сообщили о разработке таких систем. Более того, фирма Tandy Corp. работает сейчас над проектом стираемого КД ПЗУ, причем она предполагает выпустить его уже во второй половине 1990г. Накопитель двойного назначения объединяет в себе возможности КД ПЗУ и ЗУ одноразовой записи и многократного считывания, и он может оказать существенное влияние на рынок лентопротяжных устройств для поддерживающих систем и переноса программного обеспечения. Это обусловлено тем, что такой накопитель устраняет необходимость иметь отдельное лентопротяжное устройство при весьма незначительном увеличении стоимости носителя.

Многие КД ПЗУ имеют цифро-аналоговые преобразователи, что позволяет считывать с диска как звук, так и тексты. А при использовании специальных схем уплотнения-разуплотнения данных КД ПЗУ позволяют даже записывать видеоизображения в реальном времени. При использовании стандарта DVI (цифровой видеодиалоговый формат), который находится сейчас на ранних стадиях отработки, можно на одном и том же диске записывать цифровые видео- и звуковые сигналы, а также цифровые данные. Схема сжатия, предусмотренная стандартом DVI, позволяет хранить на одном диске 72 мин видеоинформации.

Лучший из двух

Накопители на стираемых оптических дисках напоминают винчестерские, поскольку они позволяют осуществлять запись, стирание и перезапись данных. Однако общего стандарта здесь пока не создано, поскольку еще нет согласия относительно типа используемого носителя. Для стираемых дисков КД ПЗУ наиболее вероятным кандидатом, по мнению Дейва Герцберга, редактора бюллетеня Optical Memory News, публикуемого фирмой Rothschild Consultants (Сан-Франциско, шт.Калифорния), является жесткий диск с органическим красителем. Диск такого типа, по его словам, будет дешевле, чем при использовании других соединений, и его можно будет применять в недорогих дисководных подсистемах.

Однако теперь уже поставляются коммерческие накопители на стираемых дисках, и по крайней мере семь фирм, а именно Canon, Matsushita (Panasonic), Maxtor, Olympus, Ricoh, Sharp и Sony, поставляют небольшие партии магнитооптических накопителей. Кроме того, по меньшей мере четыре других изготовителя уже начинают эксплуатационные испытания накопителей на 89-мм стираемых оптических дисках. Это фирмы Hitachi, Kodak (филиал Verbatim), Matsushita (Panasonic), Nakamichi и Seiko Epson. Цены накопителей на 133-мм дисках лежат в пределах от 3500 до 5000 долл. Однако ожидается, что к концу 1990г. цена накопителя на стираемых оптических дисках для изготовителей комплексного оборудования составит от 1800 до 2100 долл. В 1989г. предположительно будет продано 18 тыс. накопителей, однако к 1991г. это число должно вырасти в 15 раз и достичь около 240 тыс. единиц. А к 1993г. предположительно будет продано свыше 1,5 млн. накопителей.

Фирма NeXT Inc. (Пало-Альто, шт.Калифорния) сделала первый ход, включив в свою компьютерную систему накопитель на 133-мм стираемом оптическом диске в качестве стандартного оборудования. И хотя это может повысить базовую цену системы, этот шаг дает пользователям огромный объем памяти, действующей в реальном времени, и означает возможность переноса больших объемов данных, а также переноса всей операционной вычислительной среды со всеми необходимыми базами данных из одной машины в другую.

Накопители на стираемых оптических дисках будут стоить значительно больше, чем винчестерские, и при этом не смогут иметь столь же малое время доступа или записи, но их главная особенность, состоящая в возможности съема носителя, делает их привлекательными в качестве альтернативной подсистемы памяти в общей иерархии систем. При нынешних скоростях вращения шпинделя 2400 об/мин накопители на стираемых дисках позволяют добиться времени доступа менее 100 мс, что находится в пределах допустимого диапазона для циклов считывания.

Кроме отсутствия стандартизации носителя перед промышленностью еще стоит проблема выбора механической конструкции и программных средств управления накопителей. Различные комитеты ИИЭР пытаются в настоящее время реализовать определенную степень стандартизации, в особенности применительно к механике накопителей. Однако здесь еще предстоит решить один из самых важных вопросов: следует ли для позиционирования головки записи-считывания в накопителе использовать сервомеханизм непрерывного действия или лучше отдать предпочтение сервомеханизму дискретного действия?

Оба подхода имеют свои плюсы и минусы, однако, по мнению Герцберга, промышленность, по-видимому, склоняется к сервосистеме непрерывного действия. Лишь фирмы Laser Magnetic Storage и Pioneer Electronics приняли дискретную схему; большинство других изготовителей накопителей на стираемых дисках остановили свой выбор на схеме непрерывного действия. К сожалению, из-за того, что каждая из этих систем использует свой способ слежения за секторами и данными, они несовместимы.

Хотя специалисты многих фирм говорят об альтернативных носителях, диски на основе магнитооптического эффекта — единственный тип диска, который освоен в массовом производстве и используется изготовителями. Так, имея двойную емкость, 650 Мбайт или 1 Гбайт, накопитель Tahiti I, разработанный фирмой Maxtor (теперь это изделие передано ее филиалу Maxoptix), обладает одним из самых лучших средних показателей времени доступа — всего 35 мс. Магнитооптический диск этого накопителя вращается со скоростью 2200 об/мин и позволяет выдавать через встроенный SCSI-канал данные со скоростью до 10 Мбит/с.

Вращая диск со скоростью 3000 об/мин, что является наивысшей скоростью для любого оптического накопителя, накопитель фирмы Cannon на магнитооптическом диске позволяет выдавать данные со скоростью 9,1 Мбит/с при среднем времени доступа 80 мс. Это накопитель полной стандартной высоты позволяет работать с кассетами, отвечающими требованиям стандарта ISO, которые могут хранить до 512 Мбайт информации (с двух сторон). Параллельно подключаемый дополнительный контроллер обеспечивает преобразование протоколов интерфейса типа ESDI этого накопителя в протоколы интерфейса SCSI для канала со скоростью переноса данных 1,5 Мбайт/с.

Занимая полную высоту гнезда для 133-мм накопителя, накопитель типа RO-5030E фирмы Ricoh на магнитооптическом диске позволяет хранить до 652,8 Мбайт на съемной кассете (обе стороны диска). Он обеспечивает доступ к данным при среднем времени поиска 66,7 мс (одна треть полного хода плюс время ожидания) и вращает диск со скоростью 1800 об/мин. При использовании встроенного SCSI-контроллера и 256-кбайт буферной памяти данный накопитель позволяет осуществлять перенос данных по SCSI-каналу со скоростью 1,4 Мбайт/с. Кроме того, этот накопитель выпускается в варианте для отдельной внешней установки (тип RS-F), который подключается к шине PC-AT через главный адаптер.

Аналогичный накопитель, предлагаемый фирмой Sharp, позволяет хранить 422 Мбайт на двухстороннем диске и имеет среднее время доступа около 150 мс, поскольку его диск вращается со скоростью всего 900 об/мин, что составляет половину скорости вращения накопителя фирмы Ricoh. Однако в отличие от этого последнего накопитель фирмы Sharp содержит встроенный SCSI-контроллер, который обеспечивает перенос данных со скоростью до 2,4 Мбайт. Фирма Sony выпускает 133-мм накопитель типа SMO-D501 с емкостью 650 Мбайт на двух сторонах диска и одной из самых высоких существующих скоростей переноса данных 7,4 Мбайт/с. Очень малое время поиска, составляющее всего 20 мс, позволяет этому накопителю реализовать быстрый доступ к данным и выдавать пакеты данных до 3 Мбайт менее чем за 40 мс. 644-Мбайт накопитель типа OD112-1 фирмы Hitachi имеет, по утверждению фирмы, время доступа 75 мс и максимальную непрерывную скорость переноса данных 925 кбайт/с.

Один из самых малогабаритных накопителей на стираемых оптических дисках — это система ТМО 35/60, которая представляет собой накопитель на 189-мм магнитооптических дисках с емкостью одной стороны дрека несколько более 60 Мбайт. Разработанный фирмой Verbatim (филиал компании Eastman Kodak), он имеет время поиска 30 мс и обладает техническими характеристиками, аналогичными многим небольшим винчестерским накопителям, а также обладает дополнительной возможностью съема и транспортировки данных. Данный накопитель будет выпускаться на рынок другим партнером компании Kodak — фирмой LaserDrive.

Изготовители оптических накопителей

Amdek Corp. San Jose, Calif. (408)922-5700 Drive type-3

Art Tech Gigadisc (ATG) 1270 Avenue du General Eisenhower BP 1270 31047 Toulouse Cedex, France Drive type-1

Canoa America Inc. Lake Success, N.Y. (516)488-6700 Drive type-2, 3, 4

Cherokee Data Systems Inc. Boulder, Colo. (303)449-8850 Drive type-2, 4

Chinon America Inc. Information Equipment Div. Torrance, Calif. (213)533-0274 Drive type-3

Datec Inc. Chicago, Ill. (312)648-0684 Drive type-4

Dolphin Systems Technology Sants Ana, Calif. (714)558-3220 Drive type-4

Epson America Inc. OEM Products Div., Peripherals Group Los Angeles, Calif. (714)768-7474 Drive type-5

Hewlett-Packard Palo Alto, Calif. (619)592-8546 Drive type-2, 3

Hitachi America Ltd., Computer Division San Bruno, Calif. (415)872-1902 Drive type-1, 4

IBM Corp. Low-end optical products Tucson, Ariz. (602)799-1000 Drive type-2

Information Storage Inc. Colorado Springs, Colo. (719) 579-0460 Drive type=2

Iomega Corp. Roy, Utah (801) 778-1000 Drive type=2

JVC Disc America, Inc. Tuscaloosa, Ala. (205) 556-7111 Drive type=3

Kodak Mass Memory Div., Rochester, N.Y. (716) 724-5130 Drive type=1, 5

Laser Magnetic Storage Inc. Colorado Springs, Colo. (719) 593-7900 Drive type=1, 2, 3

Laser Drive Santa Clara, Calif. (408) 970-3600 Drive type=2, 5

Maximum Storage Inc. Colorado Springs, Colo. (719) 531-6888 Drive type=2

Maxtor Corp. San Jose, Calif. (408) 432-1700 Drive type=2, 4

Micro Design International Inc. Winter Park, Fla. (305) 677-8333 Drive type=2

Mitsubishi Electronics America Inc. Computer Peripherals Div. Torrance, Calif. (213) 515-3993 Drive type=2, 3, 4

Mountain Optech Boulder, Colo. (303) 444-2851 Drive type=2

Nakamichi Torrance, Calif. (213) 538-8150 Drive type=5

Nissel Sangyo America Ltd., Torrance, Calif. (213) 328-9700 Drive Type=3

NKK Corp. Electronics Div. Hieikudankita Bldg. 4-1-3 Kudankita Chiyoda-ku, Tokyo 102 Japan (81)(3) 288-3839 Drive type=2, 4

NEC Information Systems Inc. Boxborough, Mass. (508) 264-8000 Drive type=2

Olympus Corp. Torrence, Calif. (213) 373-0696 Drive type=4

Optimem Div. of Cipher Data Mountain View, Calif. (415) 961-1800 Drive type=1, 2

Optotech Inc. Colorado Springs, Colo. (719) 570-7500 Drive type=2

Panasonic Industrial Co. Computer Products Div. Secaucus, N.J. (201) 392-4603 Drive type=1, 2, 4

Pentax Teknologies Broomfield, Colo. (303) 460-1600 Drive type=2

Pioneer Communications of America Optical Memory Products Div. Carson, Calif. (213) 513-1016 Drive type=1, 2

Ricoh Corp. San Jose, Calif. (408) 432-8800 Drive type=2, 4,

Sharp Electronics Corp. Mahway, N.J. (201) 529-8200 Drive type=3, 4

Shugart Corp. Irvine, Calif. (714) 770-1100 Drive type=2

Sony Corp. of America Optical Storage Div. Park Ridge, N.J. (201) 930-6025 Drive type=1, 3, 4

Storage Dimensions San Jose, Calif. (408) 879-0300 Drive type=2

Storage Plus Inc. (Sumo Systems) San Jose, Calif. (408) 453-5744 Drive type=4

Summus Computer Systems Houston, Texas (713) 492-6611Drive type=2

Tandy Corp. Fort Worth, Texas (817) 390-3693 Drive type=3, 4

Toshiba America Inc. Disk Products Div. Irvine, Calif. (714) 583-3108 Drive type=1, 2, 3

Verbatim Corp. An Eastman Kodak Co. Sunnyvale, Calif. (408) 773-5777 Drive type=5

Yahama Inc. Buena Park, Calif (714) 522-9223 Drive type=3, 4

Примечание.

 Этот перечень следует рассматривать скорее как ориентировочный, а не окончательный указатель. Обозначения типа накопителя (Drive type):

1. — 203-, 305- или 356-мм накопитель с одноразовой записью

2. — 133-мм накопитель с одноразовой записью

3. — 133-мм КД ПЗУ накопитель

4. — 133-мм стираемый оптический накопитель

5. — 89 -мм оптический накопитель (любого типа)

Дочерние статьи:

Различия оптических накопителей

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 63, No.03 (832), 1990г - пер. с англ. М.: Мир, 1990, стр.66

Electronics Design Vol.38 No.1 January 11, 1990 A Penton Publication

Electronics Design Vol.38 No.2 January 25, 1990 A Penton Publication

Dave Bursky. Optical disk drives tackle all needs, ED, 1989, No.22, pp.57—59.

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Системы памяти





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:55 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1990/D19900125Elc019.shtml