ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „ РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ ” 2007-2013

1. ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ” 2007-2013 МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА Схема BG051PO001-4.3.05 „Развитие на професионалното образование и обучение в сътрудничество с работодателите” Инвестира във вашето бъдеще! Договор:BG051PO001-4.3.05– 0022 Име на проект:„Образователни паркове за развитие на професионално знание и компетенции в областта на компютърните технологии и системи в колаборация с IT сектора“ Бенефициент: Професионална гимназия по компютърни технологии и системи – гр. Правец ДЕЙНОСТ 6. Разработване на електронно съдържание за специализираните професионални курсове, заложени за професионално обучение в 4 образователни парка Отчетен период 01.06.2014 г.- 30.06.2014 г. Дисциплина: Компютърна периферия

2. Записващи оптични дискове Еднократно и многократно записващите оптични дискове предизвикаха бум вприложението на оптичната технология, тъй като може да се записват в домашни условия. CD-R се появява през 1989 година, CD-RW и DVD-R през1997, а DVD-RW през1999 година. Принципът на четене на записващите дискове е същият, като при щампованите. Обаче, записът на областите с различна степен на отражение е различен. При R дисковете се променя степента на прозрачност на специално положен под рефлекторния слой органичен полимер. Дисковете са за еднократна употреба, понеже процесът е необратим. При RW дисковете, разликата в степента на отражение се получава от промяната на състоянието на метална сплав от поликристално(прозрачно) състояние в аморфно (непрозрачно) състояние. Тъй като този процес е обратим, тези дискове могат да се изтриват и презаписват.

3. Еднократно записващи R дискове Върху поликарбонатна основа е отложен фотополимерен слой и метален рефлекторен слойот златни или сребърни сплави. Най- отгоре е нанесено лаково защитно покритие. Органичната боя на незаписан диск е прозрачна и лазерния лъч се отразява от рефлекторния слой. При запис на определени места лазерния лъч с по голяма мощност нагрява до 250 градуса, разрушават се полимерните връзки на фоточувствителната боя и тя изменя оптичните си свойства- става непрозрачна. При четене непрозрачните участъци непропускат лъча до рефлекторния слой и играят ролята на трапчинки. Мощността на лъча е по- ниска и не влияе съществено на боята, но при излагане на слънчева светлина или при дълго съхранение дискът може да се повреди.

4. Еднократно записващи DVD-R Технологията е същата, като при CD-R, но поради по- малката дължина на вълната полимерът е различен. Защитен слой се явява втори поликарбонатен диск.

5. Многократно записващи RW дискове Върху поликарбонатна основа е нанесен записващ слой от метална сплав с възможност за промяна на състоянието й от поликристално (прозрачно) в аморфно (непрозрачно). Броят на циклите е ограничен до около 1000 пъти. Трансформирането на областите от прозрачно в непрозрачно състояние става чрез нагряване до 500-700 градуса с високо нергиен лазерен лъч. За да бъде възстановено поликристалното състояние материалът се загрява до около 200 градуса. Първите дискове изискваха изтриване за около 30 минути на всички аморфни области. Сега се използва режим на бързо изтриване, при който се изтрива само таблицата на съдържанието, а в останалата част по време на записа първо се рекристализира локално и после , ако трябва областта се привежда в аморфно състояние.

6. DVD Стандартите за еднократно записващите DVD са основно два вида- DVD-R и DVD+R. DVD-R е създаден през 1997 година. Върти се с постоянна линейна скорост. DVD+R е разработен през 2002 година. Включва редица подобрения за по- стабилна работа. Вградена е по- добра система за корекция на грешките. Освен с постоянна линейна скорост, дискът може да се върти и с постоянна ъглова скорост за по-бърз достъп до данните. Драйвовете понастоящем работят и с двата стандарта. Двуслойните DVD-R DL и DVD+R DL се появяват през 2002 г. Стандартите за многократно записващите DVD са DVD-RAM, DVD-RW иDVD +RW. DVD-RAM е разработен за архивиране на компютърни данни с гарантирано съхранение над 30 години и 100 000 цикъла на запис. Капацитет 2.6, 4.7 и 9,4 GB. DVD-RW е разработен през 1999 година за видеозапис, но може да се използва и за запис на данни. Капацитет 4,7 GB. Mini DVD е с размер 80 мм. и капацитет 1,47 GB. Дисковете се нуждаят от предварителен запис за синхронизация на въртенето и адресиране на секторите. 1000 цикъла на презапис. DVD +RW е за компютърни цели. Може да се добавят и изваждат данни без да се изтрива целия диск.

7. Кодиране на данните Данните се кодират чрез преходите между областите с ниско и високо отразителна способност. Преходът кодира логическа 1, а липсата на преход логическа 0. Целта на кодирането е да се ограничи максималния брой последователни нули и да се гарантира минимален брой нули между единиците. Допълнителната цел е да се намали влиянието на замърсяванията и драсканията по повърхността на диска, които пречат на сервосистемата да поддържа фокуса на лазерния лъч и скоростта на въртене. Корекция на грешките При оптичните дискове вероятността от грешки е по- висока от при магнитните дискове. При вероятност от една грешка на един милион, при четене на пет милиарда бита от едно CD се получават пет хиляди грешки. Наличието им се регистрира с контролните битове. Повторното четене не винаги коригира грешките. Затова се използва код за корекция на грешките ECC (Error Correction Code). При запис се генерират по определен алгоритъм битове, които се добавят към всеки блок. При установяване на грешки, точното съдържание се възстановява въз основа на допълнителните битове.

8. Логически формат на записа За да се търсят и намират, данните трябва да се организират логически. Данните от пистата са организирани на сектори. В CD един сектор съдържа 2532 байта, 2048 от които се използват за данни. Синхронизиращото поле се състои от един байт нули, следван от десет байта единици и един байт нули. ID полето съдържа четири байта идентифицираща информация за сектора. По един байт е заделен за минутите, секундите, номера и режима на форматиране на блока в сектора. Следват 2048 байта с потребителски данни и 288 байта за регистриране и корекция на грешките. Всичките 2532 байта са размесени по специален алгоритъм и формира 98 блока (фреймове) от по 24 байта. Към всеки блок се добавят 8 байта корекция на грешките и един контролен байт. Следва специално кодиране, при което всеки байт се преобразува в 14 битова дума с 3 обединяващи бита. Към тях се добавя 27 битова синхродума. Така за да изпишем 2048 байта са необходими 98х[33х(14+3)+27]=57 264 бита=7203 байта.

9. Аудио CD В 80 минутно CD има 360 000 хиляди сектора като за една секунда се възпроизвеждат 75 сектора. Понеже в един сектор има 98 блока, един блок се възпроизвежда за 0,136 секунди. Тъй като един сектор съдържа 7203 оптични байта, то един диск съдържа 2,6 оптични GB. След декодирането, отстраняването на кодовете за корекция на грешките и друга служебна информация, остават 700 мегабайта. DVD Секторът се състои от 2064 байта (12 реда х, 172 байта) от които 2048 байта данни, предхождани от 3 байта за идентификация, 1 за служебна информация, 2 за грешки при идентификацията и 6 за защита от копиране. В 4 байта след данните са разположени контролни битове за откриване на грешки. 16 сектора по 2064 байта формират голям блок. Оформя се матрица от 192 реда по 172 байта. Към всяка от 172 –те колони се добавят 16 контролни байта. Към всеки от получените 208 реда се добавят по 10 контролни байта.. Получават се 208 реда х 182 байта= 37856 байта. Разделят се на 16 фрейма от по 13 реда по 182 байта. Всеки байт се кодира в 16 битова дума и се записва на диска. В резултат от големия блок от 37 856 байта , 32 768 са за данни, а останалите 14% са за корекция на грешките и служебна информация.

10. Организация на данните при DVD 3 байта за идентификация, 1 за служебна информация, 2 за грешки при идентификацията, 6 за защита от копиране, 2048 байта данни, 4 байта за контролни битове за откриване на грешки в сектора

11. Области върху оптичния диск по стандарт “Orange book”

12. Област до 20,5 мм. -отвор 7,5 мм и площ за фиксиране. Област за калибриране. Тук се записват и се четат серия от тестови маркери с различна мощност за определяне оптималния режим на лазера при запис. Програмна памет . Съхранява се временна таблица на съдържанието (Table Of Contents) аудио траковете или файловте с данни, времната за начало и край(аудио) и секторни адреси (данни). След края на записа тази информация се прхвърля на нулевата пътечка. Начална област, нулева пътечка (Lead in).4500 сектора~9,2 MB. След запис се съхранява крайната таблица на съдържанието, началото и дължината на записаните тракове, общата дължина на записаната програмна област с музика или данни и информация за запис сесиите. Програмна област. Съдържа музикалните тракове или файловете с данни. Крайна област. Ширината е поне 0,5 мм. Маркира края на програмната област или края на сесията при мултисесиен режим. Първата или единствена при едносесиен запис е 6750 сектора~ 13,8 MB. Всяка сесия завършва с по къса зона- 2250 сектора.Съдържат само нули или аудио тишина.

13. Режими на запис на дисковете Трак наведнъж (Track at once). Дискът записва цял трак в една сесия.Трябва да е минимум 300 сектора.( 600 KB, 4 секунди). Съдържанието е аудио, видео или данни. За интервал са необходими 150 сектора. Максимален брой тракове 99. Мултисесиен (Multisession). Позволява да се добавят записи в отделни сесии. Всяка има характеристики на завършено CD с повече от един аудио трак или файл и с комплект начална и крайна област. Необходимия капацитет за тези области е 13 MB и затова броя на сесиите е ограничен. След всяка начална оласт се записва оставащата за запис част и началото и. При последната дискът се финализира и се оформя окончателна начална област с общо съдържание ТОС и окончателна крайна област. Диск наведнъж ( Disk at once). Целият диск се записва в една сесия . След това не могат да се добавят нови данни. Не може да се прекъсва запис. Използва се буферна памет. Mount Rainier Writing (MRW) Easy Write технология. Организира записът като при магнитните дискове. Единицата за запис е малък пакет данни- 2КВ..Необходимия допълнителен обем е минимален- за 32 пакета по 2 КВ са необходими само 2 КВ.

14. Blu-ray дискове Blu-ray дискове (BD) са последно поколение дискове. Името произлиза от Blue ray, тъй като лазерът използва дължина на вълната в синьо- виолетовия спектър. Стандартът е разработен през 2002- 2006 година за запис на видео с висока резолюция HDTV (1920 x 1080), както и за архивиране на данни на носител с капацитет 6- 12 пъти по- голям от DVD. Размерите са като на другите дискове. Еднослойните са с капацитет 27 GB, двуслойните са с капацитет 50 GB и mini Blu-ray -7,8 GB. Произвежда се в няколко разновидности BD-ROM, BD-R, BD-RW и BD-RE (многократен запис на HDTV).

15. Същественото тук е, че рефлекторния слой е само на 0,1 µм от повърхността. Така се избягват нежелани оптични явления, дължащи се на отражение и неидеално плоскост. Затова в началото BD са били в картридж, по късно са разработени тънки и прозрачни твърди защитни слоеве. Скоростта на трансфер на данните е 3,3 пъти по- висока от DVD. Неуспешна алтернатива на BD е HD DVD, разработени през 2006 година. Капацитет на еднослойните е 15 GB, а на двуслойните –GB. През 2008 година е прекратено по- нататъшното му производство.

16. Перспективи за оптичните дискове Разработват се дискове с 100- 400 GB капацитет. Увеличението на капацитета се постига чрез увеличаване броя на слоевете. Перспективно направление са 3D оптичните технологии. Не се използват отразителни слоеве, тъй като те ограничава броя на слоевете. Прозрачните дискове могат да поберат много по голям брой слоеве. Проблемите са много- необходимост от няколко по- мощни лазери, сложна система за адресиране на стотици слоеве, детекция и анализ на много по- слаби сигнали и други.

17. Магнитооптични дискове Разработени в края на 80-те години на основата на комбинирана магнитна и лазерна технология. Представляват сменяем носител, подобен на флопи дискета, но с капацитет на оптичен диск, много надеждно средство за архивиране на компютърни данни. Висока сигурност на записа- до 1 милион пъти презаписване и десет милиона пъти четене. Срокът на съхранение е 50- 100 години. Устойчиви на външни магнитни полета. Липсата на физичен контакт на главата с повърхността на диска увличава надеждността. Разпространени са във вариант за еднократен и многократен запис. Два формата- двустранни 5,25’’ с капацитетот 650 MB до 9,1 GB и едностранни 3,5” с капацитет от 128 MB 2,6 GB. Дебелината на диска е 2,4 мм, а дебелината на кожуха е 11 мм. Скоростта на въртене е около 5-6 хиляди RPM. Скоростта на трансфера е от порядъка 3-6 MB/s.

18. Лазерен лъч нагрява област от феромагнитен материал, при което материалът се нагрява над 200 градуса и вследствие на това магнитните частици се разбъркват- записа се изтрива. Магнитното съпротивление на материала е много ниско и магнитното поле намагнетизира материала перпендикулярно на повърхността. След изключване на лазера нагрятата област се охлажда и се връща високата степен на магнитнасъпротива. От това качеството на материала не се влошава и състоянието може да се запази дълго време.

19. Размерът на записвания бит зависи не от главата, а от лазерното петно. Магнитната глава може да бъде по- голяма и по- далече от повърхността, което позволява двустранен запис. Четенето става чрез лазерен лъч и е базирано на ефекта на Кер. Лазерния лъч пада под ъгъл върху магнитните области, отразения лъч е поляризиран с посока, зависеща от посоката на магнитните домени. След анализатор, в зависимост от посоката на вектора на поляризация, отразения лъч се детекира от един от двата фотодиода и се преобразува в електрически сигнал.

20. Дискът се състои от прозрачна поликарбонатна основа с щамповани бразди. Тънкия магнитооптичен записващ слой с дебелина 100 nm е термично изолиран от двете страни. Рефлекторния слой от алуминий подобрява четенето на данните.

21. Изготвил: /инж. Валери Колев/