Будущее CD-ROM приводов и CD дисков

В настоящий момент емкости CD-ROM не хватает для мультимедиа продуктов нового поколения. Для увеличения емкости CD-ROM, способного хранить больший объем данных, упакованных по стандарту MPEG-2, необходимы более высокие скорости считывания. Разрабатываемый сейчас новый формат CD-ROM (HD-CD или High Density CD) способен обеспечить пятикратное увеличение объема компакт-дисков без каких-либо особых технических ухищрений. При этом ужесточаются требования на физическую разметку диска, а именно уменьшается расстояние между соседними треками и размер ямок. Длина волны считывающего луча уменьшается с 780 нм до 635 нм, однако, возможность использования все тех же дешевых лазеров, работающих в красной области спектра, остается. Структура данных также становится более эффективной за счет более совершенной логической системы коррекции ошибок, что увеличивает информационную емкость диска на 10-15%. Комбинация указанных новшеств позволит довести объем записываемой информации до 3,7 Гбайт.

В технологию HD-CD так же вводится концепция переменной скорости считывания информации с компакт-диска. Вместо того чтобы заносить на диск какую-либо короткую видео запись, оставляя на нем массу свободного места, можно будет записывать данные с меньшей плотностью. При этом предусматривается возможность динамического регулирования этого процесса. Например, плотность записи может быть изменена для различных последовательностей битов в случае различной сложности кодирования информации.

По мнению специалистов процесс производства HD-CD мало чем будет отличаться от производства обычных компакт-дисков, за исключением гораздо более сложных допусков. Наибольшую трудность, вероятно, будет представлять изготовление матрицы компакт-диска высокой плотности. Дисководы HD-CD появятся по всей видимости в этом году.

В настоящее время ведутся работы над мультиповерхностным CD-ROM. Суть этой технологии заключается в наличии двух слоев, содержащих записанные данные и находящихся один над другим. Лазерный луч может фокусироваться как на нижнем так и на верхнем слое. Первый вариант таких систем, выпущенных фирмой 3М, вмещает до 7,8 Гбайт информации при двухслойной записи, хотя не существует никаких припятствий, мешающих дальнейшему увеличению количества слоев.

В свою очередь основная идея дальнейшего повышения скорости работы дисководов CD-ROM связана с использованием двух лазерных лучей. Это может сделать данные устройства значительно дороже, поэтому некоторые производители считают целесообразным усовершенствовать технологию производства приводов CD-ROM и выпуск, в ближайшее время, относительно дешевых моделей с 8-ми кратной скоростью при использовании одного считывающего луча. Наличие дисков с высокой плотностью записи в сочетании имеющихся дисководов с четырех-, шести- и восьмикратной скоростью дает возможность встраивать мультимедиа данные в любые приложения.

Долговременная оптика

В настоящее время изготавливаются диски диаметром 120 мм (стандарт CD-RW предусматривает работу и с 80-мм дисками) и максимальной информационной емкостью 550, 650 и 700 Мбайт («чистая» вместимость сформатированного диска несколько меньше). Преимущество оптических накопителей - высокая надежность и длительность хранения данных (производители заявляют о сроке в 100 лет). Основой такой надежности является особенность строения диска и метод записи. Как видно из рис.1, диск CD-RW является многослойным, главный информационный слой которого расположен между двумя защитными (роль одного из них играет подложка из поликарбоната) и двумя диэлектрическими слоями, ограждающими его от внешних воздействий.

Запись информации на диск происходит бесконтактным способом - луч лазера фокусируется на записывающем слое, нагревая его до точки плавления (около 200° С). В результате на поверхности заранее сформированной спиральной дорожки образуются микроскопические участки с аморфной структурой и малым коэффициентом отражения (в исходном состоянии записывающий слой имеет кристаллическую структуру и высокий коэффициент отражения). При чтении происходит обратный процесс - интенсивность отраженного луча лазера (уже меньшей мощности) фиксируется световыми датчиками, определяющими наличие или отсутствие прожженных лазером точек (в транслитерации с английского - «питов»). Таким образом, рабочий слой оптического диска никогда не испытывает механического воздействия записывающей головки, а на качество чтения практически не влияют пыль и мелкие повреждения на наружной поверхности (луч лазера фокусируется на внутреннем, а не внешнем защитном слое). Количество циклов перезаписи хотя и велико (производители гарантируют до 100 000), но все-таки несравнимо с магнитными носителями, чей ресурс достигает сотни миллионов циклов. Связано это с постепенной деградацией физических характеристик фазочуствительного записывающего слоя CD-RW (сплав серебра, индия, сурьмы и теллура). Для увеличения ресурса разработчики применяют так называемые алгоритмы рандомизации, суть которых в случайном размещении питов на информационной дорожке, что повышает общее время жизни записывающего слоя. Низкая стоимость оптических носителей с лихвой компенсирует этот недостаток, позволяя успешно применять их не только для формирования библиотек данных и архивирования не слишком часто обновляемой информации, но и в качестве средства оперативного переноса данных.

Рис. 1 - Структура оптического перезаписываемого диска CD-RW

Увеличение скоростных характеристик оптических приводов потребовало от разработчиков решения ряда проблем, связанных, например, с преждевременным опустошением буфера дисковода. Возникает такая ситуация (она получила название ошибки Bufer Under Run) достаточно часто, когда из-за занятости процессора или перегрузки локальной сети в буфер дисковода вовремя не поступает необходимый объем информа­ции. В результате, дисковод приостанавливается, что приводит к неуправляемому образованию на диске пробелов между записями и, следовательно, к ошибкам чтения. Был разработан целый ряд алгоритмов, обеспечивающих равномерную запись без увеличения размера буфера В качестве примера назовем алгоритм Seamless Link компании Acer, встроенный в ее скоростные аппараты (CRW 2010А, MiniRW 6424MU). Суть алгоритма предельно проста - фиксация адреса конца записи и её возобновление с ранее зафиксированной точки на диске.

Сверхплотная магнитооптика

Уникальные свойства магнитооптики - объединение достоинств магнитных и оптических приводов (малого времени доступа и высокой надежности) могли бы сделать из этой технологии бесспорного лидера на рынке систем хранения. Анкетирование показало, что магнитооптические системы опережают по уровню распространенности в издательской индустрии лишь Jaz и LS-120, безнадежно отставая от оптических и магнитных (в лице Iomega Zip). Несколько вероятных причин - изначальная ориентация магнитооптики на корпоративный рынок, большая нацеленность на использование в системах резервного копирования и в роли дополнительных стационарных дисков.

Ассортимент делится на две категории: приводы формата 5,25 и 3,5 дюйма. Первые как более емкие и дорогие в основном предназначаются для корпоративного рынка, а вторые больше подходят для индивидуальных рабочих станций. Лидерами по вместимости являются 5,25-дюймовые приводы Hewlett-Packard и Sony - 9,1 Гбайта на двухстороннем диске. Как сообщают представители Sony, в этих дисках пятого поколения используется технология увеличения плотности записи MSR (Magnetically induced Super Resolution), в основе которой - анализ распределения тепла и интенсивности магнитного поля внутри лазерного луча, что позволяет идентифицировать элементарные участки намагниченности диска, чьи размеры меньше светового ла­зерного пятна.

Среди 3,5-дюймовых систем доминируют дисководы Fujitsu, оснащенные носителями GIG AMО на 1,3 Гбайта (результат сотрудничества Fujitsu и Sony). Перспективы магнитооптики многообещающи-Sony и Maxoptix объявили о предстоящей реализации в своих 5,25-дюймовых накопителях технологий UDO (Ultra Density Optical) и OSD (Optical Super Density), соответственно.

На их основе оба производителя намерены разработать диски емкостью до 40 Гбайт. Из официальных публикаций следует, что в новых приводах будет использован так называемый синий лазер (длина волны излучения - 410 нм против современных 650 нм), что позволит почти на 40% уменьшить размер элементарной точки на рабочем слое диска. Не менее интересно, что приводы, как заявляет Maxoptix, смогут одновременно читать и записывать информацию на обе стороны носителя (устройства будут оборудованы двумя независимыми головками).

Одно из преимуществ магнитооптики - надежность хранения данных.