Организация файловой системы на диске

Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы – табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT -таблицах). Поскольку нарушение FAT -таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами операционной системы.

Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт. Поскольку размер FAT -таблицы ограничен, то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным. В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.

В операционной системе Windows 98 и выше используется более файловая система – FAT32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Для дисков размером до 8 Гбайт эта система обеспечивает размер кластера 4 Кбайт (8 секторов).

Эта файловая система предусматривает ряд специальных областей на диске, выделенных для организации пространства диска в процессе его форматирования – головную запись загрузки, таблицу разбиения диска, запись загрузки, таблицу размещения файлов (от которой система FAT и получила свое название) и корневой каталог. На физическом уровне пространство диска разбивается на 512-байт области, называемые секторами. В системе FAT место для файлов выделяется блоками, которые состоят из целого числа секторов и именуются кластерами. Число секторов в кластере должно быть кратно степени двойки.

В системе FAT файлам всегда выделяется целое число кластеров. На 1,2-Гбайт жестком диске с 32-Кбайт кластерами в каталоге может быть указано, что размер текстового файла, содержащего слова "hello, world", составляет всего 12 байт, но на самом деле этот файл занимает 32 Кбайт дискового пространства. Неиспользованная часть кластера называется потерянным местом (slack). В небольших файлах почти весь кластер может быть потерянным местом, а в среднем потери составляют половину размера кластера.

На 850-Мбайт жестком диске с 16-Кбайт кластерами при среднем размере файлов порядка 50 Кбайт около 16% отведенного под файлы дискового пространства будет потеряно на неиспользуемые, но выделенные файлам области. Один из способов высвобождения пространства на диске – с помощью программ сжатия диска, например DriveSpace, которая выделяет "потерянные места" для использования другими файлами.

В файловой системе FAT32 как элементы FAT, так и номера секторов – 32-разрядные. Вот что это значит: умножим 2³² (4 294 967 296) различных 32-разрядных значений на 512 байт в секторе и получим огромное число 2 Тбайт (2 199 023 255 552 байт), которое представляет собой максимально возможную емкость диска при использовании FAT32.

Операционная система всегда предусматривала наличие на диске двух экземпляров FAT, но использовался только один из них. Операционная система может работать с любой из этих копий. FAT32 не поддерживает установку разрешений на доступ к файлам и папкам и некоторые другие функции современных операционных систем.

NTFS – стандартная файловая система для семейства операционных систем Microsoft Windows NT. Раздел NTFS, теоретически, может быть почти какого угодно размера. Предел, конечно, есть, но не будем его указывать, так как его с запасом хватит на последующие сто лет развития вычислительной техники при любых темпах роста.

Как и любая другая система, NTFS делит все полезное место на кластеры. NTFS поддерживает почти любые размеры кластеров – от 512 байт до 64 Кбайт, неким стандартом же считается кластер размером 4 Кбайт.

Диск NTFS условно делится на две части. Первые 12% диска отводятся под так называемую MFT зону – пространство, в которое растет метафайл MFT. Запись каких-либо данных в эту область невозможна. MFT-зона всегда держится пустой – это делается для того, чтобы самый главный, служебный файл (MFT) не фрагментировался при своем росте. Остальные 88% диска представляют собой обычное пространство для хранения файлов.

Свободное место диска, однако, включает в себя всё физически свободное место – незаполненные куски MFT-зоны туда тоже включаются. Механизм использования MFT-зоны таков: когда файлы уже нельзя записывать в обычное пространство, MFT-зона просто сокращается (в текущих версиях операционных систем ровно в два раза), освобождая место для записи файлов. При освобождении места в обычной области MFT зона может снова расширится. При этом не исключена ситуация, когда в этой зоне остались и обычные файлы: никакой аномалии тут нет. Что ж, система старалась оставить её свободной, но ничего не получилось. Метафайл MFT все-таки может фрагментироваться, хоть это и было бы нежелательно.

Каждый элемент файловой системы представляет собой файл – даже служебная информация. Самый главный файл на NTFS называется MFT, или Master File Table – общая таблица файлов. Именно он размещается в MFT зоне и представляет собой централизованный каталог всех остальных файлов диска, и, как не парадоксально, себя самого. MFT поделен на записи фиксированного размера (обычно 1 Кбайт), и каждая запись соответствует какому либо файлу (в общем смысле этого слова). Первые 16 файлов носят служебный характер и недоступны операционной системе – они называются метафайлами, причем самый первый метафайл – сам MFT. Эти первые 16 элементов MFT – единственная часть диска, имеющая фиксированное положение. Интересно, что вторая копия первых трех записей, для надежности хранится ровно посередине диска. Остальной MFT-файл может располагаться, как и любой другой файл, в произвольных местах диска – восстановить его положение можно с помощью его самого, "зацепившись" за самую основу – за первый элемент MFT.

Преимущество такого подхода заключается в поразительной гибкости. Например, на FAT-е физическое повреждение в самой области FAT фатально для функционирования всего диска, а NTFS может сместить, даже фрагментировать по диску, все свои служебные области, обойдя любые неисправности поверхности – кроме первых 16 элементов MFT.

Метафайлы находятся корневом каталоге NTFS диска – они начинаются с символа имени. В следующей таблице приведены используемые в данный момент метафайлы и их назначение.

$MFT	сам MFT
$MFTmirr	копия первых 16 записей MFT, размещенная посередине диска
$LogFile	файл поддержки журналирования (журнал транзакций)
$Volume	служебная информация - метка тома, версия файловой системы, т.д.
$AttrDef	список стандартных атрибутов файлов на томе
$.	корневой каталог
$Bitmap	карта свободного места тома
$Boot	загрузочный сектор (если раздел загрузочный)
$Quota	файл, в котором записаны права пользователей на использование дискового пространства
$Upcase	файл-таблица соответствия заглавных и прописных букв в имен файлов на текущем томе. Нужен в основном потому, что в NTFS имена файлов записываются в Unicode

NTFS – отказоустойчивая система, которая вполне может привести себя в корректное состояние при практически любых реальных сбоях. Любая современная файловая система основана на таком понятии, как транзакция – действие, совершаемое целиком и корректно или не совершаемое вообще. У NTFS просто не бывает промежуточных состояний – квант изменения данных не может быть поделен на до и после сбоя, принося разрушения и путаницу – он либо совершен, либо отменен.

Пример 1. Осуществляется запись данных на диск. Вдруг выясняется, что в то место, куда мы только что решили записать очередную порцию данных, писать не удалось - физическое повреждение поверхности. Поведение NTFS в этом случае довольно логично: транзакция записи откатывается целиком – система осознает, что запись не произведена. Место помечается как сбойное, а данные записываются в другое место – начинается новая транзакция.

Пример 2. Идет запись данных на диск. Вдруг отключается питание и система перезагружается. На какой фазе остановилась запись, где есть данные, а где чушь? На помощь приходит другой механизм системы – журнал транзакций. Дело в том, что система, осознав свое желание писать на диск, пометила в метафайле это свое состояние. При перезагрузке это файл изучается на предмет наличия незавершенных транзакций, которые были прерваны аварией и результат которых непредсказуем – все эти транзакции отменяются: место, в которое осуществлялась запись, помечается снова как свободное, индексы и элементы MFT приводятся в с состояние, в котором они были до сбоя, и система в целом остается стабильна. Ну а если ошибка произошла при записи в журнал? Тоже ничего страшного: транзакция либо еще и не начиналась (идет только попытка записать намерения её произвести), либо уже закончилась – то есть идет попытка записать, что транзакция на самом деле уже выполнена. В последнем случае при следующей загрузке система сама вполне разберется, что на самом деле всё и так записано корректно, и не обратит внимания на "незаконченную" транзакцию.

NTFS содержит множество средств разграничения прав объектов. Есть мнение, что это самая совершенная файловая система из всех ныне существующих. В теории это, без сомнения, так, но в текущих реализациях, к сожалению, система прав достаточно далека от идеала и представляет собой хоть и жесткий, но не всегда логичный набор характеристик. Права, назначаемые любому объекту и однозначно соблюдаемые системой, эволюционируют – крупные изменения и дополнения прав осуществлялись уже несколько раз и к Windows 2000 все-таки они пришли к достаточно разумному набору.

Права файловой системы NTFS неразрывно связаны с самой системой – то есть они, вообще говоря, необязательны к соблюдению другой системой, если ей дать физический доступ к диску.

	FAT	FAT32	NTFS
Системы, её поддерживающие	DOS	Windows98, NT5	NT4, NT5
Максимальный размер тома	2 Гбайт	практически неограничен	практически неограничен
Макс. число файлов на томе	примерно 65 тысяч	практически не ограничено	практически не ограничено
Имя файла	с поддержкой длинных имен - 255 символов, системный набор символов	с поддержкой длинных имен – 255 символов, системный набор символов	255 символов, любые символы любых
Возможные атрибуты файла	Базовый набор	Базовый набор	всё, что придет в голову производителям программного обеспечения
Безопасность	нет	нет	да (начиная с NT5.0 встроена возможность физически шифровать данные)
Сжатие	нет	нет	да
Устойчивость к сбоям	средняя	плохая	полная – автоматическое восстановление системы при любых сбоях
Экономичность	минимальная (огромные размеры кластеров на больших дисках)	улучшена за счет уменьшения размеров кластеров	максимальна. Очень эффективная и разнообразная система хранения данных
Быстродействие	высокое для малого числа файлов, но быстро уменьшается с появлением большого количества файлов в каталогах.	полностью аналогично FAT, но на дисках большого размера начинаются серьезные проблемы с общей организацией данных	система не очень эффективна для малых и простых разделов (до 1 Гбайт), но работа с огромными массивами данных и внушительными каталогами организована как нельзя более эффективно и очень сильно превосходит по скорости другие системы

ВИДЕАДАПТЕРЫ

Графическая плата (графическая карта, видеокарта, видеоадаптер) – устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный разъём (PCI, AGP, PCI-Express) для видеокарт на материнской плате, но бывает и встроенной, иначе говоря, интегрированной.

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера.

Современная графическая плата состоит из следующих частей:

– графический процессор – занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его по числу транзисторов. Архитектура современного видеопроцессора обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D-графики, блок обработки 3D-графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.

– видеоконтроллер – отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

видеопамять – выполняет функцию кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, DDR3, DDR4. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCI-E.

– цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC – Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) – служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока – три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий, RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал – получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16,7 млн. цветов. Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд. цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы, подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты, для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят.

– видео-ПЗУ (Video ROM) – постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т.п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую – к нему обращается только центральный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео-BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы. На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEРROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.

– система охлаждения – предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера – специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину.

Характеристики:

– ширина шины памяти (бит) – количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.

– объем видеопамяти (Мегабай) – встроенная оперативная память на самой плате, значение показывает, какой объём информации может хранить графическая плата.

– частоты ядра и памяти – измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.

– техпроцесс – технология печати, указывается характерный размер, измеряемый в нанометрах (нм); современные карты выпускаются по 90-, 80-, 65- или 55-нм нормам техпроцесса. Чем меньше данный параметр, тем больше элементов можно уместить на кристалле.

– текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.

– выводы карты – первоначально видеоадаптер имел всего один разъём VGA. В настоящее время платы оснащают одним или двумя разъёмами DVI, либо Display Port. Порты VGA, DVI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Dispay Port позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе акустические системы.

МОНИТОРЫ

Мониторы на основе ЭЛТ

В цветных мониторах для формирования изображения применяют отдельные пушки для каждого из основных цветов (красный, зеленый, синий), а слой люминофора составляют из близко расположенных группами по три (красный, зеленый, синий)точек цветного люминофора. Для точного попадания в заданную точку люминофора слишком широкий электронный луч необходимо сузить до заданных пределов. Это осуществляется установкой перед люминофорным покрытием теневой маски, имеющей отверстия с размерами, близкими к поперечнику единичной точки люминофора. В результате через маску проникает луч установленного размера. В зависимости от типа маски и характера отверстий различают три основные технологии:

– трехточечная (дельтовидная) теневая маска;

– апертурная решетка;

– щелевая маска.

Каждая из технологий имеет свои преимущества и свои недостатки.

Трехточечная теневая маска физически представляет собой перфорированный металлический лист, расположенный перед люминофором. Расстояние между группами соседних точек таково, что маскируются все паразитные излучения, обеспечивается попадание луча от каждой электронной точки в «свой» люминофор. Экран (дно колбы и маска) такой трубки как бы вырезан из гигантской сферы для обеспечения некоторой расходимости лучей. Мониторы с теневой маской лучше воспроизводят текст, имеют высокую контрастность, хорошие показатели стоимость-эффективность. К недостаткам обычно относят пониженную точность цветопередачи и меньшую яркость. Однако в современных моделях таких трубок эти недостатки сведены к минимуму.

Апертурная решетка обязана своим появлением фирме Sony. Функции маски в ЭЛТ выполняют расположенные вертикально сверхтонкие проволочные нити (апертурная решетка). Поперек размещают всего две нити, обеспечивающие жесткость конструкции. Соответственно и люминофор на дне колбы располагается в виде вертикальных чередующихся сверхтонких полосок разных цветов. В результате экран получается как бы вырезанным из огромного вертикального цилиндра. Особенности технологии позволяют увеличить процент электронов, попадающих на люминофор, и добиться лучшей яркости изображения. В сочетании с более темным стеклом это дает лучшую контрастность.

К недостатку относят сравнительно невысокую контрастность и наличие двух темных полосок на экране (тень от поперечных проволочек).

Технология щелевой маски предложена фирмой NEC. Теневая маска образована продольными щелями. Соседние триады рядов таких щелей смещены по вертикали, образуя решетку с расположением элементов в шахматном порядке. По сути дела, в технологии щелевой маски удалось совместить достоинства предыдущих конструкций, почти избавившись от их недостатков.

Количественным выражением качества изготовления маски и люминофора служит размер зерна. Для трехточечной теневой маски принято измерять расстояния между двумя соседними точками люминофора по диагонали. Для апертурной решетки и щелевой маски расстояние меряют по горизонтали. В последнее время изготовители трехточечных масок также указывают горизонтальный шаг. Нормальным сегодня считается шаг 0,28 мм, качественные мониторы имеют шаг 0,25 мм, профессиональные – 0,22 мм. Величина шага заметно сказывается на контрастности изображения. Поэтому для графических работ следует выбирать мониторы с шагом не более 0,25 мм.

Важным параметром монитора является частота вертикальной развертки. Современные мониторы поддерживают этот параметр в интервале 75-85 Гц при разрешении 1024*768.

Основным параметром монитора является размер диагонали ЭЛТ (14, 15, 17, 19, 21 дюйм).

Одним из важных параметров монитора является стандарт, которому он следует. Монитор должен соответствовать требованиям по медицинским, эргономическим и экологическим параметрам одного из стандартов – MPR-II, ТСО-92, ТСО-95 или ТСО-99. Современные мониторы обязательно следуют какому-либо из этих стандартов (как правило, последним двум).

Стандарт MPR-II ограничил уровни электромагнитного излучения безопасными для человека пределами. Начиная со стандарта ТСО-92, эти нормы еще более ужесточены и сохранены в стандартах ТСО-95, ТСО-99. Эргономические и экологические требования появились впервые в стандарте ТСО-95. Стандарт ТСО-99 устанавливает самые жесткие спецификации на параметры качества изображения (яркость, контрастность, мерцание, антибликовое покрытие экрана) и энергопотребления.

Мониторы на основе дисплеев с жидкими кристаллами (LCD)

В LCD-мониторах изображение формируется с помощью матрицы пикселов, состоящих из жидких кристаллов – LCD (Liquid Crystal Display), которая расшифровывается как жидкокристаллический дисплей. Жидкие кристаллы способны изменять направление поляризации проходящего через них света. Если к кристаллу приложить внешнее напряжение, то направление поляризации изменится. Это позволяет управлять интенсивностью прошедшего света. С обеих сторон от кристалла устанавливаются поляризаторы, причем так, чтобы их оси были расположены под прямым углом друг к другу. Пучок света, пройдя через первый из них, станет линейно поляризованным. Затем в жидкокристаллической ячейке плоскость поляризации света повернется на определенный угол, величина которого будет зависеть от приложенного напряжения. Наконец, роль второго поляризатора заключается в регулировке количества пропускаемого из лучения. Если угол между направлением его оси и плоскостью поляризации света постепенно изменять от 0 до 90°, то поглощение излучения будет увеличиваться. Так можно управлять интенсивностью света (яркостью пикселов). Для формирования цветного изображения необходимо наличие пикселов трех цветов: красного, зеленого и синего. Так как жидкие кристаллы абсолютно прозрачны, то они не могут влиять на цветовые характеристики излучения. Для этой цели применяются фильтры, выделяющие из «белого» излучения ламп подсветки необходимые спектральные компоненты.

Поэтому в современных LCD-панелях каждая точка матрицы состоит из трех пикселов разных цветов. Для управления работой пикселов в них встраиваются электроды с так называемыми тонкопленочными TFT-транзисторами, которые, во-первых, выполнены прозрачными и не влияют на пропускаемое излучение, а, во-вторых предназначены для быстрого изменения уровня напряжения и его поддержания на электродах ячеек в промежутке между управляющими импульсами. Именно поэтому матрицы с применением TFT-транзисторов называются активными, в отличие от пассивных, электроды в ячейках которых после подачи управляющего сигнала предоставлены сами себе. В результате пассивные матрицы страдают от высокой инерционности, тогда как активные лишены подобного недостатка.

Одним из основных достоинств LCD-мониторов является отсутствие мерцания, столь характерного для мониторов на основе ЭЛТ. У LCD-мониторов имеются вертикальная и горизонтальная развертка. Управляющие сигналы для электродов матрицы по-прежнему передаются последовательно, строчка за строчкой. Но применение TFT-транзисторов позволяет установить такой режим работы, когда смена состояния пикселов осуществляется только в моменты изменения видеосигнала. В результате, несмотря на небольшую частоту кадров в 60 Гц, эффект мерцания в LCD-мониторах не наблюдается.

В отличие от ЭЛТ-мониторов, принцип формирования изображения в LCD-мониторах цифровой. Чтобы вывести на экран картинку, необходимо на каждый электрод подать электрический сигнал определенной амплитуды, что гораздо проще и естественнее осуществить с помощью цифровых технологий. Большинство современных видеокарт предназначены для работы с мониторами на основе LCD. Поэтому сигнал на их выходе является цифровым.

LCD-мониторы характеризуются идеальной четкостью изображения. Отличная фокусировка обусловлена самим принципом формирования изображения. То же самое можно сказать и о качестве геометрии. Никаких искажений на экране LCD-монитора нет – его поверхность визуально плоская.

Другое преимущество ЖК-панелей заключается в их безопасности для здоровья человека (отсутствие мерцания и электромагнитного излучения). Поэтому LCD-мониторы являются самыми безопасными.

LCD-мониторы имеют недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:

– В отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости. Причем слишком низкие разрешения (например 320x200) вообще не могут быть отображены на многих мониторах.

– Цветовой охват и точность цветопередачи ниже, чем у плазменных панелей и ЭЛТ соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах).

– Многие из LCD-мониторов имеют сравнительно малый контраст и глубину чёрного цвета. Повышение фактического контраста часто связано с простым усилением яркости подсветки, вплоть до некомфортных значений. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность.

– Из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета(неравномерность подсветки).

– Фактическая скорость смены изображения также остаётся ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев. Технология overdrive решает эту проблему лишь частично.

– Зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии.

– Массово производимые LCD-мониторы более уязвимы, чем ЭЛТ. Особенно чувствительна матрица, незащищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация. Также существует проблема битых пикселов.

Основные параметры LCD-мониторов:

– размер по диагонали (15, 15.7 дюйма);

– размер пиксела (0, 297 мм);

– физическое разрешение (1024x768; 1280x1024);

– яркость (2200; 250 Кд/м)

– диапазон углов вертикального/горизонтального обзора (90/120 – 160/160°);

– горизонтальная развертка (24-61 Гц);

– вертикальная развертка (48-85 Гц).

OLED-дисплеи

OLED (органический светодиод) – тонкоплёночные светодиоды, в которых в качестве излучающего слоя применяются органические соединения. Основное применение технология OLED находит при создании устройств отображения информации (дисплеев). Предполагается, что производство таких дисплеев будет гораздо дешевле, нежели производство LCD-дисплеев.

При производстве OLED-дисплеев используются полимеры, способные излучать световые волны при подаче электрического напряжения. Электрический ток подводится к органическим молекулам, которые испускают яркий свет.

Каждый пиксель цветного OLED-дисплея формируется из трех составляющих – органических ячеек, отвечающих за синий, зеленый и красный цвета. В основе OLED лежат пассивные и активные матрицы управления ячейками.

Пассивная матрица представляет собой массив анодов, расположенных строками, и катодов, расположенных столбцами. Чтобы подать заряд на определенный органический диод, необходимо выбрать нужный номер катода и анода, на пересечении которых находится целевой пиксель, и пустить ток. Используется в монохромных экранах с диагональю 2÷3 дюйма (дисплеи сотовых телефонов, электронных часов, различные информационные экраны техники). Активная матрица: как и в случае LCD-мониторов, для управления каждой ячейкой OLED используются транзисторы, запоминающие необходимую для поддержания светимости пикселя информацию. Управляющий сигнал подается на конкретный транзистор, благодаря чему ячейки обновляются достаточно быстро. Создается массив транзисторов в виде матрицы, который накладывается на подложку прямо под органический слой дисплея.

Преимущества в сравнении c LCD-дисплеями:

– меньшие габариты и вес;

– отсутствие необходимости в подсветке;

– изображение видно без потери качества с любого угла;

– более качественная цветопередача

– высокий контраст – устройства, снабженные OLED-дисплеями, обладают контрастностью 1000000:1 (Контрастность LCD 1300:1);

– более низкое энергопотребление при той же яркости – около 25Вт (у LCD — 25÷40Вт);

– возможность создания гибких экранов.

– повышенная яркость– максимальная яркость OLED – 100000 кд/м². (У ЖК-панелей максимум составляет 500 кд/кв. м, причем такая яркость в ЖКИ достигается только при определенных условиях).

– при освещении LCD-дисплея ярким лучом света появляются блики, а картинка на OLED-экране останется яркой и насыщенной при любом уровне освещенности (даже при прямом попадании солнечных лучей на дисплей).

– КПД OLED-дисплея близко к 100%, у LCD −90 %.

Недостатки OLED-дисплеев:

– маленький срок службы люминофоров некоторых цветов(порядка 2÷3 года) и как следствие, невозможность создания долговечных полноценных TrueColor дисплеев;

– дороговизна и неотработанность технологии по созданию больших матриц;

– время непрерывной работы должно быть не меньше 15 тыс. часов.

– «красный» OLED и «жёлтый» OLED могут непрерывно работать на десятки тысяч часов дольше, чем «синий» OLED. Это визуально искажает изображение, причем время качественного показа неприемлемо для коммерчески жизнеспособного устройства, хотя сегодня «синий» OLED всё-таки добрался до отметки в 17,5 тыс. часов непрерывной работы.

Плазменный дисплей

Плазменный дисплей представляет собой матрицу газонаполненных ячеек, заключенных между двумя параллельными стеклянными поверхностями. В качестве газовой среды обычно используется неон или ксенон. Разряд в газе протекает между прозрачным электродом на лицевой стороне экрана и адресными электродами, проходящими по его задней стороне. Газовый разряд вызывает ультрафиолетовое излучение, которое, в свою очередь, инициирует видимое свечение люминофора. В цветных плазменных мониторах каждый пиксель экрана состоит из трёх идентичных микроскопических полостей, содержащих инертный газ (ксенон) и имеющих два электрода, спереди и сзади. После того, как к электродам будет приложено сильное напряжение, плазма начнёт перемещаться. При этом она излучает ультрафиолетовый свет, который попадает на люминофоры в нижней части каждой полости. Люминофоры излучают один из основных цветов: красный, зелёный или синий. Затем цветной свет проходит через стекло и попадает в глаз зрителя. Таким образом, в плазменной технологии пиксели работают, подобно люминесцентным трубкам, но создание панелей из них довольно проблематично. Первая трудность – размер пикселя. Суб-пиксель плазменной панели имеет объём 200 мкм x 200 мкм x 100 мкм, а на панели нужно уложить несколько миллионов пикселей, один к одному. Во-вторых, передний электрод должен быть максимально прозрачным. Для этой цели используется оксид индия и олова, поскольку он проводит ток и прозрачен. К сожалению, плазменные панели могут быть такими большими, а слой оксида настолько тонким, что при протекании больших токов на сопротивлении проводников будет падение напряжения, которое сильно уменьшит и исказит сигналы. Поэтому приходится добавлять промежуточные соединительные проводники из хрома – он проводит ток намного лучше, но, к сожалению, непрозрачен.

Последней проблемой остаётся адресация пикселей, поскольку, как мы уже видели, чтобы получить требуемый оттенок нужно менять интенсивность цвета независимо для каждого из трёх суб-пикселей. На плазменной панели 1280x768 пикселей присутствует примерно три миллиона суб-пикселей, что даёт шесть миллионов электродов. Проложить шесть миллионов дорожек для независимого управления суб-пикселями невозможно, поэтому дорожки необходимо мультиплексировать. Передние дорожки обычно выстраивают в цельные строчки, а задние – в столбцы. Встроенная в плазменную панель электроника с помощью матрицы дорожек выбирает пиксель, который необходимо зажечь на панели. Операция происходит очень быстро, поэтому пользователь ничего не замечает.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ МЫШИ

Манипулятор «мышь» – одно из указательных устройств ввода, обеспечивающих интерфейс пользователя с компьютером.

Мышь воспринимает своё перемещение в рабочей плоскости (обычно на участке поверхности стола) и передаёт эту информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения.

Датчики перемещения мыши

В процессе «эволюции» компьютерной мыши наибольшие изменения претерпели датчики перемещения.

Прямой привод. Изначальная конструкция датчика перемещения мыши состояла из двух перпендикулярных колес, выступающих из корпуса устройства. При перемещении мыши колеса крутились каждое в своем измерении. Такая конструкция имела много недостатков и довольно скоро была заменена на мышь с шаровым приводом.

Шаровой привод. В шаровом приводе движение мыши передается на выступающий из корпуса гуммированный стальной шарик. Два прижатых к шарику ролика снимают его движения по каждому из измерений и передают их на датчики, преобразующие эти движения в электрические сигналы. Датчик состоит из двойной оптопары – светодиода и двух фотодиодов и диска с отверстиями или лучевидными прорезями, перекрывающего световой поток по мере вращения. При перемещении мыши диск вращается, и с фотодиодов снимается сигнал с частотой, соответствующей скорости перемещения мыши. Второй фотодиод, смещённый на некоторый угол или имеющий на диске датчика смещённую систему отверстий/прорезей, служит для определения направления вращения диска (свет на нём появляется/исчезает раньше или позже, чем на первом, в зависимости от направления вращения). Основной недостаток шарового привода – загрязнение шарика и снимающих роликов, приводящее к заеданию мыши и необходимости в периодической её чистке.

Оптические мыши второго поколения сделаны на базе микросхемы, содержащей фотосенсор и процессор обработки изображения. Удешевление и миниатюризация компьютерной техники позволили уместить всё это в одном элементе за доступную цену. Фотосенсор периодически сканирует участок рабочей поверхности под мышью. При изменении рисунка процессор определяет, в какую сторону и на какое расстояние сместилась мышь. Сканируемый участок подсвечивается светодиодом (обычно – красного цвета) под косым углом.

Некоторые модели оптических мышей оборудуются двумя датчиками перемещения сразу, что позволяет, анализируя изменения сразу на двух участках поверхности, исключать возможные ошибки. Такие мыши иногда способны работать на стеклянных, оргстеклянных и зеркальных поверхностях (на которых не работают другие мыши).

Лазерные мыши. В последние годы была разработана новая, более совершенная разновидность оптического датчика, использующего для подсветки полупроводниковый лазер. О недостатках таких датчиков пока известно мало, но известно об их преимуществах:

– более высокой надёжности и разрешении;

– успешной работе на стеклянных и зеркальных поверхностях (недоступных оптическим мышам);

– отсутствии сколько-нибудь заметного свечения;

– низком энергопотреблении.

Индукционные мыши используют специальный коврик, работающий по принципу графического планшета, или собственно, входят в комплект графического планшета. Индукционные мыши имеют хорошую точность, и их не нужно правильно ориентировать. Индукционная мышь может быть «беспроводной» (к компьютеру подключается планшет, на котором она работает), и иметь индукционное же питание, следовательно, не требовать аккумуляторов, как обычные беспроводные мыши. Мышь в комплекте графического планшета позволит сэкономить немного места на столе (при условии, что на нём постоянно находится планшет).

Индукционные мыши редки, дороги и не всегда удобны. Мышь для графического планшета практически невозможно поменять на другую (например, больше подходящую по руке, и т. п.).

Инерционные мыши используют акселерометры для определения движений мыши по каждой из осей. Обычно инерционные мыши являются беспроводными и имеют выключатель для отключения детектора движений, для перемещения мыши без влияния на указатель. Такие мыши имеют меньшее энергопотребление, чем оптические, обладают лучшей чувствительностью, меньшим весом и более просты в использовании.

Гироскопическая мышь, оснащается гироскопом, распознаёт движение не только на поверхности, но и в пространстве: её можно взять со стола и управлять движением кисти в воздухе. На 2008 год такие мыши есть только среди продукции фирмы Gyration.

Мышь с MEMS-датчиками также способна работать в пространстве. Вместе с тем, MEMS миниатюрнее гироскопов, поэтому такие мыши легче и меньше. На сегодняшний день единственным серийным образцом мышей с микроэлектромеханическими датчиками является Logitech MX Air.

Кнопки

Кнопки — основные элементы управления мыши, служащие для выполнения основных манипуляций: выбора объекта (нажатие), активное перемещения (перемещения с нажатой кнопкой).

Долгое время двух- и трёхкнопочные мыши противостояли друг другу. Двухкнопочные мыши поначалу лидировали, так как на их стороне, кроме простоты (три кнопки проще перепутать), удобства и отсутствия излишеств, было программное обеспечение, которое едва загружало две кнопки. Но, несмотря ни на что, трёхкнопочные мыши никогда не прекращали продаваться, пока противостоянию не пришёл конец.

Противостояние двух- и трёхкнопочных мышей закончилось после появления скролла. На двухкнопочной мыши появилась небольшая средняя (третья) кнопка (для включения и выключения скроллинга, и по совместительству – средняя кнопка), которая сразу трансформировалась в колесо прокрутки, нажатие на которое работает как средняя кнопка. Трёхкнопочные же мыши объединили среднюю кнопку с колёсиком.

Дополнительные кнопки

Производители постоянно стараются добавить на топовые модели дополнительные кнопки, чаще всего – кнопки под большой или указательный и реже – под средний палец. Некоторые кнопки служат для внутренней настройки мыши (например, для изменения чувствительности) или двойные-тройные щелчки (для программ и игр), на другие – в драйвере и/или специальной утилитой назначаются некоторые системные функции, например:

– горизонтальная прокрутка;

– двойное нажатие (double click);

– навигация в браузерах и файловых менеджерах;

– управление уровнем громкости и воспроизведением аудио- и видеоклипов;

– запуск приложений.

Интерфейсы подключения

Первые мыши подключались к компьютерам через последовательный коммуникационный интерфейс RS-232 (последовательные мыши; разъемом DB25F, и позднее DB9F).

В компьютере PS/2 фирма IBM предусмотрела для мыши специальный порт (c разъемом mini-DIN, точно таким же, как и для клавиатуры). Позднее, разъемы клавиатуры и мыши типа PS/2 были включены в современный стандарт корпусов ATX. Такие мыши используются до сих пор, постепенно уступая свои позиции интерфейсу USB.

Основная часть современных мышей имеет интерфейс USB, иногда с адаптером для PS/2.

Ещё одним интерфейсом, через который можно подключить мышь, является универсальный беспроводной радиоинтерфейс Bluetooth, который поддерживается на многих платформах.

Беспроводные мыши

Сигнальный провод мыши иногда рассматривается как мешающий и ограничивающий фактор. Этих недостатков лишены беспроводные мыши. Беспроводные мыши имеют серьёзную проблему – вместе с сигнальным кабелем они теряют стационарное питание и вынуждены иметь автономное, от аккумуляторов или батарей, которые часто далеки от совершенства. Другим недостатком беспроводных мышей являются высокие цены, которые, впрочем, имеют тенденцию к снижению.

Аккумуляторы беспроводной мыши могут подзаряжаться как вне мыши, так и внутри неё. В последнем случае, мышь должна периодически подсоединяться к стационарному питанию через кабель, док-станцию или площадку для индукционного питания.

Первыми попытками соединения мыши с компьютером было внедрение инфракрасной связи между мышью и специальным приёмным устройством, которое, в свою очередь, подключалось к порту компьютера.

Оптическая связь на практике проявила крупный недостаток: любое препятствие между мышью и датчиком мешало работе.

Радиосвязь между мышью и приёмным устройством, подключённым к компьютеру, позволила избавиться от недостатков инфракрасной связи.

Изначально для мыши каждый производитель разрабатывал свой собственный метод передачи сигнала. Однако впоследствии для связи стало всё более широко применяться Bluetooth-соединение, это позволило ввести единый стандарт, а также позволило избавиться от приёмного устройства, так как некоторые компьютеры уже оснащены Bluetooth-адаптером. На данный момент (середина 2008 года) Bluetooth-мыши продаются сравнительно недорого (от 40$).

Индукционные мыши чаще всего имеют индукционное же питание от рабочей площадки («коврика») или графического планшета. Но такие мыши являются беспроводными лишь отчасти – планшет или площадка всё равно подключаются кабелем. Таким образом, кабель не мешает двигать мышью, но и не позволяет работать на расстоянии от компьютера, как с обычной беспроводной мышью.

ОПТИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Оптический привод – устройство для считывания информации с оптических носителей и, по-возможности, записи информации на оптический носитель (CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-R). Существуют следующие типы приводов:

привод CD
привод DVD
привод HD
привод BD
привод GD

Приводы CD

Приводы данного типа делятся на не пишущие CD-ROM и пишущие CD-RW. Принцип действия устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска (рис. 6). Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск CD-ROM может хранить примерно 700 Мбайт данных.

Рис. 6. Принцип действия дисковода CD-ROM

Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому оптические приводы относят к аппаратным средствам мультимедиа. Программные продукты, распространяемые на лазерных дисках, называют мультимедийными изданиями. Сегодня мультимедийные издания завоевывают все более прочное место среди других традиционных видов изданий. Так, например, существуют книги, альбомы, энциклопедии и даже периодические издания (электронные журналы), выпускаемые на компакт-дисках.

Принцип считывания информации с оптического диска можно приближенно разбить на четыре этапа.

1. Луч слабого лазера испускается лазер-диодом привода CD-ROM. Проходя через систему линз, он фокусируется на областях спирали данных компакт-диска, двигаясь по траекториям, задаваемым сервоприводом. Сервопривод служит для перемещения направляющей линзы.

2. Луч производит считывание, отражаясь с различной интенсивностью от pit-слоя компакт-диска.

3. Отраженный луч возвращается, попадая в группу призм. Там происходит его преломление и отражение на фотодетектор.

4. Фотодетектор определяет интенсивность светового потока и переправляет эту информацию к микропроцессору дисковода, который завершает ее анализ, преобразуя в цифровую последовательность.

На диске CD-ROM промышленным способом записывается информация, и произвести ее повторную запись невозможно. Наибольшее распространение получили 5-дюймовые диски CD-ROM емкостью 700 Мбайт. Данные на диске записываются в виде спирали. С точки зрения физики лазерный луч определяет цифровую последовательность единиц и нулей, записанных на CD, по форме микроскопических ямок (пит, pit) на его спирали

Основным параметром дисководов оптического привода CD-ROM является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения принята скорость чтения в первых серийных образцах, составлявшая 150 Кбайт/с. Таким образом, дисковод с удвоенной скоростью чтения обеспечивает производительность 300 Кбайт/с, с учетверенной скоростью – 600 Кбайт/с и т. д. В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения CD-ROM с производительностью 32х-48х.

Приводы CD-RW позволяют производить однократную запись на диски CD-R и многократную запись-перезапись на диски CD-RW.

Обычный CD-R представляет собой тонкий диск из прозрачного пластика толщиной 1,2 мм, диаметром 120 мм. Поликарбонатный диск имеет спиральную дорожку для направления луча лазера при записи и считывании информации. С той стороны, где находится эта спиральная дорожка, диск покрыт записывающим слоем, который состоит из очень тонкого слоя органического красителя и затем отражающим слоем из серебра, его сплава или золота. Этот отражающий слой покрывается защитным лаком. И уже на этот защитный слой наносятся различные надписи краской.

Чистый CD-R не является полностью пустым, на нём имеется служебная дорожка. Эта дорожка содержит временные метки и используется при записи, чтобы луч лазера записывал по спирали как и на обычных компакт дисках. При записи CD-R данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, чтобы физически «прожечь» органический краситель записывающего слоя. Когда краситель нагревается выше определённой температуры, он разрушается и темнеет, изменяя отражательную способность «прожжённой» зоны. Таким образом, при записи, управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование тёмных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как нули и единицы.

Рис. 7. CD-ROM под электронным микроскопом

При чтении лазер имеет значительно меньшую мощность, чем при записи, и не разрушает краситель записывающего слоя. Во время чтения «болванка» в приводе крутится на шпинделе, а читающий луч остаётся неподвижным и направляется следящей системой на дорожку с данными. Чередующиеся светлые и тёмные участки дорожки порождают изменение светового потока отражённого луча и переводятся в изменение электрического сигнала, который далее и преобразуется в биты информации

CD-RW во многом похож на своего предшественника CD-R, но его записывающий слой изготавливается из специального сплава, который при нагреве выше температуры плавления может реверсивно менять свои свойства. Многократная перезапись в принципе может приводить к механической усталости рабочего слоя и, как следствие, к его разрушению. Поэтому при выборе веществ важным фактором становится отсутствие эффекта накопления усталости. Современные CD-RW диски позволяют перезаписывать информацию порядка 1000 раз

Современные образцы устройств однократной записи имеют производительность до 48х, а устройств многократной записи – до 24х.

Привод DVD

Этот стандарт был создан с расчетом на то, чтобы заменить разные носители сразу в нескольких областях – в индустрии видео, в сфере информационных технологий, в звуковых записях и даже, возможно в индустрии игровых картриджей. По замыслу разработчиков, это должен быть некий «универсальный» носитель, необычайно вместительный и надежный. По размерам же диски CD и DVD абсолютно одинаковы – DVD лишь немного тоньше. Естественно, так же как и CD-диски, DVD производится в двух форм-факторах: 12 см (4,7 дюйма) и 8 см (3,1 дюйма).

У DVD-дисков меньший диаметр углублений, на дорожке они расположены с меньшим «шагом» и самих дорожек на диске гораздо больше. Использование насечек меньшего размера стало возможным благодаря применению лазера с меньшей длиной волны, посылающего более «плотный» луч. Устройства DVD используют лазер с длиной волны 650 или 635 нм, что позволяет покрывать лучом в два раз больше насечек на одной дорожке и в два раза больше дорожек. Кроме того, поверхность диска, отведенная для хранения данных, немного больше, чем у CD-ROM; DVD также предусматривает другой формат секторов и более надежный код коррекции ошибок. Все эти нововведения позволили достичь примерно в семь раз большей емкости дисков DVD, чем традиционных CD. Самое интересное в спецификациях DVD – это возможность создания двухсторонних и двухслойных дисков,

Двухсторонний диск делается просто: так как толщина диска DVD может составлять лишь 0,6 мм (половина толщины обычного CD-ROM), появляется возможность соединить два диска тыльными сторонами и получить двухсторонний DVD. Правда, придется вручную переворачивать его.

Технология создания двухслойных дисков чуть более сложна: данные записываются в двух слоях – нижнем и полупрозрачном верхнем. Работая на одной частоте, лазер считывает данные с полупрозрачного слоя, работая на другой – получает данные «со дна».

Всевозможные комбинации всех вышеперечисленных технологий породили довольно много типов дисков DVD. Существуют односторонние (SS – Single Sided) и двухсторонние DVD (DS), однослойные (SL – Single Layer) двухслойные (DL).

Ёмкость DVD-дисков	Гб
1-сторонние 1-слойные (DVD-5)	4,7
1-сторонние 2-слойные (DVD-9)	8,5
2-сторонние 1-слойные (DVD-10)	9,4
2-сторонние 2-слойные (DVD-18)	17,1

С пользовательской точки зрения программы и данные записаны на диске в формате DVD-ROM аналогично традиционному диску CD-ROM. Для считывания таких дисков в компьютере должен быть установлен накопитель DVD-ROM, который внешне похож на привод CD-ROM, использует тот же интерфейс IDE или SATA и точно так же устанавливается. Причем DVD-ROM может читать и старые CD-ROM, a также воспроизводить звуковые компакт-диски.

Привод HD

HD DVD (DVD высокой ёмкости) – технология записи оптических дисков, разработанная компанией Toshiba, NEC и Sanyo. HD DVD использует диски стандартного размера и лазер с длиной волны 405 нм. 19 февраля 2008 года компания Toshiba объявила о прекращении поддержки технологии HD DVD в связи с решением положить конец войне форматов. Однослойный диск HD DVD имеет ёмкость 15 Гб, двухслойный – 30 Гб. Toshiba также анонсировала трёхслойный диск, который может хранить до 45 GB данных. Это меньше, чем ёмкость основного соперника Blu-ray, который поддерживает 25 GB на один слой и 100 GB на четыре слоя. Важным фактором привлекательности HD DVD по сравнению с Blu-ray является также тот факт, что большая часть оборудования для производства DVD может быть переоснащена для производства HD DVD, так как использует ту же технологию производства.

Кинокомпания Warner Bros, принадлежащая американской медиакомпании Time Warner Inc., объявила о том, что откажется от формата HD DVD в пользу конкурирующей технологии Blu-ray.

Привод GD

GD-ROM – формат оптических дисков, разработанный компанией Yamaha для Sega. Он подобен стандарту CD-ROM за исключением того, что биты на диске упакованы плотнее, обеспечивая более высокую емкость (приблизительно 1.2 гигабайта, что почти вдвое больше емкости типичного CD-ROM). Из-за высокой плотности диска GD-ROM, слой данных очень нежный, и небольшие пятна и царапины могут потенциально сделать диск не читаемым.

Привод BD

Blu-ray Disc, BD – формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью.

Blu-ray получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405нм) «синего» (технически сине-фиолетового) лазера. На международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show, которая прошла в январе 2006 года, было объявлено о том, что коммерческий запуск формата Blu-ray пройдёт весной 2006 года.

Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 23,3, 25, 27,0 или 33 Гб, двухслойный диск может вместить 46,6, 50, или 54 Гб. Также в разработке находятся диски вместимостью 100 Гб и 200 Гб с использованием соответственно четырёх и шести слоёв. Корпорация TDK уже анонсировала прототип четырёхслойного диска объёмом 100 Гб.

На данный момент доступны диски BD-R и BD-RE, в разработке находится формат BD-ROM. В дополнение к стандартным дискам размером 120 мм, выпущены варианты дисков размером 80 мм для использования в цифровых фото- и видеокамерах. Планируется, что их объём будет достигать 15 Гб для двухслойного варианта.

Физический размер	Однослойная вместимость	Двухслойная вместимость
120 мм	23.3/25/27 Гб	46.6/50/54 Гб
80 мм	7.8 Гб	15.6 Гб

В технологии Blu-ray для чтения и записи используется сине-фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм. Обычные DVD и CD используют красный и инфракрасный лазеры с длиной волны 650 нм и 780 нм соответственно. Такое уменьшение позволило сузить дорожку вдвое по сравнению с обычным DVD-диском (до 0,32 мкм) и увеличить плотность записи данных.

Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12 см дисках того же размера, что и у CD/DVD. Уменьшение длины волны, использование высококачественной двухлинзовой системы, а также уменьшение толщины защитного слоя в шесть раз предоставило возможность проведения более качественного и корректного течения операций чтения/записи. Это позволило записывать информацию в меньшие точки на диске, а значит, хранить больше информации в физической области диска, а также увеличить скорость считывания до 432 Мбит/с.

Из-за того, что на дисках Blu-Ray данные расположены слишком близко к поверхности, первые версии дисков были крайне чувствительны к царапинам и прочим внешним механическим воздействиям, из-за чего они были заключены в пластиковые картриджи. Этот недостаток вызывал большие сомнения относительно того, сможет ли формат Blu-ray противостоять HD DVD.

Решение этой проблемы появилось в январе 2004 года, с появлением нового полимерного покрытия, которое дало дискам невероятную защиту от царапин и пыли. Это покрытие, разработанное корпорацией TDK, получило название «Durabis», оно позволяет очищать BD при помощи бумажных салфеток – которые могут нанести повреждения CD и DVD. Формат HD DVD имеет те же недостатки, так как эти диски производятся на основе старых оптических носителей. По сообщению в прессе «голые» BD с этим покрытием сохраняют работоспособность даже будучи поцарапанными отвёрткой.

В формате Blu-ray применён экспериментальный элемент защиты под названием BD+, который позволяет динамически изменять схему шифрования. Стоит шифрованию быть сломанным производители могут обновить схему шифрования, и все последующие копии будут защищены уже новой схемой. Таким образом, единичный взлом шифра не позволит скомпрометировать всю спецификацию на весь период её жизни.

Следующим уровнем защиты, которым обладают диски – это технология цифровых водяных знаков «ROM-Mark». Она будет жёстко «прошита» в ПЗУ приводов при производстве, что не позволит проигрывателю проигрывать без специальной скрытой метки, которую, по утверждению Ассоциации, будет невозможно подделать. Так путём жёсткого регулирования и лицензирования заводов будут отбираться производители дисков, которым будет поставлено специальное оборудование.

ПРИНТЕРЫ

Принтер – устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу. Процесс печати называется вывод на печать, а получившийся документ – распечатка или твёрдая копия.

Принтеры бывают струйные, лазерные, матричные и сублимационные, а по цвету печати – многоцветные и монохромные. Иногда из лазерных принтеров выделяют в отдельный вид светодиодные принтеры.

Получили распространение многофункциональные принтеры, в которых в одном приборе объединены принтер, сканер, копир и факс. Такое объединение рационально технически и удобно в работе.