 |
Накопители на оптических дисках
|
|
|
|
Оптический компакт-диск (Compact Disk (CD)), который был предложен в 1982 году фирмами Philips и Sony, первоначально, для записи звуковой информации, произвёл переворот и в компьютерной технике, так как идеально подходил для записи цифровой информации больших объёмов на сменном носителе. Объём информации, записанной на компакт-диске, составляет 600-700 Мбайт. К достоинствам компакт-диска можно отнести и его относительную дешевизну в массовом производстве, высокую надёжность и долговечность, нечувствительность к загрязнению и воздействию магнитных полей.
Запись на компакт-диск при промышленном производстве производится в несколько этапов. Сначала с использованием мощного инфракрасного лазера, в стеклянном контрольном диске выжигаются отверстия диаметром 0,8 микрон. По контрольному диску изготавливается шаблон с выступами в тех местах, где лазер прожёг отверстия. В шаблон вводится жидкая смола (поликарбонат), и получают диск с таким же набором впадин, что и отверстий в контрольном диске. Со стороны впадин на диск напыляется тонкий слой алюминия, который затем покрывается лаком, защищающим его от царапин.
При воспроизведении лазерный диод небольшой мощности освещает диск со стороны противоположной нанесенному слою алюминия, который является отражателем светового луча лазера, а впадины превращаются в выступы. Впадины на диске имеют глубину равную четверти длины волны лазера, из-за чего фотодиод, принимающий отражённый свет лазера, получает света от выступа меньше, чем от площадки.
Впадины и площадки записываются на диск по спирали. Запись начинается от центра диска и занимает приблизительно 32 мм диска. Спираль проходит 22188 оборотов вокруг диска, её общая длина составляет 5600 М. На всём протяжении спирали скорость записи остаётся постоянной, поэтому специальное устройство при воспроизведении следит за постоянством линейной скорости, изменяя значение угловой скорости вращения диска. Так на внутренней стороне скорость равна 530 оборотов в минуту, а на внешней стороне скорость падает до 200 оборотов в минуту, при этом линейная скорость остаётся постоянной равной 1,2 М/С.
|
|
|
В середине 90-х годов появились устройства, устанавливаемые непосредственно на компьютере, и позволяющие производить однократную запись информации на компакт-диск. Для таких устройств выпускают специальные компакт-диски, которые получили название CD-Recodable (CD-R). Отражающим слоем у них служит тонкий слой позолоты. Между слоем позолоты и слоем поликарбамидной смолы вводится слой красителя. На диске без записи этот слой красителя бесцветен, но под воздействием лазерного луча краситель темнеет, образуя пятна, которые при воспроизведении воспринимаются как выступы.
Позднее появились компакт-диски с возможностью перезаписи – CD-ReWritable (CD-RW). На этих дисках слой красителя может находиться в двух состояниях: кристаллическом и аморфном. Эти два состояния имеют разную отражательную способность. Лазер устройства имеет три уровня мощности. При записи мощность лазерного диода повышается, и расплавляет слой красителя, переводя его в аморфное состояние с низкой отражательной способностью, что соответствует выступу (запись информации). При средней мощности краситель плавится и переходит в кристаллическое состояние с высокой отражательной способностью (стирание информации). Низкая мощность лазера используется для считывания информации.
Дальнейшее развитие технологий производства компакт-дисков привело к созданию дисков с высокой плотностью записи – цифровой универсальный диск Digital Versatile Disk (DVD). Впадины на них имеют меньший диаметр (0,4 микрона), а спираль размещается с плотностью 0,74 микрона между дорожками (вместо 1,6 микрон у CD). Это позволило увеличить объём информации на диске до 4,7 Гбайт. Дальнейшее увеличение объёма информации обеспечивается применением двухсторонних DVD.
|
|
|
Внешние устройства
Видеотерминалы
Видеотерминалы предназначены для оперативного отображения текстовой и графической информации в целях визуального восприятия её пользователем. Видеотерминал состоит из видеомонитора (дисплея) и видеоконтроллера.
Для персональных компьютерах используются мониторы следующих типов:
· на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ);
· на основе жидкокристалических индикаторов (ЖКИ, LCD – Liquid Crystal Display);
· плазменные мониторы (PDP – Plasma Display Panels);
· электролюминесцентные мониторы (FED – Field Emission Display);
· самоизлучающие мониторы (LEP – Light Emission Plastics).
Основными характеристиками мониторов являются следующие.
Размер экрана монитора, который задаётся обычно величиной его диагонали в дюймах. Домашние персональные компьютеры оснащаются мониторами с размерами 15 или 17 дюймов, а для профессиональной работы, требующей отображения мелких деталей, используются мониторы с размерами 21 и 22 дюйма.
Ещё одна важная характеристика монитора – разрешающая способность, которая определяется числом пикселей (световых точек) по горизонтали и вертикали. Стандартные значения разрешающей способности современных мониторов: 800´600, 1024´768, 1800´1440, 2048´1536 и др. Значение разрешающей способности определяет качество изображения на экране.
Рабочая частота кадровой развёртки определяет скорость смены кадров изображения, она влияет на утомляемость глаз при продолжительной работе на компьютере. Чем выше частота кадровой развёртки тем меньше утомляемость глаз. Частота смены кадров во многом зависит от разрешающей способности экрана: чем выше разрешающая способность, тем меньше частота смены кадров, например, при разрешении 800´600 максимальная частота смены кадров может составить 120 Гц, а при разрешении 1600´1200 – 67 Гц.
На разрешающую способность монитора и качество изображения влияет объём видео памяти. Современные видеоконтроллеры для хранения цвета каждого пикселя расходуют до 4 байт памяти, для чего необходимо иметь объём видеопамяти от 32 до 128 Мбайт. Больший объём видеопамяти позволяет устанавливать более высокий режим разрешения и большее число цветов для каждого пикселя.
|
|
|
Мониторы на основе ЭЛТ используют электронно-лучевые трубки, применяемые в обычных телевизионных приёмниках, и устройства, формирующего на экране точки (пиксели). Луч, двигающийся горизонтально, периодически, засвечивает люминофор экрана, который под действием потока электронов начинает светиться, образуя точку. Для цветных мониторов засветка каждой точки осуществляется тремя лучами, вызывающие свечение люминофора соответствующего цвета – красного, зелёного и синего. Цвет точки создаётся смешением этих трёх основных цветов и зависит от интенсивности каждого электронного луча. Цветной монитор может отображать до 16 млн. оттенков в каждой точке.
Мониторы на жидкокристалических индикаторах представляют собой плоские панели. Эти мониторы используют специальную прозрачную жидкость, которая при определённых напряжённостях электростатического поля кристаллизуется, при этом изменяется её прозрачность и коэффициент преломления световых лучей. Эти эффекты используются для формирования изображения. Конструктивно такой монитор выполнен в виде двух электропроводящих стеклянных пластин, между которыми помещён слой кристаллизующейся жидкости. Для создания электростатического поля стеклянная пластина покрыта матрицей прозрачных проводников, а пиксель формируется на пересечении вертикального и горизонтального проводника. Иногда на пересечении проводников ставят активный управляющий элемент – транзистор. Такие экраны, которые получили название TFT-экранов (Thin Film Transistor – тонкоплёночный транзистор), имеют лучшую яркость и предоставляют возможность смотреть на экран даже с отклонением до 45° от вертикали. Этот показатель отличает TFT-экраны от экранов с пассивной матрицей, которые обеспечивали качество изображения только при фронтальном наблюдении.
|
|
|
В плазменных мониторах изображение формируется светом, выделяемым при газовом разряде в каждом пикселе экрана. Конструктивно плазменная панель состоит трёх стеклянных пластин, на две из которых нанесены тонкие прозрачные проводники: на одну вертикально, на другую – горизонтально. Между ними находится третья пластина, в которой в местах пересечения проводников двух первых пластин имеются сквозные отверстия. Эти отверстия при сборке заполняются инертным газом: неоном или аргоном, они и образуют пиксели. Плазма газового разряда, возникающая при подаче высокочастотного напряжения на вертикальный и горизонтальный проводники, излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение люминофора. Каждый пиксель представляет собой миниатюрную лампу дневного света. Высокая яркость и контрастность, отсутствие дрожания изображения, а так же большой угол отклонения от нормали, при котором изображение сохраняет высокое качество, являются большими преимуществами таких мониторов. К недостаткам можно отнести недостаточную пока разрешающую способность и достаточно быстрое (пять лет при офисном использовании) ухудшения качества люминофора. Пока такие мониторы используются только для конференций и презентаций.
Электролюменесцентные мониторы состоят из двух пластин, с ортогонально нанесёнными на них прозрачными проводниками. На одну из пластин нанесён слой люминофора, который начинает светиться при подаче напряжения на проводники в точке их пересечения, образуя пиксель.
Самоизлучающие мониторы используют матрицу пикселей, построенную на основе полупроводникового материала, излучающего свет при подаче на него напряжения (светодиод). На сегодняшний день имеются монохромные самоизлучающие дисплеи с жёлтым свечением, но они уступают по сроку службы LCD мониторам. Удалось создать органический проводник, имеющий широкий спектр излучения. На основе этого материала планируется создать полноразмерный цветной самоизлучающий монитор. Достоинства таких мониторов заключаются в том, что они обеспечивают 180-градусный обзор, работают при низком напряжении питания и имеют малый вес.
|
|
|
