Paměťová média – informatika

 

   Otázka: Paměťová média

   Předmět: Informatika

   Přidal(a): Jakub

 

Paměťová média

  • slouží k uchovávání dat mimo počítač, nebo k přenosu dat na počítač jiný
  • ukládají data (dokumenty, obrázky, hudbu…) ve formě jedniček a nul

 

Historie (dříve používané)

  • Děrné štítky a destičky
  • Děrné pásky
  • Magnetické pásky
  • Audiokazeta
  • Diskety

 

USB – Flash disk

  • je paměťové zařízení, používané převážně jako náhrada diskety
  • omezený počet přepisů/smazání
  • je vybaveno pamětí typu flash, která umožňuje uchování dat i při odpojení napájení
  • Data se do disku nahrávají přes sběrnici USB
  • Jsou malé a tím snadno přenosné, přepisovatelné
  • používají pro ukládání dat standard USB Mass Storage
  • Kapacita až 1 TB

 

Použití

  • Přenos osobních dat– nejčastější způsob využití je přenos dokumentů, hudby, videa a podobně
  • Bezpečnostní důvody– v prostředí kde by mohlo dojít k úniku soukromých dat, lze použít flashdisk jako úložiště klíče pro rozšifrování dat
  • Systémová administrace– přenos nastavení softwaru, nahrávání firmware do základních desek, routerů
  • Bootování operačního systému– některé základní desky umožňují načtení operačního systému přímo z přenosného USB zařízení. Toto řešení je také známo jako Live USB
  • Ukládání hudby– například připojení flashdisku do FM transmiteru zastane funkci MP3 přehrávače
  • Zálohy– nepříliš vhodné, z principu NAND technologie udrží zařízení data bez připojení k napájení pouze několik desítek měsíců

 

Hlavní části:

  • USB-A male konektor – umožňuje fyzické spojení s PC nebo USB rozbočovačem
  • Mass storage controller – čip pro komunikaci s PC
  • NAND paměťový čip – zde jsou uložena data
  • Krystal – produkuje hlavní 12 MHz hodinový signál

 

Výhody

  • Kompaktnější než jiná přenosová média
  • Odolnější proti fyzickému poškození
  • Většinou vyšší kapacita než u CD nebo DVD
  • Malá spotřeba elektrické energie
  • V nových operačních systémech nejsou zapotřebí žádné ovladače

 

Nevýhody

  • Špatná podpora u starších operačních systémů (Windows 98 a nižší nemají přímo zabudovanou podporu flash disků, je nutné ji doinstalovat)
  • Větší kapacity mají vysokou cenu, přičemž disponují jen zlomkem kapacity stejně drahých přenosných pevných disků

 

Pevný disk – Hard disk – HDD

  • k dočasnému nebo trvalému uchovávání většího množství dat pomocí magnetické indukce
  • První komerční pevné disky se objevily v roce 1956, nejprve pro sálové počítače
  • Data jsou na pevném disku uložena pomocí magnetického záznamu.
  • Disk obsahuje kovové nebo keramické desky – tzv. plotny, pokryté tenkou magneticky měkkou vrstvou
  • Plotny jsou neohebné (odtud pevný disk)
  • Čtení a zápis dat na magnetickou vrstvu zajišťuje čtecí a zápisová hlava
  • od 250 do 1000 GB – gigabajtů

 

Paměťová karta

  • je elektronické zařízení, sloužící k ukládání dat
  • Používá se v digitálních fotoaparátech, PDA, laptopech, mobilních telefonech, přehrávačích, video hrách a jiných elektronických zařízeních
  • Obvykle je založena na paměti typu flash EEPROM
  • kompaktní zařízení s relativně vysokou kapacitou, je odolné vůči magnetickým a elektrickým polím
  • Paměťové karty byly navržené jako náhrada pevného disku pro zařízení, ve kterých se disky nemohly použít

 

Historie

  • Prvním pokusem bylo zavedení PCMCIA paměťové karty (90. léta)
  • Masivně se rozšířili (boj o standart)

 

Dnes

  • základem trhu čtyři typy karet: SD (Secure Digital), MMC (Multimedia Card), CF (Compact flash) a díky rozšíření výrobků Sony také Sony MS (Memory Stick)

 

Optické paměti

  • Pro všechny typy optických pamětí je typický jeden společný princip čtení dat, založený na odrazu laserového paprsku od povrchu záznamového média.
  • Patří sem CD, DVD a BLUE – RAY disky.

 

CD (Compact Disc)

  • První „kompaktní disk“ byl disk určený obecně pro ukládání digitálních dat.
  • CD se na trhu začala objevovat zhruba od roku 1982. Nejprve byly disky použity pouze pro záznam audia a byly v podstatě standardem pro komerční audio nahrávky.
  • Dá se říct, že dnes už význam CD mírně upadá, ale pořád si drží velmi významnou pozici.
  • Standardní rozměry CD jsou 120 mm v průměru a vejde se na ně cca 80 minut záznamu (existují kratší i delší varianty).
  • Existují i varianty disků s průměrem pouhých 80 mm, ty byly svého času používány po singly. Na ty se vejde cca 20 minut záznamu.
  • Později se CD disky začaly využívat i pro záznam dat obecně.
  • Pro média určená k záznam DAT se použil souhrnný název CD-ROM, v němž jsou do jisté míry zahrnuta i označení:
    • CD-R pro jednou nahratelná média,
    • CD-RW pro přepisovatelná média.

 

Rozměry CD

  • Disky 120 mm s kapacitou 74 nebo 80 minut (650-700 MB) a 650 nebo 700MB. Odlišná kapacita je odvozena od vzdálenosti stop.
  • Disky 80 mm („minu CD“) byly navrženy původně pro singly. Jejich kapacita je 21 minut anebo 184 MB.

 

Formát CD

  • Různé formáty CD byly postupně specifikovány ve standardech, označovaný anglicky jako „knihy“ různých barev:
    • Červená kniha (red book) – audio CD
    • Žlutá kniha (yellow book) – CD-ROM – pro záznam dat, pouze pro čtení
    • Zelená kniha (green book) – CD-l – Interaktivní CD
    • Oranžová kniha (orange book) – CD-R („Zapisovatelné CD“, vyrábějí se prázdná) CD-RW-( „Přepisovatelné CD“ lze opakovaně přepisovat)
    • Bílá kniha (White book) – Video CD
    • Modrá kniha (blue book) – Enhanced CD, CDplus a CD-G
    • Béžová kniha (beige book) – PhotoCD
    • Šarlatová kniha (scarlet bok) – SACD

 

Organizace dat na CD

  • Největší samostatný celek je track – stopa
    • Může jich být na cd 99
  • Nejmenší celek na CD je ‚‚frame‘‘
    • Kapacita 33 B
  • V případě CD-ROM jsou data organizována jak ve framech tak v sektorech, kdy každý sektor obsahuje 98 framů

 

CD-ROM

  • Určený pouze pro čtení dat
  • Vyrábí se lisováním
  • Koupí se již s obsahem
  • Sektor obsahuje 2352 bajtů
    • Rozdělen do 98 framů po 24 bajtech
  • Existují dva módy CD-ROM
    • Mode 1 = obsahuje více korekčních mechanismu a hodí se pro záznam dat jako takových
      • 2048 volných bajtů
    • Mode 2 = použití pro video
      • 2336 volných bajtů
    • Rychlost 1x u CD mechanik znamená čtení 75 sektorů za vteřinu
      • 75x 2352 bajtů

 

Session

  • Na disk můžeme uložit tzv. session
    • Jedna session může obsahovat jednu nebo více stop
    • Jedna stopa odpovídá jedné skladbě na zvukovém CD nebo může obsahovat data
  • Existují z jednoho důvodu
    • Umožňují na disk ukládat data postupně, nemusí se všechna data vypálit najednou
  • Obsahuje-li disk pouze jednu session, označuje se jako singlesession, obsahuje-li jich více Označuje disk jako multisession

 

Struktura

  • Lisované CD – ROM se vyrábějí z umělé hmoty
  • Data jsou zapisována jako drobné prohlubně na povrch disku
    • Prohlubně označovány jako pit (velikost je několik mm)
  • Povrch disku je pokryt vrstvou zlata nebo hliníku, aby dobře odrážela světlo
    • Dále je nanesen ochrany lak s potiskem
  • Prohlubně tvoří spirálovou stopu od středu k okraji
  • Celková délka stopy je přibliřně 4.3 km
  • Vzdálenost stop je 1,6 μm mikrometru

 

Čtení záznamu

  • Provádí se laserovým paprskem o vlnové délce 780 nm
  • Paprsek prochází nejprve hranolem s polopropustným zrcadlem
  • To ho propustí jen jedním směrem, zpět již neprojde a bude odražen
  • Paprsek je potřeba zaměřit na dané místo
    • Pomocí fokusačního systému mechaniky
    • Skrz soustavu čoček je zaměřen na povrch disku
  • Povrch má odrazivou vrstvu, která způsobí odraz laserového paprsku zpět
    • Zde se rozhoduje o přečtené hodnotě
    • Síla odrazu závisí na tom, zda se paprsek odrazí od výstupků nebo prohlubně
  • Odražený paprsek je zaměřen zpět na hranol s polopropustným zrcadlem, kde je kolimátor

Ten zaměří paprsek na fotodiodu, která vyhodnotí intenzitu odraženého laserového paprsku

 

Způsoby čtení

  • Mechaniky mohou číst data uložená ve spirále pomocí dvou metod
    • CLV
    • CAV
  • CLV
    • Constant Linear Velocity
    • Čtení konstantní lineární rychlostí
    • à otáčky disku se přizpůsobují tomu, kde data čteme
      • Střed rychleji
      • Okraj pomaleji
    • Byla první metoda
  • CAV
    • Čtení konstantní úhlovou rychlostí
    • Otáčky disku konstantní
    • Data u okraje čtena rychleji než u středu

 

CD-R

  • Data se vypalují
  • V polykarbonátovém kotouči je vylisována vodicí drážka pro laser
  • Otázky
  • Povrch je pokryt organickou barvou
  • Dále odrazová plocha (reflexní vrstva)
  • Struktura
  • Polykarbonát
  • Vodící drážka
  • Záznamové barvivo
  • Reflexí pole
  • Ochrany lak
  • Při zápisu se laser nastaví na výší výkon
  • V místě dopadu se změní struktura záznamového barviva (neodráží paprsek, při čtení dat)
  • Princip čtení jako u CD-ROM
  • Vypálené pity nejsou tak kvalitní jako lisovaná

 

  • Singlesession
    • Všechny stopy zapsány v jednom svazku
    • Po vypálení se vytvoří tabulka TOC (table of contents)
      • Informace o stopách (začátky, délka, počet …)
    • Disk ukončen LEAD OUT ADEA
      • Na disk už není možné nahrávat další data

 

  • Multisession
    • Na disk mohu postupně připalovat další data
    • Jednotlivé oblasti uzavřeny pomocí LEAD IN a LEAD OUT
    • TOC vytvořena až po uzavření CD

 

CD-R prázdné

  • ATIP – PCA – PMA – Lead in – DATA – Lead out

 

  • ATIP
    • Kód výrobce, použité barvivo, podporované rychlosti zápisu, kapacita
  • PCA
    • Power Calibration Area (kalibrace výkonu laseru)
  • PMA
    • Slouží jako dočasná TOC u neuzavřených disků (obsahuje seznam stop)
  • Lead in – začátek stopy
  • Lead out – konec stopy

 

Otázky

Co patří mezi optická média? CD,DVD,Blue-Ray

Datové velikosti CD?  120 mm 650MB – 700MB

80 mm 184 MB

Nejmenší samostatný celek CD? Frame (33 B)

Největší ? Stopa (99 na CD)

Singlesession – Všechny stopy zapsány v jednom svazku, Na disk už není možné nahrávat další data

Multisession – Na disk mohu připalovat další data

 

Čtení dat z CD-R – provádí se laserovým paprskem –> paprsek je potřeba zaměřit na jedno místo (skrz soustavu čoček je zaměřen na povrch disku) –> povrch má – Povrch má odrazivou vrstvu, která způsobí odraz laserového paprsku zpět Zde se rozhoduje o přečtené hodnotě Síla odrazu závisí na tom zda se paprsek odrazí od výstupky nebo prohlubně

 

Záznam dat CD-R a struktura 

– Při zápisu se laser nastaví na výší výkon

-V místě dopadu se změní struktura záznamového barviva (neodráží paprsek, při čtení dat)

-Princip čtení jako u CD-ROM

-Vypálené pity nejsou tak kvalitní jako lisovaná

 

Prázdné CD

  • ATIP
    • Kód výrobce, použité barvivo, podporované rychlosti zápisu, kapacita
  • PCA
    • Power Calibration Area (kalibrace výkonu laseru)
  • PMA
    • Slouží jako dočasná TOC u neuzavřených disků (obsahuje seznam stop)

 

CD-R x CD-ROM

  • CD-R – tvoření vypálením
  • CD-ROM – tvoření lisováním

 

CD-RW

  • Vzniklo až později 1995
  • Přepisovatelné CD
  • Řádově stovky přepisů
    • Nejvyšší horní limit přibližně 1000

 

Struktura

  • Polykarbonát
  • Vodící drážka
  • Dielektrikum
  • Záznamové barvivo/vrstva
  • Dielektrikum
  • Reflexní vrstva
  • Ochranný lak a potisk

 

Zápis dat

  • Využívá se technologie fázové změny
    • Změna struktury krystalické do amorfní formy
  • Záznam vrstva tvořena speciální chemickou sloučeninou
    • Může mít dvě struktury
    • Krystalickou (odráží více světla)
    • Amorfní (odráží méně světla)
  • Tato vrstva se mění působením energie
  • Laser při zápisu pracuje na vysoký výkon, a tak se záznamové vrstva zahřeje na vysokou teplotu
  • Při zahřátí na takovou teplotu a následném ochlazení sloučenina zkapalní a přechází tedy z krystalické struktury do struktury amorfní
  • Místa s amorfní strukturou odráží méně světla než krystalická
    • Ekvivalentem pitů
  • Místa s krystalickou strukturou
    • Ekvivalentem landů

 

Mazání dat

  • Laser vyšší výkon než při čtení (200°C)
  • Amorfní -> krystalická

 

DVD

  • Cíl bylo vytvořil kompatibilní s CD a který by umožňovalo uložení dat s vysokou kapacitou
  • 1995 představeno jako DVD (digital video disc)
    • Později zkratka přejmenována na Digital Versatile Disc (víceúčelový)
  • Průměr 12 cm stejně jako CD-ROM
  • Umožňuje provedení záznamu do dvou vrstev (mohou být i oboustranné)
  • Velikost pitů a landu se mnohem menší
  • Zmenšení rozteči stop
  • Pracuje s laser paprskem s kratší vlnovou délkou
  • Jiné mechanismy pro adresaci a opravu chyb
  • Vyšší rychlost přenos dat
    • 1x odpovídá 1350kB/s
  • Vyžaduje také větší opatrnost při zacházení
    • Výrazněji se projeví mechanické nečistoty

 

Varianty

  • DVD 5 – 1 strana – 1 vrstva – 4,7 GB
  • DVD 9 – 1 strana – 2 vrstva – 8,5 GB
  • DVD 10 – 2 strana – 1 vrstva – 9,4 GB
  • DVD 18 – 2 strana – 2 vrstva – 17 GB

 

  • Podobně jako u CD existují DVD standardy
  • Standarty jsou specifikovány ve Knihovnách
  • Book A: DVD-ROM
  • Book B: DVD-Video
  • Book C: DVD-Audio
  • Book D: DVD-R
  • Book E: DVD-RAM

 

DVD-ROM

  • Využívá se pro přehrávání PC dat a multimediálních aplikací
  • Pouze pro čtení, nikoliv zápis
  • Vyrábí se lisováním

 

DVD-Video

  • Určený pro přehrávaní videa v PC nebo DVD přehrávačích
  • Používá kompresní formát MPEG-2 pro video
  • Pro zvuk nejčastěji formát
    • Dolby Digital (AC-3)
    • DTS (Digital Theater systém)
  • Nachází se v něm adresář VIDEO_TS
  • Obsahuje soubory s příponami
    • Vob
      • Video, zvuk a titulky (rozdělen do několika souborů vob)
    • Ifo
      • Informace která se nachází v souborech vob
      • Kde se nachází který kapitola, titulky a audio stopa
    • Bup
      • Záložní kopie daného souboru ifo

 

DVD-Audio

  • Určeno pro záznam zvuku a reprodukci
  • Nachází se v něm složka AUDIO_TS
  • Kvalita zvuku dosahuje až do rozlišení 24 bitů při vzorkovací frekvenci 192 kHz
  • Umožňuje také použití dalších kanálů pro reprodukci prostorového (5.1) zvuku

 

DVD-R

  • Určena pouze pro jednorázový záznam
  • Kapacita je standardně 4,7 GB příp. 8,5 GB (dvouvrstvé médium, označované jako DVD-R DL)

 

DVD-RW

  • Jedná se o standart, který umožňuje čtení dat, zápis i mazání pomocí laserového paprsku
  • Cca umožňuje 1000 přepisovacích cyklů (jako CD-RW)
  • Princip je stejný jako u CD-RW jenom je vše zhuštěné

 

DVD-RAM

  • DVD-Random Access Memory
  • Kapacita 4,7 GB jednostranně nebo oboustranně 9,4 GB
  • Až 100 000 přepisovacích cyklů
  • Lze provádět kopírování na tento disk nebo mazání bez přítomnosti vypalovacího softwaru
    • Podobnost s pevným diskem

 

Rozdíl mezi standardy DVD+R a DVD-R

  • Mezi těmito formáty nejsou příliš velké rozdíly které jsou navíc z pohledu uživatele vcelku zanedbatelné
  • Jedná se o technické rozdíly
  • Data uložená na médiích typu DVD- i DVD+ lze navíc číst ve standardních DVD mechanikách
  • Výrazný rozdíl je v tom, jak je uspořádána stopa groove
  • Tato stopa má tvar sinusoidy
    • U DVD+ má vyšší frekvenci
  • Další rozdíl je ve způsobu fyzického adresování sektorů
  • DVD- používají speciální z výroby předlisované pity
  • DVD+ využívá způsob nasávaný ADIP
    • Addres in pregroove (adresování je prováděno pomocí vln v zápisových stopách wobble)
    • Tento způsob je spolehlivější a přesnější zejména při vyšších otáčkách média a také odolnější proti šumu
  • DVD+ mají také propracovanější systém na detekci chyb než DVD

 

Třetí generace optických médií

  • Po médií DVD (označovaných jako druhá generace optic. disků) se začala používat média patřící do tzv. třetí generace optických disků
  • Vznik těchto médií byl ovlivněn rozvojem filmového průmyslu, zejména HDTV
  • Potřeba přehrávat filmy ve vysokém rozlišení – 1280×720 bodů, příp. 1920×1080 bodů (Full HD)
  • Mají stejný průměr 12 cm o tloušťce 1,2 mm
  • Dosahují však mnohem vyšší kapacity
    • Zkrácením a zúžením pitů a zmenšením rozteče mezi stopami
  • Pro toto zmenšení je nutné používat pro čtení a zápis modrý laserový paprsek s vlnovou délkou 405 nm
    • Podstatně nižší než u červeného paprsku u DVD
  • Užší laserový paprsek lze zaměřit s mnohem vyšší přesností
  • Mezi zástupce třetí generace patří
    • HD DVD – neuchytilo se
    • Blue-ray

 

Základní kapacity

  • Blue-ray
    • 25 GB jednozvratné
    • 50 GB dvouvrstvé
  • HD DVD
    • 15 GB jednozvratné
    • 30 GB dvouvrstvé

 

BLU-RAY

  • Název pochází z Blue ray (modrý paprsek)
  • Definovány tři základní formáty
    • BD-ROM (Read only memory, pouze pro čtení)
    • BD-R (Recordable, disk pro jednorázový zápis)
    • BD-RE (REwritable, přepisovatelný disk)
  • Kapacita až 25 GB příp. 50 GB
  • Média s těmito kapacitami jsou v současné době nejrozšířenější, přestože jsou současné době nejrozšířenější, přestože současné technologie umožňují vyrábět BD s kapacitou mnohem vyšší
  • Kapacita vrstvy se dále zvýšila z 25 GB na 33 GB a bylo možné vytvořit třívrstvé médium s kapacitou 100 GB, příp. šestivrstvé s kapacitou 200 GB
  • V prosinci 2008 dvanáctivrstvé s kapacitou 400 GB
  • 2010 standart BDXL
    • Kapacita 100 GB a 128 GB

 

Technologie

  • BD média umístěna blíže čtecímu laseru, pouze 0,1 mm pod povrchem média
  • Touška polykarbonátové vrstvy se tedy snížila z 0,6 mm (DVD) na 0,1 mm
    • Snaha o zabránění nežádoucího rozptylu úzkého laserového paprsku
    • Vedlo k tomu že BD medium bylo podstatně náchylnější na mechanické poškození

 

Využití

  • K zálohování velkého objemu dat
  • Záznam videa ve vysokém rozlišení označované HD
  • Kromě záznamu videa se média BD používají také pro záznam videoher určených pro herní konzoly PlayStation

 

Cena médií

  • CD
    • 10x CD-R 60 KČ
  • DVD
    • 10x DVD+R 4,7 GB 73KČ
  • Blu-Ray
    • BD-R 25 GB 48KČ






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

  • HDD – funkce a srovnání s SDD – informatika
  • Ochrana dat – informatika
  • Periferní zařízení a paměťová média – Informatika
  • Sériová rozhraní u mikrokontrolerů – informatika