Как все начиналось: оптические диски и их история
Компакт-диск был разработан и представлен в 1980 году компаниями Philips и Sony. Метод кодирования сигнала — импульсно-кодовая модуляция (ИКМ; англ. Pulse Code Modulation, PCM). Выпуск первого коммерческого (опытные образцы CD производились и ранее) музыкального CD анонсирован 20 июня 1982 года, и 17 августа того же года на заводе звукозаписывающей компании Polygram, расположенном в Лангенхагене неподалёку от Ганновера, был выпущен, по заказу Philips, первый в мире коммерческий компакт-диск, положив тем самым начало их массовому производству. Чести быть впервые изданными на CD удостоилась группа ABBA с альбомом «The Visitors» .
Первым компакт-диском, попавшим на прилавки музыкальных магазинов, был альбом Билли Джоэла 1978 года 52nd Street . Продажи CD с этой записью начались в Японии 1 октября 1982 года.
По данным Philips, за 25 лет в мире было продано более 200 млрд CD. Несмотря на то, что всё больше людей предпочитают приобретать музыкальные файлы через Интернет, по данным IFPI продажи компакт-дисков в 2007 году составляли около 70 % всех продаж музыки.
Значительный вклад в популяризацию компакт-дисков внесли Microsoft и Apple Computer. В 1987 году Джон Скалли, на тот момент CEO Apple Computer, сказал, что компакт-диски произведут революцию в мире персональных компьютеров. Одним из первых массовых мультимедийных компьютеров/развлекательных центров, использующих CD, была Amiga CDTV (Commodore Dynamic Total Vision), позже компакт-диски стали использовать в игровых приставках Panasonic 3DO и Amiga CD32.
В России с середины 1990-х годов основной доход в отечественном издательском шоу-бизнесе пришёлся на продажу альбомов исполнителей и сборников музыки именно на компакт-дисках как на носителях, хотя Алла Пугачёва удостоилась издания своих альбомов на CD немногим временем раньше. В 1988 году в Японии фирма «Victor Entertaiment» издала на CD её сборник «Миллион роз», выходивший в 1983 году в этой же стране в виде LP, а в 1989 году Всесоюзная фирма грамзаписи «Мелодия» выпустила на компакт-диске очередной номерной альбом певицы, получивший название «Алла».
Начало всего
Руководство приняло решение попробовать установить контакты с технологическими компаниями из Японии, в то время эта страна находилась на острие hi-end технологий. Для этого в страну отправились делегаты Philips, им удалось встретиться с президентом Sony, который заинтересовался технологией.
Почти сразу была сформирована команда инженеров Philips-Sony, они и разработали первые спецификации технологии. Вице-президент Sony настоял на увеличении объема диска, ему хотелось, чтобы компакт мог вместить девятую симфонию Бетховена, для чего объем диска расшили с 1 часа до 74 минут (есть и мнение, что это просто красивая маркетинговая история). Объем данных, которые умещаются на такой диск, составил 640 Мбайт. Инженеры разработали и параметры качества звука.
Например, частота выборки стереосигналов регламентировалась на уровне 44,1 кГц (для одного канала 22,05 кГц) c разрядностью каждого в 16 бит. Так появился стандарт Red Book.
Название новой технологии появилось не вдруг — его выбрали из нескольких вариантов, включая Minirack, Mini Disc, Compact Rack. В итоге разработчики совместили два названия, получив гибридное Compact Disc. Не в последнюю очередь это название было выбрано из-за растущей популярности аудиокассет (технология Compact Cassette).
Philips и Sony также сыграли важнейшую роль в разработке спецификации первых цифровых компакт-дисков, которая получила название Yellow Book или CD-ROM. Новая спецификация дала возможность хранить на дисках уже не только аудио, но и текстовые и графические данные. Определение типа диска производилось в автоматическом режиме при чтении заголовка. Проблема была в том, что компакт-диск, соответствующий стандарту Yellow Book, мог работать только с определенным типом накопителей, которые не были универсальными.
17 августа 1982 года на фабрике Philips в немецком Городе Лангенхаген был выпущен первый CD. На нем был записан альбом The Visitors группы ABBA. Стоит отметить, что лаковое покрытие первых дисков было не слишком качественным, так что покупатели компактов часто их портили. С течением времени качество дисков улучшилось. Первые несколько лет они использовались исключительно в hi-fi аппаратуре, их использовали в качестве замены виниловым пластинкам и кассетам.
Начиная с 2000 года в продаже стали появляться диски объёмом 700 Мбайт, которые давали возможность записывать аудио с общей продолжительностью до 80 минут. Они полностью вытеснили с рынка диски объемом 650 Мбайт. Есть и носители объемом в 800 МБ, но они подходили не для всех приводов, так что такие диски не получили особого распространения.
Увеличить объем доступного для хранения данных пространства удалось благодаря снижению расстояния между дорожками. Так, к примеру, у дисков емкостью в 650 МБ расстояние между дорожками равно 1,7 мкм, а у 800 МБ дисков этот показатель снижен до 1,5 мкм. Также у первых скорость составляет 1,41 м/с, а у вторых 1,39 м/с.
Постоянное запоминающее устройство компьютера (ПЗУ)
Микросхема запоминающего устройства
Кратко: ПЗУ (ROM – ReadOnlyMemory) — устройства внутренней памяти компьютера и ноутбука, где хранятся все файлы операционной системы или личные данные пользователя. К этим устройствам относятся:
- Твердотельные накопители (SSD)
- Жесткие диски (HDD)
- Флеш-карты
- Компакт-диски
- Дискеты (уже не используют)
Как измеряется производительность жёстких дисков
Для оценки скорости жёстких дисков используются три метрики:
1. Скорость последовательной записи или чтения. При таких бенчмарках информация записывается или считывается в ячейки памяти, идущие по порядку. Средний показатель для большинства HDD — 200–300 Мбит/с .
2. Скорость случайной записи или чтения. В подобных тестах данные записываются или считываются в ячейках памяти из разных областей, не следующих по порядку. Средний показатель для большинства HDD — 50–100 Мбит/с.
3. Количество операций ввода/вывода в секунду (IOPS). Здесь оценивается количество блоков, которое успевает считаться или записаться на носитель за секунду. В среднем HDD показывают от 130 до 230 IOPS. В то же время SSD могут демонстрировать результаты в десятки тысяч IOPS.
Также дополнительно существует параметр времени доступа. Он показывает время задержки от момента получения запроса доступа к данным до момента начала передачи информации.
Оптические носители
Оптические носители имеют форму дисков, чтение с них ведется с помощью оптического излучения, обычно лазера. Луч лазера направляется на специальный слой и отражается от него. При отражении луч модулируется мельчайшими выемками на специальном слое, при регистрации и декодировании этих изменений восстанавливается записанная на диск информация. Впервые технологию оптической записи с использованием светопропускающего носителя была разработана Дэвидом Полом Греггом в 1958 году и запатентована в 1961 и 1990 годах, а в 1969 году компания Philips создала так называемый LaserDisc , в котором свет отражался. Впервые публике LaserDisc был показан в 1972 году, а в продажу поступил в 1978. По размеру он был близок к виниловым пластинкам и предназначался для фильмов.
В семидесятых годах началась разработка оптических носителей нового образца, в результате Philips и Sony представили в 1980 году формат CD (Compact Disk), который был впервые продемонстрирован в 1980 году. В продажу компакт-диски и аппаратура поступили в 1982 году. Изначально использовались для аудио, помещалось до 74 минут. В 1984 году Philips и Sony создали стандарт CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) для любых типов данных. Объем диска составлял 650 МБ, позже — 700 МБ. Первые диски, которые можно было записывать в домашних условиях, а не на заводе были выпущены в 1988 году и получили название CD-R (Compact Disc Recordable), а CD-RW, позволяющие многократную перезапись данных на диске, появились уже в 1997.
Форм-фактор не менялся, увеличивалась плотность записи. В 1996 году появился формат DVD (Digital Versatile Disc), который имел ту же форму и диаметр 12 см, а объем — 4.7 ГБ или 8.5 ГБ у двухслойного. Для работы с DVD-дисками были выпущены соответствующие приводы, обратно совместимые с CD. В последующие годы было выпущено еще несколько стандартов DVD.
В 2002 году миру были представлены два разных и несовместимых формата оптических дисков нового поколения: HD DVD и Blu-ray Disc (BD). В обоих случаях для записи и чтения данных используется голубой лазер с длинной волны 405 нм, что позволило еще увеличить плотность. HD DVD способен хранить 15 ГБ, 30 ГБ или 45 ГБ (один, два или три слоя), Blu-ray — 25, 50, 100 и 128 ГБ. Последний стал более популярен и 2008 году компания Toshiba (один из создателей) отказалась от HD DVD.
Конец дискет
После появления CD-привода в 1980-х гг., его массового распространения в 1990-х гг. и конкуренции со стороны zip-дисков, CD-R, USB-карт и прочих форматов, казалось, что судьба дискеты на 1,44 МБ предрешена. Однако формат использовался дольше, чем кто-либо ожидал. До середины 2000-х гг. компьютеры поддерживали дискеты, поскольку традиционно на этом носителе поставлялись обновления для BIOS и драйверы для периферийных устройств.
В 1998 году Apple выпустила iMac, в котором впервые в истории Macintosh не было привода для дискет. К тому времени Apple предполагала, что файлы можно будет передавать через локальные сети, CD-ROM и интернет. В значительной степени она оказалась права. Освободившись от обновлений BIOS на дискетах, Mac мог свободно разорвать свои связи с устаревшим форматом раньше, чем другие производители.
Apple iMac (1998) избавился от дисководов старого формата. Фото в тексте: Apple
К концу 2000-х гг. некоторые пользователи все еще обменивались файлами на дискетах, но из коммерческого применения они уже вышли. В 2010 году Sony объявила, что прекратит производство дискет в марте 2011 года из-за падения спроса. На сегодняшний день, насколько известно, их выпуск прекращен, но по-прежнему востребованы.
- Еще в 2019 году некоторые системы ядерного оружия США все еще использовали в работе 8-дюймовые дискеты. Но недавно они были переведены на более новое оборудование.
- В августе 2020 года The Register сообщил, что самолеты Boeing 747 по-прежнему получают критические обновления программного обеспечения на 3,5-дюймовых дискетах.
Сегодня многие любители старинных компьютеров все еще используют дискеты для развлечения. Но если у вас все еще есть важные данные на дискетах, вероятно, лучше всего создать резервную копию в более современных форматах (даже не CD-R). Старые гибкие диски могут со временем потерять данные под влиянием внеших факторов или из-за размагничивания поверхности диска.
В любом случае, спустя 50 лет после появления дискет удивительно, что технология все еще с нами. Это большой успех, и IBM по праву гордится изобретением этого носителя.
Предшественники и разработка жесткого диска
После окончания Второй Мировой войны акценты с военных разработок постепенно сместились в сторону развития технологий с коммерческой целью. Технология использования магнитной ленты стала вытеснять перфокарты. Детище немецких ученых было известно еще в 30-х годах, но вплоть до окончания войны было военной тайной Германии.
После многочисленных экспериментов американцы приспособили ее для записи и хранения электронных данных. Первым совместимым коммерческим устройством для презентации 1951 года стал UNIVAC I. Носитель приобрел такую популярность, что устанавливался на персональные ПК еще 50 лет.
Интересно: Правительственные организации разных стран, включая бывший СССР, предпочитали записывать важную информацию, к которой редко требуется доступ, именно на ленту.
Срок ее «жизни» в среднем не превышает 40 лет. Но чем больше объем данных, тем длиннее пленка. А бобины, соответственно, занимают площадь и требуют правильного хранения.
Конкуренцию ленте в середине 20 веке составлял магнитный барабан. Конструкция представляла собой цилиндр с нанесенным на поверхность слоем ферромагнетика. Во время работы барабан быстро вращался, а считывающие головки записывали или считывали информацию – каждая с отдельной магнитной дорожки. Чаще прибор служил оперативкой, но мог использоваться и как внешнее запоминающее устройство.
Работа с каждым из приспособлений требовала значительных затрат времени и усилий. Поэтому инженеры солидных компаний ломали головы над поиском альтернативы громоздким и неудобным системам. А в это время американский школьный учитель Рейнольд Джонсон соображал, как бы тесты учеников проверялись сами собой.
Судя по результату, мотивация у преподавателя оказалась сильнее, чем у ученых. Для хранения данных он создал технологию mark sense. С ее помощью карты с отметками карандашом трансформировались в перфокарты. Об изобретении прознала IBM и избавила Джонсона от проверки ученических знаний полностью.
Компания не случайно стала одной из крупнейших электронных корпораций в мире. Тогда, в начале 50-х прошлого века, IBM не пожалела денег на талантливого разработчика. И под лабораторию для Рейнольда с командой выделили отдельное здание.
Кстати: Помимо главной задачи ученые вели исследования в других направлениях. Среди значимых наработок числятся попытки сконструировать автоматические часы для регистрации времени прихода и ухода сотрудника на рабочее место.
Что касается работы над созданием накопителя, здесь инженеры сосредоточились на опытах с магнитными технологиями. Чтобы подобрать правильный носитель, экспериментировали предметами разнообразных форм и материалов. В ход шли кольца и барабаны, стержни и проволока. Победа в соревновании досталась диску. Вращаясь вокруг оси, он обеспечивал быстрый доступ к данным, а площадь поверхности была достаточной для значительного объема информации.
Происхождение дискеты
Происхождение гибких дисков происходит от IBM System / 370, семейства мэйнфреймов IBM, которые были запущены в 1970 году и где одной из проблем, которые они хотели решить, было введение программ в формате, который был быстрым и дешевым. . Инженером, отвечающим за выполнение этой задачи, был Алан Шугарт, который в 1967 году начал работу над тем, что в конечном итоге стало первым дисководом для гибких дисков и первым дискетой размером 8 дюймов.
В 1972 году и за пределами IBM, Шугарт создал Memorex 650 с гораздо меньшим размером, чем тот, который используется в System / 370, и с возможностью подключения к любому типу компьютера, гибкие диски в этом устройстве могут хранить до 175 дисков. КБ данных. Однако это был не первый дисковод для гибких дисков для персонального компьютера.
В 1976 году с появлением Altair 8800 и созданием стандарта S-100, который позволил энтузиастам электроники создавать персональные компьютеры в Shugart Associates без его основателя, они решили создать 8-дюймовый блок, но были убеждены в этом. 8-дюймовый блок был слишком большим, и поэтому они в итоге изобрели уменьшенную версию 5.25 дюйма с емкостью 110 КБ и ценой в 390 долларов.
Устройство называлось SA-400, и его популярность среди пользователей систем S-100 была такова, что им пришлось попросить японского производителя Matsushita построить их. Они были приняты не только в зарождающемся мире персональных компьютеров, но также в мэйнфреймах и миникомпьютерах, поэтому в мире вычислительной техники родился стандарт.
Дискета попадает в дома
Первым массовым компьютером, имеющим успешный коммерческий дисковод для гибких дисков, был Apple II. Хотя я не ношу это устройство хранения в стандартной комплектации, пользователям приходилось покупать его отдельно, поскольку в первоначальной концепции компьютера использовались ленточные накопители, но вскоре стало ясно, что они были ограничивающим фактором.
Apple была не единственной, кто разработал собственный дисковод для гибких дисков для своего компьютера, Commodore сделал то же самое со своим ПЭТ, но его дисководы были сложными, дорогими и имели механизм, который делал их чрезвычайно медленными. В любом случае построить такое устройство без знаний было непросто, поскольку только аппаратное обеспечение контроллера могло быть таким же сложным, как у компьютера, а в некоторых случаях, если вы не были осторожны, оно могло быть столь же дорогостоящим.
В случае Apple II Disk, дизайн карты контроллера был выполнен Стивом Возняком, который уже разработал компьютерное оборудование и специализировался на создании проектов с меньшим количеством схем, благодаря чему вместо копирования дизайна Шугарта имелся собственный и с файловой системой, которая позволяла им хранить 113 КБ на дискете 5.25, в то время как SA-400 хранил 90 КБ.
Apple Disk II полностью изменил Apple, выпустив программное обеспечение, которое в противном случае было бы невозможно. Не только они имели дисковод для гибких дисков, поскольку, как мы видели, системы S-100 использовали их, но в Купертино это была компания, созданная с целью вытеснить IBM. Ответ Big Blue? Первый домашний ПК 5150 с 5.25-дюймовым дисководом, таким как SA-400 и Apple Disk II.
Три с половиной дюйма дискеты
Однако самым популярным форматом дискет был 3.5-дюймовый. Который был изобретен SONY в 1980 году и со временем стал популярным, будучи его самым большим улучшением по сравнению с предшественниками, его размер, позволяющий носить дискету в кармане рубашки. Кроме того, он уменьшил размер и сложность дисковых накопителей в компьютерах, что упростило интеграцию.
Первоначально формат мог хранить 360 КБ информации, значительный скачок в емкости, чтобы впоследствии развиться до 720 КБ с использованием формата двойной плотности и повторного дублирования с 1440 КБ информации на дискету. Форм-фактор в каждом поколении сохранялся, но дисководы гибких дисков не были совместимы с новыми форматами кодирования данных, поэтому для использования гибких дисков большей емкости необходимо было заменить дисковод.
Это был последний великий стандарт, хотя спустя годы появились и другие попытки заменить его, но CD-ROM в конечном итоге заменил его использование. Более того, когда дело дошло до того, что это было необходимо из-за огромного количества необходимых гибких дисков.
Лазерные диски
Если вы думаете, что лазерные диски — это более современные носители, то вы ошибаетесь. Их создание началось еще в 1979 году, а в 1982 году уже отправилось в массовое производство.
В начале предполагалось, что эти носители будут использоваться только как музыкальные, но потом было решено сделать так, чтобы на нем можно было хранить вообще любую информацию.
Интересный факт: Кстати, а знаете почему изначально на диск можно было записывать 74 минуты звука? Почему такая странная цифра? Потому что вице-президент компании SONY дико настаивал, чтобы этот носитель мог полностью уместить в себе девятую симфонию Баха, которая как раз длится 74 минуты. Это было самое длинное произведение, и если бы уместилось оно, то уместились бы и другие.
Но в начале 2000-х годов объем было решено увеличить, и если раньше на диск можно было записать до 74 минут звука или 650 МБ данных, то теперь можно было записать до 80 минут аудио или 700 МБ данных.
Сами диски состоят из поликарбоната с тонким покрытием алюминия (иногда серебра), которое в итоге покрывается очень тонким слоем лака.
CD-R и CD-RW
В 1988 году появляется новый вид дисков, который выпускался пустым изначально, но на который можно было записывать информацию самому. Такие диски в простонародье называются болванками и на них можно записать информацию, но нельзя эту информацию удалить Этот формат носит название CD-R (Compact Disk Recordable).
Спустя почти 10 лет, в 1997 году, появляется похожий с CD-R формат, но с одним существенным отличием. На этот носитель можно было не только записывать что-нибудь, но также стирать и перезаписывать. Этот формат получил название CD-RW (Compact Disk ReWritable).
Помню как в 2003 году купил себе CD-RW дисковод и так радовался, что я теперь могу записывать диски, составлять свои музыкальные сборники из тех композиций, что нравятся мне. Тогда еще практически ни у кого таких не было из знакомых. Был только у одного одноклассника и всё.
В 1996 году Японцы сочинили новый формат лазерных носителей — DVD (Digital Video Disk — Цифровой видеодиск). По размерам и виду эти диски ничем не отличаются от обычных CD, разве что суть плотнее. Но первый экземпляр, котороый получил формат DVD-1 мог вмещать уже в 2 раза больше информации, а именно 1,46 ГБ.
Со временем появлялись и другие форматы с более увеличенным объемом: DVD-5, DVD-9 и даже DVD-18. Наиболее ходовыми моделями были DVD-5 и вмещали они в себя 4,7 ГБ информации. DVD-9 встречался реже, а вот DVD-18 с заявленным 17-гигабайтным объемом мне лично не встречался ни разу.
DVD+R и DVD-R
Ну и по образу и подобию CD, выпускались также пустые болванки, но с одним отличием. Они разделялись на два лагеря — DVD+R и DVD-R. В то время, когда я ими только начинал пользоваться, никто даже толком не знал, чем они отличаются. Конечно какие-то отличия есть, но они не столь критичны и уже даже не особо актуальны.
Например в свое время большинство DVD- плееров не могли проигрывать формат «+». Кроме того на DVD+R/RW можно было не только записывать информацию, но и дозаписывать, чего нельзя было сделать на DVD-R. На DVD-R — один раз записал и с концами. Есть еще некоторые отличия и разъяснения, но я думаю, что вдаваться в такие подробности особо нету смысла.
DVD-RAM
Еще один формат DVD, который сильной популярности не приобрел, так как стоил гораздо дороже, а смысл в нем был небольшой. Основное его отличие было в том, что если обычный DVD-RW диск был рассчитан на запись не более 1000 раз, то RAM был рассчитан на запись данных более десяти, а то и сотен тысяч раз.
Ну и еще на такой диск можно было записывать информацию в реальном времени, т.е. без дополнительных программ (как на флешку). Я такой вид диска использовал только для старенькой DVD-камеры, так как там как раз происходила запись в реальном времени. Кстати она до сих пор работает и диск в ней тоже работает, но одна его сторона уже пришла в негодность. О каких тогда сотнях тысяч раз можно говорить?
Ну в общем получается, что формат-то не особо и нужный получился. Скажите, вы когда нибудь использовали для записи RW 1000 раз? А хотя бы 100? Я лично уверен, что никогда не использовал один диск более 30-40 раз. Они быстрее терялись или портились от физических воздействий.
Последним в данной статье я бы хотел выделить формат BD, иначе говоря БлюРэй (Blu-Ray Disk), который вышел в 2006 году. Этот диск по виду опять же ничем не отличается от предыдущих, но стал еще плотнее и конечно же можнт содержать в себе больший объем информации — от 25 ГБ (однослойный) до 50 ГБ (двухслойные).
Данный тип был придуман в основном для того, чтобы помещать туда фильмы (или другое видео) с очень высоким качеством. Если вы пользуетесь торрентами для поиска фильмов, то могли видеть, что некоторые фильмы являются BD-rip. Это значит, что они как раз переведены с блюрэй диска и занимают такие фильмы более 15 гигабайт обычно. Но конечно можно записывать и обычные файлы.
Но несмотря на то, что формат объемный, особой популярности он не приобрел и прошел практически мимо кассы. Мне друг рассказывал, что когда работал в фотосалоне, то кроме фотографирования и разных услуг, приходилось продавать различные товары (пленки, альбомы, диски, флешки и т.д.).
Так вот, однажды у него спросили, мол есть ли в наличие Bluray? Но в наличии их не было. После этого начальник закупил штук 30 этих BD с целью сбыта, но за 2 года ими больше так никто и не интересовался.
Ну вот и всё, что я хотел бы рассказать об эволюции дисков. Как вы поняли, флешки я сюда пихать не буду, ибо им можно будет уделить отдельную статью. Надеюсь, что статья вам моя понравилась и вы не забудете подписаться на обновления блога. Увидимся в других статьях. Пока-пока.
