BUDOWA I DZIAŁANIE KOMPUTERA

Transkrypt

1 BUDOWA I DZIAŁANIE KOMPUTERA

2

3

4

5

6

7

8

9 Komputery szybkość przetwarzania informacji MIPS MIPS Million Instructions Per Second - określa liczbę milionów operacji stałoprzecinkowych wykonywanych w ciągu sekundy, przez daną jednostkę obliczeniową.

10 Komputery szybkość przetwarzania informacji HIPS FLOPS FLoating point Operations Per Second określa liczbę operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę. Jest jednostką mocy obliczeniowej komputerów, używaną szczególnie w zastosowaniach naukowych. Bardziej uniwersalna od wcześniej używanej jednostki MIPS (instrukcji procesora na sekundę). FLOPS nie jest jednostką SI, ale można go interpretować jako jednostkę o wymiarze 1/s rząd wielkości oznaczenie FLOPS megaflops MFLOPS 10 6 gigaflops GFLOPS 10 9 teraflops TFLOPS petaflops PFLOPS eksaflops EFLOPS zettaflops ZFLOPS jottaflops YFLOPS 10 24

11 Superkomputery szybkość przetwarzania informacji HIPS 1985 r. Pierwszym komputerem o mocy obliczeniowej powyżej 1 GFLOPS był Cray-2 wyprodukowany przez Cray Research r. Pierwszym komputerem o mocy obliczeniowej powyżej 1 TFLOPS był ASCI Red wyprodukowany przez Intel r. Pierwszym komputerem o mocy obliczeniowej powyżej 1 PFLOPS był RoadRunner wyprodukowany przez IBM. ŚWIAT Do 2015 roku rekord należał do chińskiego Tianhe-2-33,86 PFLOPS. Od 2016 roku aktualny rekord należy do chińskiego TaichuLight 93 PFLOPS. POLSKA Do 2014 roku rekord Polski należał do superkomputera Zeus (Cyfronet AGH) TFLOPS. Od 2015 roku najszybszy polski superkomputer to Prometheus (Cyfronet AGH) 1,7 PFLOPS.

12 Widok chińskiego superkomputera TaichuLight.

13 TaihuLight ma 41 tysięcy procesorów, z czego każdy dysponuje 260 rdzeniami. To daje łącznie aż 10,65 mln rdzeni. Układy z TaihuLight wspomagane są przez 1,3 petabajta pamięci. Dla porównania: najszybszy superkomputer w USA (trzecia pozycja TOP500) ma 560 tysięcy rdzeni. Procesory zastosowane w TaihuLight nie bazują na żadnej z dotychczasowych architekturze, a nowej, którą opracowano w Chinach. TaihuLight oferuje moc obliczeniową na poziomie 93 petaflopsów, a więc jest pięć razy wydajniejszy niż najszybszy superkomputer w Stanach Zjednoczonych. Chiny w ostatnich latach dużo inwestują w superkomputery. Jeszcze piętnaście lat temu na liście TOP500 nie było żadnej maszyny z Państwa Środka. Teraz jest ich 167, a więc o 2 więcej niż superkomputerów ze Stanów Zjednoczonych.

14 Fragment superkomputera Zeus (Cyfronet AGH).

15 Fragment superkomputera Prometheuss (Cyfronet AGH).

16 Prometheus najpotężniejszy komputer w Polsce oraz w tej części Europy. Oficjalne uruchomienie komputera zajmującego 15 szaf i ważącego 30 ton nastąpiło w Prometheus został zbudowany przez firmę Hewlett-Packard, ale wytyczne co do jego budowy pochodziły od ekspertów z Cyfronetu. Składa się z ponad 1700 serwerów platformy HP Apollo 8000, połączonych superszybką siecią Infiniband o przepustowości 56 Gbit/s. Posiada ponad 41 tysięcy rdzeni obliczeniowych (procesorów Intel Haswell) oraz ponad 215 TB pamięci operacyjnej DDR4. Do Prometheusa dołączono dwa systemy plików o łącznej pojemności 10 PB o szybkości dostępu: 150 GB/s. Teoretyczna moc obliczeniowa wynosi niemal 1,7 Pflops. Oznacza to, że według listy TOP500 to jeden z 30 najszybszych komputerów na świecie i 12 w Europie. Superkomputer stosuje innowacyjną technologię bezpośredniego chłodzenia wodą procesorów i modułów pamięci operacyjnej. Dzięki czemu jest jednym z najbardziej energooszczędnych komputerów tego typu na świecie. Dzięki zastosowaniu takiego chłodzenia, ważący ponad 30 ton komputer mieści się w 15 szafach. Przy chłodzeniu powietrzem, komputer zajmowałby dwa razy większą powierzchnię.

17

18

19 Założenia von Neumanna ( ) Komputer powinien posiadać pamięć, w której przechowywane będą zarówno dane jak i instrukcje z możliwością zapisu i odczytu w dowolnej kolejności. Powinien być wyposażony w jednostkę obliczeniową wykonującą operacje arytmetyczne i logiczne. Powinien posiadać urządzenia wejściowe pozwalające na wprowadzanie danych i urządzenia wyjściowe umożliwiające wyprowadzanie danych. Powinien zawierać takie układy sterujące jego pracą, które pozwalałyby na interpretację rozkazów pobieranych z pamięci oraz wybór alternatywnych działań (zmianę kolejności rozkazów) w zależności od wyniku poprzednich operacji.

20

21 Architektura komputera

22 Cechy komputerów PC Programowalność - możliwość zmiany sposobu działania w zależności od dostarczonego przez użytkownika programu co znacznie rozszerza różnorodność zastosowań. Otwarta architektura - pozwalająca na modyfikację, rozbudowę i rozszerzanie możliwości funkcjonalnych komputera w zależności od potrzeb użytkownika. Dokumentacja oraz standaryzacja elementów konstrukcyjnych.

23

24 Chipset Chipset jest to drugi najważniejszy układ - po procesorze. Rządzi on płytą główną. Chipset można "podzielić" na dwie części: north-bridge (mostek północny) i south-bridge (południowy). Jednak często mianem "chipset" określa się tylko sam mostek północny. Mostek północny odpowiada za komunikację między procesorem a pamięcią i szyną danych grafiki. Mostek południowy odpowiada za szyny danych np. PCI (ISA), kontrolery dysków i wszystkie inne urządzenia. Obydwa mostki spełniają role pewnego łącznika i kontrolera zasobów - Procesor aby odwołać się do pamięci "prosi" o to mostek północny.

25 Poziom 3

26 Rodzaje pamięci na płycie głównej RAM Random Access Memory pamięć o dostępie swobodnym pamięć robocza. Przechowuje dane w trakcie pracy komputera i pozwala na zapis oraz odczyt danych. Wielkość: od 640kB (obecnie najczęściej w laptopach / PC to 4 16 GB). ROM Read Only Memory pamięć stała tylko do odczytu. Zawiera ona stałe dane potrzebne w pracy urządzenia np. procedury startowe komputera, czy próbki przebiegu w cyfrowym generatorze funkcyjnym. Służy do przechowywania najbardziej podstawowych danych i programów w postaci tzw. BIOS-u komputera. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), jest to układ pamięci BIOS przechowujący informacje o konfiguracji sprzętowej komputera oraz zawierający kalendarz i zegar czasu rzeczywistego (przechowuje dane takie jak: data, czas, rodzaj podłączonych dysków i ustawienia zaprogramowane przez użytkownika np. hasło). Pamięć o niewielkiej pojemności (ok. 256B), której zawartość jest podtrzymywana po wyłączeniu komputera przez zasilanie z niewielkiego akumulatorka. CACHE (nazywana kieszeniową) pamięć o pojemności 128KB 16MB pośrednicząca w wymianie danych pomiędzy procesorem a pamięcią RAM przechowując najczęściej używane dane.

27 Rodzaje pamięci na płycie głównej BIOS (Basic Input-Output System) - Podstawowy System Wejścia-Wyjścia. To zapisany w pamięci stałej (CMOS) zestaw podstawowych procedur pośredniczących pomiędzy systemem operacyjnym a sprzętem. Posiada on własną pamięć, w której znajdują się informacje dotyczące daty, czasu oraz danych na temat wszystkich urządzeń zainstalowanych na komputerze. Pamięci potrzebuje np. do zapamiętania informacji o konfiguracji i wykrytych urządzeniach podczas automatycznego testu przy uruchomieniu komputera. Programy znajdujące się w BIOS-ie dzielą się na dwie grupy: programy testująco-inicjujące pracę komputera, programy zawierające procedury sterujące różnymi elementami komputera, np.: napędami dyskowymi, urządzeniami wejścia/ wyjścia. UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) to standardowy interfejs oprogramowania układowego komputerów, zaprojektowany w celu zastąpienia systemu BIOS. Standard opracowany przez konsorcjum UEFI obejmujące ponad 140 firm technologicznych, w tym Microsoft. Zaprojektowany dla zapewnienia lepszej współpracy oprogramowania i rozwiązaniu problemów spowodowanych ograniczeniami systemu BIOS.

28 UEFI - zalety Główne zalety oprogramowania układowego UEFI: Większe bezpieczeństwo dzięki łatwiejszej ochronie procesu poprzedzającego uruchomienie (rozruch) systemu przed atakami programów typu bootkit. Szybsze uruchamianie i wznawianie pracy po hibernacji. Obsługa dysków o rozmiarze przekraczającym 2,2 terabajtów (TB). Obsługa nowoczesnych, 64-bitowych sterowników urządzeń w oprogramowaniu układowym, przy użyciu których system może zaadresować ponad 17,2 miliardów gigabajtów (GB) pamięci podczas uruchamiania. Możliwość używania systemu BIOS ze sprzętem UEFI.

29 Procedury startowe

30 BIOS wygląd

31 UEFI wygląd

32 Pamięć podręczna ang. cache Pamięć podręczna procesora - jest pamięcią typu SRAM (pamięć statyczna) o krótkim czasie dostępu. Zlokalizowana jest często bezpośrednio w jądrze procesora. Używana do przechowywania danych, które będą w niedługim czasie przetwarzane. Współcześnie stosuje się 2 i 3-poziomowe pamięci podręczne. Najważniejszymi parametrami funkcjonalnymi pamięci podręcznych są: - pojemność - czas dostępu.

33 Pamięć podręczna ang. cache L1 (pamięć pierwszego poziomu) Zlokalizowana we wnętrzu procesora pamięć podręczna pierwszego poziomu przyspiesza dostęp do bloków pamięci wyższego poziomu, który stanowi zależnie od konstrukcji pamięć operacyjną lub pamięć podręczną drugiego poziomu (L2). Z uwagi na ograniczenia rozmiarów i mocy procesora zawsze jest najmniejsza. Umieszczona jest najbliżej głównego jądra procesora i umożliwia najszybszą komunikację procesora. Typowe pamięci L1 współczesnych procesorów są 2-drożne, posiadają rozdzieloną pamięć danych i kodu, a długość linii wynosi 64b.

34 Pamięć podręczna ang. cache L2 (pamięć drugiego poziomu) Pamięć o rozmiarze od 64KB do 12MB. Występuje jako 2, 4 lub 8-drożna, o długości linii od 64 do 128b, jest wykorzystywana jako bufor pomiędzy stosunkowo wolną pamięcią RAM a jądrem procesora i pamięcią cache L1. L2 powoduje duży wzrost wydajności w wielu aplikacjach ponieważ dane poddawane obróbce muszą być pobierane z pamięci RAM, która ma opóźnienia rzędu kilkudziesięciukilkuset nanosekund. Obecnie procesory są wyposażone w złożone układy przewidywania, jakie dane będą potrzebne - dane te są pobierane z wyprzedzeniem do pamięci cache, która ma opóźnienia rzędu kilku-kilkunastu nanosekund, co znacznie skraca czas oczekiwania procesora na dane do obliczeń. Ostatnimi procesorami nie posiadającymi pamięci podręcznej drugiego poziomu były pierwsze procesory Celeron (jądro Convington, taktowane MHz).

35 Pamięć podręczna ang. cache L3 (pamięć trzeciego poziomu) Pamięć podręczna procesora trzeciego poziomu jest wykorzystywana, kiedy pamięć L2 jest niewystarczająca aby pomieścić potrzebne dane. Najczęściej spotykana jest w procesorach dedykowanych do zastosowań serwerowych. Obecność cache trzeciego poziomu pozwala na znaczącą poprawę wydajności w stosunku do procesorów o konstrukcji pamięci dwupoziomowej w wielu aplikacjach i programach. Jest "ratunkiem" przed sięgnięciem po dane do powolnej pamięci RAM, aczkolwiek gdy w pamięci L3 brakuje miejsca komputer szuka "pomocy" w powolnej pamięci RAM. W systemach z wieloma procesorami lub rdzeniami, pamięć cache trzeciego poziomu najczęściej jest współdzielona przez wszystkie rdzenie i ma od kilku do kilkunastu megabajtów (co jest niewielką ilością w porównaniu do pamięci RAM, której rozmiar w nowszych komputerach waha się od kilku do kilkunastu gigabajtów). Wysoka wydajność pamięci cache wynika z droższych i lepszych komponentów, oraz bliższego fizycznego ulokowania przy procesorze.

36

37

38

39

40

41 Mostek północny (z radiatorem)

42

43 Elementy komputera standardy płyt głównych

44 Gniazda PCI-Express od góry: 4, 16, 1 i 16 w porównaniu ze złączem PCI (na dole) Gniazdo x1 ma 18 pinów z każdej strony, gniazdo x4 32, gniazdo x8 49, zaś gniazdo x16 82 piny z każdej strony.

45

46

47

48

49

50 Elementy komputera interfejsy sprzętowe szeregowe SATA, PCI Express SAS Wewnętrzne równoległe ATA (IDE), ATAPI (EIDE), ISA, EISA, VESA Local Bus, PCI, minipci, AGP SCSI, PCI-X szeregowe równoległe Zewnętrzne USB, FireWire, RS-232, PS/2, Ethernet, esata Centronics, PCMCIA, ExpressCard bezprzewodowe analogowe Bluetooth, Irda, WI-Fi (WLAN) Jack, D-Sub (monitor), S-Video

51 Elementy komputera procesor Procesor lub CPU (Central Processing Unit) urządzenie cyfrowe sekwencyjne, które pobiera dane z pamięci, interpretuje je i wykonuje jako rozkazy. Wykonuje on ciąg prostych operacji (rozkazów) wybranych ze zbioru operacji podstawowych określonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista rozkazów procesora. Procesory wykonywane są zwykle jako układy scalone zamknięte w hermetycznej obudowie, często posiadającej złocone wyprowadzenia (stosowane ze względu na odporność na utlenianie). Ich sercem jest monokryształ krzemu, na który naniesiono techniką fotolitografii szereg warstw półprzewodnikowych, tworzących, w zależności od zastosowania, sieć od kilku tysięcy do kilku miliardów tranzystorów.

52 Elementy komputera procesor Do typowych rozkazów wykonywanych przez procesor należy: 1) kopiowanie danych: z pamięci do rejestru, z rejestru do pamięci z pamięci do pamięci (niektóre procesory). 2) działania arytmetyczne: dodawanie, odejmowanie, porównywanie dwóch liczb, dodawanie i odejmowanie jedności, zmiana znaku liczby. 3) działania na bitach: iloczyn logiczny - AND, suma logiczna - OR, suma modulo 2 (różnica symetryczna) - XOR, negacja - NOT, przesunięcie bitów w lewo lub prawo.

53 Elementy komputera procesor Podstawowymi parametrami wpływającymi na wydajność procesora (szybkość wykonywania operacji przez procesor) są: Szybkość (częstotliwość taktowania) określana częstotliwością zegara (mierzona w MHz) Wielkość magistrali danych (liczba przesyłanych jednocześnie bitów 8,16,32,64) Częstotliwość taktowania magistrali danych (szybkość przekazywania danych do urządzeń wejściowych i wyjściowych) Wielkość pamięci CACHE pierwszego poziomu (L1), drugiego poziomu (L2) oraz trzeciego poziomu (L3) Wewnętrzna konstrukcja oraz lista rozpoznawanych i wykonywanych instrukcji elementarnych

54 Elementy komputera procesor Procesor wielordzeniowy (Multi-core processor) rodzaj procesora CPU posiadający więcej niż jeden rdzeń fizyczny. Technologia ta ma na celu zwiększenie wydajności procesora, zmniejszenie zużycia energii i bardziej efektywnego jednoczesnego przetwarzania wielu zadań. CPU mają obecnie rdzenie taktowane zegarem nawet 4,4 GHz (np. AMD A K i i7-4790k), lecz nie występuje już wyraźny wzrost taktowania w kolejnych generacjach procesorów. Szybkość obliczeń jednak wzrasta dzięki zwiększaniu ilości tranzystorów i rdzeni w procesorach. dwurdzeniowe: Intel i3 i AMD Athlon 64 X2 czterordzeniowe: niektóre Core i5 oraz Core i7 Intela i AMD Athlon II X4 oraz Phenom II X4 AMD) sześciordzeniowe (Phenom II X6 oraz Core i7 serii 9x0) przeznaczone do komputerów klasy desktop ośmiordzeniowe AMD (seria FX) Dostępne procesory do zastosowań serwerowych mogą mieć do 10 (Intel Xeon), lub nawet 16 rdzeni (AMD Opteron). Wielowątkowość procesora oznacza możliwość jednoczesnego wykonywania wielu wątków sprzętowych na pojedynczej jednostce wykonawczej rdzeniu (core)

55 Idea zapisu magnetycznego

56 Konstrukcja dyskietki 1. Dyskietka wykonana jest w postaci plastikowego krążka pokrytego obustronnie materiałem magnetycznym o wysokim stopniu rozdrobnienia co pozwala na uzyskanie dużej gęstości zapisu. (im drobniejsze cząstki tym większa gęstość zapisu). 2. Krążek umieszczony jest w obudowie z twardszego materiału zabezpieczającej przed ewentualnymi uszkodzeniami. Przesuwka metalowa chroniąca nośnik odsłaniana po włożeniu do stacji plastikowa obudowa przesuwka blokady zapisu otwór identyfikujący dyskietkę 1,44 MB krążek metalowy przesuwka blokady zapisu

57 Zasada działania stacji dyskietek elastycznych 1. Dyskietka obraca się z prędkością 360 obr/min (6 obr/sek) 2. Głowice zapisująco-odczytujące przesuwają się wzdłuż promienia dyskietki 3. Prąd elektryczny doprowadzony do uzwojenia głowicy wytwarza w pobliżu szczeliny głowicy pole magnetyczne namagnesowujące fragment dyskietki znajdujący się pod głowicą. nośnik magnetyczny kierunek przesuwu głowic silnik głowice magn.

58 Organizacja zapisu na dyskietce 3,5 Zapis dokonywany jest po jednej lub po obu stronach dyskietki na współśrodkowych okręgach nazywanych ścieżkami, podzielonych na sektory po 512 B każdy. W przypadku dyskietki o średnicy 3,5 informacja zapisywana jest dwustronnie na 80 ścieżkach po 18 sektorów. Pojemność dyskietki wynosi więc (zapis na 2 stronach): 2*80*18*512B= B, a po przeliczeniu na MB: /1024=1,44 MB Na każdej ścieżce zapisywane jest B (18 sektorów po 512 B) Ścieżka zewnętrzna ma długość ok. 250mm (promień R=40mm), czyli 1B zapisany jest na wycinku koła o długości ok. 0,027mm, a jeden bit odpowiednio: 0,0035mm przy szerokości ścieżki ok. 0,2mm

59 Jak powstał twardy dysk? Nazwa dysk twardy (hard disk) wywodzi się z faktu zastąpienia elastycznego materiału dyskietki tarczą aluminiową pokrytą obustronnie materiałem o właściwościach magnetycznych. Jednocześnie zwiększono liczbę tarcz dysku w celu uzyskania większej pojemności zapisu. W celu poprawienia szybkości transmisji zwiększono prędkość obrotową do: obr/min (60 obr/sek), obr/min (90 obr/sek) a nawet do obr/min (120 obr/sek). Obecnie produkowane dyski osiągają nawet prędkości obrotowe rzędu a nawet obr/min. Było to możliwe także dzięki bardziej stabilnej konstrukcji i umieszczeniu tarcz dysku w hermetycznej obudowie. Pierwsze dyski miały pojemność 5 MB, a obecnie w powszechnym użyciu są dyski o pojemnościach od 500 GB do 4 TB (są już dyski o pojemności 6 a nawet 12TB).

60 Historia HDD firma IBM skonstruowała pierwszy 24-calowy dysk twardy o nazwie RAMAC 350. Miał on pojemność 4 MB. W 1980 firma Seagate wprowadziła na rynek pierwszy dysk 5.25", ST-506 o pojemności 5 MB. W 1983 pojawiły się komputery IBM PC/XT z dyskami 5 i 10 MB. W 1986 został opracowany kontroler IDE (Integrated Drive Electronics). W 1987 rozpoczęła się era dysków 3,5 cala. W 2003 dysk twardy w typowym stanowisku pracy mógł zgromadzić od 60 do 500 GB danych, obracać się z prędkością 5400 do obrotów na minutę (taka prędkość obrotowa jest możliwa dzięki zastosowaniu łożyskowania FDB - FDB - Fluid Dynamic Bearing czyli Dynamiczne Łożysko Olejowe). W wydajnych serwerach klasy High-End i stacjach roboczych stosowane były dyski SCSI o prędkości obrotów na minutę. W 2006 dzięki technologii zapisu prostopadłego możliwe jest przetrzymywanie na dysku ponad 1 TB danych. Standardem staje się złącze SATA i SAS oraz technologia optymalizacji odczytu NCQ. W 2008 pojawiły się dyski SSD.

61 Historia HDD Na początku 2009 wyprodukowane zostały dyski o pojemność 2 TB. Pojawiły się wersje dysków Green, czyli ekologicznych o dynamicznej zmianie prędkości obrotowych. Rozwijany jest standard SATA 3 na potrzeby dysków SSD. W październiku 2010 Western Digital wyprodukowała dysk twardy Caviar Green o pojemności 3 TB Pod koniec 2011 Hitachi wyprodukowała dysk twardy o pojemności 4 TB Od marca 2012 roku na rynku pozostało jedynie 3 producentów dysków twardych: Western Digital, Seagate Technology oraz Toshiba. W listopadzie 2013 roku Western Digital pokazał dysk o pojemności 6 TB wypełniony helem, który w porównaniu do dysku wypełnionego powietrzem pobierał o 49% mniej energii, w przeliczeniu na jeden TB pojemności.

62 Pierwszy dysk twardy

63 Jeden z pierwszych modeli twardych dysków IBM

64 Sześć dysków twardych o wymiarach 8, 5.25, 3.5, 2.5, 1.8, i 1

65 Budowa dysku twardego Tarcze magnetyczne Obudowa Silnik Głowice zapisująco-odczytujące

66 Głowice dysku twardego

67 Głowica z bliska

68 Ruch głowicy

69 Pojemność dysku twardego Pojemność dysku twardego jest zależna od jego konstrukcji i wynikającej z tego organizacji zapisu. Podobnie jak na dyskietce informacja zapisywana jest na ścieżkach ale tutaj jest ich od kilkuset do kilku tysięcy. Liczba sektorów na ścieżce może wynosić 16, 32, 64, 128. Kolejny parametr to liczba głowic, która waha się od 2 do 64. Pojemność dysku obliczamy jako iloczyn (zapis po obu stronach talerza): liczba głowic * Liczba ścieżek * liczba sektorów * 512 B

70 Zapis równoległy i prostopadły Zachowując podobną objętość domen magnetycznych zwiększa się powierzchniową gęstość zapisu

71 Uszkodzenia głowicy i talerza

72 Uszkodzenie dysku po upadku

73 Fragmenty rozbitego talerza 2,5-calowego HDD

74 Dyski SSD (Solid State Drive / Disk) Zasada działania pamięci w urządzeniu SSD jest podobna do tej, jaką stosuje się w pamięciach flash. Podstawowe zalety SSD: - brak ruchomych części, - SSD charakteryzują się zdecydowanie krótszym czasem dostępu do danych (kilkadziesiąt razy), - cichsza praca - o wiele większa odporność na uszkodzenia mechaniczne (powodowane np. wstrząsami w czasie pracy lub upadkiem z wysokości).

75

76

77 Budowa płyty CD Płyty CD (Compact Disc) stopniowo wypierały przestarzałe nośniki magnetyczne (dyskietki, zip) stając się bardzo popularnymi nośnikami używanymi do przechowywania cyfrowej informacji, w tym audio oraz również programów i danych. Początkowo były to nośniki tylko do odczytu, potem możliwy był również zapis. Nośnik ma postać krążka o średnicy 120 mm i grubości ok. 1,5 mm i wykonany jest z poliwęglanu. Informacja zapisywana jest na spiralnej ścieżce o dł. ok. 5,5 km. 0 i 1 informacji cyfrowej przedstawione są w postaci zagłębień (pitów) i wysepek (landów) o rozmiarach jak na rys. obok.

78 Odczyt informacji z płyty CD dysk soczewka soczewka Fotodetektor pryzmat laser Do odczytu wykorzystuje się promień lasera. Jego światło padając na land i odbijając się ulega skupieniu wracając do detektora 1, natomiast po trafieniu na pit zostaje rozproszone i nie daje sygnału na wyjściu fotodetektora 0.

79 Szybkość transmisji urządzeń zapisu i odczytu informacji Omówione urządzenia różnią się także szybkością transmisji danych. 1. Dla dysków twardych może wynosić od kilku do kilkuset MB/sek. (SATA III 600MB/s); 2. Dla stacji dysków elastycznych - ok. 150 KB/sek. 3. W przypadku czytników CD określana jest jako wielokrotność szybkości transmisji stacji dysków elastycznych czyli oznaczenie 52x oznacza szybkość transmisji: 52*150 KB/sek. = 7200 KB/sek. = 7,2 MB/sek.

80

81

82 Pojemność dysku CD ROM MB DVD 4,7 GB (DVD 5) jednostronny, jednowarstwowy 8,5 GB (DVD 9) jednostronny, dwuwarstwowy 9,4 GB (DVD 10) dwustronny, jednowarstwowy 17 GB (DVD 18) - dwustronny, dwuwarstwowy Średnica dysku 120 mm 120 mm Grubość płyty 1,2 mm 1,2 mm Ilość warstw informacyjnych Długość fali lasera odczytu jedna jedna, dwie lub cztery nm nm

83

84

85 1 warstwa zapisu 25GB 2 warstwy zapisu 50 GB 4 warstwy zapisu 100 GB 8 warstw zapisu 200 GB 16 warstw zapisu 400 GB (2-stronna) Dysk Blu-Rray ma dwie warstwy: pierwsza o grubości 1,1 mm, druga zapisywalna o grubości 0,1 mm. Minimalna długość wgłębienia wynosi 0,15 µm. Przerwa między ścieżkami to 0,32 µm, a średnica plamki lasera wynosi 0,48 µm. BD-ROM wymagają specjalnej, mocnej warstwy ochronnej dla ścieżki zapisu, która leży na głębokości zaledwie 0,1 mm. Istnieją wersje BD-ROM (Read Only Memory), BD-R (Recordable) BD-RE (REwritable, do 1000 zapisów). prędkość 1x to 1x 150 KB/s dla CD (max 52x) 1350 KB/s (1,32MB/s) dla DVD (max 52x) 4,29 MB/s dla Blu-Ray (max 40x)

86 Płyta 12 cm jednostronna Płyta 12 cm dwustronna Jedna warstwa Dwie warstwy Cztery warstwy Sześć warstw Osiem warstw 25 GB 50 GB 100 GB 150 GB 200 GB 50 GB 100 GB 200 GB 300 GB 400 GB Mikroskopowe zdjęcie zapisanych nośników optycznych, od lewej: BD, DVD, CD

87

88