10-1

10.

SPOLJANJA MEMORIJA

10.1 Magnetni disk

Disk je kruna ploa, konstruisana od nemagnetnog materijala, koja se zove supstrat,

presvuena materijalom koji se moe namagnetisati. Supstrat je tradicionalno bio od

aluminijuma ili aluminijumske legure. U novije vreme, uvedeni su supstrati od stakla.

Stakleni supstrat donosi vie koristi, ukljuujui:

poboljanje uniformnosti povrine magnetnog filma da bi se poveala pouzdanost

diska;

znaajno smanjenje ukupnih neispravnosti povrine da bi se potpomoglo sma-

njivanje broja greaka itanja-upisivanja;

sposobnost podrke manjih visina preleta;

bolju vrstinu da bi se smanjila dinamika diska;

veu sposobnost izdravanja udara i oteenja.

10.1.1 Magnetni mehanizmi za itanje i upisivanje

Podaci se upisuju na disk i posle sa njega izvlae preko provodnog namotaja koji se

zove glava; u mnogim sistemima postoje dve glave, za itanje i za upisivanje. Za vreme

operacije itanja ili upisivanja, glava je stacionarna, dok ploa rotira ispod nje.

Mehanizam za upisivanje koristi injenicu da elektricitet koji tee kroz namotaj stvara

magnetno polje. Elektrini impulsi se alju u glavu za upisivanje i rezultujui magnetni

uzorak se zapisuje na povrinu ispod glave, sa razliitim uzorcima za pozitivne i negativne

struje. Sama glava za upisivanje napravljena je od materijala koji se lako namagnetie i u

obliku je pravougaonog prstena sa procepom du jedne strane i nekoliko namotaja provodne

ice du suprotne strane (slika 1). Elektrina struja u ici indukuje magnetno polje preko

procepa koje, sa svoje strane, namagnetie malu povrinu medijuma za upisivanje. Menjanje

smera struje obre smer namagnetisanja na medijumu za zapis.

10-2

Savremeni sistemi vrstih diskova koriste mehanizam za upisivanje koji zahteva

posebnu glavu za itanje, zbog pogodnosti postavljenu u blizini glave za upisivanje. Glava za

itanje sastoji se od delimino oklopljenog magnetno-otpornog (MR) senzora. MR materijal

ima elektrinu otpornost koja zavisi od smera namagnetisanja medijuma koji se kree ispod

njega. Proticanjem struje kroz MR senzor, otkrivaju se promene otpornosti kao naponski

signali. MR dizajn dozvoljava rad na viim frekvencijama, to znai vee gustine skladita i

brzine rada.

Slika 1. Induktivna upisno-itajua magnetnorezistivna glava

10.1.2 Organizacija i formatiranje podataka

Glava je relativno mali ureaj, sposoban za itanje iz dela ploe koja rotira ispod njega,

ili za upisivanje u taj deo ploe. To postavlja pitanje organizacije podataka na ploi u

koncentrinom skupu prstenova koji se zovu staze. Svaka staza je iste irine kao i glava.

Postoje hiljade staza na povrini diska.

Na slici 2 prikazan je taj raspored podataka. Susedne staze razdvojene su razmacima. To

spreava, ili u najmanju ruku minimizuje greke zbog razmetenosti glave ili jednostavne

interferencije magnetnih polja.

Slika 2. Izgled podataka na disku

10-3

Podaci se prenose na disk i sa njega u sektorima (slika 2). Postoje na stotine sektora po

stazi i mogu da budu fiksne ili promenljive duine. U veini savremenih sistema, koriste se

sektori fiksne duine, gde je 512 bajtova skoro univerzalna veliina sektora. Da bi se izbeglo

postavljanje nerazumnih zahteva za preciznou pred sistem, susedni sektori se razdvajaju

razmacima izmeu sektora i izmeu staza.

Disk koji rotira prolazi fiksiranu taku (kao stoje glava za itanje-upisivanje) sporije

neto blie centru rotacije nego neto dalje od njega. Prema tome, mora da se pronae neki

nain da se kompenzuje promenljivost brzine tako da glava moe da ita sve bitove istom

brzinom. To moe da se uradi poveavanjem razmaka izmeu bitova informacije zapisane u

segmentima diska. Informacija onda moe da se skenira istom brzinom rotacijom diska

fiksiranom brzinom, poznatom kao konstantna ugaona brzina (constant angular velocity,

CAV). Na slici 3a prikazan je nacrt diska koji koristi CAV. Disk je podeljen na izvestan broj

sektora i niz koncentrinih staza. Prednost korienja CAV-a je u tome to pojedinani

blokovi podataka mogu direktno da se adresiraju po stazi i sektoru. Da bi se glava pomerila sa

svoje trenutne pozicije na specifinu adresu, potreban je samo kratak pokret glave na

odreenu stazu i kratko vreme da se odgovarajui sektor obrne do mesta ispod glave.

Nedostatak CAV-a je to to je koliina podataka koja moe da se uskladiti na duim

spoljanjim stazama ista kao i ona koja moe da se uskladiti na kraim unutranjim stazama.

Slika 3. Poreenje metoda za upis na disk

Zbog gustine, u bitovima po linearnom inu, poveanja u kretanju od spoljanje do

unutranje staze, kapacitet skladita diska u direktnom CAV sistemu ogranien je

maksimalnom gustinom zapisivanja koja moe da se postigne na unutranjoj stazi. Da bi se

poveala gustina, savremeni sistemi vrstih diskova koriste tehniku koja je poznata kao

zapisivanje u vie zona, gde je povrina podeljena na izvestan broj koncentrinih zona (obino

16). Zone koje su dalje od centra sadre vie bitova (vie sektora) od onih koje su mu blie.

To dozvoljava vei ukupan kapacitet skladita po cenu neto sloenijih elektronskih kola.

Kako se glava diska pomera sa jedne zone na drugu, duina (po stazi) pojedinanih bitova se

10-4

menja, to prouzrokuje promenu u vremenu za itanje i upisivanje. Na slici 3b nagovetava se

struktura zapisivanja u vie zona; na toj ilustraciji, svaka zona je irine samo jedne staze.

Potrebno je neko sredstvo da bi se locirale pozicije sektora unutar staze. Jasno je da

mora postojati neka polazna taka na stazi i nain kako da se identifikuju poetak i kraj

svakog sektora. Ti zahtevi se opsluuju pomou upravljakih podataka zapisanih na disku.

Prema tome, disk je formatiran sa nekim dodatnim podacima koje koristi samo ureaj diska i

koji nisu dostupni korisniku.

10.1.3 Fizike karakteristike magnetnog diska

Prvo, glava moe da bude fiksna ili pokretna u odnosu na radijalni pravac ploe. U

disku sa fiksnim glavama, postoji jedna glava za itanje-upisivanje po stazi. Sve glave su

montirane na krutoj ruici koja se protee preko svih staza; takvi sistemi su danas retki. U

disku sa pokretnim glavama, postoji samo jedna glava za itanje-upisivanje. Glava je opet

montirana na ruici. Da bi glava mogla da se postavi iznad svake staze, ruica moe da se

produuje ili skrauje. Na slici 4 su prikazane komponente magnetnog diska.

Sam disk se montira na ureaju diska koji se sastoji od ruice, vretena koje obre disk i

elektronskih kola potrebnih za ulaz i izlaz binarnih podataka. Neizmenljivi disk se stalno

montira u ureaju diska; vrsti disk u personalnom raunaru je neizmenljivi disk. Izmenljivi

disk moe da se izvadi i zameni drugim diskom. Prednost ove poslednje vrste je to je na

raspolaganju neograniena koliina podataka sa ogranienim brojem sistema diskova. Pored

toga, takav disk moe da se premeta sa jednog raunarskog sistema na drugi. Fleksibilne

diskete i ZIP kertridi su primeri izmenljivih diskova.

U veini diskova, sloj koji se moe namagnetisati nanesen je na obe strane ploe, pa se

takvi diskovi zovu dvostranim. Neki jeftiniji sistemi koriste jednostrane diskove.

Slika 4. Komponente magnetnog diksa

10-5

Neki diskovi mogu da smeste viestruke ploe, naslagane vertikalno sa meusobnim

razmakom od dela ina. Obezbeene su viestruke ruice (slika 5). Diskovi sa viestrukim

ploama upotrebljavaju pokretnu glavu, sa jednom glavom za itanje-upisivanje po povrini

ploe. Sve glave su mehaniki fiksirane, tako da su sve na istom rastojanju od centra diska i

kreu se zajedno. Prema tome, u bilo kom trenutku, sve glave su postavljene nad stazama koje

su na jednakom rastojanju od centra diska. Skup svih staza koje su na istom relativnom

poloaju na ploi zove se cilindar. Na primer, sve osenene staze na slici 5 su deo jednog

cilindra.

Najzad, mehanizam glave daje klasifikaciju diskova na tri vrste. Tradicionalno, glava za

itanje-upisivanje postavljala se na fiksnom rastojanju iznad ploe, to je dozvoljavalo

vazduni razmak. Druga krajnost je mehanizam glave koja stvarno dolazi u fiziki kontakt sa

medijumom za vreme operacije itanja ili upisivanja. Taj mehanizam se koristi kod fleksibilne

diskete, koja je mala savitljiva ploa i najjeftinija vrsta diska.

Slika 5. Trake i cilindri

Da bi se razumela trea vrsta diskova, treba da analiziramo odnos izmeu gustine

podataka i veliine vazdunog razmaka. Glava mora da generie ili da otkrije elektro-

magnetno polje dovoljne veliine da bi mogla ispravno da upisuje ili ita. to je glava ua, to

mora biti blia ploi da bi funkcionisala. Ua glava znai ue staze i stoga veu gustinu

podataka, to je poeljno. Meutim, to je glava blia disku, to je vei rizik greke zbog

neistoa ili nesavrenosti. Da bi se unapredila tehnologija, razvijen je Winchester disk.

Winchester glave se koriste u zatopljenim sklopovima ureaja koji su skoro bez zagaivaa.

One su konstruisane da rade blie povrini diska od uobiajenih krutih glava diskova,

dozvoljavajui na taj nain veu gustinu podataka. Glava je stvarno aerodinamika folija koja

se lako oslanja na povrinu ploe kada disk miruje. Pritisak vazduha koji se stvara obrtanjem

diska dovoljan je da uzdigne foliju iznad povrine. Rezultat je beskontaktni sistem koji moe

10-6

da se konstruie kako bi se koristile ue glave koje rade blie povrini ploe od

konvencionalnih krutih glava diskova.

10.1.4 Parametri performansi magnetnih diskova

Stvarni detalji U/I operacije diska zavise od raunarskog sistema, operativnog sistema i

prirode U/I kanala i hardvera kontrolera diska. Opti vremenski dijagram U/I prenosa diska

prikazan je na slici 6.

Slika 6. Vremenski dijagram U/I prenosa diska

Kada ureaj diska radi, disk rotira konstantnom brzinom. Da bi itala ili upisivala, glava

mora da se postavi na eljenu stazu i na poetak eljenog sektora na stazi. Izbor staze

obuhvata pomeranje glave u sistemu sa pokretnom glavom, ili elektronski izbor jedne od

glava u sistemu sa fiksnim glavama. U sistemu sa pokretnom glavom, vreme koje je potrebno

da bi se glava postavila na stazu zove se vreme pozicioniranja (engl. seek time). U oba

sluaja, jednom kada se staza izabere, kontroler diska eka dok se odgovarajui sektor ne

obrne da bi se poravnao sa glavom.

Vreme koje je potrebno da bi poetak sektora stigao do glave zove se rotaciono

kanjenje (engl. rotational latency). Zbir vremena pozicioniranja, ako ga ima, i rotacionog

kanjenja daje vreme pristupa, koje predstavlja vreme potrebno da se doe na poloaj za

itanje ili upisivanje. Kada je glava na tom poloaju, izvodi se operacija itanja ili upisivanja

kako se sektor pomera ispod glave; to je deo prenosa podataka operacije; vreme potrebno za

prenos je vreme prenosa. Rotaciono kanjenje se moe izraunati preko sledeeg obrasca:

1

2rT

r

gde je r broj obrtaja diska u sekundi.

Vreme pozicioniranja je vreme potrebno da se ruica diska pomeri na zahtevanu stazu.

Ispostavlja se daje to veliina koju je teko staviti u odreen okvir. Vreme pozicioniranja

sastoji se od dve kljune komponente: poetnog vremena startovanja i vremena potrebnog za

prelazak staza koje treba da se prou jednom kada je pristupna ruica postigla svoju brzinu.

Naalost, vreme prelaska nije linearna funkcija broja staza, nego obuhvata vreme

uspostavljanja (vreme od pozicioniranja glave iznad ciljne staze dok se ne potvrdi

identifikacija staze).

10-7

Vreme prenosa na disk ili sa njega zavisi od brzine rotacije diska na sledei nain:

bT

rN

gde je

T vreme prenosa,

b broj bajtova koji treba da se prenesu,

N broj bajtova na stazi,

r brzina rotacije, u obrtajima po sekundi.

Prema tome, ukupno srednje vreme pristupa moe da se izrazi kao

1

2srpr poz

bT T

r rN

gde je:

srpozT - srednje vreme pozicioniranja glave.

Zapazite da je na zoniranom ureaju broj bajtova po stazi promenljiv, to uslonjava

proraun.

Kapacitet magnetnog diska se rauna po sledeem obrascu:

c st sek sekC N N N L

gde je:

Nc broj cilindara,

Nst broj staza po cilindru (ili broj glava),

Nsek broj sektora po stazi,

Lsek veliina (kapacitet) sektora.

Primer 1. Izraunati kapacitet hard diska koji poseduje 1046 cilindara, 16 glava i 63 sektora

veliine 512 B.

1046 16 63 512 527184 kB = 514 MBc st sek sekC N N N L

Zadatak 1. Hard disk ima 24247 cilindara, 24 staze/cilindru, 793 sektora/stazi, a veliina

sektora je 512 B. Broj obrtaja magnetnog diska je 7200 obrtaja/min, pri emu je minimalno

vreme pozicioniranja 0,8 ms, a srednje vreme pozicioniranja 7,4 ms. Odrediti:

a) Kapacitet diska u GB;

b) Vreme potrebno za iitavanje 1 MB podataka koji su sekvencijalno rasporeeni na

disku;

c) Vreme potrebno za iitavanje 1 MB podataka koji su sluajno rasporeeni na disku.

Reenje:

a) 24247 24 793 512 214,88 GBC

10-8

b) '1 MB

2048512 B

sekN 1 MB podataka se nalazi na 2048 sektora na hard disku

' 2048 sektora 2,58793 sektora/stazi

stN 1 MB podataka se nalazi na 3 staze na disku

Vreme pristupa jednoj stazi se rauna prema sledeem obrascu:

1

2srpr poz

bT T

r rN

7200 ob/min = 120 ob/sr

7,4 mssrpoz

T

793 512 396,5 kBN kapacitet staze

1 2 3b b b b proitae se dve cele staze i 58% tree staze

1 2

3

396,5 kB

0,58 230 kB

b b N

b N

Prema tome, ukupno vreme potrebno za iitavanje 1 MB podataka je:

min min

1 1 1

prelazak prelazaktraenjerotaciono rotaciono rotacionoitanje itanjena naprvekanjenje kanjenje kanjenjeprve drugesusednu susednustaze

staze stazestazu stazu

1 1 1

2 2 2srpr poz poz poz

b b bT T T T

r rN r rN r r

itanjetreestaze

N

min0,8 mspozT

43,02 msprT

c) '1 MB

2048512 B

sekN 1 MB podataka se nalazi na 2048 sektora na hard disku

512 B

396,5 kB

b

N

Poto se podaci nalaze nasumino rasporeeni na disku, to znai da u najgorem

sluaju moramo proitati svih 2048 sektora na kojima se moe nai po 512 B naeg

podatka od 1 MB, tako da je srednje vreme pristupa:

1

2048 2048 7,4 4,17 0,01 23,715 s2sr

pr poz

bT T

r rN

Zadatak 2. Hard disk poseduje 10350 cilindara, 2 staze po cilindru, 63 sektora po stazi i 512

B po sektoru. Srednje vreme pozicioniranja je 15 ms, a broj obrtaja diska je 3600 ob/min.

a) Odrediti kapacitet diska.

b) Odrediti vreme potrebno za prenoenje 16 kB podataka koji su sekvencijalno

rasporeeni na disku.

10-9

c) Odrediti vreme potrebno za prenoenje 16 kB podataka koji su sluajno rasporeeni na

disku.

Reenje:

a) 10350 2 63 512 636,76 MBC

b) '16 kB

0,508sektora B

63 512 stazi sektoru

sek sek

LN

N L

16 kB je rasporeeno na jednoj

stazi (tanije na malo vie od pola staze, ali mi pristupamo celoj stazi)

3600 ob/min = 60 ob/sr

15 mssrpoz

T

16 kB = 16384 Bb

63 512 31 kBsek sekN N L

131,76 ms

2srpr poz

bT T

r rN

c) '16 kB

32B

512 sektoru

sek

sek

LN

L na 32 sektora je nasumino rasporeeno 16 kB

podataka

512 Bb

1

32 2048 15 8,3 0,3 755,2 ms2sr

pr poz

bT T

r rN

10.1.5 SSD diskovi

Solid state ili tvrdo stanje je elektrini termin koji se odnosi na elektroniku koja je u

potpunosti izraena od poluprovodnika. Termin je prvobitno korien za definisanje radio-

tranzistora koji koriste poluprovodnike, a ne vakuum cevi u njenoj izgradnji. Skoro sva

elektronika koju koristimo danas je napravljena od poluprovodnika i ipova. Sto se tie SSD-

a, to se odnosi na injenicu da se primarno skladitenje podataka vrsi kroz poluprovodnike,

umesto magnetnih, kao sto su hard diskovi.

Moglo bi se reci da ovaj vid skladitenja ve postoji u obliku fle memorije koji se

prikljuuju u USB ulaz. Ovo je delimino tacno, jer SSD diskovi i fle memorije koriste isti

tip dugotrajne memorije koje zadravaju informacije cak i kad nemaju napon. Razlika je u

formi i kapacitetu diskova. Fle disk je dizajniran da bude van raunarskog sistema, dok je

SSD namenjen da bude u raunaru kao zamena tradicionalnom hard disku.

10-10

Princip rada

Za razliku od magnetnih hard diskova, SSD diskovi nemaju pokretne delove i ne

oslanjaju se na magnetno polje za upis podataka na disk. Oni koriste elektrinu struju, a ne

motore i magnete za skladitenje podataka, te zbog toga mogu da pristupe podacima beumno

i sa mnogo manjom potronjom energije.

SSD takoe ne podleu fizikim oteenjima od udarca ili velike magnetne sile, to ih

ini pogodne za mobilne raunare.

SSD koristi niz tranzistora, komade silikona i poluprovodnika za prenos elektrine

struje. Svaki komad je mikroskopski i na svaki deo moe da utie transfer nekoliko elektrona.

Kao i ostali principi skladitenja podataka, SSD koristi binarni sistem za upis podataka. Nula

(0) je predstavljena kao tranzistor koji ne moe da prihvati elektrinu struju, dok jedinica (1)

predstavlja tranzistor koji omoguava protok struje.

Prazan disk ili deo praznog diska se obeleava sa svim jedinicama. Svi tranzistori u

ovom delu diska e omoguiti slobodan protok struje. Kada je podatak u procesu snimanja,

napon se primenjuje na jedan komad silikona, koji je poznat kao kontrolna vrata (control

gate). Ovaj proces prenosi elektrone na drugi deo diska, koji se naziva plutajua kapija

(floating gate). Kada ta kapija bude ispunjena elektronima, struja nee prolaziti kroz njega i

disk e ga itati kao nulu.

Dok piete ili briete podatke sa diska, informaciju konvertuje program u binarni

podatak. Ovo se dalje alje u centar diskova za pisanje podataka, gde se pretvara u elektrinu

struju i koristi za poravnavanje tranzistora. Da biste proitali podatak, centar za itanje

podataka diska alje struju kroz deo koji dri podatak koji treba da se proita i vraa ga u

sekvencama sainjenim od jedinica i nula. Ova sekvenca se alje do programa i predstavlja se

kao informacija koju moemo da proitamo.

Proces pisanja podataka SSD diska nudi nekoliko prednosti, kao sto je mogunost

korienja diska dok je u pokretu, ali tehnologija je predmet ogranienja. Pre svega, svaki

tranzistor moe biti korien do odreenog broja puta pre nego to ona nee vise biti u

funkciji. Svaki disk koristi napredne metode, poznate kao wear level ili nivo potronje, kako

bi se spreio odreeni deo diska od prerane potronje. ak i sa nivoom potronje, SSD disk se

na kraju treba menjati jer delovi postaju diska postaju neupisivi.

SSD diskovi imaju nekoliko prednosti u odnosu na konvencionalne hard diskove.

Veina ovoga proizilazi iz injenice da disk nema pokretnih delova, dok tradicionalni disk

ima pogonske motore, koji pokree magnetne ploe i glave diska. Sve skladitenje na SSD

disku obrauju fle memorijski ipovi.

Ovo obezbeuje tri razliite prednosti:

10-11

Manja potronja struje,

Brzi pristup podacima,

Vea pouzdanost.

Potronja struje je kljuna uloga za korienje SSD diska u prenosivim raunarima.

Poto ne postoji potreba za napajanje motora, disk koristi daleko manje energije nego obian

disk. Sada, industrija je preuzela korake za spustanjem brzine okretanja glave diska u vidu

smanjenja potronje kod klasinih diskova i razvoja hibridnih hard diskova, ali oba ova

principa i dalje koriste vise energije od SSD-a.

Poto disk ne mora da zavrti plou diska ili da premeta glave diska, podaci sa diska se

mogu citati skoro u trenutku.

Pouzdanost je, takoe, kljuni faktor za prenosive diskove. Hard disk ploe su veoma

krhke i veoma osetljive. ak i mali potres diska moe izazvati totalan poremeaj diska.

10.2 Optika memorija

Godine 1983. uveden je jedan od najuspenijih proizvoda svih vremena za iroko

trite: digitalni audio sistem kompaktnog diska (CD). CD je neizbrisivi disk na kome moe

da se uskladiti vie od 60 minuta audio informacija na jednoj strani. Ogroman komercijalni

uspeh CD-a omoguio je razvoj jeftine tehnologije optikog skladita koja je potpuno

promenila skladite raunarskih podataka. Uvedeni su razliiti sistemi optikih diskova.

10.2.1 Kompaktni disk

CD-ROM i audio CD i CD-ROM (memorija samo za itanje na kompaktnom disku)

dele slinu tehnologiju. Glavna razlika je u tome to su CD-ROM plejeri otporniji i imaju

ureaje za ispravljanje greaka koji obezbeuju da se podaci ispravno prenesu sa diska na

raunar. Obe vrste diskova prave se na isti nain. Disk se formira od smole, kao to je

polikarbonat. Digitalno zapisane informacije (muzika ili raunarski podaci) utiskuju se kao

nizovi mikroskopskih otvora na povrinu polikarbonata. To se radi, pre svega, fino

fokusiranim laserom velikog intenziteta, da bi se napravio matini disk. Matini disk se, sa

svoje strane, koristi za izradu matrice radi tampanja kopija na polikarbonatu. Povrina sa

otvorima se zatim prevlaci visokoreflektivnom povrinom, obino od aluminijuma ili istog

akrilika. Najzad, na akrilik moe da se nanese nalepnica.

10-12

Slika 7. Operacije na CD-u

Informacija se izdvaja sa CD-a ili CD-ROM-a pomou lasera male snage koji se nalazi

u plejeru optikih diskova, ili jedinici ureaja. Laser osvetljava kroz providni polikarbonat

dok motor obre disk pored njega (slika 7). Intenzitet reflektovane svetlosti lasera se menja

kada on naie na otvor. Posebno, ako laserski zrak padne na otvor, koji ima neto grublju

povrinu, svetlost se rasipa i manji intenzitet se reflektuje nazad ka izvoru. Povrine izmeu

otvora se zovu polja (engl. land). Polje je glatka povrina, koja reflektuje unazad velikim

intenzitetom. Promena izmeu otvora i polja otkriva se fotosenzorom i pretvara u digitalni

signal. Senzor testira povrinu u pravilnim intervalima. Poetak ili kraj otvora predstavlja 1;

kada se ne pojavljuje nikakva promena u elevaciji izmeu intervala, zapisana je 0.

Da bi se postigao vei kapacitet, informacije na CD-u i CD-ROM-u se ne organizuju po

koncentrinim stazama. Umesto toga, disk sadri jednu spiralnu stazu, koja poinje blizu

centra i spiralno se odvija sve do spoljanje ivice diska. Sektori blizu spoljanjosti diska su

iste duine kao i oni blizu unutranjosti. Dakle, informacija se pakuje ravnomerno na disku u

segmentima iste veliine, koji se skeniraju istom brzinom pomou rotiranja diska

promenljivom brzinom. Otvori se onda itaju laserom konstantnom linearnom brzinom

(CLV). Disk rotira sporije za pristupe blizu spoljanje ivice, nego za one blizu centra. Dakle, i

kapacitet staze i rotaciono kanjenje se poveavaju za pozicije blie spoljanjoj ivici diska.

Kapacitet podataka za CD-ROM je oko 680 MB

Slika 8. Format bloka CD-ROM-a

Podaci na CD-ROM-u se organizuju kao sekvenca blokova. Tipini format bloka

prikazan je na slici 8. On se sastoji od sledeih polja:

10-13

Sync: pomou polja sync identifikuje se poetak bloka. Ono se sastoji od bajta sa

svim 0, 10 bajtova sa svim 1 i bajta sa svim 0.

Zaglavlje: zaglavlje sadri adresu bloka i bajt za reim. Reim 0 odreuje prazno

polje podataka; reim 1 odreuje upotrebu koda za ispravljanje greaka i 2048

bajtova podataka; reim 2 odreuje 2336 bajtova korisnikih podataka, bez koda

za ispravljanje greaka.

Podaci: korisniki podaci.

Pomono polje: dodatni korisniki podaci u reimu 2. U reimu 1, to je 288-

bajtni kod za ispravljanje greaka, ECC (Error Correction Code).

Kod upotrebe CLV, sluajni pristup postaje tei. Lociranje odreene adrese obuhvata

kretanje glave po optoj povrini, podeavanje brzine rotacije i itanje adrese, a zatim mala

podeavanja da bi se pronaao odreeni sektor i da bi mu se pristupilo.

CD-ROM je pogodan za distribuciju velikih koliina podataka velikom broju korisnika.

Zbog visoke cene inicijalnog procesa upisivanja, on nije pogodan za individualizovane

primene. U poreenju sa tradicionalnim vrstim diskovima, CD-ROM ima dve prednosti:

Optiki disk, zajedno sa informacijom uskladitenom na njemu, za razliku od

magnetnog diska, moe jeftino masovno da se reprodukuje. Baza podataka na

magnetnom disku treba da se reprodukuje kopiranjem jednog diska odjednom,

korienjem dva ureaja diskova.

Optiki disk je izmenljiv, dozvoljavajui samom disku da se koristi kao arhivsko

skladite. Veina magnetnih diskova su neizmenljivi. Informacije na

neizmenljivom disku moraju prvo da se kopiraju na traku pre nego to ureaj

diska/disk moe da se upotrebi za skladitenje novih informacija.

Nedostaci CD-ROM-a su sledei:

On je samo za itanje i ne moe da se aurira.

Ima vreme pristupa mnogo due od onog za magnetni disk, otprilike polovinu

sekunde.

10.2.2 CD na koji se moe upisivati

Da bi se prilagodio aplikacijama u kojima je potrebna samo jedna, ili mali broj kopija

skupa podataka, razvijen je CD za upisivanje jednom i itanje mnogo puta, poznat kao CD na

koji se moe upisivati (CD-R). Za CD-R, disk se priprema na takav nain da u njega moe

jednom da se upisuje pomou laserskog zraka umerenog intenziteta. Dakle, sa neto skupljim

kontrolerom diska od onog za CD-ROM, korisnik moe jednom da upie i da ita sa diska.

10-14

Medijum CD-R je slian, ali ne i istovetan sa onim za CD ili CD-ROM. Za CD i CD-

ROM, informacija se upisuje pravljenjem otvora na povrini medijuma, to menja

refleksivnost. Za CD-R, medijum ima sloj boje. Boja se koristi za promenu refleksivnosti i

aktivira se pomou lasera velikog intenziteta. Rezultujui disk moe da se ita na ureajima

za CD-R ili CD-ROM.

Optiki disk CD-R je privlaan za arhivsko skladite dokumenata i datoteka. On

obezbeuje trajan zapis velikih obima korisnikih podataka.

10.2.3 CD preko koga se moe prepisivati

Na optiki disk CD-RW moe vie puta da se upisuje i preko njega prepisuje, kao na

magnetni disk. Mada je isproban vei broj pristupa, jedini isto optiki pristup koji se dokazao

kao privlaan zove se promena faze. Disk sa promenom faze koristi materijal koji ima dve

znaajno razliite refleksivnosti u dva razliita stanja faze. Postoji amorfno stanje, u kome su

molekuli sluajno orijentisani i slabo reflektuju svetlost i kristalno stanje, koje ima glatku

povrinu i dobro reflektuje svetlost. Zrak laserske svetlosti menja fazu materijala. Glavni

nedostatak diskova sa promenom faze je da materijal na kraju trajno gubi svoje poeljne

osobine. Trenutno postojei materijali mogu da se koriste za izmeu 500.000 i 1.000.000

ciklusa brisanja.

CD-RW ima oiglednu prednost na CD-ROM i CD-R zato to moe da se prepisuje i

tako koristi kao pravo sekundarno skladite. Kao takav, on konkurie magnetnom disku.

Kljuna prednost optikog diska je u tome to su inenjerske tolerancije za optiki disk

mnogo manje stroge nego za magnetne diskove velikog kapaciteta. Na taj nain, on ima veu

pouzdanost i dui ivotni vek.

10.2.4 Digitalni video disk

Sa digitalnim video diskom (DVD) velikog kapaciteta, elektronska industrija je najzad

pronala prihvatljivu zamenu za analognu VHS video traku. DVD e zameniti video traku,

korienu u video kasetnim rekorderima (VCR-ovima) i, to je vanije za ovu raspravu, CD-

ROM memorije u personalnim raunarima i serverima. DVD uvodi video u digitalno doba.

On isporuuje filmove sa impresivnim kvalitetom slike i moe da mu se pristupa na sluaj,

kao kod audio CD-a, koje DVD maine takoe mogu da reprodukuju. Veliki obimi podataka

mogu da se smeste na disk, esto sedam puta vei nego na CD-ROM.

10-15

Slika 9. Razlike izmeu CD-ROM-a i DVD-ROM-a

Vei kapacitet DVD-ja je posledica tri razlike u odnosu na CD (slika 9):

1. Bitovi se blie pakuju na DVD-ju. Rastojanje izmeu petlji spirale na CD-u je 1,6

m, a minimalno rastojanje izmeu otvora du spirale je 0,834 m. DVD koristi

laser sa manjom talasnom duinom i postie rastojanje izmeu petlji od 0,74 m.

2. DVD koristi drugi sloj otvora i polja, na prvom sloju. Dvoslojni DVD ima

polurefleksni sloj preko refleksnog sloja i, podeavanjem ie, laseri u DVD

ureajima mogu da itaju svaki sloj posebno. Ta tehnika gotovo udvostruava

kapacitet diska, na oko 8,5 GB. Manja refleksivnost drugog sloja ograniava

njegov kapacitet skladita, tako da se potpuno udvostruavanje ne postie.

3. DVD-ROM memorija moe da bude dvostrana, dok se podaci upisuju samo na

jednoj strani CD-a. To donosi ukupan kapacitet do 17 GB.

Kao i CD, DVD-ovi dolaze u verzijama za upisivanje, kao i samo za itanje.

10.2.5 Optiki diskovi visoke definicije

Ovi diskovi su dizajnirani da bi smestili HD video materijale i da prue znaajno vee

smetajne kapacitete od DVD-a. Vea gustina bitova se postie korienjem lasera sa manjom

talasnom duinom, u opsegu plave i ljubiaste svetlosti.

Dva formata su se poetno takmiila za trini uspeh: HD DVD i Blu-ray DVD. Blu-ray

je na kraju postao opte prihvaen standard. HD DVD moe da smesti 15 GB na jednom sloju

na jednoj strani diska. Blu-ray pozicionira sloj podataka blie laseru (prikazano na desnoj

strani svakog dijagrama sa slike 10). Ovo omoguava ui fokus i manje rasipanje i time manje

trake i otvore za podatke. Blu-ray moe da smesti 25 GB na jednom sloju.

10-16

Slika 10. Karakteristike optikih memorija