VnějšípamětiI. Principyvnějšíchpamětí: magnetickýioptický,kódování,konstrukční celky X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Obsahpřednášky Vnějšípaměť. Geometriezáznamunavnějšíchpamětech. Typickýformátstopy. Magnetická,optickátechnologie. Kódování(NRZI,MFM,RLL). PRML. Konstrukčnícelky. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Hierarchiepamětí Rychlost Cenazabit Registry Keš Hlavnípaměť M agnetickédisky Pásky Optickédisky Kapacita X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Geometriezáznamunavnějších pamětech sektor stopa raménko čtecí/zápisovéhlavy Optickémédium stopa CAV(4200,5400,7200,10k,15kot/min), CLV(495 212ot/min). sektor X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Speciálně:opticképaměti pit stopa land X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Způsobvýběruneboadresace Nejmenšíadresovatelnoupoložkoujeblokovelikosti256B,512B (obvykleumg.disků),1kbnebo2kb(obvykleuoptických disků)nazývaný sektor. Ten,kromědat,obsahujezáhlaví,kontrolníbajtyumožňující zjištění,popř.iopravuchybadalšíinformace. Adresavzáhlavíseskládázadresypovrchu,číslastopy(válce)a číslasektoru. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Dobapřístupukdatůmnadisku DiscAccessTime,obvykle10 20ms.Závisína doběpotřebnékpřestaveníhlaviček(seektime), rotačnílatenci, doběpotřebnéksamotnémupřenosudat(transfertime). Jednaotáčkatrvá 16,67mspři 3600ot/min. 11,11 5400 8,3 7200 6 10000. Průměrnárotačnílatencejepolovinoutétodoby. Přenostrvá 0,17mspři 0,02ms 3600ot/mina 10000 100sektorech/stopu 300 X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Typickýformátsektoru MGmédia Disketa Disk X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Typickýformátsektoru opt.média CD ROM X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Ajakjsoutyúdajezaznamenány? Zakódovaná data Záznamna médiu(jedna stopa) Reverzacemi!Vtomtopřípaděoptickými. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Magneticképaměti technologiezáznamuačtení X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Časováosaadosahovanáhustota: X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Údajesezapisujíindukcí X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Fyzikálnípozadímg.záznamu Záznamováhlavička Neuspořádanémagnetické doményzáznamovévrstvy Diskovýpovrch D ůležité:informacinesezměna (reverzace)! Záznamovýmproudem uspořádanédomény Změnauspořádánízměnousmyslu záznamovéhoproudu X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Čtení?Také induktivně e e dφ/dt Příčinaposunutímagnetickýchreverzací X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Řadičdiskudiskovémechanikyobsahuje paralelní/sériovoukonverzi, obvodyprovýpočet/detekcicrc,popř. ECC, čtecízesilovač/generátorzápisového proudu, detektorpulsů, datovýseparátor, obvodyrozhraníknadřaze nému systému/kmechanice, atd. Typicképro80.léta,plošnáhustota~10Mb/in2 X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Moderníčtení Nevadímuposuvreverzací,kterýsedřívemuselužpřizápisu kompenzovat. Nevadímumaláamplitudapřečtenýchzměn. Proč?Protože nečtetak,žehledáizolovanélokálníextrémy,ale vyhodnocujeposloupnosti,prml. Nečteinduktivně,čtejinak.Magnetorezistivně. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Moderníčtení PRML elnikazáznam.řetězce < program.analogovýfiltr A/Dpřevodník..00.10.21.21.1 0.10.10... řízenízesílení řízeníspouštěnípřevodu program.digitálnífirfiltr Viterbidetektor nejpodob. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Moderníčtení magnetorezistivní Magnetorezistivnímateriálměnísvou vodivost(rezistivitu)nazákladěvlivu vnějšíhomagnetickéhopole. GMRdetekujeslabšímagneticképole= většíhustotadatnežumriklasických hlaviček. Obrázekukazujezávislostmezitloušťkou sensing vrstvyazměnouodporutéto vrstvy. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Rozmístěníhlaviček čtecíhlavička zapisovacíhlavička X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek D36NM Novámédia TomášSuchý,2005
MRhistorie MagnetoResistenceneboliMagnetoRezistivita 1857 jevbylobjeven(lordkelvin,williamthomson) MR 1988 objevmr, 1991 IBMpředstavilajakoprvníMRtechnologii. GMR(GigantMR) 1988 objevgmr(petergrünbger,albertfert), 1989 zavedeníefektudomultivrstev(stuartparkin IBM), 1997 prvníkomerčníprodukt(pevnýdisk). CMR(ColossalMR) 1986 objevsupravodivostivoxiduměděném(alexmüller,georgbedonz IBM), 1993 objevelektrickéhoodporuuoxidumanganovitého. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek D36NM Novámédia TomášSuchý,2005
MR princip MRsenzorjevyrobenzeslitinyželezaaniklu(obsahniklucca80%),vodivýmateriál. Elektrickýodpor(rezistivita)významnězávisínaúhlumeziprotékajícímproudemamagnetizacíMRsenzoru. N ejvětšíodporvykazujemrsenzorprorovnoběžnouorientaciprouduamagnetizacídoménymrsenzoru (častékolizevodivýchelektronůsatomymrsenzoru), nejnižšíodporvykazujemrsenzorproúhel90 meziproudemamagnetizacídoménymrsenzoru(kolize vodivýchelektronůsatomymrsenzorujsounepatrné). MRmateriál úhel90 směrmagnetizační domény vysokýodpor směrproudu nízkýodpor magneticképole vychylujemagnetizační směrdomény X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Opticképaměti technologiezáznamuačtení X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Časováosa Rok 1979 1988 1991 1996 2006 M é d iu m C D D A C D M O C D R DVD B R D V D K a p a cita 6 5 0 M B 6 5 0 M B /2 S 4,7 G B 2 5 G B H u sto ta 0,6 7 G b /in L a se r 7 8 0 n m 2 4,8 G b /in 6 3 5 n m 2 4 0 5 n m Všechnytypymédiímajíprůměr12cm(4,72 ),výjimečně8cm. Připomenutí:mg.disk X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Čteníoptickéhozáznamu Čtecí laserový paprsek X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Technologieoptickéhozáznamu Lisováním(CD DA,CD ROM,DVD) Vypálenímnevymazatelnéhozáznamu.Tatomédiadnes využívajítechnologiidyerecording tedyzáznamzměnou barvyaktivnívrstvy(cd+r,dvd+r). Vypálenímnapřepisovatelnémédium.Tatomédiadnes využívajítechnologiipr phasechangerecording,méněčasto MO magneto opticalrecording(cd MO,CD+RW, DVD+RW). X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
DyeRecording barevnýzáznam Zahřátímměníněkterélátkyoptickévlastnosti (průhlednost,barvu),takžeselaserovýpaprseknemůže odrazitodreflexnívrstvy.procesjenevratný. Natomtoprincipupracujívšechnaoptickámédia+R. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Barvamédia Navýslednoubarvu,kterouvnímámejakobarvumédia,mávliv barvivovrstvydokterévypalovacílaserzapisujeinformaceabarva odrazovévrstvy. B a rv iv o P a te n ts p o le č n o s ti B a rv a A d va n c e d P h th a lo c y a n in e M its u it o a ts u C h e m. p rů h le d n á C y a n in e T a iy o Y u d e n s v ě tle m o d rá H y b rid K o d a k J a p a n L td. C y a n in e /P h th ta lo c y a n in e s v ě tle z e le n á M e ta liz ed A zo V e rb a tim /M itsh u b is h i m o d rá P h th ta lo c y a n in e M its u it o a ts u C h e m. p rů h le d n á X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Optickýzáznamfázovouzměnou Procespodobnýjakopředchozí,alejevratný! Natomtoprincipupracujívšechnaoptickámédia+RW. Smazanýstav průhlednávrstva,zapsanýstav neprůhledná. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Strukturamédiaprofázovouzměnu X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
MOzápisačtení X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
MO principyi. Chovánílátekvzhledemkmagnetickémupoli,nějakéchování Feromagnetické(majívlastnímagneticképole), Paramagnetické(snadnosepodřizujívnějšímu) Diamagnetické(vnějšípolezeslabují). PierreCurie(1859 1906,manželMarieSklodowské),objevil,ženěkteré látkysteplotoupřecházejízfero magnetickéhostavu(zahříváním)do paramagnetickéhoanaopak. Poznatek:nadCurieovýmbodem(teplota)jelzesnadnovnějšímpolem přemagnetovat,zatímcopodnímnaněstejněsilnévnějšímagnetické polenemávliv. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
MO principyii. Rev.JohnKerr(1824 1907)skotskýfyzik.Objevil,že světloměnísvéchovánívsilnémelektrickém,popř. magnetickémpoli. Zdesevyužívádruhýpoznatek. Polarizovanésvětloměnírovinupolarizacepřiodrazuod zmagnetovanéhopovrchu. Jdeotzv.Kerrůvmagneto optickýjev. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
DVDmédium Kapacita vizobrázek, vlnovádélkaλ=635nm, rychlostpřenosudat1x1,23mb/s, tloušťkanosičejen0,6mm, numerickáapertura0,6. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
SrovnáníCD DVD vln.délka CD 780nm num.apertura 0,45 DVD 635nm 0,6 vzdál.stop 1,6 µm 0,8/0,74 µm délkapitu 0,8 µm 0,4 µm dat.tok 150kB /s 1,23M B /s kapacita 650M B 4,7G B X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Vyššíkapacitybylodosaženo: Menšímpitem( 2,08x), bližšímistopami( 2,16x), poněkudvětšídatovouoblastí( 1,02x), efektivnějšímodulacíkanálovýchbitů( 1,06x), efektivnějšíchybovoukorekcí( 1,32x), nižšísektorovourežií( 1,06x), coždohromadyčinívícenež7minásobnýnárůstkapacity. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
SrovnánírůznýchDVDmédií X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Kódovánídat X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
KódováníRLL Poznámka: RLLodRun Length Limited, samosynchronizovatelný,alenemáexplicitní hodinovéadatovéreverzace. Používásenejenvoptickýchpamětech,aleiv dnešníchmagnetickýchpamětech. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PrincipkódováníRLLI. Binárnívzor RLLobraz 11 1000 10 0100 000 000100 010 100100 011 001000 0011 00001000 0010 00100100 X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
PrincipkódováníRLLII. Příklad: Bitováposloupnost 10110011sezakódujejako 0100100000001000 X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Kdyžkódovanádata nepasují délkou? Nevadí,ipaklzepoužít. Kódovanávstupníposloupnostsedoplnítak,abybylo možnonajítpřiřazenívzorůobrazům. Délkakódovanýchposloupnostíjevtomtopřípadě známaatakse přidekódováníberevúvahujenpatřičnýpočetbitů.ty doplněné(cojsounavíc)sezaseprostěvypustí,neberouv úvahu. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
JinávariantaRLL EFM,Eight to FourteenModulation. PoužíváseuCD DAajetypuRLL(2,10): NěkdysejimříkáMergebits X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Tabulkakódujepublikovaná,viznapř. Wikipedia. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
DVD? UžíváopětRLLkód,tentokrát EFMPlus.JerovněžtypuRLL(2,10). VeskutečnostibysealeměljmenovatESM,protože kóduje8bitůna16. Mergingbityaleužnejsouzapotřebí. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Staršítypykódování.Důležité! FM NRZI MFM M2FM X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Kódování srovnání X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Poznámka: KódyFMaMFMjsouveskutečnostitakékódy typurll! Přemýšlejteotom,jakéhotypuvlastněFMa MFMjsou:RLL(m,n)? FM:RLL(1/2,1),MFM:RLL(1,2). X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Konstrukčnícelky X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Konstrukčnícelkymg.disku Plochýmotorpro otáčenídiskovým svazkem Diskovýsvazek Záznamová Lineárnímotor vystavovacího mechanismu ačtecíhlava Pomocnédiskrétní komponenty: transformátor,odrušovací filtr,atd. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Konstrukčnícelkyopt.disku X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
CDmechanika příkladkonstrukce X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Základníúkolhlaviček Konvertorenergie Čtecíhlavička přeměnamagnetickéhozáznamunaelektrickýsignál. Záznamováhlavička přeměnaelektrickéhosignálunamagnetickýzáznam. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Typyhlaviček(předchůdci) F(Ferrite) feritovéjádro, cívkoutečeproud,kterájenavinutánajádře, vznikámagnetickýtok,kterýzmagnetizujepovrchdisku. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Typyhlaviček(předchůdci) M I G(M etal I n Gap) zdokonalenáf, mezipólymagnetuslitina,kterázlepšujevlastnosti. ThinFilm výrobafotolitografickýmprocesem(podobnějakocpu), zmenšenívelikosti. F MIG Kapacitadisku(MB) 50 50 100 TF 100 1000 Vzdálenosthlava disk: 1954 2 0 µ m 1973 1994 > 0,4 µ m 2 0 n m Winchestrovskýdisk 2003 2 n m X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Současná GMR hlavička X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Vystavovacímechanismus VoiceCoil kmitacícívka. Elektrodynamicky. Skrokovýmmotorem. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Odkudbere navigační informaci? Magnetickédisky: dřívezezvláštníservostopy, dnespřímozezaznamenanýchdat. Optickédisky: zvylisovanédrážky, zwobble(zvlnění)stopy. X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek
Diskovákeš X36PZA PerifernízařízeníM.Šnorek