SHPORA.net :: PDA

[ Back ]

Suurema salvestamistihedusega kui magneetilised kettad.

CD

Infrapunase laseriga põletatakse 0.8 micronilise diameetriga augud klaasist kattega

master diskile. Sellest vormitakse CD, kus on aukude asemel mügarikud.

Polükarbonaadi abil vormitakse sellest CD, mis on sama mustriga nagu master. CD

kaetakse õhukese alumiiniumkihiga, mis omakorda kaetakse kaitsva lakiga. Lohke

polükarbonaadis kutsutakse ?pit?-tideks ja põletamata alasid aukude vahel kutsutakse

?land?-iks e. maaks. Infrapuna laser loeb CD-le salestatud infot polükarbonaat poole

pealt, kui lohud ja tasased pinnad temast mööduvad. Lohkudest peegeldub laservalgus

tagasi nii, et valgusdetektorisse jõuab vähem valgust, kui tasaselt pinnalt tagasi

peegeldudes. Lohud ja tasane pind on kirjutatud CD-le spiraalselt alustades CD keskel

oleva augu lähedusest ja liikudes kogu aeg väljapoole. Seega peab ka ketta

pöörlemiskiirus vähenema

CD-ROM

Valmistatakse CD-ga ühte moodi. Jagatud sektoriteks. Lisatud on sissejuhatav kood,

veaparandus- ja kontrollkoodid.

CD-R

Sarnaneb ehituselt CD-ROM-ile, kuid põhimiku ja metallikihi vahel on

valgustundlikust orgaanilisest materjalist (tsüaniin või seda sisaldavad segud)

andmekiht. Põhimikku on pressitud pidev spiraalvagu, mille järgi kirjutav seade

hiljem kirjutuslaserit positsioneerib (kirjutamiseks kasutatakse kõrge intensiiivsusega

laserkiirt). Kirjutamisel tekitatakse vagudevahelisele alale ?lohke?.

Need ei ole tegelikult lohud, vaid materjali kerge sulatamisega mittepeegeldavaks

muudetud piirkonnad, mida CD- seadme laser peab lohkudeks.

CD-RW

CD-RW andmekihi pind koosneb erilistest keemilistest komponentidest, mis võivad

oma olekut korduvalt muuta ja säilitada, sõltuvalt temperatuurist. Materjali

kuumutamisel ühe temperatuuriga ja seejärel jahutades, aine kristalliseerub ning teise

temperatuuriga kuumutades, võtab aine mittekristalliseerunud oleku. Kui aine on

kristalliseerunud, peegeldab ta rohkem valgust kui mittekristalliseerunult, seega saab

kristalliseerunud pinda kasutada kui põhipinda "land" ja mittekristalliseerunud kohta

lohuna "pit". Seega peab CD-RW seade kasutama korduvkirjutamisel kahte erinevat

laserikiire võimsust.

DVD

16

Digital Video Disc. Üldjoontes sama tehnoloogia, mis CD-de puhul ainult, et

väiksemad lohud (0,4 micronit), tihedam spiraal(0,74 micronit radade vahel, CD-de

puhul oli see 1,6 micronit), kasutatakse punast laserit (0,65 micronit, mitte enam 0,78

micronit)

Holograafiline salvesti.

Tavapärase mälutehnoloogia ? magnetkõvakettad, optilised disketid ning

pooljuhtmälud ? pidev täiustumine on aidanud neil sammu pidada järjest kasvavate

nõudlustega mahu ja kiiruse suhtes. Siiski on kindlaid tõendeid, et need pind?

salvestusmeetodid on jõudmas fundamentaalsete piirideni, mida võib olla raske

ületada, nagu näiteks valguse lainepikkus ning salvestatud bittide termiline stabiilsus.

Alternatiivne lahendus järgmise põlvkonna mäludele oleks ruumiline

andmesalvestusviis.

Andmete digitaalne salvestus hologrammihulga abil pakub andmete suurt tihedust

ning kiire taastamise võimalust. Praegune uurimise põhirõhk on suunatud sellise

süsteemi projekteerimisele, müra vastu võitlemisele ning sobivamate

salvestusmaterjalide leidmisele.

Püüame siis heita pilgu hetkeseisule holograafilise ruumilise mälu arenduses, kus

suure tiheduse saavutamiseks kasutatakse mitmekihilisi hologramme. Info

kodeeritakse ja säilitatakse tasapinnaliste pikselkujutistena, kus iga piksel tähistab 1

bitti. Täielik paralleelsus võimaldab kiiret lugemist: kui võtta lugemiskiiruseks 1000

hologrammi sekundis, kusjuures iga hologramm sisaldab 1 000 000 pikslit, siis saame

väljundkiiruseks 1 Gbit/s. Võrdluseks, DVD kiirus on 10 Mbit/s.

Õnnestunud on katsed pindtihedusega 100 bitti ruutmikroni kohta 1 mm paksuses

materjalis; paksemas materjalis võib see ulatuda ligi 350 bitini ruutmikroni kohta.

Võrdluseks, DVD puhul on pindtihedus 20, magnetketastel aga 4 bitti ruutmikroni

kohta. Selle salvestustehnika potentsiaal on haaranud arendusse kaasa paljud firmad

alates Bell Labs?ist kuni US?DARPA?ni (kuhu kuuluvad näiteks IBM, Kodak,

Polaroid jt).

Meeldetuletus füüsikast

Hologramm on kujutis, mis saadakse kahe koherentse valguskiirte kimbu lõikumisel

tekkiva interferentsimustri salvestamisel. Tavaliselt jaotatakse laserikiir kaheks

kiireks ? infot kandvaks signaalikiireks ning häirimata laservalguse tugikiireks ?

ning salvestatakse nende ühinemisel tekkiv interferentsipilt.

Sellise interferomeetrilise salvestuse põhiomaduseks on see, et kui seda salvestust

valgustada lugemiskiirega, difrageerub lugemiskiir osaliselt signaalikiire nõrgaks

koopiaks. Kui signaalikiir saadi näiteks valgustades ruumilist objekti, siis hologrammi

heiastamine tekitab objekti ebakujutise hologrammi taha.

Kui hologramm on salvestatud õhukesele materjalile (materjali paksus on samas

suurusjärgus interferentsimustri keskmise perioodiga), võib lugemiskiir veidi erineda

salvestusel kasutatud tugikiirest, kuid stseen ilmuks siiski. Kui hologramm

salvestatakse paksule materjalile, siis see valguse hulk, mis lugemiskiirest difrageerub

17

signaalikiire sihis (difraktsiooni tõhusus), sõltub lugemiskiire ning algse tugikiire

sarnasusest. Väike erinevus lainepikkuses või lugemiskiire nurgas on piisav, et

kaotada hologramm. Heiastusprotsessi tundlikkus nende väikeste muutuste suhtes

kasvab peaaegu võrdeliselt materjali paksusega. Seega, kasutades paksemaid

salvestusmaterjale, võivad konstruktorid kasutada seda lugemiskiire nurga ja

lainepikkuse tundlikkust, et salvestada mitmekordseid hologramme. Teise, nn

nurkmultipleksitud hologrammi salvestamiseks muudetakse piisavalt tugikiire nurka,

nii et taastamisel esimene hologramm kaob. Uut langemisnurka kasutatakse uue

signaalikiirega uue hologrammi salvestamisel. Kahte hologrammi saab lugeda,

muutes lugemislaseri kiire nurka. 2 sentimeetri paksuse hologrammi puhul on

tundlikkus nurga suhtes vaid 0,0015 kraadi. See teeb võimalikuks tuhandete

hologrammide salvestamise kiire langemisnurga lubatavas vahemikus (tavaliselt 20?

30 kraadi).

Andmete salvestus ja taastamine

Et kasutada hologrammihulki salvestustehnoloogiana, peavad salvestatavad andmed

olema esitatud signaalikiirega ning lugemiseks tuleb nad taastada heiastatud kiirest.

Süsteemi sisendseadet kutsutakse ruumiliseks valgusmodulaatoriks (SLM, Spatial

Light Modulator). SLM on tasapinnaline tuhandetest pikslitest koosnev hulk, kus iga

piksel on iseseisev optiline lüliti, mille võib seada kas valgust läbi laskma või seda

blokeerima. Väljundseade on sarnane hulk, ainult et koosneb detektorpikslitest.

Müra

Lugemisprotsessis heiastatakse kujutis väljunddetektorite hulgale, kus digitaalsed

andmed eraldatakse detekteeritud signaalist. Müra tekitab nii detekteerimisprotsess ise

kui ka järgmised faktorid:

? Lugemistingimuste muutumine. Seda võib esineda juhul, kui näiteks salvestamisel

muutuvad materjali omadused. See tekitab ebasoovitavaid muutusi tugikiire rajas

hetkedel, mil hologrammi salvestatakse või heiastatakse. Sageli saab tugikiire nurka

või lainepikkust kohandada difraktsiooni tõhususe optimiseerimisel nende muutuste

osaliseks kompenseerimiseks.

? Detektorite hulk ei joondu pikslite hulgaga hologrammis. Siia kuuluvad kaamera

paigutamise, fokuseerimise ning kujutise suuruse muutmise vead.

? Detektor võtab vastu soovimatut valgust, kas siis salvestusmaterjalilt hajuvat või

kaja teistelt salvestatud hologrammidelt või sama hologrammi pikslitevahelist kaja.

? Detekteeritud kujutise ulatuses varieerub heledus. Selline probleem tekib, kui

kujutise ulatuses kasutatakse vaid ühte läve eraldamaks eredaid ja tumedaid piksleid

ning omistamaks binaarväärtusi. Neid kõikumisi võivad põhjustada SLM, optiline

kujutamine või originaallaserkiired.

18

? Erinevate pöördus viisidega mälud ( pinumälu (Stack, LIFO),

puhvermälu (FIFO) )

Pinu võib ette kujutada pealt avatud anumana, kuhu võib üksteise peale laduda

andmeid. Oluline omadus on võimalus andmeid ära võtta ainult sissepanekule

vastupidises järjekorras. Viimasele sissekandele osutab pinuviit ? s.o. aadress, millelt

on võimalik välja lugeda viimasena salvestatud muutuja ning millele järgnevale

aadressile võib kirjutada uue muutuja. Analoogiliselt anumaga võib pinu täis saada,

kui temale eraldatud ruum on ära kasutatud. Pinuga opereerimiseks on olemas käsud

PUSH ? salvestamine pinusse ja POP ? pinust lugemine.

Järjekorda võime ette kujutada toruna, millesse ühest otsast pannakse andmeid juurde,

teisest otsast aga võetakse välja. Struktuuri mõttes võib pinu ja järjekorda võrrelda nii:

pinu on selline järjekord, kus teenindamise printsiip on LIFO (last in first out) ?

viimasena saabus, esimesena teenindati. Tavalise järjekorra teenindamine toimub

printsiibil FIFO (first in, first out). Järjekord andmestruktuurina eeldab ainult FIFO

printsiibi kasutamist.

Käsusüsteem ja adresseerimine.