Оптическое хранилище относится к классу систем хранения данных , которые используют свет для чтения или записи данных на базовый оптический носитель . Хотя с течением времени использовался ряд оптических форматов, наиболее распространенными примерами являются оптические диски, такие как компакт-диск (CD) и DVD. Методы чтения и записи также менялись с течением времени, но большинство современных систем по состоянию на 2023 год [update]используют лазеры в качестве источника света и используют его как для чтения, так и для записи на диски. [1] Britannica отмечает, что она «использует маломощные лазерные лучи для записи и извлечения цифровых (двоичных) данных». [2] [3]
Оптическое хранилище — это хранилище данных на оптически считываемом носителе. Данные записываются путем нанесения отметок в виде узора, который может быть считан с помощью света, обычно луча лазерного света, точно сфокусированного на вращающемся оптическом диске . Более старый пример оптического хранилища, не требующий использования компьютеров, — это микроформа . Существуют и другие способы оптического хранения данных, и разрабатываются новые методы. Оптический дисковод — это устройство в компьютере, которое может считывать CD-ROM или другие оптические диски , такие как DVD и Blu-ray . Оптическое хранилище отличается от других методов хранения данных, которые используют другие технологии, такие как магнетизм , такие как дискеты и жесткие диски , или полупроводники , такие как флэш-память .
Оптическое хранилище в форме дисков дает возможность записывать на компакт-диск в режиме реального времени. Компакт-диски имели много преимуществ по сравнению с аудиоплеерами , такими как более высокое качество звука и возможность воспроизведения цифрового звука. [4] Оптическое хранилище также приобрело значение благодаря своим экологическим качествам и эффективности при высоких энергиях. [5]
Оптические накопители могут быть как одиночными дисководами, считывающими один CD-ROM, так и множественными дисководами, считывающими несколько дисков, например, оптический музыкальный автомат . Одиночные компакт-диски ( компакт-диски ) могут вмещать около 700 МБ ( мегабайт ), а оптические музыкальные автоматы могут вмещать гораздо больше. Однослойные DVD-диски могут вмещать 4,7 ГБ, а двухслойные — 8,5 ГБ. Это можно удвоить до 9,4 ГБ и 17 ГБ, сделав DVD-диски двухсторонними, с читаемыми поверхностями с обеих сторон диска. HD DVD могли хранить 15 ГБ с однослойными и 30 ГБ с двухслойными. Диски Blu-ray, которые выиграли войну оптических форматов HDTV , победив HD DVD, могут вмещать 25 ГБ для однослойных, 50 ГБ для двухслойных и до 128 ГБ для четырехслойных дисков. Оптические накопители включают CD и DVD.
IBM была лидером в разработке оптических систем хранения данных на протяжении большей части ранней истории вычислений. В 1959 году они установили Automatic Language Translator , который использовал оптический диск, содержащий 170 000 слов и фраз на русском языке и их переводы на английский язык. [6] В 1961/2 году они представили IBM 1360 , который использовал небольшие фотографические слайды, которые считывались с использованием обычной лампы накаливания в качестве источника света и фотоэлемента в качестве детектора. Отдельная система записывала данные на слайды с помощью электронной пушки , что делало ее системой чтения/записи. Полностью развернутая, 1360 могла хранить около половины терабита данных и допускала полупроизвольный доступ. [7] Аналогичной сторонней системой была Foto-Mem FM 390 .
Различные формы оптических носителей, в основном дисковые, конкурировали с магнитной записью на протяжении большей части 1960-х и 1970-х годов, но так и не получили широкого распространения. Именно внедрение полупроводниковых лазеров обеспечило технологию, необходимую для того, чтобы сделать оптическое хранение более практичным как с точки зрения плотности хранения , так и стоимости. Цены упали до такой степени, что их можно было использовать в потребительских товарах, что привело к появлению в 1978 году аналогового формата LaserDisc . За этим последовало в августе 1982 года введение цифрового аудио /музыкального CD , [8] что вскоре привело к попытке стандартизировать запись данных на этом носителе. Это было представлено в 1985 году как «Желтая книга» , которая стала известна как CD-ROM . [9]
В 1983 году Philips представила свою раннюю работу по технологии магнитооптического привода на отраслевой конференции. Она использовала лазер для нагрева носителя информации, чтобы он стал восприимчивым к магнитным полям , и электромагнит, похожий на тот, что используется в жестком диске , для записи данных путем перераспределения материала внутри. Он работал как обычный оптический привод во время чтения, при этом лазер работал на более низких уровнях энергии, слишком низких, чтобы нагреть диск. Слухи о том, что IBM будет использовать это в будущих версиях IBM PC, были распространены некоторое время, [10] но из этого ничего не вышло. Canon представила версию, упакованную в оболочку, похожую на ту, что используется для 3,5-дюймовых дискет . Представленная в 1985 году, она не нашла серьезного применения до 1988 года, когда она стала центральным элементом компьютера NeXT . [11] Вариации этой конструкции были представлены в 1990-х годах, но она так и не стала очень популярной за пределами Японии, хотя формат MiniDisc от Sony имел определенный успех. [12]
В 1988 году «Оранжевая книга» добавила формат однократной записи, CD-WO, к существующему формату CD. Носитель был совместим с существующими приводами CD, позволяя записывать музыку и данные, а затем считывать их на любом существующем приводе. Со временем это стало известно как CD-R . [9] В 1990 году «Оранжевая книга» добавила магнитно-оптические перезаписываемые версии физического формата CD, CD-MO , которые отличались от более ранних систем MO в первую очередь тем, что диск не был заключен в оболочку. Этот формат мало использовался. Постоянное совершенствование приводов и носителей привело к добавлению в 1997 году формата CD-RW , который позволял записывать, стирать и перезаписывать диски. Этот формат несовместим со старыми приводами CD, такими как CD-R, но приводы только для чтения, способные читать CD-RW, стали обычным явлением в 2000-х годах, поскольку использование CD-RW распространялось.
Оптические носители сделали еще один большой шаг с появлением DVD в 1996 году, который был для видео тем же, чем CD был для музыки. Первоначально он был известен как «цифровой видеодиск», но перед выпуском название было изменено на «цифровой универсальный диск», чтобы указать, что он также был полезен для хранения данных в компьютере. [13] Со временем DVD следовали той же схеме, что и CD; Pioneer представила формат однократной записи в 1997 году, который можно было читать на существующих DVD-приводах, DVD-R . [14] Но второй формат однократной записи DVD+R появился в 2002 году, что привело к короткой войне форматов, прежде чем двухформатные приводы стали обычным явлением. Формат чтения-записи, DVD-RW , был представлен в 1999 году, но, как и более ранние CD, он не мог читаться «обычными» DVD-приводами. Со временем усовершенствования привели к тому, что большинство новых DVD-приводов смогли читать любой из этих носителей. [15]
Другим техническим усовершенствованием в эту эпоху стало внедрение высокочастотных полупроводниковых лазеров, работающих в синем и ближнем ультрафиолетовом спектре. Эти более короткие длины волн в сочетании с улучшениями в базовых носителях позволили хранить на диске гораздо больше данных. С широким распространением телевидения высокой четкости в начале 2000-х годов потребность в носителе, способном хранить гораздо большие видеофайлы с более высоким разрешением, стала проблемой, [16] что привело к появлению двух конкурирующих стандартов, HD DVD и Blu-ray . Первый можно было производить на существующем оборудовании для производства DVD, но (первоначально) предлагал видеоформаты с более низким разрешением (и меньшее хранилище данных), в то время как последний требовал нового производственного оборудования, но предлагал поддержку 1080p . Со временем Blu-ray выиграл войну форматов оптических дисков высокой четкости , и Toshiba объявила об отзыве HD DVD 19 февраля 2008 года. Это оказалось пирровой победой , поскольку рынок быстро перешел на потоковые сервисы . Blu-ray по-прежнему остается предпочтительным по сравнению с потоковыми сервисами из-за своих технических качеств, но по состоянию на 2023 год его доля на рынке будет незначительной [update]. [17]
По состоянию на 2023 год [update]Blu-ray является последним крупным оптическим форматом, который получил широкое распространение. Постоянно растущая скорость широкополосного интернета заменила многие из его ролей в качестве средства распространения мультимедиа и видеоигр, а быстро падающие цены на флэш-память в 2010-х годах сделали то же самое в ее архивной роли с форматами чтения-записи. В качестве основы для нового оптического стандарта был предложен ряд новых технологий, но они не получили широкого распространения. К ним относятся:
Ассоциация технологий оптического хранения данных ( OSTA ) была международной торговой ассоциацией, созданной для содействия использованию технологий и продуктов для оптического хранения данных.
оптические носители, такие как компакт-диски (CD) и DVD.
1 октября 1982 года компания Sony произвела революцию в области цифрового аудио, выпустив в Японии первый в мире коммерческий проигрыватель компакт-дисков CDP-101 (выше).
Важное уведомление для подписчиков DVD-RW Format Specifications Book Ver.1.2