Сменная память

В середине 80-х годов прошлого века, когда РС имели жесткий диск емкостью 20 МБ, можно было зарезервировать весь жесткий диск на 17 дискет емкостью 1.2 МБ. В начале 1999 г. емкость жестких дисков возросла до 3 - 4 ГБ, т.е. почти в 200 раз. Но в это же время емкость гибких дисков увеличилась всего на 20%, поэтому для резервирования современных жестких дисков дискеты не подходят.

В прошлом проблема резервирования и переноса больших файлов касалась только незначительного числа пользователей, но для тех, кому это требовалось, были разработаны сменные диски большой емкости. Например, накопители 5.25" 44 МБ или 88 МБ компании SyQuest превратились в стандартное средство переноса огромных графических файлов и файлов настольных издательств с настольного РС на удаленные принтеры. Накопители были простыми в работе и достаточно быстрыми, но слишком дорогими.

Времена изменились и сейчас всем требуется сменная память большой емкости. Приложения поставляются не на одном-двух гибких дисках, а на CD-ROM. Благодаря Windows и мультимедиа размеры файлов значительно увеличились. Документ Word с встроенной графикой превращается в многомегабайтовый файл данных, который нельзя поместить на гибкий диск.

Невозможно обойти тот факт, что РС не имеет сменной записываемой памяти, емкость которой удовлетворяет современным требованиям. Такая сменная память (removable storage) требуется для переноса файлов между РС, резервирования личных данных и расширения переполненного жесткого диска, обеспечивая (теоретически) память неограниченной емкости. Проще сменять сменные диски, чем приобретать еще один жесткий диск.

Гибкий диск

Гибкие диски 5.25" появились в 1981 г. и имели емкость 160 КБ, которая вскоре была увеличена до 180 КБ, а при переходе на двухсторонние диски повысилась до 360 КБ. В 1984 г. появились гибкие диски 5.25" емкостью 1.2 МБ. В этом же году компании Apricot и Hewlett-Packard выпустили РС с дисковым накопителем 3.5" емкостью 720 КБ, разработанным компанией Sony. Через три года емкость этого диска была увеличена до 1.44 МБ и с тех пор он стал стандартным для всех РС. Нежелание переходить на новые диски объясняется частично инертностью производителей, а частично популярностью CD-ROM, которые лучше подходят для распространения программного обеспечения.

В накопителях на гибком диске применяется разомкнутая система позиционирования головок: фактически они не отыскивают дорожку, а просто "командуют" головке переместиться в нужную позицию. С другой стороны, накопители на жестких дисках имеют замкнутую систему позиционирования, в которой используется обратная связь о фактическом местонахождении головок. Благодаря этому удалось значительно повысить плотность дорожек.

Когда диск 3.5" вставляется в накопитель, защитная металлическая крышка сдвигается и удерживается в таком положении. Шпиндель накопителя заходит в центральное отверстие, а позиционирующий зуб заходит в находящееся рядом прямоугольное отверстие. Шпиндельный двигатель вращает диск внутри его чехла со скоростью 300 об/мин.

Головку перемещает винтовая пара (шестеренка и рейка), а ею управляет шаговый двигатель (stepper motor); когда ось шагового двигателя поворачивается на определенный угол, головка перемещается на фиксированное расстояние. Следовательно, плотность данных на диске зависит от точности шагового двигателя; для диска 3.5" 1.44 МБ плотность дорожек составляет 135 TPI (Tracks Per Inch - дорожек на дюйм). Накопитель имеет четыре датчика: состояния двигателя, защиты от записи, наличия диска и датчик дорожки 00.

Магнитная головка имеет сердечник с головкой считывания-записи в центре и сердечники головок стирания с каждой стороны. Головки стирания "очищают" полоску с каждой стороны новой дорожки данных, чтобы избежать интерференции от старых дорожек данных. Биты сохраняются как переходы намагниченности, причем промежуток между переходами соответствует 2 - 4 микросекундам. Считанные сигналы подаются на пиковый детектор, а затем электронные схемы преобразуют их в цифровые данные, которые передаются в РС.

В 90-е годы прошлого века было несколько попыток увеличить емкость гибких дисков, но они закончились безрезультатно. Компания IBM в 1991 г. предложила стандарт гибкого диска 2.88 МБ на основе бария и феррита, но эти диски оказались слишком дорогими. Компании Iomega и 3M в 1993 г. выпустили 5.25" диск "floptical" емкостью 21 МБ, но он оказался дорогим и имел недостаточную емкость.

Оптические накопители

Несмотря на то, что диски "floptical" не вытеснили традиционные гибкие диски, но все же через несколько лет оказалось, что оптические накопители с лазерами, которые записывали и считывали данные намного точнее традиционных жестких дисков, смогут заменить технологию магнитных дисков.

В конце 80-х годов прошлого века появились накопители WORM (Write Once/Read Many), которые применялись в больших организациях для архивирования огромных объемов важных данных. При записи данных в накопителе WORM на поверхности носителя маломощный лазер наносил физические метки, которые было невозможно стереть.

После этого появились перезаписываемые (rewritable), или стираемые (erasable), оптические накопители, емкость которых не уступала емкости накопителей WORM или CD-ROM. Однако, несмотря на совершенствование технологии по производительности такие накопители уступали жестким дискам. Вместе с тем у оптических накопителей были и серьезные достоинства. Прочный носитель обеспечивал простую транспортировку, а "крах головки" (head crashe) был невозможен.

В результате относительные преимущества двух систем сделали их взаимодополняющими, а не конкурирующими - оптические накопители обеспечивали безопасность, а магнитные накопители высокую производительность. Разработка технологий CD/DVD с форматами записи и перезаписи оказала сильное влияние на сферу сменной памяти. Однако и сейчас рынок достаточно велик, чтобы на нем уживались различные технологии, предлагающие широкий спектр емкостей.

Преобладающими технологиями являются магнитные диски, магнито-оптические диски и диски со сменой фазы. Предлагаемые ими емкости можно классифицировать следующим образом:

• Замена гибких дисков (емкость 100 МБ - 150 МБ).
• Супер-флоппи (емкость 200 МБ - 300 МБ).
• Дополнение жесткого диска (емкость 500 МБ - 1 ГБ).
• Сменные жесткие диски (емкость более 1 ГБ).

Технология магнитных дисков

В магнитных накопителях (гибкие диски, жесткие диски, ленточные накопители) применяется одна и та же технология. Носитель покрыт очень тонким слоем магнитных частиц, которые накопитель разделяет на микроскопические области, называемые доменами (domains). Каждый домен действует как крошечный магнит с северным и южным полюсами, который в зависимости от ориентации может представлять двоичные 1 или 0.

Информация считывается и записывается с помощью головки считывания-записи (read/write head), которая действует аналогично головке магнитофона. В накопителе на жестких дисках головка "плавает", или "летит", в потоке воздуха, создаваемого вращающимся диском. Это обеспечивает жесткому диску более высокую надежность по сравнению с накопителем на гибком диске, в котором головка касается поверхности диска. Оба накопителя относятся к классу устройств с произвольным доступом (random access), так как информация хранится на концентрических окружностях на поверхности диска. Это позволяет позиционировать головку на любую часть диска и быстро считать или сохранить информацию.

Жесткие диски, как и носитель магнитной ленты, имеет записывающий слой поверх подложки. Такая структура хорошо подходит для работы в закрытой несменной системе типа жестких дисков и позволяет головке "лететь" очень близко от записывающей поверхности. Очень тонкое покрытие (несколько нанометров) на поверхности обеспечивает смазку на случай кратковременного касания головкой поверхности.

Магнито-оптическая технология

Магнито-оптическая технология (Magnetic-Optical - MO) является гибридом магнитной и оптической технологий: здесь для считывания данных с диска применяется лазер, а для записи данных требуется дополнительное магнитное поле. MO-накопитель устроен так, что вставленный диск экспонируется магниту стороной с этикеткой и лазеру (лазерному лучу) противоположной стороной. Диски диаметром 3.5" и 5.25" имеют слой специального слоя, который может отражать лазерный луч под несколько отличающимися углами в зависимости от того, в каком направлении он намагничен, и данные можно хранить на диске в виде магнитных доменов с различным направлением намагниченности, как и на жестком диске.

Если жесткий диск можно намагничивать при любой температуре, то магнитное покрытие МО-носителя является очень устойчивым при комнатной температуре, обеспечивая сохранность данных до тех пор, пока диск не нагревается до температуры точки Кюри (около 200 градусов). Вместо нагрева всего диска в МО-накопителе с помощью лазера нагреваются крошечные участки магнитного покрытия. Эта технология позволяет разместить на МО-носителе намного больше информации, чем в других магнитных запоминающих устройствах. После нагрева можно легко изменить направление намагниченности участка с помощью магнитного поля, создаваемого головкой считывания-записи.

Информация считывается менее мощным лазером с использованием эффекта Керра: поляризация отраженного света изменяется в зависимости от ориентации магнитных частиц. Там, где при записи лазерно-магнитная головка "касалась" диска, домен представляет двоичный 0, а домен, где диск нагревался и производилась магнитная запись, представляет двоичную 1.

Однако двухпроходовый процесс наряду с относительно громоздкими МО-головками приводил в первых реализациях к довольно низкой производительности. Тем не менее МО-диски являются очень емким и дешевым носителем; они очень удобны для архивного хранения, так как средний срок службы составляет 30 лет, т.е. намного больше любого магнитного носителя.

Интерес к магнито-оптической технологии возрос весной 1997 г., когда компания Plasmon выпустила накопитель DW260 на основе технологии LIMDOW, который имел намного более высокую производительность по сравнению с предыдущими МО-накопителями.

Технология LIMDOW

Технология модуляция интенсивности света с прямой перезаписью (Light Intensity Modulation Direct OverWrite - LIMDOW) использует другой способ записи, который значительно улучшает производительность МО-накопителей. LIMDOW-диски и накопители используют в работе тот же базовый принцип, что и обычный МО-накопитель: записываемая поверхность нагревается и подвергается воздействию внешнего магнитного поля. Но вместо использования магнитной головки для изменения состояния магниты встроены в сам диск.

LIMDOW-диск имеет два магнитных слоя под отражающей записывающей поверхностью. При нагреве до одной температуры записывающая поверхность воспринимает намагниченность от одного магнитного слоя, а при дальнейшем нагревании он воспринимает намагниченность от другого магнитного слоя. Для записи данных на диск лазер МО-накопителя переключается между двумя мощностями.

При большой мощности поверхность нагревается сильнее и воспринимает свой магнитный "заряд" от магнитного слоя с северным полюсом. При меньшей мощности поверхность нагревается меньше и воспринимает магнитный "заряд" от магнитного слоя с южным полюсом. Таким образом, в LIMDOW-накопителе процесс записи является одноэтапным и время записи оказывается только в два раза больше, чем в накопителе на жестких дисках.

Технология LIMDOW была освоена промышленностью к концу 1997 г. и продвинула МО-накопители в системы автоматизированного проектирования, архивирования, обработки изображений и другие области. Обеспечивая время поиска менее 15 мс и скорость передачи данных более 4 МБ/с, МО-накопители оказались вполне пригодными для мультимедийных приложений. Скорость передачи данных позволила хранить звуковые данные, а также потоковое видео в формате MPEG-2, что требуется в видео-серверах.

Помимо ускорения процесса записи LIMDOW-накопители позволили значительно повысить емкость носителя, так как разрешающая способность определяется размером лазерного "пятна" на поверхности диска. В будущем при переходе к более коротковолновому синему лазеру современная емкость диска в 2.6 ГБ может быть повышена в четыре раза.

Магнито-оптический носитель

MO-диск производится путем напыления нескольких пленок на прочную поликарбонатовую основу и покрытия всего диска защитной смолой, стойкой к ультрафиолетовому излучению. Сама записывающая пленка состоит из сплава, содержащего тербий, железо и кобальт. Она находится между защитными диэлектрическими пленками, которые обеспечивают тепловую изоляцию и улучшают поворот угла поляризации, поэтому датчик лучше обнаруживает эффект Керра. Под защитной смолой диска на верхней стороне находится отражающая пленка, которая повышает эффективность считывания. Именно она придает МО-диску "радужную" окраску.

Прозрачная подложка поверх записывающего слоя называется записью с падением на подложку (substrate incident recording) - лазерный луч проходит через подложку и достигает записывающего слоя. Несмотря на то, что подложка защищает записывающий слой от загрязнения и окисления, ее толщина является ограничивающим фактором для численной апертуры, которую можно использовать в объективе, а объектив, в свою очередь, является ограничивающим фактором емкости и производительности МО-накопителей.

Выпускаются МО-диски разной емкости и удельная стоимость за мегабайт вполне конкурентна с другими носителями сменной памяти. Кроме того, в отличии от технологии сменных жестких дисков МО-диски не запатентованы и выпускаются многими компаниями-производителями.

Современные картриджи 3.5" имеют такие же размеры, как две сложенные дискеты 3.5" и имеют емкость 640 МБ. В начале 1999 г. емкость картриджа повышена до 1.3 ГБ. Стандартный 5.25" двухсторонний носитель обеспечивает емкость 2.6 ГБ, но для доступа к обеим сторонам диск приходится переворачивать. В будущем емкость МО-дисков будет значительно повышена.

Большинство поставщиков МО-дисков согласились обеспечивать обратную совместимость новых дисков минимум с двумя предыдущими поколениями дисков (поколение определяется емкостью). Например, МО-накопитель 3.5" 640 МБ может работать со старыми картриджами емкостью 530 МБ, 230 МБ и 128 МБ. Большинство уровней емкости удовлетворяют стандартам ISO на формат файлов, поэтому картриджи могут применяться в накопителях различных производителей.

MO-носитель отличается исключительными надежностью и долговечностью. Так как биты записываются и стираются оптическими средствами, МО-диски не подвержены влиянию магнитных полей. Благодаря отсутствию физического контакта между поверхностью диска и головкой, невозможна потеря данных из-за "краха головки". Производители гарантируют возможность перезаписи данных минимум миллион раз, а считывания данных минимум 10 млн раз. Срок хранения данных на носителе превышает 30 лет, а некоторые производители определяют этот срок в 50 и даже 100 лет.

Технология оптической суперплотности

При разработке технологии оптической суперплотности (Optical Super Density - OSD) ставилась цель создать надежный МО-накопитель большой емкости (40 ГБ и более) со скоростью передачи данных 30 МБ/с (сравнима со скоростью жестких дисков и ленточных накопителей); при этом удельная стоимость мегабайта должна была быть значительно ниже, чем в других оптических накопителях. Весной 1999 г. лидирующая компания Maxoptix Corporation произвела успешную демонстрацию технологии оптической суперплотности (Optical Super Density - OSD).

Для достижения цели разработки накопителя пришлось создать несколько технологических новинок:

• Запись падением на верхнее покрытие (OverCoat Incident Recording - OCIR): Этот способ разработан для преодоления ограничений в обычных МО-накопителях с записью падением на подложку. Здесь записывающий слой находится поверх подложки (как в жестком диске), но имеется еще и толстое прозрачное акриловое дополнительное покрытие для защиты. Покрытие OSD более чем в 1000 раз толще, чем в жестких дисках, но намного тоньше подложки. При этом можно разместить линзы намного ближе к записывающей поверхности, поэтому OCIR допускает использование линз с большими численными апертурами, а это обеспечивает намного большую плотность данных. Носитель гарантирует миллионы операций записи и считывания, а долговечность составляет более 50 лет.
• Запись на нескольких поверхностях (Surface Array Recording - SAR): В OSD-накопителях имеются независимые головки считывания-записи для обеих сторон носителя и способ SAR допускает доступ к обеим сторонам одновременно. В традиционном МО-накопителе пользователи должны переворачивать диск для доступа к данным на другой стороне. Одновременные операции считывания или записи на обеих сторонах не только удваивает онлайновую емкость (on-line capacity), но и обеспечивает скорость передачи данных, сравнимую со скоростью жестких дисков.
• Утопленные объективы (Recessed Objective Lens - ROL): Утопленные линзы улучшают невосприимчивость головки и диска к загрязнению и обеспечивают постоянную фокусировку объектива. Так как объективы утоплены в магнитной головке, они не подвержены загрязнению, которое может попасть при вставке носителя. Стойкость к загрязнению повышает также новая система очистки воздуха (Air Clear System - ACS), которая создает поток воздуха через головку, предотвращая загрязнение светового тракта.
• Модуляция магнитного поля (Magnetic Field Modulation - MFM): Модуляция магнитного поля снимает ограничения традиционных МО-накопителей, в которых для записи данных применяется катушка. Используя небольшую магнитную головку, находящуюся очень близко от диска, можно с очень высокой частотой переключать полярность магнитного поля. Быстрые изменения полярности образуют на диске узкие и высокие отметки, которые часто называются "полумесяцами" (crescents). Такие серповидные отметки обеспечивают значительное повышение битовой плотности. Так как полярность поля можно переключать быстро, запись на диск можно производить за один проход.
• Магнитное суперразрешение (Magnetic Super Resolution - MSR): Применение MFM устраняет влияние на битовую плотность длины волны лазера благодаря возможности различать отдельные отметки при считывании, используя пятно, которое может перекрывать несколько отметок. Технология маскирования MSR позволяет считывать данные при высокой битовой плотности, изолируя отдельный считываемый бит. В процессе считывания на диск подается больше энергии для предварительного разогрева (pre-heat) считывающего слоя (read-out layer), который находится поверх записывающего слоя. Считывающий слой увеличивает битовую площадь, обеспечивая более высокую разрешающую способность для меньших битов. Этот прием не только увеличивает емкость, но и повышает производительность.

Производство OSD-накопителей освоено в 2000 г. и они должны вначале заменить ленточные накопители в мощных системах резервирования и архивирования. Эти накопители призваны дополнить другие МО-накопители, а не заменить их. Наряду с большой емкостью OSD-накопители имеют высокие надежность и долговечность, что позволяет применять их в тяжелых условиях эксплуатации. Допускается выполнять до 10 млн операций записи, а долговечность составляет 50 лет. OSD-накопители можно использовать в виде одного накопителя или автомата со сменой дисков для отдельных пользователей, рабочих групп, отделов, сетей и целых предприятий.

Стойкость и исключительная надежность OSD-носителя делает его оптимальным для компьютерного анализа данных, резервирования и восстановления после катастрофы, сетевого резервирования, компьютерного вывода на лазерный диск (Computer Output to Laser Disk - COLD), управления иерархической памятью (Hierarchical Storage Management - HSM) и мультимедийных приложений, включая редактирование и воспроизведение аудио и видео.

Технология флюоресцентного диска

Еще одна обещающая технология оптических носителей огромной емкости разрабатывается компанией C3D; эта технология позволит достигнуть емкости 140 ГБ и более на одном многослойном диске. В обычной технологии оптических дисков качество сигнала быстро ухудшается при увеличении числа записывающих слоев. Это объясняется оптической интерференцией (шумами, рассеянием и перекрестными помехами), которая возникает потому, что зондирующий лазерный луч и отраженный сигнал имеют одинаковую длину волны. Ухудшение сигнала превышает допустимые уровни и в результате число записывающих слоев оказывается не больше двух. Однако в системах флюоресцентного считывания качество сигнала ухудшается намного медленнее и компания C3D полагает, что на диске со стандартными размерами CD можно получить до 100 запоминающих слоев.

Разработка диска опирается на явление "устойчивой цветной фотографии" (stable photochrome), которое открыто российскими физиками. Эта "фотография" представляет собой прозрачную органическую субстанцию и лазерный луч может заставить ее флюоресцировать в течение такого временного интервала, что флюоресценцию может зафиксировать стандартный фотоприемник. Оказалось возможным наложить прозрачные слои друг на друга и "записывать" информацию в каждый слой.

Когда флюоресценцию вызывает лазерный свет, излучаются когерентный и некогерентный свет. Некогерентный свет имеет волны, которые несколько отличаются, и использование этого свойства является основой технологии компании C3D. Несинхронные лучи флюоресцентного света позволяют считывать данные через слои наложенных прозрачных дисков, причем один луч считывает данные с верхнего слоя, а другие проходят через него для считывания из нижних слоев. В результате достигается огромная емкость и повышенная скорость считывания данных.

Уникальные технологические возможности обещают выпуск многослойных оптических карточек с любым форм-фактором, включая кредитные карты и карточки ClearCard размером в почтовую марку. Емкость и скорость считывания с таких карточек потенциально просто огромны. Например, к концу 2001 г. будет разработана ClearCard площадью 16 кв. см, которая имеет 50 слоев и емкость 1 ТБ. При параллельном обращении ко всем слоям скорость считывания составит 1 ГБ/с. Если в дополнение к параллельному считыванию из нескольких слоев производить параллельное считывание из нескольких секторов одного и того же слоя, можно еще более повысить скорость считывания. По существу, при этом реализуется трехмерное считывание данных.

Технология компании C3D была впервые представлена осенью 1999 г. и интерес к ней проявили такие крупнейшие компании, как Philips и Matsushita. Компания C3D надеется в 2002 г. выпустить несколько изделий:

• Флюоресцентный многослойный диск (Fluorescent Multi-layer Disc - FMD ROM): Диски FMD ROM диаметром 120 мм и толщиной 2 мм первого поколения будут иметь емкость 20-100 ГБ и 12-30 слоев. Этой емкости достаточно для хранения сжатых телефильмов продолжительностью 20 часов.
• Диск FMD Microm WORM: Компактная версия диска FMD ROM диаметром 30 мм представляет собой 10-слойный диск емкостью 4 ГБ; пользователь может производить однократную запись.
• Карточка FMC ClearCard ROM: 20-слойный носитель размером с кредитную карту для рынка мобильных компьютеров. Начальная емкость составит 5 ГБ, а в дальнейшем будет повышена до 10 ГБ.
• Карточка FMC ClearCard WORM: Начальная емкость 5 ГБ и пользователь может производить однократную запись.

Технология компании C3D, конечно, несовместима с современными накопителями CD и DVD. Однако проблему совместимости в будущем можно решить, так как компания C3D обещает, что ее технология будет обратно совместима и что существующие накопители при минимальной переделке будут способны считывать диски FMD ROM.

В начале 2001 г. объявлено о лицензионном соглашении с тайваньской компанией Lite-On IT, которая занимает третье место в мире по объему выпуска накопителей CD/DVD, о производстве накопителей FMD/C. Создается консорциум по технологии FMD/C, который займется разработкой стандартов на новые накопители.

Технология смены фазы

Компания Panasonic совершенствует свою технологию смены фазы (Phase Change - PC), впервые объявленную в 1995 г. PD-накопитель объединяет накопитель на оптическом диске, который может работать с дисками емкостью 650 МБ, с четырехскоростным накопителем CD-ROM. Технология смены фазы является единственной технологией с оптическим стиранием, которая обеспечивает возможность прямой перезаписи. Здесь можно записывать новые данные за один проход головки считывания-записи.

В системе компании Panasonic активный слой состоит из материала с обратимыми свойствами. Довольно мощный лазер нагревает ту часть активного слоя, где записываются данные. Эта область быстро охлаждается, образуя аморфное пятно с низкой отражающей способностью. Маломощный лазерный луч фиксирует различия между такими пятнами и более отражающими кристаллическими участками, идентифицируя двоичные единицы и нули.

При нагревании пятна происходит рекристаллизация, возвращая ему первоначальную высокую отражательную способность. Температура нагрева от лазерного луча переводит активный слой в кристаллическое или аморфное состояние в соответствии с записываемыми данными за один проход. Накопитель со сменой фазы работает быстрее, чем первые двухпроходовые МО-накопители. Однако производительность современных однопроходовых МО-накопителей превосходит производительность накопителя со сменой фазы.

Замена гибких дисков

Емкость современных жестких дисков составляет десятки гигабайтов, а размеры мультимедийных и графических файлов измеряются десятками мегабайтов. В связи с этим для выполнения традиционных функций гибких дисков (перенос файлов между РС, архивирование или резервирование отдельных файлов или каталогов, пересылка файлов по почте) требуются диски емкостью от 100 до 150 МБ. Поэтому неудивительно, что появились накопители именно с такой емкостью дисков для замены накопителей на гибком диске. В них используются гибкий магнитный носитель и традиционная технология магнитной памяти.

Наиболее популярным накопителем из этого класса является накопитель Zip, выпущенный компанией Iomega в 1995 г. Высокая производительность этого накопителя помимо скорости вращения 3000 об/мин достигнута благодаря новой технологии, использующей аэродинамический эффект Бернулли. Здесь сам гибкий диск "присасывается" к головке считывания-записи, а не наоборот. Сами же диски гибкие, что позволяет сделать их дешевыми. На конец 1998 г. было продано более 20 млн накопителей Zip.

Диск накопителя Zip имеет емкость 100 МБ и выпускается в вариантах внутреннего и внешнего накопителя. Внутренний накопитель вставляется в отсек 3.5" и может работать с интерфейсом SCSI или ATAPI. Среднее время поиска составляет 29 мс, а скорость передачи данных 1.4 МБ/с. Внешние накопители используют интерфейс SCSI или подключаются к параллельному порту, что позволяет использовать накопитель в любом РС. Накопитель Zip 100 Plus, выпущенный в 1998 г., может автоматически определять используемый интерфейс и работать с ним. В 1999 г. освоен накопитель, который подключается к шине USB, поддерживаемой операционной системой Windows 98. Основной недостаток накопителей Zip заключается в том, что они обратно несовместимы со стандартными накопителями на гибком диске.

В конце 1996 г. появился накопитель LS-120 (от Laser Servo) компании OR Technology. Он был выпущен под загадочным названием "a:DRIVE" и вначале поставлялся только как встроенное устройство нового семейства персональных компьютеров Deskpro компании Compaq. В последующем компания OR Technology предложила лицензию на производство накопителей другим компаниям в надежде, что они установят a:DRIVE в свои РС вместо стандартного накопителя на гибком диске.

Однако этого не произошло до 1998 г., когда компания Imation Corporation выпустила накопитель SuperDisk, который стал пользоваться успехом. Дискета SuperDisk очень похожа на диск 3.5" 1.44 МБ, но обеспечивает намного большие емкость (120 МБ) и скорость. На поверхности диска LS-120 имеются эталонные оптические дорожки, которые записывает и считывает лазерный луч. Благодаря этому плотность дорожек повышена до 2490 TPI по сравнению с 135 TPI стандартного гибкого диска 1.44 МБ.

Накопитель SuperDisk LS-120 использует интерфейс IDE, а не обычный интерфейс гибкого диска. Поскольку интерфейс IDE поддерживает всего два накопителя, а интерфейс EIDE четыре накопителя, использование разъема EIDE для LS-120 может вызвать потенциальные проблемы. Скорость передачи 450 КБ/с и среднее время поиска 70 мс делает накопитель LS-120 почти в пять раз быстрее стандартного накопителя 3.5", но относительно малая скорость вращения 720 об/мин делает его не таким быстрым как накопитель Zip.

Однако у накопителя LS-120 имеются два важных преимущества по сравнению с накопителем Zip. Во-первых, обеспечивается обратная совместимость: наряду с дискетой 120 МБ SuperDisk накопитель LS-120 может также работать со стандартными дискетами 1.44 МБ и 720 КБ, обеспечивая скорость в три раза выше по сравнению со стандартным накопителем на гибком диске. Во-вторых, совместимые системы BIOS позволяют использовать накопитель LS-120 как запускающий накопитель в случае "краха головки" жесткого диска. Оба этих преимущества делают накопитель LS-120 удобной альтернативой обычному накопителю на гибком диске.

В начале 1999 г. появился третий накопитель из рассматриваемой категории - компания Sony выпустила накопитель HiFD, емкость диска которого составляет 200 МБ. Вначале он был сконструирован как внешнее устройство с подключением к параллельному порту с проходным разъемом для принтера, но затем появились модели, рассчитанные на интерфейсы IDE и SCSI. Совместимость с обычными дискетами 1.44 МБ обеспечена благодаря механизму с двумя головками. При считывании гибких дисков 1.44 МБ используется обычная головка, которая контактирует с носителем при вращении со скоростью 300 об/мин. Отдельная HiFD-головка работает как в жестком диске, не касаясь поверхности носителя. Это позволяет повысить скорость вращения до 3600 об/мин и обеспечить лучшую производительность. Однако проблемы выравнивания головок привели к тому, что накопители HiFD не получили широкого распространения.

Супер-флоппи

Диапазон емкости от 200 МБ до 300 МБ можно считать диапазоном супер-флоппи (Super Floppy). Такая емкость и высокая производительность приближает эти накопители к жесткому диску. В накопителях этой группы используется магнитная или магнито-оптическая технология. Накопители с магнитным носителем имеют более высокую производительность, но даже МО-накопители с интерфейсом SCSI позволяют воспроизводить видеоклипы непосредственно с накопителя.

Летом 1999 г. компания Iomega выпустила версию своего накопителя Zip емкостью 250 МБ. Он рассчитан на интерфейс SCSI, а также на подключение к параллельному порту. Носитель Zip 250 обратно совместим с дисками 100 МБ и единственным недостатком является плохая производительность накопителя при записи на старые диски.

Дополнение жесткого диска

Следующий диапазон емкости от 500 МБ до 1 ГБ достаточен для резервирования большого раздела жесткого диска. Большинство устройств этой группы обеспечивают достаточную производительность, чтобы функционировать как вторичный (медленный) накопитель накопитель на жестких дисках.

Преобладают магнитные и магнито-оптические технологии, но накопители этого класса конкурируют с несколькими устройствами, в которых применяется технология смены фазы.

Сменные жесткие диски

Свыше емкости 1 ГБ наиболее широко применяемой технологией для сменной памяти является технология обычных жестких дисков. Она обеспечивает не только большую емкость, но и высокую производительность, близкую к производительности фиксированных жестких дисков. Такие сменные накопители действуют как небольшие и быстрые жесткие диски.

По-прежнему, в этой группе преобладают магнитная и магнито-оптическая технологии. Первая их них обеспечивает хорошую производительность, а вторая - большую емкость. Однако МО-диски являются двухсторонними и в онлайновом режиме доступна только половина емкости.

С момента своего появления в середине 1996 г. накопитель Jaz компании Iomega завоевал большую популярность. Иметь сменный жесткий диск емкостью 1 ГБ c отличной производительностью было заветной мечтой множества профессиональных пользователей РС. При появлении накопителя Jaz у него практически не было конкурентов; он позволял пользователям создавать аудио- и видео-презентации и транспортировать их на другие компьютеры. Кроме того, такие презентации можно было воспроизводить с носителя Jaz без передачи файлов на фиксированный жесткий диск.

Накопитель Jaz фактически мало отличается от жесткого диска, но его сдвоенные диски находились в картридже с плотной крышкой, которая при вставке открывалась и предоставляла доступ к винчестерским головкам считывания-записи. Среднее время поиска составляет 12 мс, а скорость передачи данных 5.4 МБ/с. Накопитель использовал интерфейс IDE или SCSI-2, а его емкость позволяла хранить целый фильм в формате MPEG.

Компания SyQuest летом 1997 г. выпустила накопитель SyJet емкостью 1.5 ГБ. Он был быстрее накопителя Jaz, обеспечивая скорость передачи данных 6.9 МБ/с. Предлагались его внешняя версия с интерфейсом SCSI и параллельного порта, а также внутренняя версия с интерфейсом IDE. Однако несмотря на свои достоинства накопитель SyJet не пользовался таким успехом, как накопитель Jaz.

Серьезную конкуренцию накопителям Iomega Zip составили накопители компании Castlewood Systems, основанной в 1996 г. В 1999 г. эта компания выпустила первые жесткие диски, в которых применялись новые магнито-резистивные (MagnetoResistve - MR) головки вместо обычных тонкопленочных индуктивных головок. MR-технология обеспечивает значительно более высокую поверхностную плотность данных и ожидается, что в текущем десятилетии емкость жестких дисков будет увеличиваться на 60% в код.

В накопителе Castle ORB используется сменный носитель 3.5", идентичный применяемому в фиксированных жестких дисках. При емкости 2.2 ГБ и скорости передачи данных 12.2 МБ/с накопитель представляет собой значительный шаг вперед, позволяя записывать потоковое аудио и видео. В этом накопителе не требуется внешний охлаждающий вентилятор, а среднее время между отказами на 50% больше, чем у других сменных картриджей. Эти достоинства способствовали применению накопителей Castle ORB в мобильных компьютерах и множестве бытовых приборов, например видеомагнитофонах, которые имеют питание от батарей или компактную конструкцию, где нет места для охлаждающих вентиляторов. Все это привело к тому, что в середине 1999 г. накопители Castle ORB продавались в 2-3 раза дешевле конкурирующих изделий.

Совместимость

В прошлом МО-диски были фирменными и несовместимыми. Сейчас все диски 3.5" и 5.25" стандартизованы ISO и любой диск может работать в любом МО-накопителе, если накопитель совместим по емкости. Некоторые технологии для замены гибких дисков обратно совместимы со стандартными 3.5" дисками, но диски большей емкости являются фирменными.

При рассмотрении совместимости необходимо учитывать, что ни один формат сменной памяти не может серьезно конкурировать с дисками CD/DVD:

Несмотря на то, к концу 1998 г. основные проблемы совместимости были решены, все же до окончательного решения еще далеко:

• Первые накопители DVD-ROM были несовместимы с некоторыми дисками CD-R и CD-RW.
• Накопители DVD-ROM пока не считывают перезаписываемые диски DVD.
• Первые накопители 2.6/5.2 ГБ DVD-RAM были несовместимы с новыми форматами большей емкости.

Синий лазер

Синий лазер (blue laser) открывает новые перспективы значительного повышения емкости оптической памяти в следующее десятилетие. Длина волны лазерного луча ограничивает размер пита (pit), который можно считать с диска. В новых накопителях размер пита составит 0.1 мкм и считать их современным инфракрасным лазером невозможно.

Синий лазер имеет меньшую длину волны, поэтому более узкий луч может считывать меньшие точки. Однако синие лазеры ставят некоторые проблемы, которые трудно разрешить. Они уже применяются в больших системах и в ближайшем будущем будут использоваться в производстве мастер-дисков для DVD. Однако для этого потребуются специальные и очень дорогие лазерные рекордеры размером с большой шкаф, для работы которых нужна сверхчистая среда без малейших вибраций.

Сейчас проблема заключается в том, чтобы разработать синий лазер, который поместится в отсек накопителя РС и будет надежно работать. Твердотельные синие лазеры работают в исследовательских лабораториях, но недолго. Объем мощности, необходимый для работы лазера, слишком велик для устройства, которое ненамного больше спичечной головки.

Исследования, ведущиеся с 1997 г., предсказывают, что новые диски "сверх DVD" и накопители появятся в начале ХХ века. Сейчас стоит задача использовать синие лазеры для дисков, которые содержат 15 ГБ в одном слое. При использовании современной конструкции дисков DVD это автоматически преобразуется в двухсторонний диск емкостью 30 ГБ или двухслойный диск, который содержит на одной стороне 25 ГБ.

С точки зрения хранения файлов в РС такая емкость не очень нужна, когда большинство пользователей работают с документами, которые помещаются на один гибкий диск. Основное предназначение дисков большой емкости - хранение мультимедиа, видео и аудио. Внедрение оптических дисков в сферу видеоустройств создаст огромную индустрию для 5-дюймового серебряного диска.