Устройства хранения данных: сегодня и завтра

Накопители на жестких магнитных дисках

Оптические носители

Сменные носители на базе флэш-памяти

Магнитооптические носители

Достигнутый на данный момент уровень производительности центрального процессора, чипсета материнской платы и оперативной памяти способен удовлетворить потребности большинства пользователей, причем с избытком. Конечно, есть и весьма ресурсоемкие приложения (компьютерные игры, программы трехмерного моделирования или системы нелинейного видеомонтажа), для которых слишком много производительности не бывает. Однако если говорить об офисных и «бытовых» приложениях (текстовых и табличных редакторах, Web-браузерах, клиентах электронной почты), то в этом случае фактор чисто «процессорной» производительности отходит на второе место: более важными становятся емкость, надежность и скорость доступа к устройствам хранения данных.

этой статье речь пойдет об основных итогах прошедшего года в области развития технологий и устройств хранения данных, а также о прогнозах относительно их развития в ближайшем будущем.

Накопители на жестких магнитных дисках

Как и следовало ожидать, в течение всего года происходило наращивание максимального объема выпускаемых жестких дисков (30, 40, 60, 80 Гбайт) при постепенном снижении цен на более старые модели. Практически все ведущие производители сейчас предлагают две линейки накопителей одинаковой емкости — более дешевые (со скоростью вращения шпинделя 5400 об./мин) и более дорогие (7200 об./мин), причем по мере увеличения удельной плотности записи граница между этими классами становится все более призрачной.

Если говорить о максимальной достигнутой емкости, то сейчас на рынке представлены два «рекордсмена» — 160-гигибайтный Maxtor D540X Neptune (скорость вращения шпинделя 5400 об./мин) и 120-гигибайтный Western Digital WD1200BB (7200 об./мин). Кроме того, объявлено о выпуске IBM Deskstar 120GXP емкостью 120 Гбайт и скоростью вращения шпинделя 7200 об./мин.

Некоторая интрига возникла в связи с появлением очередного стандарта — АТА/133, инициатором создания которого была компания Maxtor. Еще неясно, будет ли поддержана данная инициатива производителями чипсетов: во всяком случае, Intel этого делать пока не собирается. Да и выигрыш в производительности по сравнению с нынешним АТА/100 вряд ли будет ощутимым, поскольку разрядность шины осталась прежней.

Между тем в августе 2001 года был анонсирован последовательный интерфейс для подключения винчестеров и приводов CD/DVD — Serial ATA. В отличие от традиционного параллельного ATA обеспечивается прямое обращение каждого из подключенных устройств непосредственно к центральному процессору. Кроме того, вдвое увеличена максимально допустимая длина интерфейсного кабеля, которая теперь составляет 90 см. На выставке Comdex Fall 2001 компания Western Digital представила работающий прототип винчестера с интерфейсом Serial ATA; по мнению специалистов Western Digital, внедрения данного стандарта следует ожидать в конце 2002-го — начале 2003 года. Стоит отметить, что разработкой жестких дисков с интерфейсом Serial ATA занимается и другой известный производитель жестких дисков — Seagate. Известно, что внедрение нового стандарта активно поддерживает Intel, специалисты которой планируют представить чипсет с поддержкой Serial ATA во II квартале этого года.

Развивается и направление микровинчестеров. В ноябре прошлого года японская компания Melco объявила о начале продаж винчестеров серии RHDC, конструктивно выполненных в формфакторе PCMCI Type II и имеющих вес всего 55 г. Линейка этих изделий, продаваемых под маркой Buffalo, включает три модели емкостью 1, 2 и 5 Гбайт (цены на эти накопители в Японии составляют соответственно 180, 270 и 410 долл.). Скорость вращения шпинделя во всех моделях серии RHDC составляет 3990 об./мин, объем буфера — 256 Кбайт. По данным производителя, обеспечиваются время доступа порядка 15 мс и скорость передачи данных до 5,2 Мбайт/с.

Что же касается перспективных технологий в области накопителей на жестких магнитных дисках, которые, возможно, уже в ближайшем будущем придут на смену ныне использующимся, то о них вы можете прочитать в статье «Как сохранить данные в век информации», опубликованной в этом номере.

Оптические носители

По прогнозам многих специалистов, нынешний год скорее всего станет временем массового перехода от записываемых компакт-дисков к DVD-R, причем увеличение «парка» записывающих приводов DVD в течение года может возрасти в несколько раз. Одним из косвенных признаков этого является активность крупнейших производителей DVD-дисков: многие из них заявили о планируемом увеличении объемов их производства.

Один из лидеров этой отрасли, тайваньская компания CMC Magnetics обещает произвести в этом году около 30 млн. дисков DVD-R (для сравнения: в течение 2001 года было выпущено порядка 1 млн.). Оптимизм CMC Magnetics зиждется на солидной основе: недавно эта компания лицензировала технологию производства DVD-R у Pioneer, а также запатентованный Mitsubishi метод нанесения специального покрытия. Еще один крупный производитель — Prodisc, имеющий в своем арсенале две линии по производству дисков DVD-R суммарной производительностью 1 млн. штук в год, заявляет о своей готовности в случае повышения спроса на данные носители перепрофилировать под их производство имеющиеся линии по изготовлению CD-R и довести годовой объем выпуска до 10 млн. шт. Аналогичные планы строит и компания Ritek, хорошо известная в России благодаря большим объемам продаваемых под торговыми марками других компаний дискам CD-R и CD-RW. Если в прошедшем году Ritek выпустила порядка 1 млн. штук DVD-R, то в 2002-м их планируется произвести уже 10 млн. Как и в случае Prodisc, для этого будут перепрофилированы имеющиеся линии по производству CD-R.

Помимо более высоких цен на приводы DVD-R (естественно, в сравнении с устройствами записи CD-R/RW) вторым фактором, сдерживающим распространение этого носителя, является наличие конкурирующих стандартов — DVD-RAM, DVD-RW и DVD+RW.

Кстати, существует вероятность того, что в течение переходного периода могут стать популярными гибридные устройства, позволяющие работать с дисками различных стандартов. Например, недавно Hitachi представила «всеядный» привод GMA-4020B, который поддерживает запись на диски DVD-RAM (2х), DVD-R (2х), DVD-RW (1х), CD-R (12х) и CD-RW (8х) и чтение дисков практически всех стандартов (за исключением, пожалуй, только DDCD). Этот суперпривод должен появиться на прилавках магазинов в феврале, и его ориентировочная цена составит около 800 долл. Учитывая последнее обстоятельство, можно предположить, что желающих приобрести GMA-4020B в ближайшее время будет не слишком много.

В ноябре прошлого года начался серийный выпуск приводов DVD+RW. Все участники консорциума DVD+RW Alliance (за исключением Yamaha) выпустили первые коммерческие модели этих устройств.

Однако, несмотря на активное наступление DVD, старый добрый компакт-диск на сегодняшний день все еще остается наиболее удобным, распространенным, дешевым и универсальным сменным носителем. Если в 2001 году объем выпуска приводов CD-ROM составил около 80 млн. штук, то приводов DVD-ROM было произведено вдвое меньше — порядка 40 млн. штук. Тем не менее ожидается, что к 2004 году это соотношение кардинально изменится: 35 млн. CD-ROM против 120 млн. DVD-ROM.

Заметным событием ушедшего года стало возвращение компакт-дисков уже практически забытого 80-миллиметрового формата. Благодаря небольшим размерам, очень низкой удельной стоимости хранимых данных и совместимости с приводами CD-ROM и CD-R/RW, они хорошо подходят для использования в портативных цифровых устройствах, в частности в аудиоплейерах и фотокамерах. Сейчас многие известные производители предлагают 185-мегабайтные 80-миллиметровые диски CD-R и CD-RW, получившие название Pocket CD. На рынке уже появился целый ряд моделей цифровых аудиоплейеров, использующих в качестве носителей информации 80-миллиметровые CD, а цифровые фотокамеры Sony серии CD Mavica записывают на них полученные изображения.

Продолжается рост рабочих скоростей приводов CD-R: 16, 20, 24… К тому же смена поколений приводов происходит очень быстро: едва появляется новая, более скоростная модель, предыдущую тут же снимают с производства. Это способствует удержанию розничных цен на определенном уровне, что негативно отражается на интересах многих покупателей, которые предпочли бы приобрести менее «резвую», но при этом более дешевую модель. Вообще говоря, для подавляющего большинства домашних пользователей не принципиально, будет записан очередной диск за 4 или за 3 минуты — многие из них просто не заметят этой разницы. Между тем практически все ведущие производители анонсировали 32-скоростные модели, массовые поставки которых должны начаться уже в начале января.

Во втором полугодии заметно возрос (по крайней мере со стороны производителей) интерес к портативным внешним приводам CD-R/RW. И если пару лет назад в основном были распространены внутренние модели, оснащенные интерфейсом SCSI и облаченные в специальный корпус-адаптер, то сейчас все чаще это специально разработанные и весьма оригинальные по дизайну изделия. Если говорить об интерфейсах, то чаще всего предпочтение отдается IEEE-1394, PCMCI и USB (во многих моделях современных внешних приводов предусмотрена возможность подключения по различным интерфейсам). Все чаще встречаются модели, оснащенные интерфейсом USB 2.0.

Стараясь выжать максимум возможного из классического CD-формата, некоторые производители предлагают решения по увеличению емкости компакт-диска путем его незначительных модификаций. Так, Sony представила формат Double Density CD (DDCD), позволяющий хранить вдвое больший, чем обычный CD, объем информации — 1,3 Гбайт. Для этого были уменьшены такие параметры, как ширина дорожки и минимальная длина пита, а также усовершенствован алгоритм коррекции ошибок и расширен формат адресного пространства (ATIP). Кроме того, по требованиям крупнейших производителей в спецификацию включен специальный механизм защиты от несанкционированного копирования. Поскольку спецификация DDCD многое унаследовала от обычного компакт-диска, то для изготовления устройств нового формата можно использовать уже имеющуюся производственную инфраструктуру, а это позволяет обеспечить конкурентоспособность за счет изначально невысокой цены. Существенным недостатком DDCD является невозможность считывания дисков этого формата на обычных приводах CD-ROM, тем не менее в продаже уже появились диски DD-R и DD-RW, а также устройства для их записи и считывания. Например, внутренний привод Sony Spressa CRX200E/A1, оснащенный интерфейсом IDE, позволяет записывать диски DD-R и СD-R с максимальной скоростью 12х, а DD-RW и СD-RW — до 8х. Максимальная скорость считывания составляет 32х, среднее время доступа — 150 мс, объем буфера — 8 Мбайт.

Не осталась в стороне и корпорация TDK, представившая в минувшем году рабочие прототипы компакт-диска с многоуровневой записью (Multi-Level, ML). Данная технология, разработанная американской компанией Calimetrics, позволила достичь трехкратного увеличения емкости: на 120-миллиметровом диске теперь умещается до 2 Гбайт информации. Суть этой технологии заключается в использовании специального красящего агента, позволяющего формировать питы с различным коэффициентом отражения. Каждый пит может принимать одно из восьми различных значений, то есть хранить сразу три бита информации (в классическом CD пит имеет только два состояния и хранит один бит информации). Формат ML имеет неплохие шансы на широкое внедрение, поскольку для чтения ML-дисков не требуется вносить изменения в механическую и оптическую систему обычных приводов CD-ROM — достаточно установить новую микросхему контроллера. Конструкция приводов для записи многоуровневых дисков (ML-R) позволяет записывать с их помощью и обычные CD-R/RW. В планах TDK предусмотрен выпуск более компактных версий ML-дисков диаметром 80 и 60 мм, емкость которых составляет соответственно 650 и 200 Мбайт. К сожалению, о возможностях создания ML-RW пока ничего не известно.

Стоит также сказать несколько слов о таком перспективном направлении, как многослойные флуоресцентные диски (Fluorescent Multilayer Disk, FMD). Данная технология разработана американской компанией Constellation 3D. В основе работы флуоресцентных дисков лежит фотохромизм — изменение физических свойств (в частности, появление флуоресцентного свечения) некоторых химических веществ под воздействием лазерного излучения. Таким образом, в отличие от CD и DVD, у FM-диска источником полезного сигнала является не отраженный луч, а свет, излучаемый непосредственно информационным слоем под воздействием лазерного излучения. Данная технология позволяет создавать диски с очень большим количеством слоев, что, в свою очередь, открывает поистине фантастические возможности: уже сегодня технологически достижима емкость порядка 10 Тбайт для одного 120-миллиметрового диска! Это, в частности, позволило бы записывать высококачественное видео без использования компрессии.

Сменные носители на базе флэш-памяти

Минувший год ознаменовался появлением нового стандарта сменных карт флэш-памяти — Secure Digital (SD). Спецификация этого носителя была разработана альянсом трех компаний: Matsushita, SanDisk и Toshiba. Отличительными особенностями SD-карт являются наличие встроенной системы защиты от несанкционированного доступа к данным (соответствующей требованиям спецификации SDMI), микровыключателя для предотвращения от случайного стирания содержимого карты, а также очень малые габариты и вес. Первоначально максимальная емкость SD-карт составляла 64 Мбайт, однако уже в январе этого года ожидается появление 512-мегабайтных версий этого носителя. Для продвижения нового носителя была создана специальная ассоциация (SD Association, http://www.sdcard.org/), членами которой уже стали более 200 различных компаний. Несмотря на то что с момента появления SD-карт прошло менее года, они уже широко используются в самых различных электронных приборах: цифровых диктофонах и портативных плейерах, видеокамерах, автомагнитолах, карманных компьютерах, сотовых телефонах и мультимедиа-проекторах.

Следует отметить также возросший интерес производителей сменных карт флэш-памяти к технологиям защиты данных от несанкционированного доступа и копирования. Помимо SD-карт, поддерживающих подобные технологии «от рождения», сейчас начинают появляться обновленные версии более старых носителей, отвечающие требованиям спецификации SDMI. Так, было объявлено о начале выпуска MagicGate Memory Stick и Secure MultiMedia Card.

Стараясь не упустить своей доли на рынке носителей для портативных цифровых устройств, Sony разработала более миниатюрную версию Memory Stick, получившую название Memory Stick Duo. Эта карта совместима с обычной Memory Stick, но имеет меньшие размеры (20×31×1,6 мм) и вес всего 2 г, что позволяет использовать ее в таких устройствах, как мобильные телефоны и микрокомпьютеры. При помощи специального картриджа Memory Stick Duo можно подключать к слотам для полноформатных карт Memory Stick.

Нельзя не сказать и о заметном снижении цен на сменные карты флэш-памяти, происходившем в течение 2001 года. Данная тенденция, по-видимому, является следствием значительного увеличения объемов их производства, обусловленного повышенным спросом на эти изделия в результате массового распространения портативных цифровых устройств, в первую очередь фотокамер.

Магнитооптические носители

На фоне успешного развития накопителей на оптических дисках магнитооптика уже давно перешла в разряд аутсайдеров. Сейчас встретить 3,5- и 5-дюймовые магнитооптические накопители можно чрезвычайно редко — в большинстве случаев их вытеснили более дешевые и удобные приводы CD-R/RW. В отдельной нише развивается мини-диск, однако его применение ограничивается в основном портативными плейерами и стационарными аудиопроигрывателями соответствующего формата.

Правда, время от времени разные производители делают попытки реанимировать магнитооптические накопители. В прошлом году компания Sanyo представила собственный, не совместимый с другими формат 3,5-дюймовых магнитооптических дисков емкостью 730 Мбайт, получивший название iDstorage. По замыслу разработчиков, iDstorage главным образом ориентирован для применения в сфере цифрового фото и видео. О перспективах развития этого формата говорить очень сложно, поскольку еще неясно, найдутся ли, помимо самой Sanyo, производители, готовые использовать данные накопители в своих изделиях.

КомпьютерПресс 1'2002