Fizyczne podstawy zapisu informacji

Prezentacja na temat: "Fizyczne podstawy zapisu informacji"— Zapis prezentacji:

1 Fizyczne podstawy zapisu informacji
Małgorzata Mikołajczyk Fizyczne podstawy zapisu informacji

2 Spis treści: Wstęp I. Magnetyczny zapis informacji II. Optyczny zapis informacji III. Magnetooptyczny zapis informacji IV. Ferroelektryczny zapis informacji V. Trójwymiarowy zapis informacji Literatura

3 Wstęp Wobec dynamicznie rozwijających się technologii informacyjnych, wciąż rośnie ilość informacji i liczba danych, które należy archiwizować i przechowywać. Zwiększanie się ilości informacji jest związane ze zwiększaniem się zapotrzebowania na energię elektryczną, która z kolei jest potrzebna do pracy różnych urządzeń elektronicznych. Poza tym wzrost ilości informacji wiąże się też ze zwiększoną fizyczną przestrzenią, wymaganą do przechowywania urządzeń magazynujących. Stąd obecnie prowadzi się badania w dziedzinie miniaturyzacji tych urządzeń oraz zmniejszeniu zapotrzebowania na energię elektryczną. W prezentacji zajmujemy się omówieniem różnych form zapisu informacji oraz fizycznymi podstawami tego zapisu. Bierzemy przy tym pod uwagę magnetyczny zapis informacji, optyczny zapis, magnetooptyczny, ferroelektryczny oraz trójwymiarowy zapis informacji.

4 I. Magnetyczny zapis informacji
I.1. Dyski elastyczne FDD Dysk elastyczny (ang. floppy disc) to krążek o grubości mniejszej niż 0,1 mm, wykonany z giętkiego materiału, pokryty z obydwu stron warstwą magnetyczną tlenku żelaza lub tlenku chromu o grubości 0,0025 mm [1]. Dostępne są dwa rodzaje takich dysków: 5,25 cala oraz 3,5 cala. Pojemność pierwszego z nich wynosi 360 KB dla gęstości zapisu DD (pojedyncza gęstość zapisu) oraz 1,2 MB dla gęstości zapisu HD (podwójna gęstość zapisu). Natomiast pojemność dysków 3,5 cala wynosi 720 KB dla gęstości zapisu DD oraz 1,44 MB dla gęstości zapisu HD. Dyskietki 5,25 cala to dawniejszy typ dyskietek, w których dysk znajduje się w plastikowej osłonie podatnej na wszelkie deformacje. Nie ma tutaj zabezpieczenia przed dotknięciem dysku. Aby dokonać blokady zapisu wystarczy zakleić folią otwór z boku dyskietki. Z kolei dyskietki 3,5 cala posiadają dysk o mniejszej średnicy i większej pojemności, przy czym nie jest to dysk elastyczny. Ponadto posiadają wbudowaną blokadę zapisu oraz osłonę dysku w miejscu kontaktu z głowicą.

5 Rys. 1. Zapis informacji na nośniku magnetycznym.

6 Rys. 2. Odczyt informacji z nośnika magnetycznego.

7 stacji dysków oznaczanej jako FDD (ang. Floppy Disc Drive). Jest to
Dalej zajmiemy się budową napędu dysku elastycznego [1], czyli stacji dysków oznaczanej jako FDD (ang. Floppy Disc Drive). Jest to urządzenie składające się z części mechanicznej oraz układów elektronicznych sterujących pracą mechaniczną oraz operacją odczytu i zapisu. Poniżej przedstawione są podstawowe części napędu dysku. Rys. 3. Napęd dysku elastycznego.

8 Ścieżki dzielą się na mniejsze fragmenty zwane sektorami. Wycinek
ścieżki znajdujący się w jednym sektorze ma pojemność 512 bajtów i jest najmniejszą jednostką jaka może być zapisana i odczytana z dyskietki. Poniżej pokazany jest podział dyskietki na sektory. Rys. 4. Podział dysku na sektory i ścieżki. Pojęcie numeru strony lub głowicy wynika z tego, że wykorzystywane są obydwie strony dysku magnetycznego. Z takim podziałem i sposobem zapisu i odczytu wiąże się pojęcie adresu fizycznego na dyskietce. W celu zlokalizowania szukanego sektora należy podać numer strony lub głowicy, numer ścieżki i numer sektora.

9 osobistych. Podobnie jak dyskietka wykorzystuje on nośnik magnetyczny
I.2. Dyski twarde HDD Dysk twardy jest jednym z podstawowych urządzeń w komputerach osobistych. Podobnie jak dyskietka wykorzystuje on nośnik magnetyczny do przechowywania danych [2]. Jego nazwa „dysk twardy” (ang. hard disc drive HDD) powstała w celu odróżnienia go od „dysków miękkich” czyli dyskietek. W dyskietkach nośnik magnetyczny znajduje się na elastycznym podłożu, natomiast w dyskach twardych podłoże to jest sztywne. Pierwszy dysk twardy o oficjalnej nazwie IBM 350 Storage Disk Unit pojawił się w roku Wynalazek ten na całe lata odmienił rynek pamięci masowych. Pierwsze seryjnie produkowane dyski twarde do komputerów IBM PC opracowała firma Seagate. Miały one dużo mniejsze rozmiary od swojego poprzednika, pojemność 10 MB i były bardzo drogie. Te pierwsze stosowane w PC dyski już znacznie bardziej przypominały te produkowane obecnie. W roku 1980 wprowadzono, wraz z rozpowszechnieniem komputerów osobistych, dostępne dla wszystkich dyski o średnicy 5,25 cala. Ich pojemność wynosiła od 5 do 10 MB. W roku 1986 w komputerach zaczęto instalować dyski 3,5", które są używane do dnia dzisiejszego.

10 Rys. 5. Podstawowe elementy dysku twardego [2].

11 Rys. 6. Mechanizm dysku twardego [2].

12 Dalej opiszemy na czym polega odczyt informacji z dysków twardych.
Metody stosowane dotychczas polegały na wykrywaniu ekstremów odczytywanych sił elektromotorycznych. Jednak przy wysokiej gęstości zapisu oraz dużej prędkości obrotowej dysku mogą powstawać zniekształcenia tych ekstremów. Nowa metoda odczytu zwana metodą PRML umożliwia bezbłędne rozpoznanie szczytu sygnału siły elektromotorycznej pomimo występujących zakłóceń. Na następnym slajdzie mamy schemat metody PRML.

13 Rys. 7. Schemat metody PRML [2].

14 należą ich duża pojemność rzędu GB, a nawet TB. Na systematyczny
Twarde dyski HDD mają bardzo wiele zalet. Do najważniejszych należą ich duża pojemność rzędu GB, a nawet TB. Na systematyczny wzrost pojemności ma wpływ coraz większa gęstość upakowania danych na jednostkę powierzchni. Jest to możliwe dzięki coraz doskonalszym nośnikom magnetycznym, głowicom zapisu i odczytu orz ciągle ulepszanym metodom kodowania zapisanych informacji. Kolejną zaletą tych dysków jest coraz krótszy czas dostępu wynoszący obecnie 8 – 11ms oraz coraz większa szybkość obrotowa talerzy dysku. Im jest ona większa tym więcej danych może być odczytanych przez głowice. Obecnie dochodzi ona do 15 tysięcy obrotów na minutę.

15 II. Optyczny zapis informacji
II. 1. Historia napędów i dysków optycznych Płyta kompaktowa – Compact Disc (CD) stanowi swoiste przekształcenie idei płyty winylowej, na miarę nowych czasów, gdzie zamiast mechanicznej igły odczytującej dane zapisane w postaci rowków – pojawiła się wiązka lasera. To dzięki osiągnięciom w fizyce – informatyka zyskała nowy rodzaj nośnika – nośnik optyczny, z czasem rozwijany i udoskonalany [3] Zarezerwowana początkowo tylko dla wielkich korporacji możliwość tworzenia płyt CD, stała się z biegiem lat ogólnodostępna (“wypalanie” w nagrywarkach). Technologia DVD, choć tak bardzo lansowana i ceniona, nie była już takim przełomem jak wprowadzenie płyt CD. Nowy standard cyfrowy tj. DVD był niejako przedłużeniem już wykonanego kroku, polegającym na dość znacznym zwiększeniu pojemności nośnika. Tak duży skok pojemnościowy (z początkowych ok. 650MB dla płyt CD, do 4,7GB oraz odpowiednio 8,5; 9,0 i 17,1GB dla płyt DVD) stymulował dalszy rozwój multimediów, oraz zapis tak znacznej liczby danych, wymuszający rozwój technik kompresji informacji możliwy dzięki nieustającemu wzrostowi mocy obliczeniowych mikroprocesorów.

16 II. 2. Budowa płyty CD Na przykładzie CD oprzeć można zasadę działania wszelkich odmian krążków optycznych, które tylko poprzez odpowiednie modyfikacje podstawowych struktur – nadawały nowym nośnikom pożądane cechy [3]. Z czasem struktura pierwotna płyty CD ewoluowała w taki sposób, aby możliwym było zapisanie informacji na tym nośniku z pominięciem wielkich linii produkcyjnych. Można zatem rozróżnić pośród płyt kompaktowych, z punktu widzenia sposobu wytworzenia te, które zostały fabrycznie spreparowane jako “ROM” – tylko do odczytu, oraz pozostałe – dające się zapisać przez samego użytkownika. Pierwsze zyskały miano “tłoczonych”. Wizualnie można je rozróżnić po srebrnej spodniej warstwie, oraz firmowym nadruku z informacją o rodzaju danych zapisanych na nośniku. Drugi rodzaj nośników CD (płyty zapisywalne) – jest znacznie bardziej zróżnicowany pod względem budowy. Można tam bowiem wyróżnić płyty pojedynczego (CD-R) jak również wielokrotnego (CD-RW) zapisu. Również wizualnie w zależności od rodzaju podłoża (barwnika), na który oddziałuje laser podczas akcji zapisu informacji – płyty te wykazują znaczne zróżnicowanie. Zielone, niebieskie, złote to główne kolory używanych barwników, które w połączeniu z różnymi metalami nanoszonymi na płyty, nadają im ostatecznie różne barwy.

17 Rys. 8. Spodnia strona płyty CD [3].

18 Rys. 9. Tłoczona płyta CD [3], opis budowy:
1 - poliwęglanowy dysk, zapobiegający uszkodzeniom nośnika właściwego, tworzący niejako kręgosłup płyty, będący zarazem składnikiem systemu optycznego; 2 - napylona na dysk warstwa metalu (aluminium, złoto, srebro lub miedź), na której zapisywane są informacje; 3 - warstwa lakieru, która zapobiega procesowi utleniania metalu; 4 - warstwa nadruku producenta krążka.

19 Rys. 10. Pity i landy na płycie CD [3].

20 “Wypalane” płyty CD jednokrotnego zapisu
Od podanego na poprzednich slajdach opisu budowy dotyczącego pierwszych (i do dziś) produkowanych płyt kompaktowych, nieznacznie tylko odbiega płyta CD-R [3]. Jest to płyta, która oprócz samego odczytu danych, pozwala również zwykłemu użytkownikowi, dysponującemu popularną dziś i tanią nagrywarką na zapis informacji. Podstawową cechą płyt nadających się do zapisywania w warunkach domowych jest warstwa nośna. Jest to ta część płyty właśnie, na której przechowywane są dane. W przypadku płyt “tłoczonych” stanowi ją mechanicznie formowana warstwa poliwęglanu i metalu. W przypadku płyt CD-R jest to specjalna substancja (zawierająca różne barwniki), która pod wpływem zadziałania nań laserem zmienia swoje właściwości optyczne. Wystarczy bowiem, aby poszczególne obszary tak zmienionego organicznego polimeru pochłaniały (rozpraszały) światło, a inne je odbijały, aby można było w ich przypadku mówić o ciągach pitów i landów. Mamy zatem laser o zmiennej mocy, który działając na warstwę nośnika, włączany jest, aby stworzyć na niej zero i wyłączany, aby uzyskać jedynkę. Moc takiego lasera (zapisującego dane) jest większa niż moc lasera nie zmieniającego właściwości optycznych (odczytującego).

21 “Wypalane” płyty CD-RW wielokrotnego zapisu
Idea płyt, które można by zapisywać raz za razem [3], czyszcząc je naprzemiennie z danych i ponownie zapisywać jest nawiązaniem do tradycji dyskietek. Również w przypadku tych nośników, jak i innych z rodziny CD, ich budowa nie odbiega zasadniczo od standardu ustanowionego przez pierwsze płyty CD-ROM. Podobnie jak w przypadku omówionych płyt CD-R, podstawową różnicą w stosunku do CD-ROM-ów jest warstwa nośna. Jest ona jednak jeszcze bardziej wyrafinowana niż w przypadku płyt dających się zapisać jeden raz. Składa się ona bowiem z mieszaniny srebra, antymonu, telluru i irydu. Właściwości każdego materiału zmieniać można przy pomocy temperatury. Mamy zatem możliwość uzyskania dwóch postaci tej samej warstwy nośnej, które mogą dać nam pity i landy. Poprzez umiejętne sterowanie temperaturą, możemy uzyskać amorficzny obszar nośnika – rozpraszający światło, oraz krystaliczny, który będzie pozwalał na odbicie światła od warstwy odblaskowej. Zatem najważniejszym składnikiem tych płyt jest ponownie struktura, która zależnie od zastosowanej mocy lasera zmienia swoje właściwości optyczne. 

22 Płyta DVD, będąca krokiem naprzód w zakresie archiwizacji danych na
Budowa płyty DVD Płyta DVD, będąca krokiem naprzód w zakresie archiwizacji danych na nośnikach optycznych, w żaden znaczny sposób nie odbiega zasadą działania od zwykłej płyty CD. Jedynie jej modyfikacje w zakresie zastosowanej technologii pozwoliły niejako rozwinąć i udoskonalić proces zapisu informacji, umożliwiając tym samym przechowywanie na krążku tych samych rozmiarów co płyta CD, niemal siedmiokrotnie większej ilości danych. Rys. 11. Mikroskopowe zestawienie rozmiarów pitów i landów dla płyt CD i DVD (od lewej) [3].

23 II. 3. Technologie zapisu i odczytu informacji
Rys. 12. Ogniskowanie lasera przez warstwę poliwęglanu [3].

24 Typowy laser stosowany w odtwarzaczach CD, to dioda AlGaAs,
światło z zakresu granicy światła widzialnego, o długości 780nm (przyjmuje się za tę granicę 720nm). W poliwęglanie o współczynniku załamania 1,55 długość ta zmniejsza się do ok. 500nm. Każde wgłębienie oraz wypukłość na powierzchni nośnika mają swoje ściśle określone rozmiary (chodzi o głębokość dla wgłębienia i wysokość dla wypukłości). Jak się okazuje jest to dokładnie czwarta część długości fali światła (w poliwęglanie) oświetlającego je. Światło odbite od powierzchni nośnika (landu) będzie opóźnione w stosunku do padającego o pół długości fali. Oznacza to dokładnie przeciwfazę w stosunku do światła odbitego od wypukłości (pitu). Tak nałożone na siebie fale ulegną wygaszeniu i światło nie ulegnie odbiciu od powierzchni.

25 Rys. 13. Fala świetlna przed i po odbiciu od wypukłości (z lewej) oraz
wklęsłości (z prawej) [3].

26 Rys. 14. Rozkład natężenia światła – funkcja
sinc2(x) - w zestawieniu z jego pozycjonowaniem na ścieżkach dysku optycznego [3].

27 Rys. 15. Schematyczne przedstawienie drogi optycznej promieni lasera w czytniku,
oraz budowy układu optycznego [3].

28 III. Magnetooptyczny zapis informacji
Dyski magnetooptyczne to jeden z najatrakcyjniejszych wymiennych nośników cyfrowej informacji. Łączą w sobie dużą pojemność przy niewielkich rozmiarach, odznaczają się dużą wydajnością i ogromną niezawodnością. Wzrost wymagań pamięciowych oprogramowania i podążający za nim wzrost pojemności nośników sprawił, że pojawiło się zapotrzebowanie na popularne dyski magnetooptyczne o większej pojemności. Odpowiedziała na nie firma Fujitsu, która do spółki z Sony opracowała nowy standard 3,5-calowych dysków GigaMO mieszczących 1,3 GB danych [4]. Nowa technologia otwiera nowe możliwości przed producentami aparatów i kamer cyfrowych - na pojemnych dyskach można zapisać długie sekwencje wideo, dźwięku lub olbrzymią ilość zdjęć.

29 Rys. 16. Zasada zapisu informacji na dysku magnetooptycznym [4].

30 Rys. 17. Zasada odczytu informacji z dysku magnetooptycznego [4].

31 IV. Ferroelektryczny zapis informacji
IV. 1. Własności ferroelektryków Ferroelektryki stanowią ważną grupę kryształów dielektrycznych i odznaczają się własnością samorzutnej polaryzacji [5]. Oznacza to, że w wyniku wzajemnych oddziaływań, sąsiednie dipole w ferroelektrykach uzgadniają swe kierunki. Własność ta przenosi się w krysztale od atomu do atomu, tak że w makroskopowych obszarach takiego ferroelektryka, wypadkowa polaryzacja w danym kierunku musi przyjmować wartości różne od zera. Najbardziej charakterystyczną własnością ferroelektryków jest przebieg zależności P (polaryzacji) od E (natężenie zewnętrznego pola). Podobnie jak w ferromagnetykach obserwuje się pętlę histerezy magnetycznej, w ferroelektrykach obserwuje się histerezę ferroelektryczną.

32 Rys. 18. Pętla histerezy dla ferroelektryka.

33 Rys. 19. Domeny ferroelektryczne.

34 IV. 2. Kondensatory ferroelektryczne jako nośniki pamięci
Badania nad pamięciami ferroelektrycznymi rozpoczęły się już w roku 1960, jednak trudności technologiczne na jakie wówczas napotykano, uniemożliwiły rozwój tej technologii, powodując jej niewielkie rozpowszechnienie [6]. Obecnie prace nad nieulotnymi pamięciami o dostępie swobodnym są jednym z najbardziej dynamicznie rozwijających się kierunków badań. Głównym składnikiem tych pamięci są kondensatory ferroelektryczne. Pamięci te określa się jako pamięci FeRAM bądź NVFRAM (nonvolatile FRAM), czyli nieulotne pamięci ferroelektryczne. Pierwsze praktyczne możliwości ich zastosowania dostrzeżono w roku 1988, kiedy to pamięci FeRAM zostały zaprezentowane jako praktyczne nieulotne pamięci 1T-1C, czyli pamięci w skład których wchodzi jeden tranzystor 1T i jeden kondensator 1C. Dodatkowym czynnikiem napędzającym prace nad tymi pamięciami stały się coraz bardziej powszechne w użyciu elektroniczne systemy przenośne takie jak przenośne komputery, telefony komórkowe oraz chip-y RFID.

35 W dalszej części prezentacji zajmiemy się omówieniem działania
kondensatora ferroelektrycznego jako nośnika pamięci na przykładzie ceramiki PZT [6]. W kondensatorach stosowanych w pamięciach ferroelektrycznych zamiast standardowych, zwykle stosowanych materiałów dielektrycznych, mamy materiały ferroelektryczne. Materiały te różnią się tym, że w typowym dielektryku występuje zanik polaryzacji po odłączeniu zewnętrznego pola elektrycznego, wywołującego tą polaryzację, podczas gdy w ferroelektryku polaryzacja występuje nawet po wyłączeniu pola. Materiały PZT są ferroelektrykami o budowie perowskitu. Ich kryształy powyżej temperatury Curie TC występują w fazie paraelektrycznej, w której to kryształ przyjmuje stabilną strukturę kubiczną, charakteryzującą się brakiem występowania polaryzacji.

36 Rys. 20. Komórka elementarna PZT o strukturze perowskitu w stanie tetragonalnym.

37 Rys. 21. Pętla histerezy dla kondensatora ferroelektrycznego
Rys. 21. Pętla histerezy dla kondensatora ferroelektrycznego. Głównymi parametrami charakteryzującymi pętlę są: Qr – ładunek resztkowy, Qs – ładunek nasycenia oraz VC – napięcie koercji [6].

38 Rys. 22. Schemat budowy kondensatora ferroelektrycznego dla pamięci FeRAM.
Strzałki „góra” oraz „dół” odnoszą się do kierunków polaryzacji.

39 Rys. 23. Komórka pamięci ferroelektrycznej 1T-1C [6].

40 Przeprowadza się badania w kierunku stworzenia pamięci
ferroelektrycznych, które będą się charakteryzować jak najkrótszymi czasami odczytu i zapisu danych (w przedziale 60 – 90 ns), jak największą ilością cykli, w których podczas wykonywania operacji odczytu i zapisu nie będą pojawiały się błędy powstające na skutek zużycia materiału. Obecnie średnia ilość cykli wynosi od 1010 do Poza tym oczekuje się od tych pamięci jak najdłuższej trwałości zapisanych informacji. Obecnie wynosi ona 10 lat dla temperatur przechowywania co najmniej 70 ºC, w przypadku chip-ów RFID od 60 ºC do 125 ºC. Jednak najważniejszymi wielkościami charakteryzującymi pamięci FeRAM są jej pojemność oraz zapotrzebowanie na energię elektryczną zużywaną w czasie operacji zapisu i odczytu danych. Przy czym pojemność rozumiemy jako ilość możliwych do przechowywania informacji, która zależy od wielkości komórek pamięci. Równie ważnym czynnikiem branym pod uwagę podczas projektowania nośników pamięci ferroelektrycznych jest możliwie jak największa miniaturyzacja późniejszych kosztów produkcji.

41 Pamięci ferroelektryczne mają obecnie bardzo szerokie zastosowanie
w technologiach telekomunikacyjnych oraz technologiach informacyjnych IT. Mogą być one stosowane praktycznie w każdym urządzeniu elektronicznych, które gromadzi i przechowuje informacje. Do takich urządzeń należą np. komputery PC, telefony komórkowe, PDA (personal digital assistance), HPC (hand-held personal komputer), karty smard card, chip-y RFID itp.

42 V. Trójwymiarowy zapis informacji
V. 1. Obrazy holograficzne Holografia [7] jest bardzo nowoczesną techniką zapisu informacji, polegającą na opracowaniu różnych technik uzyskania obrazów przestrzennych poprzez rekonstrukcję (rekonstrukcja fali – odtworzenie w pewnym obszarze przestrzeni kierunku ruchu, amplitudy, częstotliwości i fazy fali) fali świetlnej, bądź fal akustycznych. Jest to technika doskonalsza niż tradycyjna fotografia, ponieważ ta ostatnia zapisuje jedynie modulację amplitudy, podczas gdy holografia zapisuje także zmiany fazy fali świetlnej. Obraz holograficzny powstaje w wyniku interferencji fali rozproszonej przez przedmiot zwaną wiązką przedmiotową z falą niezaburzoną zwaną wiązką odniesienia). Powstające prążki interferencyjne zostają zapisane na kliszy fotograficznej.

43 Rys. 24. Zapis i odczyt obrazu holograficznego [8].

44 Rys. 25. Schemat odczytu hologramu [9].

45 Przykłady hologramów oraz ich zastosowania [10]

46 Zastosowanie pamięci holograficznej w komputerze sprawi, że twarde
V. 2. Dyski holograficzne Holografia ma również zastosowania w przemyśle komputerowym. Zastosowanie pamięci holograficznej w komputerze sprawi, że twarde dyski będą miały pojemność nawet milion razy większą niż obecnie. Firma InPhase opracowała technologię, w której wykorzystuje się promień lasera rozszczepionego na dwie wiązki: wiązkę sygnałową i wiązkę odniesienia (referencyjną). Pierwsza z nich niesie ze sobą dane zakodowane poprzez system specjalnie dobranych zwierciadeł. Połączenie obu wiązek lasera na światłoczułym materiale pozwala na uzyskanie hologramu zawierającego powstałe podczas rozszczepienia „wzory interferencyjne” odpowiadające zerom i jedynkom. Ta nowa technologia zapewni początkowo możliwość zapisania ok. 200 GB na jednym nośniku, a z czasem jego pojemność ma wzrosnąć do 1,6 TB ([8], p. też [11]).

47 Rys. 26. Schemat zapisu informacji.

48 Rys. 27. Schemat odczytu danych z nośnika.

49 Konstrukcja płyty holograficznej jest podobna jak płyty CD za wyjątkiem
tego, że materiał użyty jako nośnik jest inny. Zatem modyfikacja klasycznego napędu CD-ROM tak aby mógł on odczytywać dane z takiej płyty holograficznej, sprowadza się do zastąpienia pojedynczego fotodetektora przez światłoczułą matrycę. Obraz holograficzny zajmuje na powierzchni płyty holograficznej obszar równy bądź mniejszy od jednego pita, a więc na spiralnej ścieżce można umieścić miliony takich obrazów. Przy czym każdy pit reprezentuje pojedynczy bit danych, którego stan rozróżnia się po stopniu odbicia światła lasera. W tej samej objętości można zapisywać na sobie wiele hologramów. Wymaga się przy tym tylko aby wiązki lasera różniły się kątem padania lub długością fali. Obecnie rozdzielczość kątowa wynosi 0,04 stopnie, ale przewiduje się, że w przyszłości hologramy będą zapisywane pod kątami różniącymi się od siebie tylko o 0,001 stopni.

50 polimerowe i fotochromowe. Cechują się one małym zapotrzebowaniem
Najlepszymi materiałami do stałych pamięci holograficznych są układy polimerowe i fotochromowe. Cechują się one małym zapotrzebowaniem energetycznym, wydajnością dyfrakcji dochodzącą do 100%, gęstością zapisu ponad 1000 linii/mm, niską ceną oraz technologią produkcji zbliżoną do tej stosowanej w wytwarzaniu płyt CD-R. Niestety wykazują się one niską trwałością, co nie pozwala jeszcze na wprowadzenie pamięci holograficznych na rynek komercyjny.

51 V. 3. HVD – uniwersalny dysk holograficzny
Konkurencyjną technologią do tej opisanej wyżej i opracowanej przez InPhase, jest technologia uniwersalnego dysku holograficznego (HVD) zaproponowana przez japońską firmę Optware. Jest to technologia nowej generacji mogąca pomieścić do 3,9 TB danych na płycie holograficznej jednowarstwowej. Nośniki te pozwalają na zapis danych w przestrzeni trójwymiarowej dysku wielkości typowej płyty 120 mm, czyli takiej samej jak CD i DVD [11]. Technologia holograficznego nagrywania opracowana przez Optware pozwala na przechowanie danych na nośniku w postaci nałożonych na siebie fal lasera, co umożliwia trójwymiarowy zapis danych i przechowywanie miliona bitów informacji w tylko jednym „punkcie” zapisu danych. Format HVD umożliwia jednoczesny odczyt i zapis informacji, czego dyski optyczne nie potrafią. Poza tym nośniki HVD nie muszą wirować, ponieważ to laser przesuwa się nad płytą i skanuje jej powierzchnię. Dzięki temu prędkość transmisji danych jest tak wysoka.

52 Rys. 28. Struktura płyty HVD.

53 Dziękuję za uwagę

54 Literatura [1] „Urządzenia techniki komputerowej. Budowa i zasada działania FDD”, Jerzy Kluczewski. [2] „Dysk twardy HDD. Magnetyczny nośnik danych”, prezentacja PowerPoint. [3] [4] [5] „Fizyka ciała stałego”, CH. A. Wert, R. M. Thomson. [6] „Kondensatory ferroelektryczne jako nośniki informacji”, Krzysztof Stanuch. [7] [8] [9] [10] „Holografia - Podział hologramów, produkcja i odtwarzanie obrazów oraz ich zastosowanie”, Krzysztof Niemczyk. [11] „Uniwersalny dysk holograficzny – konspekt”, Tomasz Wilczyński.