Semesterarbeit Januar 2002

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1 Technische Berufsschule Zürich Optische Speichermedien Semesterarbeit Januar 2002 Klasse 01b IT Services Engineer TS Daniel Ambauen Luis González

2 ETH Zürich Daniel Ambauen Informatikdienste Datenkommunikation Clausiusstr Zürich Telefon Fax Internet UBS Schweiz Luis González Telecom and Network Services Buckhauserstr Zürich Telefon Fax Internet

3 Vorwort Der Siegeszug der optischen Speichermedien begann 1982 mit der Audio-CD. Das Interesse an diesem, für die damaligen Verhältnisse, riesigen Datenträger war seitens der Computerindustrie nicht all zu gross. Der PC war erst ein Jahr alt, gebräuchlich war die 5¼ Diskette mit einer Kapazität von 1.6 MByte. So richtig los mit der CD-ROM ging es zu Beginn der neunziger Jahre. Heute sind die optischen Datenträger kaum mehr aus unserem Alttag wegzudenken. Nicht mehr nur Musik, sondern jegliche Arten von digitalen Daten, sei es nun Software, ganze Dokumentationen, Versandkataloge, Bücher und Filme werden mit dieses Medium verteilt. Die Ablösung der CD durch die DVD beschert uns einen weiteren Quantensprung bezüglich Speicherkapazitäten. Ein Generationenwechsel in diesem Umfang der etliche Neuerungen mit sich bringt, führt während einer Übergangsphase zu einer Verunsicherung weil das Fachwissen fehlt. Inzwischen sind verschiedene DVD-Typen erhältlich, doch leider konnte sich bis heute kein Standard am Markt etablieren. Gegenstand dieser Dokumentation sind hauptsächlich die verschiedenen DVD-Standards und ihre Anwendungen. Wir hoffen euch mit dieser Dokumentation einen guten Einblick in die Welt der optischen Speichermedien zu geben. III

4 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Begriffsbestimmung Drei Kategorien optischer Speicher Die Verbreitung Funktionsweise und Aufbau des Laufwerks Elektrischer und mechanischer Aufbau Der Lesevorgang Blockschema von einem CD/DVD Laufwerk Laufwerk Kenndaten Zugriffszeit Lesegeschwindigkeit Kompatibilität der Laufwerke Beschreibbare Medien DVD-R DVD-RW DVD-RAM Kenngrössen, Standards und Normen Filesystem ISO Joliet-Format EL Torito-Format Universal Disc Format UDF CD-ROM Formate DVD-Medium Aufbau von CD und DVD-ROM Das bleibt gleich Die wichtigsten Unterschiede zwischen CD und DVD Die Speichervarianten optischer Medien CD-ROM DVD-ROM Anwendungen optischer Speichermedien Archivieren Einsatzgebiete von Optischen Speicher Pflege, Wartung und Entsorgung Speichermedium Laufwerk Entsorgung Die Zukunft der optischen Speicher Wo geht die Reise hin? Quellenverzeichnis Internet Ressourcen Literaturangaben Glossar 19 IV

5 Einleitung 1 Einleitung 1.1 Begriffsbestimmung Wenn nichts weiter vermerkt ist beziehen sich die folgenden Ausführungen sowohl auf die CD-ROM als auch auf die DVD-ROM. Die Prinzipien, die zur Anwendung gelangen, sind für beide Medien über weite Strecken dieselben. Die optischen Speicher gehören zur Familie der sekundären Massenspeicher. Auf die abgelegten Daten wird im Random Access zugegriffen. Der direkte Zugriff auf alle gespeicherten Daten ist jedoch erst nach dem Einlegen des Datenträgers möglich. 1.2 Drei Kategorien optischer Speicher Read Only CD-AD CD-ROM CD-I DVD-ROM DVD-Audio DVD-Video WORM Write Once Read Many CD-R DVD-R DVD+R Write many CD-RW DVD-RW DVD+RW DVD-RAM 1.3 Die Verbreitung Der optische Speicher CD-ROM hat sich dank der raschen Standardisierung auf breiter Front durchgesetzt. Im Moment ist ein Generationenwechsel im Gang. Die CD wird von der DVD abgelöst. Breits heute gehört ein DVD-Laufwerk zur Grundausstattung von jedem besseren PC. Die optischen Speicher eignen sich dank ihrer grossen Verbreitung ideal für die Massenverteilung von Software. Der Datenträger selbst ist sehr preiswert (10-20 Rp. Pro MB). Alle DVD-Leser sind zur CD rückwärts kompatibel. Leider ist die Normierung der beschreibbaren DVDs ein Trauerspiel. Statt sich gemeinsam für einen Standard stark zu machen, buhlen die Hersteller mit vier verschiedenen Formaten um die Gunst des Kunden. Die Vorankündigungen jagen sich im Wochentakt, aber viel zu sehen bekommt der interessierte Käufer bis jetzt nicht. Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 5

6 Funktionsweise und Aufbau des Laufwerks 2 Funktionsweise und Aufbau des Laufwerks 2.1 Elektrischer und mechanischer Aufbau In der Explosionsdarstellung sind die wichtigsten Bestandteile eines optischen Laufwerks ersichtlich. Der Aufbau ist im Wesentlichen für CD-ROM und DVD-ROM der Gleiche, die Unterschiede werden später behandelt. Legende: Photo Detector = Fotoddiode Laser diode = Laser Diode Lenses = Linsen Servo motor = Servomotor Beam splitter = Prisma (halbdurchlässiger Spiegel) Abbildung Der Lesevorgang Die Laserdiode (Siehe Abbildung 1) sendet einen gebündelten Lichtstrahl aus, der über ein System von Spiegenl zur Disk geführt wird. Der Mikroprozessor gesteuerte Servomotor positioniert den Schlitten mit der Leseeinheit in die Mitte und beginnt von innen nach aussen zu fahren. Der auf der Disk eintreffende Laserstrahl wird von einer Erhöhung (Land) reflektiert oder von einer Vertiefung (Pit) gestreut. Dabei wird das reflektierte Licht über ein optisches System von Spiegel und Prismen zur Fotodiode geleitet. Die Fotodiode wandelt das eintreffende Licht in elektrische Signale um. Diese werden somit zu Spannungsimpulse. Wird kein Licht übertragen, befindet sich der Laser an einem Übergang von Pit zu Land oder umgekehrt. Die Spannungsimpulse der Fotodiode werden durch den Singnalprozessor demoduliert und aufbereitet. Die Information ist im Signalübergang von 0 nach 1 und umgekehrt gespeichert. Dieser Übergang wird als logische 1 interpretiert, alle Pits und Lands werden als logische 0 interpretiert. Die ausgelesenen Daten liegen jetzt bereit, um über das Businterface zum PC zu gelangen. Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 6

7 Funktionsweise und Aufbau des Laufwerks 2.3 Blockschema von einem CD/DVD Laufwerk Disk Abbildung Laufwerk Kenndaten Zugriffszeit Die Zugriffszeit ist die Zeit, die zwischen dem Absetzen von einem Lesebefehl ans Laufwerk und dem Eintreffen des ersten Byt der angeforderten Daten vergeht. Der Zugriff auf die Daten erfolgt im Vergleich zu einer Harddisk relativ langsam und liegt derzeit im Mittel zwischen ms, je nachdem wo auf der Scheibe sie sich befinden. Im Gegensatz zu einer Festplatte, die sich permanent mit der Nenngeschwindigkeit dreht, wird die DVD bei jedem Zugriff neu hochgefahren Lesegeschwindigkeit X1 X1 CD = 150 kbyte/s DVD = 1353 kbyte/s Die Lesegeschwindigkeit wird als das Vielfache der Ursprünglichen Datenrate des Mediums angegeben. Ein x1 DVD Laufwerk ist neun mal schneller als ein x1 CD Laufwerk. Die Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 7

8 Funktionsweise und Aufbau des Laufwerks Geschwindigkeitsangaben der Hersteller sind mit Vorsicht zugeniessen. Heute arbeiten die meisten Laufwerke im CAV 1 -, vereinzelt im P-CAV 2 -Modus. Die Ersteren erreichen ihre Maximalwerte nur am äussersten Rand der Disk, die Letzteren versprechen lineare Datentransferraten über zweidrittel des Speichermediums. In der Praxis ist die mittlere Transferrate der entscheidende Punkt. Die Leseleistung steht in direkter proportionaler Abhängigkeit zu den Reflektionseigenschaften des gelesenen Mediums. Die besten Resultate werden mit den gepressten einschichtigen DVDs erzielt, das Schlusslicht bildet die DVD-RW, systembedingt weist diese die schlechtesten Reflexionseigenschaften auf. Dazu kommt, dass ältere DVD- Player die DVD-RW fälschlicherweise als Dual-Layer-DVD erkennen und den Laser auf die nicht vorhandene zweite Schicht zu fokusieren versuchen. Ein Firmware-Update löst das Problem eventuell. 2.5 Kompatibilität der Laufwerke Aus der Tabelle (Siehe Abbildung 3) sind die zulässigen Kombinationen, Laufwerk zu Speichermedium, ersichtlich. DVD Player die sich mit allen Varianten der optischen Speicher verstehen werden als Multiread-Fähige Geräte bezeichnet. Multilinguale Brenner, die alle DVD Formate vereinen sind zurzeit noch keine Erhältlich. Medium CD-ROM CD-R CD-RW DVD-ROM DVD-R DVD-RAM DVD-RW CD-ROM R R R R R R R CD-R R W/R W/R R R R CD-RW R R W/R R R R DVD-ROM R R R R DVD-R R W/R R R DVD-RAM W/R DVD-RW W/R R = lesekompatibel W = schreibkompatibel Abbildung 3 1 Constant Angular Velocity 2 Partial-Constant Angular Velocity Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 8

9 Beschreibbare Medien 3 Beschreibbare Medien 3.1 DVD-R Die DVD-R ist zunächst wie eine normale, gepresste DVD aufgebaut. Sie besteht aus einer Polycarbonat-Scheibe, einer Reflexionsschicht und einem Schutzlack auf der Labelseite. Während aber bei einer gepressten DVD die Informationen als Pits in den Polycarbonat- Träger gepresst werden, ist dort bei einer DVD-R nur eine Leerspur mit ATIP 1 zu finde. Die Lehrspur wird für die Spurführung beim Schreiben benötigt (Siehe Abbildung 4). Im Gegensatz zur gemasterten Silberscheibe befindet sich bei der DVD-R zwischen Polycarbonat-Scheibe und Reflexionsschicht noch der Farbstoff. Beim Schreiben der DVD-R wird die relativ transparente Farbschicht punktuell kurzzeitig erhitzt und eine chemische Reaktion erzeugt, die die Lichtdurchlässigkeit des Farbstoffs verändert und eine Art Bläschen erzeugt. Dabei wird auch das Reflexionsmetall an der Stelle leicht angehoben und der Polykarbonalträger 'angeschmort. Die so durch den Laser bewirkten Markierungen absorbieren einfallendes Laserlicht. Die Pits der gemasterten DVD verringern die Menge des reflektierten Lasersignals durch Streuung und eine teilweise Auslöschung infolge von Interferenzen. Die Folge ist in beiden Fällen, dass die Photodioden des Lesekopfes an diesen Stellen einen Abfall des von der Disc zurückkommenden Lichts registrieren. Damit sich die unterschiedlichen DVD-Recorder auf die verschiedenen DVD-R-Medien einstellen können, ist zu Anfang der DVD-R eine sogenannte Power Calibration Area (PCA) eingerichtet, eine Zone für die Selbstkalibrierung des Gerätes. 3.2 DVD-RW Wiederbeschreibbare DVDs funktionieren nach dem so genannten Phase-Change- Verfahren. Auch bei ihnen ist die Datenspur vorgeprägt (Siehe Abbildung 4), jedoch ist sie nicht mit einem nur einmal brennbaren Farbstoff gefüllt. Sie besteht aus einer Legierung, die der Schreibvorgang in zwei Zustände überführen kann. Erhitzt der Laser das Material mit schwacher Leistung auf eine Temperatur von rund 200 C, so geht es in einen polykristallinen Zustand über. Ein starker Laserpuls erwärmt das Material dagegen auf 500 bis 700 C, so dass es schmilzt. Durch die schnelle Abkühlung bleibt ihm keine Zeit zur Kristallisation und es verbleibt im amorphen Zustand. Da das Material das Licht im kristallinen Zustand besser reflektiert als im amorphen, ergeben sich die für das Auslesen benötigten Helligkeitsunterschiede. Die Hersteller garantieren Schreibzyklen. Abbildung 4 1 absolute timing in pregroove Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 9

10 Beschreibbare Medien 3.3 DVD-RAM Die DVD-RAM ist inkompatibel mit dem Rest der DVD Familie. Um DVD-RAMs in ein gewöhnliches DVD-ROM-Laufwerk zu stecken, müssen sie zuerst aus ihrer Kunststoffhülle (Cartrige) befreit werden. Die DVD-RAM wird mit dem Phase-Change-Verfahren beschrieben. Anstatt in einer Spirale sind die Daten auf der DVD- RAM in konzentrischen Ringen angeordnet, ähnlich wie bei einer Harddisk. Das Medium ist fest in Sektoren unterteilt, innen sind es 25, aussen 59 Sektoren pro Spur. Die Einteilung ist auf dem Medium fest eingeprägt. Anders als die DVD-RW, die die Daten nur in die Rillen schreibt (Grooves), nutzt die DVD-RAM auch die dazwischen liegenden Erhebungen (Lands, siehe Abbildung 5). Jeder Sektor lässt sich einzeln beschreiben. Im Gegensatz zur DVD-RW wo immer 16 Sektoren à 2048 Byte auf einmal geschrieben werden um die Fehlerkorrektur zu gewährleistet. Für die DVD-RAM wird 100'000 faches Überschreiben garantiert. Die Gesamtheit all dieser Eigenschaften prädestinieren diese Medium für den Einsatz am PC als Wechselplattenspeicher. Abbildung 5 Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 10

11 Kenngrössen, Standards und Normen 4 Kenngrössen, Standards und Normen 4.1 Filesystem Filesysteme wurden geschaffen um Daten strukturiert auf einem Speichermedium abzulegen und sie dort auffindbar bleiben. Sie gewährleisten, dass ein Speichermedium über die Betriebssystemgrenzen hinweg lesbar ist. Nicht nur die Hardware wird stetig weiter entwickelt auch die verwendeten Filesysteme müssen den neuen Anforderungen laufend angepasst werden. Zum Glück sind die Geräte in der Regel rückwärts kompatibel ISO 9660 Der ISO 9660-Standard legt eine einheitliche Datenstruktur (Feil und Verzeichnisformat) für CDs fest, damit diese auf unterschiedlichen Systemen (PC, Mac, UNIX) verwendet werden können. Damit MS-DOS mit diesem Format umgehen kann wurde der Treiber MSCDEX enwickelt. ISO-9660 wir auch als High Sierra Standard bezeichnet und ist das gleiche. Es werden drei Level definiert von Bedeutung ist nur Level 1: Es stehen für Directory- und Filenamen nur die Ziffern `0 bis `9, die Großbuchstaben `A bis `Z sowie der Underscore `_ zur Verfügung (ASCII-Zeichen). Die Verzeichnistiefe darf acht Ebenen (inklusive Root) nicht überschreiten Joliet-Format Eine Erweiterung von ISO 9660 durch Microsoft. Joliet erwendet den UNICODE-Zeichnesatz. Datei und Verzeichnisnamen dürfen bis zu 64 Zeichen enthalten. Die Verzeichnisstruktur darf mehr als acht Ebenen aufweisen. (WIN95, WIN98, NT) EL Torito-Format Um direkt von einer CD zu booten wurde 1995 von BIOS-Hersteller Phonix Technlogies das EL Torito-Format definiert. Dieses Format ist kompatibel mit ISO9660. Die CD enthält einen genau definierten Boot-Record auf den das BIOS zugreift. Auf der CD müssen die Systemdateien für das jeweilige Betriebssystem vorhanden sein. z.b.: Installations CDs für ein Betriebsystem Universal Disc Format UDF Die Einführung der wiederbeschreibbaren CD (CD-RW) verlangte nach einem neuen Filesystem. ISO 9660 ist nicht in der Lage die Dateien auf wiederbeschreibbaren Medien zu verwalten. UDF ist im Orange Book spezifiziert und löst ISO 9660 ab. Alle DVD-Medien weden im UDF Format hergestellt. Um Medien im UDF Format zu lesen benötigt man die entsprechenden Treiber. UDF ist ein plattformunabhängiges Dateisystem Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 11

12 Kenngrössen, Standards und Normen 4.2 CD-ROM Formate Die kleinste adressierbare Einheit auf einer CD ist der Sektor. Jeder Sektor ist in logische Blöcke von 512, 1024 oder 2048 Bytes unterteilbar. Bsp: Sektor (1/75 Sekunden) von Audio CD 2352 Bytes Nutzerdaten EDC/ECC 1 Layer 392 Bytes EDC/ECC 2 Layer 392 Bytes 98 Kontroll- Bytes Red Book: Standard der Audio-CD (CD-DA). Konstante Auslesegeschwindigkeit (1x 150 KByte/s) CLV. Spieldauer 74 min mit maximal 99 Tracks. Yellow Book: Standard der CD-ROM als Datenträger mit verschiedenen Sektorentypen. Mode1: für Software mit einer höheren Fehlererkennung und -korrektur. Mode2: für Audio- und Videodaten. Konstante Winkelgeschwindigkeit CAV. Extended Yellow Book: Definiert erweiterten XA-Standard (Extended Architecture). Erster Track Datentrack, Rest Audiotracks -> Mixed Mode. Green Book: Basierend auf XA-Standard wird Video-CD (CD-I) definiert. Unterschiedliche Datentypen (Text, Audio, Bild, etc,) werden miteinander verschachtelt -> Interleaving. Orange Book: Definiert CD-R, CD-RW und Photo CD. CD-R (Recordable): Laser beschreibt CD (Multisession). Abbildung 6 CD-RW (Rewritable): Laser beschreibt und löscht Daten auf CD. Photo CD: Lesbar in verschiedene Leselaufwerke aufgrund XA-Standard und Zusatzinformationen für CD-I-Player im Wurzelverzeichnis -> Hybrid-CD. Blue Book: Definiert CD Extra Standard. Kombination aus Red und Extended Yellow Book. Audiotrack kommt vor Datentrack (vgl. Mixed Mode). 4.3 DVD-Medium Das Speichermedium DVD weist gegenüber der CD ein siebenfach höheres Speichervolumen auf. Die Standardisierung erfolgt durch das DVD-Forum, das sich aus Hardware Hersteller (Philips, Sony, etc.) und Interessenvertreter der Filmindustrie zusammensetzt. Mit der DVD-ROM wurde bewusst ein offener Standard zur universellen Datenspeicherung definiert. Das Dateisystem ist bei allen DVDs gleich, doch der physikalische Aufbau von einzelnen DVDs variiert. DVD-Video und DVD-Audio sind Anwendungen, die auf der DVD - ROM basieren. Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 12

13 Aufbau von CD und DVD-ROM 5 Aufbau von CD und DVD-ROM 5.1 Das bleibt gleich Auf der DVD sind die Daten ebenso wie auf einer CD in einer spiralförmigen Spur abgelegt, welche im Uhrzeigersinn von innen nach aussen führt. Die Struktur der Datenspur besteht aus Pits und Lands. 5.2 Die wichtigsten Unterschiede zwischen CD und DVD Abbildung 7: CD Abbildung 8: DVD CD-ROM DVD-ROM Kapazität MByte 4, GByte Error correction overhead 34 % 13 % Modulation EFM (8/14) EFM Plus (8/16) Transfer Rate 150 KByte/s (1x) 1353 KByte/s (1x) Filesystem ISO-9690 UDF, UDF Bridge, ISO-9690 Laser Wellenlänge 780 nm 650 nm Abtastgeschwindigkeit 1,2 Meter/sec. (konstante Lineargeschwindigkeit) 4,0 Meter/sec. (konstante Lineargeschwindigkeit Korrigierbare Fehlerlänge 2,5 mm 6 mm Abstand der Datenebenen µm Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 13

14 Aufbau von CD und DVD-ROM 5.3 Die Speichervarianten optischer Medien CD-ROM Die gepresste CD-ROM, die CD-R und die CD-RW verfügen über die selbe Speicherkapazität von 650 oder 700MByte Brutto DVD-ROM DVD-R, DVD-RW und DVD-RAM werden alle einschichtig bespielt und besitzen ein Fassungsvermögen von 4.7 GByte. Die gepressten DVD-ROM werden in den im Bild ersichtlichen Varianten hergestellt. Abbildung 9 Die Zahlen in der Abbildung entsprechen den Angaben der Hersteller für die ein Milliarde Byte, ein Gigabyte. Das Betriebsystem sieht das ein wenig anders: 1 GByte = 1024 Mbyte = 1024 * 1024 KByte 1 GByte ~ 1.07 Milliarden Byte Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 14

15 Anwendungen optischer Speichermedien 6 Anwendungen optischer Speichermedien 6.1 Archivieren Gemäss OR Art. 127 müssen in der Schweiz Daten für 10 Jahre archiviert werden (Kaufverträge, etc.). Wenn digitalisierte Informationen über längere Zeiträume aufbewahrt werden, müssen die Speichermedien mit der zukünftigen Hard- und Softwareentwicklung kompatibel sein. Dies ist ein grosses Problem. Es werden drei Arten von Speichermedien verwendet. Optische Speicher Optomagnetische Speicher Magnetische Speicher Optische Speicher sind aufgrund ihrer Langlebigkeit (30 Jahre) zu bevorzugen. Sie leiden nicht unter Informationsverlust wie die magnetischen Speicher, da die Information fest eingebrannt wird. Dies wird für einmalige Datenspeicherung benützt und dient als Zeitpunktreferenz (Rechtsverträge, Börsendaten, etc.). Diese unveränderbare Speichermedien sind als WORM-Speichermedien bekannt. Bei den Speicherformaten ist folgendes zu unterscheiden. Normformaten (Zeichensätzen) für codierte Informationen: EBCDIC, ASCII, Unicode Standardformaten für uncodierte Informationen, z.b. Rasterbilder (TIFF 6.0) Dokumentenaustausch-Formaten (z.b. ODA/ODIF, SGML). Neben diesen relativ (nicht immer absolut) herstellerneutralen Formaten gibt es zahlreiche Formate mit Quasi-Standard-Charakter (doc, pdf, etc.). Da von den meisten dieser Formate regelmässig neue Versionen auf den Markt gelangen, stellt ihre begrenzte Lebensdauer heute ein grosses Problem für die Langzeitarchivierbarkeit von Daten dar. Um den Informationsverluste minimal zu halten, sind Konvertierungen und Migrationen wenn immer möglich zu vermeiden, dies auch deshalb, weil solche Aktionen mit enormen Folgekosten verbunden sind. 6.2 Einsatzgebiete von Optischen Speicher Optische Speicher werden für das Verwalten, Vervielfältigung und Speicherung von digitalisierten Informationen eingesetzt. Hier die verschiedenen Hardwareimplementationen. CD/DVD-Jukebox: Verwaltung von Software und Daten. CD/DVD-Dupliziersysteme: Vervielfältigung von Software und Daten. CD/DVD-Netzwerk-Storage-Server: Speicherung von Software und Daten. Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 15

16 Pflege, Wartung und Entsorgung 7 Pflege, Wartung und Entsorgung 7.1 Speichermedium Um eine lange Lebensdauer der Speichermedien zu gewährleisten, ist es das Beste Staub, Fingerabdrücke, Schmutz usw. vom Medium fernzuhalten. Die Speichermedien sind immer noch in der originalen Hülle am besten aufgehoben. Die beliebten Softhüllen sind sehr Platzsparend leider sind die im PVC enthalten Weichmacher sehr aggressiv und können die Disk angreifen. Das Sonnenlicht bekommt einer DVD-R sehr schlecht, das Licht zerstört die zu beschreibende Farbschicht. 7.2 Laufwerk Im Laufwerk sammelt sich Staub an, was zu Funktions-Störungen führen kann. Moderne Laufwerke nutzen dem Luftstrom welcher von der rotierenden DVD herrührt zur Selbstreinigung. Die wichtigen optischen Komponenten sind entsprechend platziert, so dass sie durch den stetigen Luftstrom staubfrei bleiben. Leider sind die Gräte heute so preiswert, dass sich eine Reparatur nur ganz selten lohnt. Das mag Betriebswirtschaftlich richtig sein, hat aber einen riesigen verschleiss an natürlichen Ressourcen (Wasser Luft) zur Folge. 7.3 Entsorgung Alte, defekte Speichermedien lassen sich mühelos wiederverwerten. Achten Sie also darauf, dass die Speichermedien nicht im Haushaltsmüll landen, sondern einem Fachgeschäft oder einer dafür vorgesehene Sammelstelle, zur Entsorgung weitergereicht werden. Defekte Hardware gehört nicht in den Kehricht. Verkaufstellen sind gesetzlich verpflichtet Altgeräte zurückzunehmen. Viele wertvolle Rohstoffe lassen sich beim Recycling zurück gewinnen. Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 16

17 Die Zukunft der optischen Speicher 8 Die Zukunft der optischen Speicher 8.1 Wo geht die Reise hin? Die Entscheidung welches System von wieder beschreibbare DVDs sich am Markt durchsetzen wird fällt in den nächsten 12 Monaten. Bis es soweit ist wartet man mit einem Kaufentscheid besser noch zu. Für Incremental-Packet-Writing wurde eben eine neu Spezifikation verabschiedet (Mount Rainer). Sie will das CD oder DVD schreiben als Funktion fest in das jeweilige Betriebssystem integriert. Damit wird eine Packet-Writing-Software langfristig überflüssig. Wie überall in der Computerindustrie wird auch bei den optische Speichern die Miniaturisierung kräftig vorangetrieben. Toshiba will DVD mit 30 GByte vorstellen Die Scheiben sollen statt nur 4,7 GByte -- wie DVD-R(W) und DVD+RW -- rund 30 GByte Daten pro Seite fassen und eine maximale nutzbare Datenrate von 35 MBit/s bieten. Ermöglicht wird die Kapazitätserhöhung durch den Einsatz eines blauen Lasers mit 405 nm Wellenlänge, der kleinere Strukturen schreibt und liest als herkömmliche DVD-Brenner (650 nm). Zudem nutzt das Verfahren ebenso wie aktuelle die DVD-RAM "Land & Groove"-Recording, während DVD-R(W) und DVD+RW ihre Informationen nur in den Grooves unterbringen. Alleine dadurch verdoppelt sich nahezu die Speicherkapazität. Blauer Laser für DVD mit 50 GByte Der japanische Technik-Multi Matsushita (unter anderem durch die Marken Panasonic oder Technics bekannt) hat die Vorstellung eines blauen Lasers angekündigt. Er soll optischen Speichermedien von der Größe einer CD eine Speicherkapazität von 50 GByte bescheren. Allem Anschein nach sieht Matsushita die Marktreife für blaue Laser, die bisher nur eine unzureichende Haltbarkeit aufwiesen, in greifbarer Nähe. Überlange Spielfilme oder umfangreiche Backups die Anwendungen warten mit Sicherheit schon auf den (wechselbaren) Speicherplatz im Überfluss. Das Medium, soll die Daten in zwei Schichten speichern und als RW-Medium durch eine Schreibschicht aus einer Germanium-Antimon-Tellur-Legierung bis zu Mal wiederbeschreibbar sein. Die maximalen Datentransferrate soll 33 MBit/s betragen. Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 17

18 Quellenverzeichnis 9 Quellenverzeichnis 9.1 Internet Ressourcen Eine sehr übersichtliche und informative Seite zu Fragen rund um die DVD Ein Vortrag über Optische Speicher, Uni-Dresden Ein Vortrag über optische Speichermedien, Uni-Weimar, DVD Technical Notes, in englischer Sprache Howstuffworks How CDs Works Hardwarelexikon, CD-ROM, CD-RW, DVD 9.2 Literaturangaben How Computers Work, Chapter 32, How CD-ROM and DVD Work, Seite Verschiedene Artikel die im c t und ix erschienen sind Entwirrung der diversen CD-ROM Formate, c t 2/1993 Über die Qualität von CD-Rohlingen, c t 11/1996 DVD-Spliter, weiterhin Tauziehen um DVD-Formate, c t 11/1997 Das Universal Disk Format für CD-R, -RW und DVD, c t 15/1997 CD-Text, Erweiterung des Red Book-Standards, c t 4/1999 Das Content Scrambling System der DVD-Video im Detail, c t 8/2000 Grundlangen zur DVD am PC, c t 13/2000 CD- und DVD-ROM-Laufwerke im Test, c t 21/2000 und c t 24/2001 DVD-Brenner, xi 12/2001 Sechs DVD-Recorder im Vergleich, c t 25/2001 DVD Authoring-Software, c t 25/2001 Hardware Kompendium Kapitel 13, Optische Speicher PC Hardware, Hans-Peter Messmer Verschiedene Abschnitte Transtec Katalog, Info-Teil Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 18

19 Glossar 10 Glossar ATIP (absolute timing in pregroove) Eine durchgehende wellenförmige Leerspur. Anhand der in der gewellten Flanken der Spur enthaltene Frequenz gewinnt der Schreiber Informationen über die Umdrehungs-geschwindigkeit. Books Die verschiedenen Standards der CD sind in fabigen Bücher zusammengefasst (Red-,Yellow-, Green-,... Orange-Book) CD-ROM, DVD usw. Optische Speichermedien die zu den sekundär Speicher gehöen. CLV (Constant Linear Velocity, konstante Lineargeschwindigkeit) Die Laufwerksgeschwindigkeit wird laufend angepasst um die Datentransferrate konstant zu halten. Vorgänger der CLV Technologie. (CD- AD) CAV (Constant Angular Velocity, konstante Winkelgeschwindigkeit) Konstante Laufwerksgeschwindigkeit. Die Datentransferrate steig beim lesen laufend an und erreicht am äussersten Rand der Disk ihr Maximum. Diese Technologie wird bei allen CD-ROM Laufwerken höher 14x angewendet. P-CAV (Partial-Constant Angular Velocity) Laufwerke der neusten Generation arbeiten mit diesem Verfahren. Die Datentransferrate variiert im Innenbereich der CD bei gleich bleibender Umdrehungsgeschwindigkeit. Im Aussendbereich wechselt das Laufwerk zum CLV Verfahren mit konstanter Datentransferrate. Daten Grafik, Text, Musik in Form von Pits und Lands auf den Medien. Datenformate Definition, wie Daten auf dem Medium gespeichert werden. (ISO 9660, UDF, Joliet-Format, El Torito-Format). Datenübertragungsrate Konstanter Fluss von Daten zwischen dem PC und dem Speichermedium. EFM 8-to-14-Modulation Eine Umsetzungstabelle die jeder möglichen 8- Bit-Kombination eine 14-Bit-Kombination zu ordnet EDC/ECC - Error Detection Code/Error Correction Code Fehlerkorrekturmechanismus Verfahren zur Erkennung und Beseitigung von Lesefehlern. Daten sollen nicht noch einmal gelesen werden, sondern Rekonstruktion der richtig Daten muss erfolgen. Bei CD-ROM z.b. durch CIRC gelöst. Fotodetektor Bestandteil zum Betrieb eines optischen Speichermediums. Groove Englische Bezeichnung für die Spurrille auf einem optischen Speicher, vergleichbar mit der Tonspur auf einer Schalplatte. Anhand dieser Spuhr wird der Lasersrahl Positioniert und geführt. Interleaving Kombiniertes Abspielen von verschiedenen Daten (Musik, Bilder, Text). Lands Einerseits der Bereich der Datenspur der das eintreffende Laserlicht reflektiert anderseits der Bereich zwischen zwei Spuren. LASER (Light amplification by stimulatet emission of radiation) Konzentriertes Licht im Bereich Infrarot bis Ultraviolette. Lichtverstärkung durch erzwungene Emission von Strahlung. Laser Diode Halbleiterbauteil Bestandteil der Leseeinheit in einem optischen Laufwerk. Linsen Optischeselement Lichtdurchlässiger, meist von zwei Kugelflächen begrenzter Körper, Bestandteil der Leseeinheit in einem optischen Laufwerk. Mikroprozessor Elektronischer Baustein, Teil der Laufwerk Elektronik eines optischen Speichermediums Multisession Aufnehmen von Daten in mehreren Durchgängen auf einem Speichermedium. Pit Vertiefung in der Datenspur. die das Laserlicht zerstreut. Pufferspeicher Zwischenspeicher im Laufwerk, der einen konstanten Datenstrom gewährleistet, indem er grössere Datenmengen (ca. 4MB) zwischenspeichert Random Access Wahlfreier Zugriff auf den gesamten Inhalt des Speichermediums. Sevomotor Antriebs Motor für die Positionierung der Leseeinheit Spindelmotor Bestandteil zum Betrieb eines optischen Speichermediums Sektorformat Zusammensetzung der Bits zu einer Einheit Umdrehungsgeschwindigkeit Wird bei optischen Speichermedien im Zusammenhang mit der Datenübertragunsrate definiert. VTOC Inhaltsverzeichnis auf einem Speichermedium. Daniel Ambauen, Luis González, Klasse 01b 19