Микропроцесорите - история и същност

 

Компютъра, който ползвате, за да четете тази страница от енциклопедията ми използва процесор, за да работи. Микропроцесорът е сърцето на всеки компютър, без значение дали е настолен компютър, сървър или лаптоп. Вашият микропроцесор може да е Intel или АМD - Pentium или Sempron - PowerPC, SPARC или която и да е друга марка, но те всички работят по един и същ начин и правят абсолютно едни и същи неща.

 

Чудили ли сте се как работи процесорът във вашият компютър ? Чудили ли сте се каква е разликата между различните видове процесори ? Е, тук ще разберете това - и ще разберете какви прости електронни изчисления и методи стоят зад всички дейности, които извършвате с вашият компютър, без значение дали говорим за компютърни игри или откриване на грешки във Word документа, който пишете.

 

Кратка история на микропроцесорите :

 

i4004 - чипа, който започна историята

 

Микропроцесорът (също се нарича просто процесор, или едно чуждоезично съкращение - CPU - Central Processing Unit) е устройство, което съдържа в себе си цял изчислителен блок и се състои от един единствен чип. Първият микропроцесор се наричал Intel 4004 и се появил през 1971-ва. Той не е бил никак мощен - можел само да извършва прости изчисления, като събиране и изваждане. Освен това бил 4-битов - т.е. можеше да обработва на един такт само 4-битови числа (на двоичен език това ще рече кое да е число от 0 до 16), а това водело до голямо забавяне при по-големи целочислени числа. Но все пак той бил революция - преди това компютърните инженери трябвало да съставят сами процесорите на своите компютри, използвайки прости електронни компоненти (като транзистори и други дискретни полупроводникови компоненти или простите цифрови чипове достъпни тогава). Всъщност i4004 бил чипът, който направил Intel бъдещи владетели на пазара днес, но появата му не била по идея на Intel - те получили поръчка от голям японски производител на калкулатори да направят за тях набор от четири чипа за калкулатори. Вместо това Intel решили да го обединят в един и това била много добра идея. i4004 се превърнал в най-популярният процесор за първите електронни калкулатори.

 

Първият микропроцесор за домашни компютри бил i8080 - цял 8-битов компютър на един чип - появил се през '74-та. Но и той не бил чак толкова популярен - наистина станал важен за първите компютри компонент, но бил скъп и достъпен само за професионалните компютри. Първият истински удар на пазара бил i8088, който се появил '79-та и 2 години по-късно станал част от първият популярен бизнес компютър - IBM PC. Ако сте запознати с историята на IBM PC и последвалите го компютри сигурно знаете, че i8088/86 бил последван от 80286, 386, 486, след които се появила фамилият Pentium, която е популярна и днес с последният си член - P4. Всички тези процесори са направени от Intel и с тях са въведени много нововъведения, но са съвместими и са на базата на първият i8088. Дори P4 може да изпълнява код за 8088, но го прави 5000 пъти по-бързо.

 

В тази таблица виждате най-важните процесори на Intel и техните показатели.

 

 

 

Информация за показаното в таблицата :

 

      Годината на процесора показва в коя година процесора е пуснат за пръв път. Много процесори са били пускани и отново, след това с нови честоти.

 

      Транзисторите - показват какъв е броя на транзисторите в чипа. Може да видите как този брой се увеличавал с годините.

 

      Микроните показват каква е ширината в микрони на най-тънката пътечка в чипа. За сравнение - човешкият косъм е дебел 100 микрона. Колкото по-малка е технологията толкова по-малки ще са чиповете и повече транзистори ще побират.

 

      Честотата е максималната скорост на която може да работи чипа.

 

      Ширината на шината показва числа с каква ширина побира аритметичното устройство на процесора - примерно 8-битовите процесори на един такт могат да правят изчисления само с 8-битови числа, а примерно 32-битовият чип може да изчислява наведнъж две 32-битови числа. Един 8-битов процесор трябва да изпълни 4 операции, за да изчисли две 32-битови числа.

 

      MIPS - Означава Milions of instructions per second - Милиони инструкции в секунда. Това е показател за скоростта на компютъра. Този показател е по-важен от честотата, защото честотата е едно на ум, но истинската мощност може да зависи от много много други фактори.

 

Инструкции на микропроцесора

 

Дори и най-простите микропроцесори имат огромен и сложен набор от инструкции, които може да изпълнява. Т.н. комплект инструкции представлява специални комбинации от битове, всяка от които има различно значение. Те са записани в самият процесор и се декодират от специално устройство в него. Програмистите не могат да помнят лесно тези комбинации и затова се използва един набор от кратки думи, които ги заместват за тях. Тази комбинация се нарича език за асемблиране за процесора. Т.н. Асемблер превежда тези думи и ги превръща отново в поредица от битове, които процесора може да използва.

 

Ето пример за такива думи - LOADA mem - зарежда число от адрес в паметта и го прехвърля в регистър А на процесора - LOADB mem - същото, но за регистър В - ADD - събира съдържанието на двата регистъра А и В и го прехвърля в регистър С. С тези прости инструкции се пишат всички важни за компютъра програми, но те не са подходящи за професионално програмиране - вместо това се ползват езици от по-високо ниво, които пък представляват набори от по-универсални команди, които пък се превеждат на асемблер от самият език.

 

Изобщо цялата изчислителна работа, която процесора върши се предхожда от многобройно превеждане и превеждане - все пак накрая се стига до поредица от прости изчисления, които се изпълняват от самият процесор.

 

На практика :

Чипсети

 

Чипсета представлява основната интегрална схема на дънната платка. Думата чипсет идва от английски chipset и буквално преведена означава набор от чипове или схемен набор. В общи линии чипсета представлява един или повече чипа, които така да се каже представляват връзката на процесора към всички шини в компютъра и всичките му интерфейси. Поради тази причина за всеки процесор има точно определен чипсет или, по-просто казано - чипсета определя какъв процесор може да имате.

 

Кратка история на чипсетите :

 

Преди да се появят чипсетите освен процесора на дънните платки имало цял куп други интегрални схеми, които вършели тяхната работа. Пример за такъв компютър бил първия IBM PC - на неговото дъно имало около 60 интегрални схеми, които освен, че изисквали много място, което се отразявало на размера на платката, но и повишавали цената както на самата платка, така и на изработката и. Всички компютри преди него също били изградени така. Говорим за годината 81-ва. Няколко години по-късно се появил и първият чипсет - през 1986-та. Той бил предназначен за процесора 286 и бил произведен от компанията Chips&Technologies и се състоял от един единствен чип. Т.е. благодарение на него дъната базирани на него за 286 съдържали само него, процесора, оперативната памет, постоянната памет и конекторите за вход и изход. Това позволило дъната да намалят размера си двойно, а и цената също паднала. Този чипсет, се наричал 82С206 и станал наистина популярен. Идеята за него вдъхновила другите компании и чипсетите затрупали пазара - за различни процесори, платформи и компютри се появили едно- и двучипови чипсети, които понижили цените. Chips&Technologies не завладели пазара, но години след това тя била изключително известна на пазара за видео чипове и чипсети за лаптопи.

 

Северен и Южен мост :

 

Чипсет - в нашият случай на компанията VIA

 

Днес има два типа чипсети - едночипови и двучипови. Едночиповите няма да засягаме, ще спомена, че са запазена марка главно на фирмата SiS. В тази точка ще говорим главно за двучиповите. Дънните платки с такива чипсети са изградени с т.н. архитектура със северен и южен мост. В интерес на истината тя има три компонента в повечето случаи. Двата чипа на чипсета и едно удоволствие наречено SuperIO чип. Единият чип от чипсета се нарича Северен мост - той свързва процесора и неговата шина със по-бързите шини на компютъра - тази на паметта и PCI и AGP шините (в днешно време и PCIe). В него се съдържат примерно контролерите на паметта, контролерите на PCI шината при някои дъна и видеоконтролера. Вторият чип се нарича Южен мост - той е свързан директно към PCI шината и я свързва с по-бавната ISA шина, ако има такава на дъното. Дори и да няма това не значи, че липсва този чип. Той също съдържа интерфейсите за твърдите дискове, за оптичните устройства и за USB порта. Третият чип - SuperIO чипа често не се брои за част от чипсета и не е нужно да се специален за всеки процесор или чипсета.Той дори често се произвежда от отделни компании. Той е свързан към ISA шината и създава интерфейс между нея и паралелните, серийните портове и този за клавиатурата и мишката.

 

 

Оперативна памет (RAM)

 

Съкращението RAM означава Random Access Memory или Памет с Произволен Достъп. На много места пише, че достъпа е произволен, защото всяка колона или ред от паметта е достъпен за процесора. Това е вярно, но и при ROM паметта също могат да се извадят данните от коя да е колона или ред - паметта е с произволен достъп, защото в нея може както да се чете, така и да се записва информация. Вероятно у много от вас се е породил въпрос защо му е на процесора оперативна памет, след като има твърди диск - т.е. защо той не ползва твърдият диск за тази цел ? Съвсем нагледно разликата между оперативната памет и твърдият диск може да се покаже със следният пример. Във всеки офис има големи шкафове, в които се прибират папките. Те наистина побират много папки, но достъпа до тях е бавен - трябва да търсим в кой шкаф или чекмедже се намира тя, а там има и други - т.е. много е бавно и неефективни. В повечето офиси затова на всяко бюро има едни пластмасови тавички, които се наричат органайзери - в тях се слагат само належащите документи, за да са достъпни за ползващите ги бързо. Оперативната памет има същата функция - в нея се слагат само най-важните данни, които трябват на процесора в кратък интервал от време. Пък и твърдите дискове са бавни механични гиганти, които не само, че биха забавили много нещата, ако се ползват като оперативна памет, но и тъй като са механични биха се износили много бързо. Освен това твърдите дискове хронологично са се появили след оперативната памет.

 

Скорост на RAM паметта :

Модули оперативна памет - за лаптоп и настолен компютър

 

Скоростта на оперативната памет се измерва с няколко показателя, на които няма да се спираме подробно. Основната от тях е честотата - честотата определя колко пъти в секунда може да се чете или записва в нея, казано най-общо. Тя се измерва в мегахерци, или наносекунди. Има и други показатели, които пък оказват закъсненията и прочие, но те са сложни, пък и само на специалистите им се налага да ги знаят и затова няма да ги обяснявам тук.

 

Видове оперативна памет :

 

     RAM паметта е важен компонент на компютрите още от самото им начало. Първо  преди много много години вместо RAM памет на чипове се ползвали магнитни сърцевини, омотани в кабели. Това било скъпо, но дало тласък на първите компютри. Все пак няма да го разглеждаме, тъй като не е нито интересно, нито модерно и не ни касае. Първите RAM чипове, които се ползвали в ранните домашни компютри били т.н. SRAM чипове - Static RAM или статична памет. Нека първо да спомена, че всеки чип оперативна памет запазва информацията в специална матрица от елементи, която се дели на редове и колони - всеки елемент, който я изгражда се нарича клетка и може да съхранява само един двоичен бит (1 или 0 - има или няма ток). В статичната памет всеки елемент от матрицата представлява специално електронно устройство, наречено тригер - то се състои от два транзистора и два кондензатора - като протече ток през него това устройство се блокира и започва само да пропуска ток - вече когато тази клетка се чете - се пропуска ток през нея и ако е блокирана тока излиза от нея, попада в специален декодер (от всички клетки с 1-ца) и напуска чипа, като сигнал. За съжаление статичните чипове са твърде скъпи за производство и това крайно ограничавало първите компютри - т.е. за да не станат твърде скъпи инженерите им можели да позволят само малко оперативна памет. Това не било проблем тогава, но с появата на първият по-мощен компютър за бизнес потребителите и домашните потребители се наложило размера на паметта да се увеличи. Тогава на помощ дошла една по-различна технология.

 

    DRAM (Dynamic RAM). Динамичната памет е много по-проста и по-евтина за производство. При нея клетките се състоят от малко елементи - най-вече един кондензатор - когато в него се създаде заряд - все едно се записва 1-ца - за съжаление имало един проблем - този заряд се разреждал с времето (дори и когато чипа бил свързан към захранване - SRAM паметта също губи данните си, когато се спира захранването и). Затова се налагало да се ползват специални схеми, които да опресняват на определен интервал информацията в паметта.

 

 

При появата на DRAM чиповете още не се били обособили специфични модули памет (т.е. платка с чипове RAM на нея, която да се слага в компютъра) и паметта идвала само на чипове. При първият PC компютър паметта още се ъпгрейдвала само с употребата на отделни чипове, но с появата на процесора 286 и AT компютрите се появили и първите модули памет.

 

PS/2 SIMM модул

 

     Първите модули памет били т.н. SIMM памети - те представляват една платка с чипове памет и 30 извода, която се поставя в специален куплунг на дънната платка. На тях няма да се спирам много, само ще кажа, че бяха 2 типа - с ножов и иглен куплунг. Те вече са изчезнал вид. Някои от по-старите компютри ползват обаче дори и днес т.н. 72-пинови SIMM модули (също се наричат PS/2 SIMM модули, защото бяха въведени с този компютър на IBM). Има всякакви видове SIMM модули - с чипове от едната страна, с двустранни чипове, с чип за проверка по четност. с едностранни изводи, с двустранни и прочие. Най-важният начин да ги различаваме е по това дали съдържат обикновена DRAM памет, или EDO (Памет с разширен изход - един вид нова памет DRAM, с по-бързо действие въведена около 1992), понеже ако сгрешим типа памет може да навредим на системата си. Все пак тези памети са рядкост вече затова по-подробно ще се спра на възможностите  за избор при по-съвременните памети.

 

DIMM модул

 

     Следващата стъпка в компютърната еволюция бяха т.н. DIMM модули. Те са разпространени и днес, защото съдържат или SDR SDRAM чипове или DDR SDRAM такива, а вторите се ползват и днес. Не би трябвало да се притеснявате да объркате двата вида модули, защото те имат защита за това - от долната си страна имат един прорез, който не се намира в средата на модула, а леко в страни, за да не може при обръщане да е на същото място - на мястото на този прорез в цокъла има един щифт, който попада в него. При различните видове памет този прорез е на различни места и следователно на съответните цокли за паметта щифта също. Това не позволява да се слагат други видове модули в същият цокъл освен точно предназначените за него

 

Rambus модул памет

 

     RIMM модули - те бяха въведени от Rambus през 1999-та. Те съдържат специален вид памет, който се нарича Rambus RAM памет. Тя има уникален дизайн, който позволява изключително високи скорости на пренос на данни. Имаше главно една причина за популяризирането на тази памет и тя се таи в един договор, подписан от Intel и Rambus през 1996-та, в който Intel се съгласяват да ползват техните памети. За съжаление Rambus паметта е до известна степен по-скъпа от останалите и затова не се радваше на кой-знае-каква популярност. Днес този вид модули и памети се ползват главно в игровите конзоли висок клас, като примерно Nintendo 64 и PlayStation 2.

 

DDR модул памет

 

      DDR SDRAM DIMM модули - ще се спра по-подробно на този вид памет и модули, защото е наистина актуална днес. Първо никъде не съм пояснил какво значи SDRAM и затова ще го направя тук. SDRAM означава Synchronous Dynamic RAM, или Синхронна Динамична RAM памет. При нея се ползва като начин за пренос пакетно пренасяне с висока скорост и затова тя е наистина по-бърза от обикновената DRAM. Тя се появяваше главно на DIMM модули и беше основна памет за системите допреди 2-3 години. Тогава се появи DDR и я измести. Съкращението DDR означава Double Data Rate - Предаване с Двойна Скорост. Това означава в най-общи линии, че реално паметта работи на двойно по-голяма скорост, от шината - но не като удвоява нейната скорост, а просто като прави два трансфера на информация за един такт на системата - по този начин тя не повишава много температурата си, но постига скорост като на два пъти по-бърза памет. Ако вашият компютър поддържа DDR памет и искате да я надградите сигурно ще се затрудните от избора на пазара Първо вижте книжката на дъното, за да видите какъв тип поддържа или фактурата за компютъра ви, за да видите каква имате в момента. В момента на пазара има два типа DDR памет - стандартна и DDRII. DDRII няма да я засягаме, ако имате такава се консултирайте с човека в магазина, от който ще пазарувате и най-добре вземете книжката на дъното си с вас. DDR паметта се различава главно по честотата си. Тя се слага зад кодовото име на паметта ви - примерно DDR333 работи на една втора от честотата на трафик, а това е 166MHz. В общи линии като купувате ще ви трябва да знаете само името и. Също, че модулите са обратно съвместими - т.е. DDR400 може и да работи на шина за DDR333 (но не и обратно)

BIOS (ROM памет)

 

Микропроцесорът сам по себе си не може да върши нищо. За да работи му трябва програма, която той да изпълнява - при предишните компютри, които имаха за основна цел да изпълняват някакъв програмен език, на който потребителя да пише и изпълнява програми тази програма се наричаше интерпретатор и представляваше кратка програма, която инициализира процесора и му указва как и откъде да стартира системата самият програмен език. Освен това съдържаше други малки програми, които да инициализират дисплея, клавиатурата, звуковият генератор, малка таблица със знаците, която се нарича знакогенератор и няколко други малки програми. Всички тези неща се съдържат на един малък чип, наречен ROM чип, или ROM памет (Read-Only Memory - няма да обяснявам подробно, но това в най-общи линии е чип, чието съдържание не се изтрива с изключване на захранването).

 

Технологии на ROM чипове :

 

Flash чип, който съдържа BIOS

 

Технологиите са много и различни, но в най-общи линии най-важните са тези :

 

     ROM чипове с маска : Тези са най-старите чипове. Подобно на първите CD дискове те можеха да се записват само във завода, в момента на производството. При тях се използва маска, която проектира фотокопие на матрицата, с информацията - тази матрица прилича много на решетка - там, където два пресечени проводници се разминават има записана 0, а където са свързани - 1-ца. Това звучи малко сложно (и е, вероятно), но по-просто не мога да го обясня. хоризонталните проводници се наричат адреси, а вертикалните са свързани с декодер и изводи за данни на чиповете. Когато се пусне сигнал на някой от адресите той преминава от него, към всички свързани колони и напуска чипа. Всички ROM чипове работят по този начин. Важното за тези чипове е, че информацията в тях може да се записва само в завода. 

     Programmable ROM (PROM) : По устройство са като горните, но при тях между колоните и редовете има диоди - когато се пусне напрежение, на точно определен ред и колона диода между тях изгаря и там се записва 0-ла. По този начин чипа може да се програмира. 

     Erasable PROM (EPROM) : Подобни на PROM, но могат да се трият - със специална ултравиолетова светлина - за целта имат кварцово прозорче и самият чип се вижда - повечето ранни BIOS чипове в компютрите бяха точно такива. 

      EEPROM (Electrical Erasable PROM - Flash) : Подобни на EEPROM, но могат да се изтриват по електронен път. Днес всички компютри са с такива чипове. По-долу ще разберете защо.

 

BIOS, BIOS Setup :

 

При днешните компютри ROM чиповете съдържат една програма, наречена BIOS (Base Input-Output System - базова входно-изходна система). Тази програма отговоря за стартирането на компютъра и зареждането на операционната система. Тя е записана на един EEPROM чип на дъното на компютъра ви. Целта на използването на такъв чип е, да може тази програма да се обновява Сигурно се чудите защо ? Ами може да се каже, че BIOS съдържа най-важните "драйвери" в компютъра, защото тя инициализира всички устройства в компютъра. Хората, които създават тази програма не могат да знаят какви нови процесори и периферни устройства ще се появят на пазара, а и освен това винаги може да има грешки в нея. При откриване на проблем с нея или несъвместимост на тази програма с дадено устройство или изобщо компанията производител на компютъра пуска нова ревизия, в която този проблем е отстранен - това се нарича ъпдейт за BIOS. Ъпдейти за BIOS за вашият компютър може да намерите на сайта на производителя му, или ако е асемблиран - на производителя на дъното му. Но тук идва една важна забележка - за всеки компютър или модел на дъно, от даден производител има точно определен ъпдейт за BIOS. И дори и да намерите вашият - надграждайте само, ако наистина е необходимо - ъпдейта е много рисковано хоби. След всеки ъпдейт има риск компютъра ви да стане неизползваем. Затова помнете - ъпдейтвайте само ако е необходимо.

 

Екран от BIOS Setup

 

BIOS Setup: Това е програмата, с която можете да настройвате опциите на вашият BIOS. Тези настройки не се съхраняват в самият чип на BIOS, а един друг чип, наречен CMOS памет, в която освен те се съхранява и датата, часа и цял куп друга информация. Този чип се поддържа с батерийка, за да не се губи информацията в него, при изключване на компютъра. В ВIOS Setup можете да влезете при включване на компютъра, с определен клавиш или комбинация - погледнете във вашата книжка на дъното ви коя е тя за вашият компютър (обикновено е F2 или Del). Все пак ако компютъра ви работи добре не е нужно да пипате тези настройки.

Дънната платка

 

Дънната платка е основата на всеки компютър. Можем спокойно да кажем, че дъното е самият компютър, защото има дори и дъна, които включват в себе си абсолютно всички негови части. Историята на дънато върви успоредно с историята на компютрите, но през годините то също претърпяло известно развитие. Първите компютри били изградени на т.н. S100 шина, и при тях нямало обособено дъно - самият компютър представлявал няколко платки, поставени на слотове от тази шина, свързани помежду си, като процесора бил на една, паметта на друга и прочие - от там идва и термина дънна платка или motherboard - платка майка, тъй като шината S100, която свързвала компонентите на компютъра била реализирана като печатна платка с множество слотове, свързани помежду си, в които се поставяли платките с различните компоненти. Вероятно едно от първите дъна, които изглеждали като днешните било това на т.н. компютър Apple I, защото то включвало абсолютно всички компоненти за компютъра, освен захранването. След това дъната се развили в историята и се появили нови неща по тях, като чипсети, стандартизирани интерфейси за разширение и прочие.

 

 

 

Компоненти на дънната платка

 

На схемата горе може да видите снимка на една обикновена (вече леко поостаряла) дънна платка, на която са означени основните компоненти, които се съдържат на всички днешни такива. В следващите редове ще опиша с по няколко думи какво представлява всеки от тях.

 

• Конектор за флопи : Това е стандартен 34-изводен иглен конектор за флопи. Той се използва за свързване на флопидискови устройства, чрез лентов кабел. В днешно време вече рядко ползваме флопита, тъй като компакт-дисковете и флаш паметите предлагат един много по-лек, гъвкав и удобен начин за пренос на информация от компютър на компютър, но какво пък - хубаво е човек да знае, че има такава букса на дъното си. При сглабяне имайте в предвид, че третото краче на конектора липсва - на същото място, на буксите на лентовият кабел има запушен отвор - това е с цел да се избегне неправилно свързване на кабела и ако ви се наложи да свързвате флопи внимавайте с това.

• ATA конектори : ATA/IDE конекторите се използват за свързване на твърди дискове - в наши дни старите АТА стандарти вече се заменят от SATA и скоро ще изчезнат от дънните платки, но това още не е станало, тъй че - най-добре да знаете, че и този конектор има ключ, който пречи неправилно свързване. ATA конекторите също са иглени, като тези на флопитата, но са с повече изводи - 50. Ключа се намира в средата на първият ред и също кореспондира със запушен отвор на буксата в края на съответния лентов кабел.

• Конектори за DIMM памети : В тях се поставят модулите на оперативната памет. Без значение дали говорим за SDRAM, DDR или Rambus памети всички те идват под формата на някакъв DIMM модул - естествено при закупуване на памет за вашият компютър трябва да проверите дали се поддържа тя от дънната платка - като тип, модул и честота на която работи.

• Цокъл за процесор : Т.н. socket определя това какъв процесор можем да сложим в дънната платка. Преди години Socket A беше най-разпространеният за процесорите на AMD, но днес е изместен от по-нови стандарти. При тези на Intel в момента най-разпространените са Socket 478 и Socket 775. Преди години се използваха обикновени цокли, в които процесора просто се пъхаше. Това обаче криеше рискове от повреда на самият чип, при неправилно поставяне, тъй като изискваше сила. От 486 насам, това обаче се промени - въведоха се т.н. ZIF цокли - Zero Insertion Force - при тях има едно специално лостче, което при повдигане освобождава крачетата на процесора и той може да се извади изключително лесно - при преносимите компютри вместо краче има нещо, прилично на болче, което се развива със специален инструмент или отвертка.

• Чипсет : Чипсета е основната интегрална схема на дънната платка и той определя нейните характеристики. Той е чипа, който прави дънната платка такава.

• Конектор за захранване : Чрез тази букса се извършва връзката между захранването и дънната платка.

• Портове за мишка и клавиатура : В днешно време основният стандарт за такива е PS/2, носещ името на тези компютри на IBM. Те обаче се изместват от USB вече и скоро също ще станат отживелица. Принципно около тях няма нищо важно, което трябва да запомните, освен едно - двете букси, видими от гърба на кутията адски си приличат и затова са оцветени различно, за да се различават - лилавият е за клавиатура, а зеленият - за мишка. И да не може да ги различавате по това едва ли ще е проблем, защото обикновено има означения над тях на задният панел на кутията.

• USB портове : Нямат нужда от коментар

• Паралелен порт : Още едно нещо, което скоро ще стане излишък, заместено от USB.

• Порт за джойстик/MIDI - Gameport : Към него се свързват по-старите джойстици, а също може и музикални инструменти по стандарта MIDI, ако той се поддържа от звуковата карта.

• Изходи от звуковият чип : Ако дъното идва с вграден звук, обикновено изводите са реализирани, като отделни букси, които се виждат на задния панел. Някои платки, обаче имат и отделен иглен конектор, за връзка с букси на предният панел на кутията или други подобни.

• AC97 аудио чип : Последните години той се наложи като стандарт за вграден звук. Обаче той не представлява истински хардуерна звукова карта, а по-голямата част от работата му се върши от софтуера - затова се нарича също AC97 Audio Codec. Освен тези чипове много се наложиха и тези на Xear, които предлагат чудесен 5.1 звук с програмата Xear3D.

• Изход за LAN : Също обикновено се намира като букса на гърба на кутията, но на тази платка изглежда са кривнали малко ;) - предлага възможност за връзка с локална мрежа.

• AMR слот : Вече рядко се виждат такива по дъната - в него се поставя специална карта, която предлага разширение на функциите на вграденият звуков чип - основно примерно добавяне на възможности за модем и т.н. - AMR означава Audio Modem Riser.

• CNR слот : Същата работа като AMR, но мъничко по-различна ;) - Communication and Networking Riser - предлага разширения за модем и LAN връзка.

• AGP слот : Специализиран слот за разширение за връзка с графични карти. Вече се измества от новите PCI Express.

• PCI слотове : Една от основните шини за разширение днес - също ще бъде заменена скоро с PCI Express.

 

ФормФактори :

 

Това, което разделя дъната на различни видове е т.н. формфактор. Формфактора определя това с какъв размер и разположение на по-важните компоненти е дънната платка или по-просто казано - в каква кутия ще може да влезе тази платка и в някои случаи -  с какво захранване ще работи. Примерно не може да натъпчете АТХ дъно в кутия за АТ дъна. Днес най-разпространени са т.н. АТХ дъна, или дъна с АТХ формфактор. Нека разгледаме всички останали формфактори.

 

      PC/XT дъна - това е стандарта на първите дъна, които се опитаха да поставят такъв. Те бяха въведени с първите IBM PC дъна. Благодарение на отвореният си стандарт те бяха лесни за копиране и благодарение на това веднага се появиха множество клонинги. Сигурно се питате защо някой ще иска да създаде дъно, което да не се копира и то с отворен стандарт - ами просто често това е един от най-лесните начини да се направи един стандарт популярен. 

      АТ дъна (Advanced Technology) - тези дъна бяха проектирани за наследника на PC/XT - също се наричаха пълни АТ - били доста популярни по време на 386 ерата.  

      Baby AT дъна - IBM взеха стандартното АТ дъно и внесоха в него подобрения - намалиха размерите и внесоха поддръжка за по-нови процесори. Всички дъна от второто поколение Pentium I до Pentium II са такива.

 

Дънна платка

 

      АТХ дъна - Това е подобрена версия на Baby АТ дъната - те позволиха добавяне на PCI и AGP слотове, а процесора бил изместен по-близо до захранването, за да ползва неговият въздушен поток. 

      Mini-ATX дъна - Същите като ATX, но с намалени размери.  

      microATX - АТХ дъна с още по-малък размер. Главно за т.н. bare bone системи - често те нямат цокъл за процесор и идват със запоен такъв. Имат малки възможности за надграждане и най-често се ползват в мултимедийните системи. 

      FlexATX - По-гъвкав вариант на microATX системата 

      LPX - Вече остарял дизайн - състои се от една платка с процесора и паметта и другите компоненти и още една платка - платка-за-надграждане, която съдържа разширителните слотове. Слага се в легнали кутии най-вече 

      Mini LPX - по-малък вариант на LPX спецификацията

 

NLX дънна платка

 

      NLX - Още една платка, нуждаеща се от платка-за-надграждане. Никак не е популярна вече. 

      BТX (Balanced Technology Extended) - нова разработка на Intel, за която се предполага, че ще е наследник на АТХ. 

      micro- и picoBTX - по-малки варианти на BTX 

miniITX дънна платка

      MiniITX - Разработка на VIA - изключително малки платки за сет-топ устройства и други подобни. 

      WTX (Workstation Technology Extended) - Голяма по размер платка, за работни станции с голяма мощност. 

 

 

Графичните карти

 

Графичната карта е устройството, което превръща хилядите сигнали, подадени от процесора в образ, който всеки от нас може да види на монитора. Как са се появили графичните карти ? Преди години, на първият персонален компютър - Altair 8800 не му трябвала графична карта, защото той общувал с потребителите, благодарение на няколко реда светодиоди. Това обаче било трудно за ползване и тогава бил изобретен прародителя на графичната карта - за съжаление не можем да я определим като такава и затова няколко реда по-долу ще разберете коя е била първа. Дотогава ще ви държа в напрежение с излишни факти. И така - картата, създадена за Altair била всъщност цял компютър, който получавал в цифров вид знаците, които трябвало да изведе на екрана и ги извеждал. Това не било сензация тогава, защото тя буквално била просто половината от един сериен видеотерминал. След това се появили други компютри, които се усъвършенствали с годините - най-честият начин за създаване на видео тогава бил с т.н. буфер за кадри. При него процесорът върши работата по създаване на видео кадрите и след това ги подава на един чип, наречен контролер за електроннолъчева тръба - вече този чип ги превръщал във видеосигнал. Първата истинска видеокарта се появила през 1981-ва с първият IBM PC. Т.н. MDA - Monochrome Display Adapter можел да извежда само текст в различни режими и то само със степени на сивото, но бил истинска сензация тогава. Друга графична карта, с монохроматичен образ беше Hercules, която била същински бум за времето си. Първият PC цветен видеоадаптер бил CGA (Color-Graphics Adapter), който предлагал цветен образ 320х200 с 4 цвята или монохромен с резолюция 640х200. Няколко години, с появата на Windows и цветните монитори вече графичните карти тръгнали във възход. Днес стандартът за видеокарти е VGA - (Video graphics array), въведена с PS/2 компютрите на IBM.

 

Ускорител от серията Voodoo

 

Освен да създават образи по получени от компютъра команди днешните графични карти предлагат една функция, която ни позволява да играем всички тези 3-измерни игри, които нашумяха последните години. Това е т.н. хардуерно ускорено 3D-рендериране. Първите 3D-ускорители идваха обикновено на отделна платка, която се слагаше в отделен слот и работеше в тандем с графичната карта, като спомагаше 3D-обработката използвайки сигнал получен със специален кабел, който свързваше изхода за монитора на едната карта със специален вход на другата. Това представлявал един от първите достъпни за потребителите ускорители - Matrox Jonesology. Несъменено най-популярните такива обаче и до ден днешен си остават Voodoo на компанията 3Dfx. Освен този начин на връзка се използваше и още един - чрез специален конектор, който се намира на VESA-съвместимите графични карти и се нарича VESA-feature connector. Днес, обаче графичните карти и чипове идват със вграден 3D-ускорител и цял куп други полезни неща спомагащи 3D-рендерирането.  

 

Процесори и памет :

 

Графичната карта много напомня на дънна платка - тя включва процесор, оперативна памет, чип с BIOS и контролери за общуване със системата и монитора. Процесорите на графичните карти, или т.н. графичен процесор е много сходен по устройство с микропроцесора. Графичният процесор, обаче е специално проектиран, за извършване на сложни математически и геометрични изчисления, които са необходими за създаване на образа. (прочетете статията за микропроцесорите) Повечето графични чипове имат дори повече транзистори и от днешните микропроцесори. Поради тази причина те отделят и много топлина - ето защо те са покрити от огромни радиатори, които да ги охлаждат. Освен подобрените инструкции графичните процесори използват специални програми, които анализират постъпващите данни, и ги обработват така, че да се получи по-качествен образ. Тези подобрения са специфични за различните чипове - днес най-големите производители на такива - ATI и nVidia използват различни такива методи за това.

 

Всички графични процесори използват два метода за подобряване на картината :

 

       FSAA (Full-Scene Antialiasing) - за изглаждане на ръбовете на 3-измерните обекти

       AF (Anisotropic filtering) - за рендериране на по-контрастни изображения

 

Всеки производител на графични чипове също развива и различни допълнителни техники за подобряване на качеството на цветовете, фона, триизмерните модели.

 

По време на работата си графичният процесор разхвърля около себе си всякакъв вид информация - данни, недообработени резултати, цели картини и какво ли не. За да съхранява тези неща той се нуждае от малко пространство - ще бъде доста бавно да се прехвърля обратно в компютъра, за да се ползва неговата памет и затова графичните карти имат своя оперативна памет. Част от тази памет също се използва и като буфер за кадри - в него се вкарва информацията за готовите кадри, и след това чипа, който ги превръща във видео сигнал може да ги визуализира. Този чип се нарича Цифрово-аналогов преобразовател (на английски - DAC - Digital to analog converter) или DAC. Някои карти имат по повече от един такъв чип, за да се постигне по-висока скорост на обработка.

 

В началото един от най-големите проблеми на видеокартите беше точно с тази памет - данните стигаха от процесора до нея прекален бавно и това беше безкрайно ограничение за картите. Все пак колкото и бърз чип да сложим как той да работи с реалната си скорост, след като получава информацията твърд бавно ? Причините за това бяха в ограниченията на PCI шината. За щастие се появи разрешение на този проблем - AGP.

 

Интерфейси :

 

Графичната карта се свързва първо на първо с дънната платка. От нея тя получава захранването си (в някои случаи днес - вече не) и информацията, която трябва да рендерира. Тя може да се свърже с дънната платка, чрез един от тези интерфейси :

 

       PCI

       AGP

     PCIe - PCI Express е най-новият от трите интерфейса за графични карти (и не само). Той позволява много високи скорости на трансфер между дънната платка и графичната карта. PCIе също позволява към един компютър да се свърже повече от една графична карта.

 

Изходи на графична карта

 

Повечето графични карти имат повече от един куплунг за монитор. Най-често два - един цифров и един аналогов. Цифровият (DVI - на снимката - белият в средата) най-често се ползва с LCD монитори, а аналоговият (VGA - на снимката - синият в дясно) - за монитори с електроннолъчева тръба. Освен това графичните карти могат да имат и т.н. TV Out - или изход за свързване с телевизори или дори TV In / Capture port - за получаване на аналогова видеоинформация и записването и в компютъра. Те идват с различен по вид куплунг - на снимката TV-Out куплунга е черното кръгче вляво. Това е т.н. S-Video порт - новите телевизори идват с такива - ако вашият притежава обикновен видео вход, а графичната ви карта е със S-Video - ще се наложи да ползвате кабел-преходник, който се доставя с графичната карта. По-старите графични карти идваха директно с обикновен чинчов видеожак, но какво да се прави - времената се менят, а стандартите - с тях.

 

Вградени графични адаптери :

 

Свикнали сме да мислим за графичните карти, като за отделни платки, но това не винаги е така. На пазара днес има голям избора от висококачествени, високопроизводителни графични карти и всички те са идеални за потребители, които искат да играя игри или да обработват 3-измерни модели на компютъра си, но както може да се очаква - не всички потребители са такива. Има хора, които си купуват компютъра за текстообработка или достъп до интернет и нищо друго - заслужава ли си примерно един офис компютър да има графична карта с мощност по-голяма от тази на процесора му, на цена колкото целият компютър ? Едва ли. Затова са се сетили производителите на дънни платки и пуснаха такива с вградени видеокарти. При тях всичките компоненти на графичната карта са вградени на самата дънна платка. Обикновено това става, като те или са част от чипсета (примерно в чипсетите на SiS и новите на nVidia има такива) или са като отделен видеочип - обикновено тези са по-производителни, защото същите се ползват и в обикновените видеокарти. Тези карти обикновено са с ниска производителност и не стават за игри, въпреки, че новите чипсети от nVidia предлагат едно чудесно вградено видео, подходящо и за игри. Има и системи, които просто не могат да избегнат използването на вградена видеокарта - примерно лаптопите - новите модели обикновено предлагат избор между видео вградено в чипсета, а за маниаците на игри има и такива с отделни видеочипове и памет. (на картинката в дясно виждате чипсета SiS M760GX, какъвто има моят лаптоп Acer 3000 - чипсета идва с високопроизводително вградено видео Mirage II и изобщо не ме ограничава в играта на съвременни 3D игри) Защо памет ли ? Ами може би съм пропуснал да спомена едно нещо - вградените видеочипове - без значение какви са обикновено използват вместо своя памет, част от системната, размера на която се настройва от BIOS. Въпреки това при някои нови машини с вградено видео (главно лаптопи - и то от висок клас) се среща и възможността вграденият видеочип да е подплатен със своя памет. Впрочем ако говорим за лаптопите - вграденото им видео беше до известна степен пречка за мобилните потребители, които поради някакви причини искаха да го надградят, но не можеха, защото като е вградено това е невъзможно - това обаче вече се променя, защото наскоро се появиха и видеокарти за преносими компютри под формата на miniPCI модул.

 

DirectX и OpenGL :

 

DirectX и OpenGL са АPI-та (Application Programming Interfaces - интерфейси за приложения). API-тат служат като посредник между програмите и софтуерът, като им помагат да общуват без затруднения - има хиляди модели графични карти и всяка идва със свой език и особености. Ако програмистите на игри трябваше да мислят за всяка една от тях то писането на игри щеше да е много по-бавен процес - вместо това, когато те пишат игрите и програмите, които ползват графичните възможности на картите те използват тези API-та. Те са част от операционната система и предлагат единен език за всички приложения, които ползва графичният хардуер.

Звуковите карти

 

Кратка история на звуковите карти :

 

Съвременна звукова карта

 

Преди да бъдат изобретени звуковите карти компютрите можеха да възпроизвеждат само един звук - бипването. Въпреки, че можеше да се променя честотата на звука и продължението на това бипване или да се редуват много такива - наистина можеше да се получава някакъв звук, но той все пак си оставаше едно бипване или примерно най-доброто, което можеше да се получи би било нещо като монофонична мелодия. Е, не беше толкова лошо де - имаше много хубави DOS игри, които можеха да се похвалят с доста сносен звук. Първоначално то се използваше само като предупредителен сигнал. По-късно бяха написани компютърни игри, които можеха да използват звуковият генератор за създаване на музика - тя не беше много реалистична, но все пак беше нещо. Потребителите на PC компютри дълго гледаха със завист собствениците на Macintosh, защото те притежаваха добри звукови възможности още от началото. За наше щастие това се промени в края на 80-те, когато се появиха първите качествени звукови карти за РС. Едно по-ранно такова устройство беше CoVox, което се свързваше към паралелният порт и със специална програма можеше да възпроизвежда сравнително качествен моно- звук. Като схема то беше наистина просто и след като тя се появи в Интернет, заедно с драйвера, немалко любители можеха да позволят сами да си направят такава за старият компютъра - а това, че е на паралелен порт, а не на шина я прави наистина подходяща за стари лаптопи, без звук. По времената на Windows 3.0 пък се появи и един драйвер, който можеше да използва вграденият говорител за възпроизвеждане на звук - аз съм правил такива експерименти, но изводите от тях бяха, че ако компютъра вместо говорител има пищялка (buzzer) звука никак не беше ефектен след това. Първата звукова карта беше представена от IBM през 1987-ма (наричаше се Music Feature Card) и тази година остана в историята, защото оттогава започнаха да се появяват всички карти, които поведоха историята днес, включително и SoundBlaster, която е стандарт. Днес несъмнено можем да кажем, че компютъра може много повече от бипване - вече можем да гледаме DVD филми с пространствен звук или да играем компютърни игри освен с триизмерна графика, но и с обемен, качествен звук.

 

SoundBlaster 16

 

Но как се разви историята след Music Feature Card ? Една от най-ранните звукови карти за PC, които станаха наистина популярни беше тази на AdLib, която беше базирана на чипа OPL2 от Yamaha (тази компания освен най-качествените музикални инструменти правеше дълги години и много качествени звукови чипове). AdLib поставиха стандарт, който за съжаление се запзи твърде кратко - почти веднага след излизането на картата на AdLib, в края на 87-ма се появи първата истинска звукова карта, която можеше да възпроизвежда качествен звук използвайки едновременно два стандарта за неговото генериране - карта, която се превърна в стандарт с годините - SoundBlaster.

 

Първо нека поясня какво е толкова специалното около картата SoundBlaster. Звуковите карти имат за цел да генерират различни тонове и шумове, които могат да се определят просто като звуци. За да се генерират тези звуци, обаче има два метода :

 

• Генериране на звуци, които са електронно генерирани - използва се т.н. синтезаторен чип, на който се подават данни и той генерира тези звуци. На този принцип работят електронните синтезатори, но той има един недостатък - звуковете звучат малко неестествено и фалшиво - компютърно. Този метод просто е неподходящ за възпроизвеждане на истински качествен звук, който да звучи естествено, защото звуците се генерира компютърно - т.е. компютъра генерира звуци, които се изчисляват, така, че да звучат правилно и като информация изпълнявана от програмата тези звуци се изчисляват от самият компютър.

• Генериране на звуци, които предварително са превърнати в цифров вид, от естествени източници - примерно записани с микрофон и т.н. Тогава за компютъра тази информация не е звук, а информация, която определя звуците, които ще се генерират после и преубразуват във вид, който потребителя може да чуе. Каква е разликата ? Ами разликата е колкото между видеофилм и образ от компютърна игра - при играта компютъра определя мястото на всичко и в паметта му има много ясен модел, на който всеки един детайл си има ясно местоположение, определено от компютъра - това, което се получава си личи, че е синтетично. Докато при видеофилмите, записани на компютъра - те са за компютъра просто данни - не може да определи, че на определен кадър има определен образ, а просто възстановява картината, по информацията, която има. Е, и това може да не е достатъчно ясно, но няма значение - важното е, че и двата метода са много важни, но за да бъде една звукова карта пълноценна трябва да поддържа и двата стандарта.

 

И така. Първите звукови карти бяха насочени предимно към компютърните игри. Тъй като при първите компютърни игри звука се генерираше по цифров път - Music Feature Card и AdLib работеха със синтезаторен чип. Уникалното при SoundBlaster беше, че тя поддържаше и двата споменати по-горе варианта. Фирмата, която въведе тази невероятна карта е Creative и тя и до днес е водеща в тази област, но тъй като новите технологии позволиха създаването на много по-евтини варианта Creative в момента работят главно на фронта на създаването на професионални звукови карти и висококачествени звукови чипове за дънните платки от висок клас.

 

Цифров и аналогов сигнал :

 

При обикновените звукови уредби, които работят по аналогов път (примерно тези с аудио касети) звука се възпроизвежда, като се превръща в електричен сигнал с различен волтаж - това е т.н. аналогов звук. При него различните волтажи представят различна височина примерно. При цифровият звук нещата стоят по по-различен начин - при него височините на тоновете, и всички характеристики се представят чрез различни цифри, кодирани в двоичната бройна система. Т.е. звука е поредица от 0-ли и 1-ци. Но все пак, за да се използва компютъра за създаване на звук се ползват говорители, а те могат да превръщат във звук само аналогов сигнал. За това се налага да се прави конверсия между тях. Така конверсия се налага и когато превръщаме аналогов в цифров сигнал, примерно като записваме звук на компютъра с микрофон - за да стане тази конверсия реалност се използват устройства, наречени ЦАП и АЦП - съответно ЦАП - Цифрово Аналогов Преобразовател, за конверсия от цифров във аналогов вид, и АЦП - Аналогово-Цифров Преобразовател - за конверсия от аналогов във цифров вид. Точно такива устройства са в сърцето на всяка звукова карта.

 

Днешните звукови карти :

 

Звукова карта и нейните изходи

 

Днешните звукови карти са много по-усъвършенствани от времената на простите ЦАП карти, които освен този чип не съдържаха нищо повече. Днешните звукови карти освен преобразователите съдържат и много по-напреднали технологии. Един от основните им елементи е т.н. DSP или Digital Signal Processor - това е процесор, който може да обработва поточни цифрови сигнали - при звуковите карти той служи за подобряване на плътността на звука и създаване на 3-мерен такъв. Освен това служи и за обработка на входящите сигнали. Този процесор също се нуждае от памет, за да работи, понеже той е цялостен процесор, като този на компютрите и графичните карти - затова звуковите карти идват и с определен обем оперативна памет, която DSP-то ползва, по време на работата си. И така - ето основните компоненти на една звукова карта - DSP, което по шината осъществява връзка с процесора и обработва поточните сигнали, които постъпват от него. По време на тази обработка, обаче този чип извършва изчисления и затова има малко памет, в която да съхранява резултатите. Обработените сигнали се подават към ЦАП, който е свързан с усилвател и със звуковият изход на картата. Входовете на картата пък, също са свързани с усилвател (този за микрофона, само - Line-In не се усилва) и с АЦП, свързано с DSP чипа. Освен тези елементи една съвременна звукова карта може да има още много много компоненти. Е, в последните години, обаче това е вярно само за скъпите, професионални модели - в действителност с появата на един чип, наречен AC'97 се сложи край на скъпите звукови карти, които се поставят на слот и се даде начало на ерата на вграденият звук. 

 

AC'97

AC'97 звуков чип

 

AC'97 (съкратено от Audio Codec '97) е стандарт, който е въведен от Intel, през 97-ма и се използва главно при вградени на дънната платка звукови карти и модеми. Израза Audio Codec (Codec - Coder/Decoder) означава кодиране на аналогови сигнали в цифрови и декодиране на цифрови в аналогови и в общи линии е означение за комбиниран ЦАП/АЦП. Като хардуер AC'97 се състои от два компонента - единият е т.н. AC'97 цифров контролер, който е част от I/O чипа на чипсета и AC'97 кодека, който е аналоговата част. AC'97 представлява висококачествена 16- или 20-битова аудио архитектура, за персонални компютри и се използва масово в днешните мултимедийни компютри. AC'97 поддържа 96kHz 20-битов стерео или 48kHz 20-битов многоканален звукозапис и възпроизвеждане. Звуковият чип може да е вграден в дънната платка или да идва на карта, която се поставя в CNR слота (виж дънна платка). През 2004-та се появи Intel Hidh Definition Audio, което би трябвало да стане заместител на AC'97 в тяхните системи. Фирмата Realtek сега е основен производител на AC'97 чиповете и на повечето дъна, поддържащи този стандарт има именно такива. 

 

Звукови системи :

 

За да се създаде истински качествен звук днешните звукови карти използват напреднали системи от колони и усилватели, за звук с високо качество. Системите за обемен (surround) звук се състоят от повече от една колона, които са свързани с т.н. Dolby Surround декодер или директно със звуковата карта. Типа на тези системи се определят с един показател, който определя колко колони има в тях - примерно 5.1 системата показва, че има 5 отделни колони - 4 във всеки от ъглите на пространството, и една, която служи за център и се слага между предните два. .1, пък показва, че системата има и woofer, който отговаря за ниските честоти или бас ефектите. Все пак 5.1 системите са насочени по-скоро към домашните системи за домашно кино. В компютрите се използват по-често 2.1 системи, които при правилно разположение спрямо компютъра и слушателя създават усещане за обемен звук (емулация на съраунд). Звуковите системи могат да се свържат по няколко начина с компютъра - с аналогова връзка с обикновени чинчове, с цифрова S/Р DIF връзка или при скъпите, професионални карти - със нестандартен интерфейс.

 

Интерфейси с компютъра :

 

Преди години най-разпространеният слот за звукови карти беше ISA. Още помня и моята Yamaha OPL3, която си работеше безпроблемно на ISA и изкарваше страхотен звук. Днес повечето дъна има качествени вградени карти, които поддържат дори пространствен звук. Обаче често те са недостатъчни за любителите, особено на игри и филми и те предпочитат да ползват по-качествени допълнителни звукови карти - те се свързват към компютъра чрез PCI или PCI express слот. Вече има и външни USB звукови карти, които позволяват по-качествен звук, без смущенията от шините вътре в компютъра и са насочени предимно към преносимите компютри и малките компютри с малки възможности за ъпгрейд.

Твърди дискове

 

Днес твърдите дискове се използват като основен носител за съхранение на файлове в компютъра (такива носители са наричат масова памет). Почти е немислимо да говорим за персонален компютър без твърд диск, а сървърите и работните станции съдържат дискови масиви от десетки такива. Само за 30-тина години твърдите дискове извършиха невероятна еволюция, като от огромни, тежи, скъпи и неточни гиганти се превърнаха в малки, бързи, висококапацитетни и неприлично евтини носители на информация - единственият им недостатък днес е механичната им същност, която вече ги превърна в едно от най-бавните устройства в компютъра и вероятно в бъдещето ще бъдат изцяло заместени от новите флаш носители.

 

История :

 

Първия твърд диск бил представен от IBM през далечната 1956 г. от IBM. Имало формфактор от 60 сантиметра и капацитет от 5MB информация. почти 20 години по-късно бил представен усъвършенстван модел, носещ името Winchester, което по-късно станало определително за този тип твърди дискове - т.н. твърд диск тип Уинчестър. През 1977-ма година на пазара било представено 14-инчово устройство, с капацитет от 30MB, създадено от компанията Shugart. От този момент насам технологията започва неудържимо развитие - диаметърът на плочите започнал да намалява все повече и повече, а капацитетите тръгнали нагоре, благодарение на новите технологии за нанасяне на магнитният слой и по-прецизните системи за четене/запис. Днес благодарение на новите технологии се постигат невероятни устройства, с размер на плочата от 1,8" диаметър и капацитети до 5GB, насочени към преносимите устройства, а твърдите дискове за настолни компютри вече надминават капацитети от 300GB, правейки 20-те мегабайта на първият диск в IBM PC направо смешни. Стандартният размер на твърди дискове за настолни компютри днес е 3,5" и това е така от началото на 90-те, до сега. При преносимите компютри размера намалява от 3,5" при първият преносим компютър с твърд диск (Toshiba T1200 - 1988-ма година), до 2,5", които са превърнати в стандарт днес и дори 1,8" при новите свръхпортативни машини.  

 

Капацитет и производителност :

 

Твърд диск (за лаптоп)

 

Днешно време в настолните компютри се ползват дискове между 30GB и 100GB. Данните се запазват върху диска под формата на файлове. Файла в най-общи линии е низ от байтове. Байтовете могат да представляват ASCII кодове, примерно за знаци в текстов файл, но могат да бъдат и част от кода на програма или база данни или дори пиксели от GIF изображение. Това няма никакво значение - във всички случаи говорим за низ от байтове. Когато процесора се нуждае от тези байтове той подава заявка на контролера на твърдият диск и си ги получава. Има два начина да измерваме производителността на твърдите дискове :

 

      Скорост на данните : Скоростта на данните показва какво количество данни в секунда може да изпраща диска към системата. В днешно време скоростта на стандартните дискове варира между 40 и 133 Mb в секунда (Mbps). Тази скорост се определя от две неща - контролера на твърдият диск и IDE контролера, вграден на дъното. 133MBps не е много впечатляващо, в наши дни, но новият SATA интерфейс и подобрената му версия SATAII ще доставят на потребителите скорости от 150MBps и 300MBps - и все пак - твърдите дискове си остават бавни механични гиганти - скоростта на трансфер и 1GBps да е, това няма да помогне, ако самото устройство на диска не позволява четене с по-висока скорост. Все пак ако има място, където ИТ да не може да се меси - несъмнено това е физиката.

 

      Време за търсене : Времето за търсене показва какво закъснение има между заявката, подадена от процесора за даден файл и времето в което първият байт от него ще бъде преведен по шината. То обикновено варира между 10 и 10 милисекунди (хилядни от секундата). Лесен начин да се обясни какво точно представлява то е един пример от реалният свят - примерно да вземе училищната библиотека и да си представим, че тя е един твърд диск. Библиотекарката е контролера на този твърд диск, а един ученик - контролера, в дънната платка. Да предположим, че учителят му (фигуративно - процесора) е казал да му донесе една книга (която ще представлява нашият файл). Ученика отива в библиотеката и подава заявка за книгата на библиотекарката. Тя започва да търси книгата и открива местоположението и с помощта на документацията за книгите в библиотеката (това е малко излишно, но е добър пример да се представи какво върши FAT таблицата във файловата система). След това книгата се намира на някой рафт и предава от библиотекарката на ученика, който вече я предава на учителя си. Ето какво представлява т.н. seek time при твърдите дискове. В нашият случай това е времето между заявката от учителя и получаването на книгата.

 

Следващият важен показател за твърдите дискове е неговият капацитет, или количеството байтове, което може да побере.

 

Устройство на твърдите дискове :

 

Твърд диск - отвътре

 

Първият компонент от твърдите дискове, който е изключително важен, защото осигурява връзката между диска и процесора е дисковият контролер. Това е една платка, която е видима от външната част на кутията и обикновено се намира отдолу. Тя съдържа електронни схеми, които управляват диска и куплунг, наречен дисков интерфейс. Той е различен за различните дискове - днес има три най-употребявани такива - PATA (IDE), SATA и SCSI. За настолните компютри и лаптопите също се различават дисковете, но принципа на интерфейса е еднакъв - разлика има само в размера на плочите (3,5" - настолни и 2,5" - преносими), захранващите напрежения и размера на интерфейса. Платката е свързана с електрическият стъпков двигател, който върти плочите и с четящите глави, които осигуряват достъп до информацията. Четящите глави се управляват с т.н. гласова бобина - те са монтирани на метална рамка, в края, на която има електромагнитна намотка, поставена между два магнита - в зависимост от тока, който се подава на бобината се управлява позицията на главите спрямо диска. Следващият компонент са плочите - те обикновено са свързани на пакет от няколко с обща ос. За всяка има по две двойки глави - четене-запис, по една за горната и долната част. В центъра на всяка плоча има специално пространство, на което няма магнитно покритие - място за излитане и кацане. То служи като писта за главите - там се приземяват, когато диска е изключен и от там излитат при включване - както споменах главите се движат на по-малко от милиметър да повърхността - те буквално летят върху въздушна възглавница, създадена от скоростта на въздушният поток.

 

• Кутията : Механиката на твърдите дискове и по-специално плочите им, е много чувствителна на механични въздействия, прах и т.н. Ето защо всичко, освен контролера му е затворено в уплътнена метална кутия, с цел защита от тези влияния. Тази кутия е херметически затворена, но не и запечатана  - чрез специална баро-връзка се позволява изравняване на наляганията между вътрешността на диска и заобикалящата го среда - ето защо всеки твърд диск си има определени граници на налягане и надморска височина, в които може да работи - известен е случая с учени от хавайска обсерватория, които имали проблеми с твърдите си дискове, поради голямата надморска височина на съоръжението - след като установили това са наложило да минат на нечувствителни към този фактор носители, като флаш памети, RAM-дискове и т.н. Причината, поради която възниква това ограничение е, че при работата си диска трябва да създаде определен въздушен поток, за да се образува въздушна възглавница, под повърхността на главите. Това, обаче поражда един проблем - баро-връзката позволява при определени условия в диска да се получи конденз, който може да го унищожи, при включване - затова когато внасят преносим компютър или само твърд диск от една среда в друга, разликите в температурите на които е по-голяма от 10 градуса винаги изчаквайте поне 2 часа диска да се климатизира към новата температура, преди включване.

• Шпиндел : Оста, към която са прикачени плочите на диска се нарича шпиндел. Тя се върти от високоскоростен и много прецизен електродвигател, който се контролира с висока точност от контролера на диска.

• Глави : От всяка страна на всяка плоча са намира двойка глави - за четене/запис. Те са прикачени в края на огъваема пластинка, наречена плъзгач. Главите се изработват по много прецизна технология от модерни материали, като керамика и други, но в същността си и до ден днешен представляват едно и също - обикновени електромагнити.

• Рамо : Плъзгача с главите за четене и запис е прикачен към издължена метална пластина, която се нарича рамо. Заедно взети всички рамена на диска погледнати отстрани много напомнят на гребен и затова се наричат и с това определение.

• Ос на механизъма с главите : Тя придържа механизма с гребена и главите към кутията и служи като опорна точно за преместване. За плавното предвижване на този механизъм се поставят лагери в тази част от него.

• Магнитни / Гласова бобина : Те отклоняват механизъма с главите и спомагат за правилното му позициониране над диска - преди години тази работа се вършеше от стъпков двигател, но тази технология беше бавна, шумна, скъпа и чувствителна на въздействия, като например температура. Освен това се случваше да се дестабилизира, примерно поради вибрациите и така диска 'загубваше пътечката си' и се налагаше преформатиране.

• Лентов кабел : Свързва главите с контролера на диска - по него се подава информацията, която трябва да се запише и се получава прочетеното.

• Плочи : На тях се записва информацията - те са покрити с феромагнитен материал, по който се образуват малки полярни молекули, наречени домени - магнитното поле от главата може да позиционира тези молекули в пространството и така после информацията да се прочита по получената от четящата глава последователност от импулси, индуктирана в нея от тези молекули.

• Конектори за интерфейс и захранване : Това е гърба на платката-контролер - чрез тези конектори се осигурява връзка с компютъра, посредством интерфейсът на диска, и към захранването, за да се получи необходимото за работата на диска напрежение - 5V за електрониката и 12V за мотора - при дисковете за лаптопи се ползва само едно напрежение - 5V.

• Джъмпър за избор MA/SL/CS : IDE Интерфейсът позволява да се настройват по-две устройства на една шина, по принцип главно/подчинено - вижте повече за това в IDE интерфейс

 

Запазване на информация :

 

Разположение на секторите върху твърд диск

 

Информацията се запазва върху плочите на сектори и писти. Пистите са разположени като концентрични кръгове на повърхността, а секторите ги разделят. Всеки сектор съдържа точно определен брой байтове - примерно 256 или 512. Хубаво е да спомена, че това разделение не е физически създадено върху плочата, а един вид мислено - то се определя от дисковият контролер и операционната система.

 

Форматиране :

 

Форматирането означава изтриване на информацията от диска, или промяна на структурата на плочите му - сектори и писти. Има няколко вида форматиране.

 

      Форматиране ниско ниво (low level formatting) - при него в абсолютно всеки сектор на диска се записват само и единствено 0-ли. Обикновено като се закупи нов диск те са форматирани точно така. 

      Форматиране високо ниво (high level formatting) - при него се създава файловата система - т.н. FAT таблица или базата данни на NTFS системата. След този вид форматирането диска е готов да записва данни.

 

Интерфейси :

 

Интерфейсът представлява начинът на свързване на дадено устройство към компютъра - в наши дни най-разпространеният интерфейс за твърди дискове е IDE (също се нарича PATA вече), но той бавно се измества от SATA и скоро IDE дисковете и контролерите ще останат само в историята - нищо ново под слънцето - при първият PC този интерфейс беше ST506 от дисковете на Seagate и се очакваше той да се запази, но скоро се превърна в отживелица. 

 

SCSI не е стандартен интерфейс при PC и затова често се налага

при употребата на такива устройства да се ползват адаптерни карти, като тази

 

SCSI : Друг интерфейс, който беше дълги години стандарт при твърдите дискове особено при Macintosh компютрите е SCSI (може да се чете, като съкращение на английски Ес, Си, Ес Ай, но обикновено се произнася просто - скъзи). Основите на спецификациите му били поставени още през 70-те години. Водещата в тази сфера тогава фирма Shugart го въвела, но първоначално под името SASI (Shugart Associates Systems Interface) - интерфейс за свързване с масови памети, базиран на шинната концепция на големите машини на IBM. През 1979 г. и повторно през 1981/82 г. тази спецификация бе представена за одобряване от комисията X3 на ANSI, като името било променено на SCSI ( Small Computer Systems Interface ). Създаденият тогава стандарт, станал по-известен като SCSI-1. По-късно специално за носители с директен достъп (например твърди дискове) бил разработен т.нар. Common Command Set, основен команден набор, който бил приет от повечето производители. През 1986-та започнала работата по стандарта SCSI-2, базиран на този набор от команди. За разликат от IDE/ATA SCSI е нещо повече от интерфейс за масови памети. Поради голямата пропускливост на този интерфейс той е подходящ за всякакви устройства, които разчита на пренос на данни с висока скорост - твърди дискове, оптични устройства, скенери, флопидискови устройства с голям капацитет (Zip, Jazz - т.н.), както и за връзка с други компютри със SCSI адаптер. Към SCSI шината директно могат да бъдат включени до осем устройства. По принцип всяко устройство (host-adapter) може да управлява други осем, подчинени спрямо него, устройства. Коректното обозначение "host-adapter" се използва рядко, заменено от думата 'контролер', най-вече, защото става дума за твърди дискове. Не само високата скорост на трансфер е причина за интереса към SCSI. Host-адаптерът, поставен в компютъра, само осъществява връзка с SCSI-шината (50-жилен лентов кабел). Същинският контролер, вграден в свързаните устройства притежава висока степен на интелигентност - при SCSI компютърът задава своите команди не като отделни импулси, а като поредица от командни битове от Common Command Set - подобно на ATAPI пакетите при ATA. Моето мнение за SCSI, обаче никак не е положително - засега не съм имал компютър с такъв интерфейс и се радвам от това - SCSI настройката е сложна и объркваща - едим мой приятел има SCSI CD-записвачка и направо е кошмар - често пъти толкова се ядосва, че просто отива и иска от някой друг назаем друга такава. Просто в наши дни този интерфейс се среща сравнително рядко и затова при много програми не е предвидена поддръжка за него - е, и без това е рядкост, но и скоро ще си замине, заедно с PATA, заместен също от SATA.

 

За външните твърди дискове (заводски такива или домашно направени, със стандартен диск и кутия с адаптер) има основно два интерфейса - това са USB 2.0 или FireWire.

 

Нестандартни идеи за масова памет :

 

Наскоро попаднах на една стара статия от 93-та, в която са описани технологиите, които най-вероятно ще изместят твърдите дискове в близките тогава години. Много обичам да чета такива стари статии, защото те показват най-добре как всъщност иначе невероятно бързо развиващият се технически прогрес не бърза в действителност толкова много ;) . Ето вижте няколко фрагмента от тази статия :

 

• Floptical - съчетание от две технологии : Технологията на т.нар. Floptical е удачна комбинация от познатия магнитен запис (Floppy - дискета) и оптичната следяща система (Optical). Използваната среда е подобна на стандартна 3,5" дискета. Все пак изискванията към магнитния слой са значително по-високи, тъй като на носителите могат да бъдат записани до 21MB информация ( Уау ;) бел. ав.). Принципът на действие е всъщност доста прост - главата за четене/запис се позиционира значително по-прецизно чрез лазер. По този начин става възможно пътечките да са разположени много по-близко една до друга, което води до повишаване на капацитета. Floptical-устройствата могат да четат и записват и стандартни дискети (720K и 1,44МB), което прави използването им много по-интересно. Но въпреки очевидните преимущества те все още не могат да се наложат над флопидисковите устройства. Floptical са много подходящи за архивиране на данни, като предоставят възможност за незабавен достъп до тях. Високият капацитет е предпоставка за използване в графични приложения и при обработката на изображения.

• Сменяеми твърди дискове : Сменяемите твърди дискове функционират по съвсем друг принцип. Рамките за поставянето им вече се предлагат в компютърните конфигурации, по-късното добавяне също не представлява проблем. Предлагат се варианти за ST506, IDE/ATA и SCSI-дискове. В този случай носителят е истински 3,5" твърд диск. Той се закрепва в рамката по начин, непозволяващ случайното му изваждане по време на работа. Захранването и интерфейсът към контролера са изведени към широк куплунг, като контактът се осъществява автоматично при поставяне на диска в носещата рамка. Това решение се предлага на доста изгодна цена, но крие някои сериозни недостатъци. Например при поставяне на нов твърд диск в носещата рамка трябва да се промени и конфигурацията в CMOS паметта на компютъра. Ако необходимите параметри не са под ръка, спасението е само в налучкването (по онези времена настройката на нов диск не беше само в свързването му към компютъра и изчакването на автоматичното му откриване от BIOS - тогава се настройваше диска така, че да отговаря на някой от предварително зададените типове - колони, цилиндри, сектори - всичко трябваше да се знае, ако диска не фигурира в списъка с типове). Самите рамки се произвеждат от много фирми и поради липсата на стандарти понякога възникват чисто механични проблеми. Пренасянето на дисковете също не е безопасно. При удар би могло да възникне задиране на главите, което да доведе до загуба на ценни данни. Използването на тези устройства е удобно за пренасяне на големи количества данни (например за фотонабор) или в случаи, когато данните трябва да са защитени от чужд достъп.

• Магнитни дискове на Syquest : В този случай се сменя не цялото запаметяващо устройство, а само средата за запис. Дискът е поставен най-често в пластмасов корпус и е с капацитет от 20 - 150MB. Предлаганите устройства са предимно на американският производител Syquest и могат да се намерят на цени под 600DM (статията е от 93-та година) (за 44MB). Принципът на действие е идентичен с този на твърдите дискове - главата за четене/запис се плъзга над въртящият се с голяма скорост диск. Затова и мерките за сигурност тук са същите. Все пак носителят може да се транспортира значително по-безпроблемно. Устройствата се предлагат във варианти за вграждане в компютъра и в отделен корпус. Интерфейсът най-често е SCSI, а по-новите варианти са с IDE/ATA. Така става възможно използването с различни компютърни системи - Apple Macintosh, NeXT, Commodore, Amiga и работните станции Sun. Цената за 44-мегабайтов диск вече е под 120DM, а за 88-мегабайтов, който може да се използва само със специално устройство - над 160DM. Тук става актуален въпросът, дали не е по-изгодно използването на сменяем хард-диск, тъй като цената за 125MB устройство е значително под 350DM. Областта на използване на този тип носители е предимно при обмен на големи количества информация, само за архивиране - цената е прекалено висока.

• Bernoulli-устройства : Т.нар Бернули устройства са комбинация от твърд диск и флопидисково устройство. Сходството се дължи на редица детайли, които са принципно общи, но различно решени технически Носителят и тук е магнитен диск, който обаче се върти със значително по-високата от тази на дискетите скорост (около 2000 оборота/секунда), но около два пъти по-бавно от обичайните на твърдите дискове (тогава - 3600 оборота/секунда). Носителят се състои от пластмасова касета, в която е поставен диск с магнитно покритие. При поставяне в устройството се отваря прозорец, който прави диска достъпен за главата за запис/четене, както при 3,5" дискети. Бернули-дисковете също трябва да бъдат форматирани преди първото използване. Въпреки, че средата за запис напомня по-скоро еластичният носител при дискетите, отколкото на метален твърд диск, принципът на действие е различен. При дискетите главата за четене/запис се плъзга директно по повърхността. При твърдите дискове тя се движи винаги на части от милиметъра над нея. Принципът на Бернули гарантира сигурността на данните - мекият еластичен диск при бързо въртене се държи като механично твърд. Главата се плъзга на въздушна възглавница съвсем близо над повърхността на носителя (0,13 микрометра). Това позволява много висока плътност на записа, която се изразява във висок капацитет (до 150MB). Непретенциозната механика на сменяемия носител се отразява и на цената - нова 150MB касета струва под 550DM ( представете си - днес за стотинки получаваме повече с едно CD ). По този начин се дефинира и областта на използване - обмен на големи обеми данни с възможно най-висока степен на сигурност.

• Магнитооптични устройства : Макар, че с високата си цена все още звучат за нормалният потребител като музика от бъдещето, магнитооптичните устройства са вече достатъчно "узрели" за серийно производство. Принципът им на действие е съвсем различен - общото с флопидисковите устройства и твърдите дискове са изчерпва с въртящият се носител. Той се характеризира с комбинирано използване на лазерна техника и магнитен метод на запис. По този начин се достигат капацитети от 128MB (при 3,5" устройства с цени между 3000 и 5000DM) и 650MB (при 5,25" устройства с цени над 4000DM). Носителят може да се записва и от двете страни. При силно фокусиран лазерен лъч с диаметър само 0,9 микрометра се загрява специален слой от изкуствена материя, в който са разположени и магнитните частици. След това "плуващите" в меката пластмаса частици се подреждат с магнитно поле. При изключването на лазера те, образно казано, се замразяват. Четенето става чрез значително по-слаб лазер, който се поляризира по различен начин от отделните частици. Тази поляризация се отчита и по този начин се възстановяват първоначалните данни. Магнитооптичният диск може да се изтрива и записва отново като твърд диск. За тази цел лазерният лъч загрява за части от секундата съответната област до около 160 градуса. Така магнитните частици губят своята полярност и могат да бъдат отново подредени при следващият запис. Стойностите за скоростта за предаване на данни и времето за достъп са значително по-слаби от тези на твърдите дискове, позиционирането на главите също е толкова бавно. Времената за достъп от около 30 милисекунди са отчитат като върхови при магнитооптичните устройства. Все пак тези недостатъци се компенсират с лесно обслужване, висока сигурност на данните и голям капацитет. Носителят е евтин - 650MB струва около 250DM. Друга разновидност на оптичните носители са т.н. WORM дискове. Те могат да се записват само веднъж, след което могат да се четат многократно. Тяхната област на приложение е преди всичко в архивирането на данни. Те предлагат сигурност, че записанието данни няма да бъдат променени или изтрити. 

 

 

 

CD-ROM дискове и устройства

 

Днес е немислимо да говорим за компютърна конфигурация без CD или DVD устройство. Независимо да ли ги ползваме, за да запазим своята музика, информация или компютърен софтуер те се превърнаха в стандартен носител на всякакъв вид данни в нашето ежедневие. Днес CD-тата станаха толкова евтини за производство, че все повече и повече компании ги използват за да правят безплатни рекламни кампании и промоции, а компютърните CD-записващи устройства направиха достъпен и на обикновените потребители записът на информация върху дискове.

 

Кратка история и принцип на действие :

 

CD устройство

 

Предшественика на днешните CD-ROM устройства е един продукт на Philips, който се появи в началото на 90-те. Това е възпроизвеждащото CD-устройство, или т.н. CD-Player - с годините те замениха касетите в аудиосвета точно така, както замениха дискетите при персоналните компютри. Тези устройства възпроизвеждаха музика, записана в цифров вид на дисковете и предоставиха една възможност на тях да се записва софтуер отново в цифров вид. Един компакт диск побира около 700Mb информация, което е наистина повече, в сравнение с флопидисковите, които побират около 2.8 Mb максимално. Това беше втората причина, поради която дисковете се популяризираха толкова бързо - с развитието на компютрите софтуера стана прекалено обемист за старите дискети и трябваше да се открие някакъв нов носител. Какво представлява компактдиска ? Първите можеха да се произвеждат само в заводът, от специални машини, като се произвеждаха направо със записаната информация на тях. При CD-устройствата се използва оптичен метод на четене и лазер - самият компактдиск се произвежда от поликарбонат със шприцоване, в матрица, на която се записана информацията. След това диска, който се получава е напълно прозрачен, а той трябва да отразява лазерният лъч - затова отгоре се нанася слой алуминиево фолио, което отразява лъча, а върху него - защитно покритие, което да предпази фолиото от повреда. Информацията е записана на диска, благодарение на множество вдлъбнатини, които се формират от матрицата - те са подредени спирално от вътре на вън и формират пътечка - местата с вдлъбнатини пречупват лъча по различен начин, след отражението му от фолиото за разлика от местата, които нямат вдлъбнатини. В действителност това, което влияе на лъча не са самите вдлъбнатини, а склоновете, които ги формират. При четенето имаме лазер, който е насочен към диска - той се отразява от фолиото и се връща в четящото устройство - в него има призма, която отклонява лъча и го насочва към оптичен сензор. Така се прочита информацията. Този начин за записване на информацията крие един недостатък - не могат да се запишат две единици една до друга, защото няма как да има два наклона един до друг, без лазера да отчете промяната между тях - затова при записа на CD се ползват специална преработка на двоичната система - 8-битовите числа се записват с 14-битов код, при който няма риск да има две единици една до друга.

 

Скорости на четене :

 

Записващо CD/DVD устройство за лаптоп

 

При първите CD-устройства се ползваше специална скорост на четене, която беше точно определена - тъй като на всички CD-носители гъстотата на информацията беше една и съща скоростта на четен се определя единствено от скоростта на въртене. Тя беше точно 530 оборота в минута, което в данни ще рече - 150Kb/s. Тази скорост беше далеч по-ниска от скоростта на ранните твърди дискове и дори на някои флопидискови устройства. Тя обаче остана в историята като Single Speed (1x) и се превърна в еталон за всички последвали я скорости. Днешно време примерно, като означим някое устройство за 52х това означава, че то е 52 пъти по-бързо от Single speed. Това обаче не е съвсем така. Принципно това е вярно за всички скорости до 16х, но от тях нагоре се използва един трик за следващите скорости - използва се буфер, който запазва информацията за определена част от четенето - вече от 16х нагоре се контролира не скоростта на въртене, а скоростта на предаване от буфера.

 

Интерфейси :

 

За връзка на CD устройствата с компютъра се използват няколко стандарта - за вътрешни устройства - SCSI и IDE(ATA), а за външни - USB и Firewire.

 

Записваеми дискове :

 

С времето дисковете са наложиха все повече и повече и беше ясно, че скоро ще изместят дискетите - за да стане това, обаче трябва да се измисли начин, който да позволи на домашните потребители да записват свои дискове. Тук се появиха записваемите дискове или CD-R - при тях не се използват вдлъбнатини за запис на информацията, а друга технология - върху поликарбонатната основа се нанася слой от фоторезист (материал, който потъмнява при светлина, с определена дължина на вълната - в нашият случай лазерната). В главата, която чете информацията се вгражда допълнителен, по-мощен лазер, който служи за запис. При записа с него се създават точици или чертички от потъмнял фоторезист, които не позволяват на лазерният лъч при четене да се отрази и да попадне в сензора - т.н.  няма нужда от вдлъбнатини.

 

Презаписваеми дискове :

 

При тях носителя е същият, като при записваемите, но се използва по-специален фоторезист, който при друга дължина на вълната става отново прозрачен - по този начин се позволява информацията да се трие, но затова се вгражда в главата трети лазер, който отговаря за триенето.

 

Капацитет на дисковете :

 

Стандартните CD-ROM носители побират точно 650 или 700MB информация. Нека вземем един прост пример какво означава това - една дебела книга, с не особено много картинки в PDF формат би отнела около 15MB - това ще рече, че в един CD-носител могат да се запишат около 40 такива книги, които иначе биха заели свободно една средно голяма домашна библиотека. Ето и друг пример - една новела може да бъде средно от около 60 000 думи, като примерно средно една дума от нея да е около 10 букви, а една буква заема един байт - един байт е приблизително една 7 000 000 от капацитета на един  диск - следователно на един такъв диск могат да се съберат около 1000 такива новели. Впечатляващо, а ? О, това не нищо, ако се приложи и компресия - тогава наистина можем да бъдем изумени. Ето една таблица, която представя някои капацитети на компактдискове :