Scheda 3

MEMORIE DI MASSA
La memoria principale ha un costo (per bit) piuttosto elevato, sia pure in diminuzione; essendo basata su una tecnologia a semiconduttore, richiede un’alimentazione elettrica costante (se viene a
mancare, l'informazione è persa).
Per disporre di uno spazio di memoria ampio e che conservi stabilmente l'informazione, si fa uso di
memorie ausiliarie, dette di massa, realizzate con hardware che consenta un costo per bit relativamente basso e la possibilità di mantenere le informazioni anche in assenza di alimentazione elettrica.
L'accesso a queste memorie è molto più lento (vari ordini di grandezza, a seconda del tipo di dispositivo) rispetto a quello della memoria centrale. Inoltre il tempo d’accesso è variabile in quanto dipende dalla posizione fisica effettiva dell'informazione, mentre la RAM, come dice lo stesso acronimo, il tempo d’accesso è indipendente dalla posizione.
Dischi magnetici
Caratteristiche comuni:
sono costituiti da piatti rigidi (hard disk, in genere di alluminio) o flessibili (floppy disk), e ciascuna
superficie è coperta da materiale magnetizzabile (leghe di nichel e cobalto, bario e ferrite o altro);
sono posti in rotazione a velocità angolare costante (CAV, Constant Angular Velocity );
un servo-meccanismo (attuatore) comanda un braccio sul quale è montata una testina di lettura/scrittura per ciascuna superficie utile del disco in modo che le testine si muovano in senso radiale; la combinazione del movimento dei bracci porta-testine e della rotazione del disco permette la lettura/scrittura sull'intera superficie;
per mezzo delle testine di scrittura, l'informazione (binaria) viene organizzata in tracce (track)
concentriche; uno dei parametri costruttivi di un disco è il numero di tracce per pollice (tpi,
tracks per inch);
ciascuna superficie del disco (piatto) è a sua volta suddivisa logicamente in fette, dette settori
(sector) o blocchi, separati tra di loro da zone non usate (gap);
il numero di bit per settore è costante, quindi la densità di scrittura è maggiore in corrispondenza
del centro del disco; la densità di registrazione dei bit è misurata in bit per pollice (bpi, bit per
inch);
più dischi rigidi possono essere imperniati solidalmente a formare un'unica «pila» (diskpack); in
tal caso ogni gruppo di tracce equidistanti dall'asse di rotazione prende il nome di cilindro;
la testina può essere posizionata a passi radiali discreti, a partire da una posizione qualsiasi, in
un tempo variabile e dipendente dalla distanza fisica tra le due posizioni, permettendo un accesso al blocchi di informazioni.
L'operazione che porta alla realizzazione di tracce e settori e alla marcatura di quelli eventualmente
difettosi è detta inizializzazione o formattazione (format) ed è in genere caratteristica e diversificata tra i vari sistemi operativi.
L'informazione registrata sul disco è perciò, dal punto di vista fisico, identificabile attraverso più
coordinate:
numero del cilindro;
numero della traccia in tale cilindro;
numero del settore di tale traccia.
La numerazione delle tracce può essere progressiva sulle diverse superfici dei diversi dischi oppure
ristretta all'ambito di una singola faccia; in quest'ultimo caso devono essere considerate ulteriori coordinate: quale lato del disco (inferiore o superiore) e quale disco della pila. Appositi circuiti (disk
controller), che ormai hanno la complessità di veri e propri microprocessori, facilitano le operazioni
di gestione dei dischi a chi deve scrivere il software di base. È invece il Sistema Operativo che rende trasparente l’uso dei dischi sia all'utente finale sia al programmatore.
Sui dischi non è possibile accedere ad una singola informazione: occorre leggere o scrivere un intero settore. Ad esempio, per modificare un singolo byte, è necessario leggere il settore che lo contiene, modificare il byte in memoria e riscrivere il settore. I tempi di accesso all'informazione sono tipicamente dell'ordine di diversi millisecondi. L’accesso ai dischi è in parte “diretto” (posizionamento della testina sulla traccia), in parte “sequenziale” (lettura/scrittura del settore).
Parametri caratteristici:
Tempo di posizionamento (seek time): è il tempo necessario perché il braccio porta-testine
raggiunga il cilindro su cui si trova l'informazione da reperire ed è direttamente proporzionale al
numero di tracce attraversate, al diametro del disco e alla velocità e precisione degli attuatori.
La pubblicità quota talvolta il seek time di lettura invece del più lungo seek time di scrittura; in
genere viene dichiarato il tempo medio (average seek time);
Tempo di latenza (latency time): è il tempo impiegato perché, nella rotazione del disco, il settore cercato giunga in corrispondenza della testina di lettura. È inversamente proporzionale alla
velocità di rotazione del disco; in genere viene indicata la latenza media, pari a metà del tempo
per una completa rotazione del disco.
Tempo di trasmissione (transmission time): è il tempo necessario perché il blocco cercato transiti sotto alla testina e dipende dalla velocità di rotazione del disco, dalla densità di registrazione
e dalla dimensione in byte del blocco. Il tempo di trasmissione T si può calcolare come:
Tempo d'accesso (access time): è la somma del tempo di posizionamento e della latenza; talvolta la pubblicità confonde deliberatamente il tempo d'accesso con il tempo di posizionamento.
Il tempo d'accesso medio (average access time), dato dalla somma delle medie è l'indicazione
più significativa e più frequentemente pubblicizzata delle prestazioni di un disco.
Data transfer rate: è la velocità del flusso di dati in lettura o scrittura, misurata normalmente in
kbit/s o Mbit/s, tra il disco e l'unità centrale.
Hard disk
I piatti degli hard disk sono racchiusi in contenitori sigillati e in assenza totale di pulviscolo. Le testine di lettura/scrittura, dotate di un alettone, «volano» alla distanza di pochi micron dalla superficie del disco, senza venire in contatto con essa, tenute sospese da un cuscinetto d'aria. Ciò consente
un'alta velocità di rotazione dei dischi (oltre 3600 rpm, revolutions per minute o giri al minuto) e
quindi brevi tempi di accesso alle informazioni.
L'insieme del disco (o del disk pack), le parti meccaniche e l'elettronica di controllo prende il nome
di disk drive, e nei dispositivo moderni la capacità minima è in genere superiore al gigabyte (attualmente i PC di basso costo sono dotati di hard disk di 8Gbyte).
La tecnologia persegue il miglioramento dei disk drive agendo su vari fronti. Per migliorare il seek
time (oggi dell'ordine di alcuni millisecondi) si riduce la latenza aumentando la velocità di rotazione
del disco. Da 2400 rpm dei dischi degli anni '80, con una latenza che in base alla formula precedentemente riportata era di 0.5 x (60/2400) = 12.5 ms, si è passati a 3600 rpm nei primi anni '90 con
latenza di 8.3 ms, a 4500 rpm, a 7200 rpm, con una latenza di 4.17 ms. Al di sopra di questi limiti
(10 000 rpm o 14 000 rpm, con latenze di 3 ms e 2.1 ms) aumenta sensibilmente il costo della meccanica a causa della necessità di utilizzare cuscinetti a fluido al posto dei cuscinetti a sfere che fo nderebbero.
Altro fronte per migliorare i dischi è l'aumento di densità di informazione. Un primo importante risultato è stato il passaggio dalla magnetizzazione longitudinale a quella verticale: i domini magnetici possono assumere in tal modo una densità molto maggiore.
Anche le testine di lettura/scrittura si sono evolute: le testine tradizionali sono di tipo induttivo: i
domini magnetici in movimento sul piatto (per la rotazione) inducono un campo elettrico nella testina e l'elettronica del drive trasforma le variazioni in sequenza di numeri binari. Le testine più innovativi utilizzano il principio della magneto-resistività: alcuni materiali cambiano la propria resistenza elettrica in presenza di un campo magnetico. In tal modo i domini magnetici in movimento
sul piatto alternano la resistenza della corrente che scorre all'interno di queste particolari testine
dette MR (Magneto Resistive) e le variazioni sono trasformate in sequenze di zeri e uni. Le testine
MR (in genere distinte per lettura/scrittura, al contrario di quelle induttive) consentono domini più
piccoli, aumentando il numero di tracce per pollice e il numero di bit per pollice, incrementando così la capacità degli hard disk.
Densità ancora maggiori si ottengono con ricorso alla meccanica quantistica: le testine di tipo GMR
(Giant MR) sfruttano il principio secondo il quale gli elettroni possiedono proprietà che consentono
loro di essere incanalati attraverso materiali che bloccherebbero particelle non mosse "a onda" (il
principio è lo stesso su cui si basa il microscopio a scansione elettronica). Ma aumento della densità significa diminuzione dell'altezza di volo delle testine: l'altezza di volo oggi è in genere di 0.1 o
0.2 m (per un raffronto, il capello umano ha un diametro di circa 100 m).
La ricerca prosegue, oltre che nella direzione di aumento della velocità e capacità, anche in quella
dell'affidabilità, migliorando i materiali impiegati e la loro resistenza. Si è così passati da un MTBF
(Medium Time Between Failure, tempo medio tra due guasti) di circa tre anni, proprio dei dischi
degli anni '80, a un MTBF di oltre un secolo (un milione di ore di funzionamento) dei migliori drive
oggi in commercio.
Dischi rigidi removibili
Sino ad alcuni anni fa, tra le unità disco di grossi sistemi (supermini, mainframe) erano comuni le
unità a disco rigido removibile (removable hard-disk); tali unità permettevano l'intercambiabilità
dei piatti nella medesima unità di lettura-scrittura. L'operatore poteva cambiare i pacchi di dischi (i
cosiddetti "padelloni") mettendo così in linea dei supporti removibili ad accesso diretto. Questo genere di dispositivo è scomparso dai moderni grossi sistemi mentre a livello di personal computer si
sono diffuse unità in grado di leggere dischi removibili di piccolo diametro, costituiti da piatti rigidi
da 5", 3.5" e 2,5", racchiusi in una custodia di plastica, con capacità di centinaia di megabyte e un
tempo d'accesso medio paragonabile a quello dei dischi fissi. Dispositivi di questo tipo sono cons igliabili nelle situazioni in cui ci sia necessità di memorizzare grosse quantità di dati senza necessariamente conservarne costantemente l'accesso in linea e come dispositivo per compiere copie di sicurezza (backup). Non esistono standard, e i diversi prodotti utilizzano tutti soluzioni proprietarie.
Tra i più diffusi dispositivi di questo tipo vi sono gli Zip e i Jaz della Jomega, i Bernoulli e i
Syquest.
Floppy disk
Il floppy disk non è mai organizzato in pile ed è costituito da uno strato di mylar coperto di materiale ferromagnetico e racchiuso in un involucro di plastica, provvisto di una feritoia attraverso la
quale le testine leggono/scrivono. In origine si distinguevano in:
hard-sectored: a ciascun settore è associato un piccolo foro (visibile) nel supporto e una fotocellula si occupa di controllare che l'inizio del settore coincida con la posizione della testina;
soft-sectored: in fase di formattazione, all'inizio di ciascun settore viene memorizzata una certa
configurazione di bit che ne consente il riconoscimento.
Attualmente è in uso soltanto il secondo tipo. Esistono floppy in tre diametri standard (misurati in
pollici):
8" con guscio plastico flessibile, da tempo in disuso;
5.25" con guscio plastico flessibile, ora in disuso;
3.5" con guscio plastico rigido, gli unici sopravvissuti;
La densità di lettura e registrazione delle informazioni è progressivamente cresciuta, e si parla comunemente di supporti con densità singola (SD, Single Density), ormai scomparsi, densità doppia
(DD, Double Density), densità alta (HD, Hight Density) e densità extra-alta (ED, Extra high Density).
I dischi che permettono complessivamente sui due lati capacità sino a 2 Mbyte (non formattati), impiegano un materiale ferromagnetico a base di cobalto e ossido di ferro e le singole particelle di
materiale si orientano longitudinalmente in due sensi sulla superficie del disco; i dischi a densità
extra alta (fino a 4 Mbyte non formattati) impiegano invece leghe di bario e ferrite, e le singole particelle vi si orientano verticalmente (ciò consente di aumentare la densità di scrittura). Per ragioni di
compatibilità, in tali dischi è raddoppiata la densità di scrittura in ogni traccia ma il numero delle
tracce è rimasta invariata (135 tpi, che è uno standard di mercato). Generalmente i disk-drive permettono la lettura/scrittura di supporti anche se scritti con densità inferiore a quella massima possibile (downward compatibility).
Rispetto agli hard disk, i floppy presentano lo svantaggio di una minore velocità (tempi di accesso
dell'ordine di 500 ms). Ciò è dovuto al fatto che le testine di lettura/scrittura sono a contatto della
superficie, come in un registratore magnetico, e pertanto la velocità di rotazione deve essere cont e-
nuta per evitare il surriscaldamento (circa 300 rpm); inoltre, mentre i dischi rigidi sono in continua
rotazione, i floppy sono normalmente fermi, e si pongono in rotazione solo per il tempo necessario a
un'operazione di lettura o di scrittura. Infine, la non rigidità del supporto comporta deviazioni delle
tracce (runout) con conseguente necessità di correzione costante del fenomeno da parte del braccio
porta-testina.
Floppy disk ad alta capacità
Alcuni costruttori hanno sperimentato tecniche per aumentare drasticamente la capacità dei floppy
disk (decine di MB), superando il loro principale limite costituito da una ridotta densità delle tracce
per le difficoltà da parte della testina a riconoscerle e a mantenersi allineata ad esse in base alla lettura dei dati contenuti nella traccia stessa.
Un primo tipo di dispositivo si basa su due strati di materiale magnetico: il sottostante, inizializzato
in fabbrica, fa da «servo» e contiene un segnale che guida le testine di lettura/scrittura; lo strato superiore contiene le informazioni con densità di diverse centinaia di tracce per pollice.
Un'altra tecnologia (floptical disk) prevede invece la realizzazione, mediante tecnica olografica, di
tracce ottiche sovrapposte a quelle magnetiche; le testine di lettura/scrittura sono guidate da un raggio laser.
Queste tecnologie, tuttavia, non hanno trovato la diffusione di mercato attesa, in quanto i costi non
sono competitivi né rispetto ai normali floppy, né, per esigenze di elevate capacità di memoria, rispetto agli hard disk removibili.
Dischi ottici
Un disco ottico (optical disk) è un dispositivo costituito da un piatto rigido sul quale viene proie ttato un raggio laser; sulla superficie del piatto i bit sono scritti in modo che il tipo di riflessione
della luce laser sia differente per i valori zero e per i valori uno.
Le possibili organizzazioni sono fondamentalmente due. Il primo tipo è organizzato come segue:
l'informazione è memorizzata sequenzialmente in un'unica traccia a spirale lungo la quale la
densità di scrittura è costante: in questo modo la superficie è sfruttata al massimo;
Il disco ruota a velocità lineare costante (CLV, Constant Linear Velocity): quando le testine sono posizionate vicino all'esterno del disco la rotazione è più lenta; cresce invece all'avvicinarsi
delle testine all'asse di rotazione del disco; in questo modo è mantenuta costante la velocità di
lettura dei bit;
per accedere ai dati, la testina di lettura o lettura/scrittura, imperniata a un braccio, si muove sino ad allinearsi con la traccia a spirale in un punto precedente il dato cercato, poi la segue fino
ad incontrarlo;
per effettuare la lettura, un raggio laser (diffuso dalla testina) viene indirizzato sulla traccia; la
luce riflessa dalla superficie viene rilevata e decodificata;
l'accesso non sequenziale alle informazioni è più lento rispetto ai sistemi a velocità angolare costante e tracce concentriche, a causa della mancanza, in una traccia a spirale, di precisi riferimenti radiali e angolari.
Il secondo tipo di organizzazione presenta analogie con i dischi magnetici:
l'informazione viene organizzata in tracce concentriche;
ciascuna superficie (piatto) del disco è a sua volta suddivisa logicamente in settori, separati tra
di loro da gap;
il numero di bit per settore è costante, quindi la densità di scrittura è maggiore in corrispondenza
del centro del disco (la superficie verso l'esterno risulta sottoutilizzata);
la testina di lettura/scrittura, imperniata a un braccio, si muove in senso radiale mentre il disco
viene posto in rotazione a velocità angolare costante;
è possibile un accesso veloce alle informazioni sia diretto, sia sequenziale.
Quella dei dischi ottici è una tecnologia recente (metà degli anni '80) e in forte evoluzione. I suoi
vantaggi sono molti, tra questi:
una densità di memorizzazione, a parità di superficie, potenzialmente molto superiore rispetto
alla tecnologia magnetica;
maggior sicurezza: grazie alla lettura tramite laser, le testine non si avvicinano mai a più di 1
mm dal disco; inoltre ditate e polvere non modificano considerevolmente le caratteristiche di riflessione, i campi magnetici non influiscono, ecc.;
maggiore durata nel tempo non essendoci rilevanti problemi di ossidazione dei supporti.
possibilità di produzione di copie mediante stampa, in particolare per quanto riguarda i CDROM.
I principali tipi di dischi ottici e le relative tecnologie sono descritte nel seguito.
WORM (Write Once Read Many): il disco è realizzato con un materiale di memorizzazione (tellurio o polimeri opachi) racchiuso in un sandwich di piatti in plastica; la scrittura consiste nella «bruciatura» di un minuscolo punto (pit), e la presenza o assenza (land) del foro creato da tale microbruciatura determina le proprietà di riflessione del supporto e quindi il valore del bit. Non esiste ancora
una standardizzazione per questi prodotti: un disco scritto da un dispositivo di un certo tipo difficilmente può essere letto da un altro. Esistono dischi nei diametri di 5, 8, 12 e 14 pollici. La capacità di un disco WORM varia da 300 a 700 Mbyte per lato per dischi da 5".
MO (Magneto-Optical): i dischi magneto-ottici sono costituiti da un sandwich di policarbonato o
vetro e materiale magnetico, ruotano a velocità angolare costante e i dati sono organizzati in tracce
e settori. Il loro funzionamento sfrutta due leggi fisiche: la temperatura di Curie e l’effetto di rotazione di Kerr. La scrittura avviene immergendo l'intera superficie del disco in un campo magnetico
e riscaldando con un laser (della potenza di circa 40 mW) i punti che devono essere scritti. Quando
il laser porta la superficie oltre la temperatura di Curie, il materiale, solo in quel punto, assume una
polarità magnetica pari a quella del campo in cui è immerso. Il resto della superficie rimane inalterato. Si osservi quindi che la scrittura è magnetica, ma la densità è maggiore rispetto a quella ottenibile con testine magnetiche perché determinata dalla capacità di localizzazione del raggio laser.
Per evitare di dover effettuare la scrittura in due tempi (per esempio prima gli 1, poi si inverte il
campo magnetico e si scrivono gli 0), e per ridurre i consumi energetici e la complessità del sistema
(dopo aver scritto gli 1, il laser va acceso soltanto dove si devono scrivere gli 0), la Sony ha realizzato un sistema magneto-ottico in cui, mentre la testina laser scalda uno dietro l'altro tutti i punti
della traccia dalla parte superiore, un piccolo induttore genera un campo magnetico della polarità
opportuna sul lato opposto. Tale sistema è utilizzato nel MiniDisc, nato come supporto musicale
digitale ma adatto anche alla registrazione dati. La lettura di un disco magneto-ottico avviene osservando la rotazione della polarizzazione del raggio laser di lettura (di minor potenza di quello di
scrittura) quando viene riflesso dalla superficie del disco. L'effetto di rotazione di Kerr provoca una
rotazione in due versi opposti a seconda della magnetizzazione della superficie. I dischi magnetoottici usano il formato da 5", hanno un tempo d'accesso non eccezionale (15-17 millisecondi) ma un
buon tempo di trasmissione (ruotano a circa 3600 giri); un disco riscrivibile è utilizzabile continuamente per almeno 10 anni.
Phase change: i dischi a variazione di fase sono realizzati con un sandwich di materiali il più importante dei quali è uno strato, spesso circa 200 ångström, di tellurio o selenio; come i dischi magneto-ottici ruotano a velocità angolare costante e i dati sono organizzati in tracce e settori. Ciascun
bit viene scritto come spot utilizzando un raggio laser di 8 o 18 mW, che trasforma il punto rispettivamente in una zona cristallino o amorfa; la lettura avviene proiettando un raggio di bassa potenza
che viene riflesso con intensità diversa a seconda che il punto si trovi in stato cristallino o amorfo. I
dischi a cambiamento di fase sono riscrivibili direttamente (non richiedono una cancellazione e successiva scrittura come i magneto-ottici). Esistono in commercio lettori in grado di utilizzare sia dischi WORM sia dischi a variazione di fase.
CD (Compact Disk): sono dischi in policarbonato con diametro di 120 mm (4.724"). Come nei CD
musicali, i dati sono organizzati sequenzialmente in un'unica traccia a spirale a densità costante
(1.66 bit/ m pari a 42 kbpi) divisa in settori o blocchi di 2352 byte individualmente indirizzabili.
La distanza tra giri successivi della spirale (track pitch) è di 1.6 m. Quando viene cercato un determinato blocco la testina di lettura deve localizzare la posizione temporale del dato piuttosto che
cercare un indirizzo logico; analogamente a quanto avviene per ritrovare un particolare brano musicale, la testina deve compiere una lettura sequenziale della traccia a partire dal punto in cui si è posizionata sino a reperire il dato: l'indirizzo del blocco è espresso in tempo e numero di blocchi dall'inizio. Per ogni blocco non tutto lo spazio è utile: i 2352 byte prevedono un blocco di 12 byte di
sincronizzazione, uno di 4 byte come header, un blocco di 2048 dati effettivi e, infine un blocco di
288 byte di codice di correzione d'errore. La capacità complessiva è di 558 MB di dati effettivi (alcuni dischi, tuttavia, arrivano a una capacità di 682 MB prevedendo una registrazione sino al limite
estremo sul lato esterno). Circa la velocità di rotazione, essa varia dai circa 200 ai 500 giri al minuto (il dispositivo prevede velocità lineare costante), pari a 1.2 metri al secondo. Tale velocità è
determinata dal bit rate necessario per la riproduzione di brani musicali, ma per applicazioni digitali
su elaboratore è troppo bassa. Così, in pochi anni sono stati sviluppati lettori a velocità multipla di
quella di base che vengono indicati come 2x, 4x, 8x, 12x, 24x, ecc.
Tutte le versioni di CD usano come «formato logico» di memorizzazione (ossia la tecnica con cui i
file sono organizzati sul disco), lo standard ISO 9660. La transizione da pit a land o viceversa codifica il valore binario uno, l'assenza di transizione codifica uno zero. I dati devono subire una doppia
codifica per essere memorizzati su un CD. Una prima codifica prevede la trasformazione di ciascun
byte in un codice a 14 bit secondo il codice CIRC (Cross Interleaved Reed-Solomon Code).
I gruppi di 14 bit, inoltre, non sono meramente uniti gli uni agli altri ma intervallati da sequenze di
tre bit detti merging bit, che hanno la funzione di assicurare che la regola di codifica non sia violata
tra la fine di un gruppo di 14 bit e l'inizio del successivo. Una seconda codifica ha la funzione di
correggere gli errori che le caratteristiche del supporto inevitabilmente comportano (l'errore in un
CD musicale è impercettibile, inaccettabile in un CD che codifica dati o programmi).
Nei CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), gli strati di policarbonato racchiudono un foglio centrale di alluminio riflettente. Questi dischi sono pre-registrati all'atto del loro stampaggio e
sono read-only. L'informazione è determinata dalla presenza o meno di una minuscola rientranza
(pit) della lunghezza minima di 0.834 pm tra aree piatte (land). Per leggere i pit, il meccanismo usa
una una luce laser infrarossa: in corrispondenza dei pit la luce viene dispersa, in corrispondenza del
land viene riflessa e una apposita componente lo rileva. I CD-ROM sono comunemente utilizzati
per distribuzione di software o di dati. Il master per lo stampaggio prevede delle sporgenze in corrispondenza dei pit: il policarbonato viene fuso su questo master e vi viene applicato un foglio di al-
luminio riflettente e un altro strato di pellicola trasparente. Il masterizzatore e il disco master stesso
hanno un alto costo, le copie un bassissimo costo, fatto che rende economicamente concorrenziale il
costo di "masterizzazione" solo per alti volumi.
I CD-R (CD-Recordable), invece, sono CD registrabili un'unica volta a costi contenuti ma con un
costo per copia superiore rispetto ai CD-ROM. Nei CD-R il foglio d'alluminio è sostituito da un
foglio d'oro ricoperto di pittura traslucida che si comporta come la parte land dei CD. La registrazione consiste nel bruciare punti nello strato di pittura, simulando i pit. Il master e il dispositivo di
masterizzazione hanno un costo oggi contenuto, mentre i supporti vergini e registrabili hanno un
costo molto superiore a quello di una copia di un CD-ROM stampato. Tuttavia, sono estremamente
convenienti per tutte le esigenze di realizzazione di copie singole, prototipi di CD-ROM e archiviazione di dati. Nei CD-R è possibile registrare le informazioni in più momenti successivi (sessioni).
Le sessioni sono separate da spazi detti gap che sprecano, tuttavia, una grande quantità di spazio. I
dispositivi di lettura (drive) che supportano più registrazioni sono detti multisessione.
I CD-RW (CD-ReWritable), detti a volte CD-E (CD-Erasable) sono gli ultimi arrivati sul mercato:
sono cancellabili e riscrivibili. Usano la tecnologia del phase-change e hanno un ambito di utilizzo
analogo a quello degli altri tipi di dischi ottici con il vantaggio di usare un drive unico compatibile
con i CD-ROM e i CD-R.
DVD (Digital Video Disc o Digital Versatile Disc): hanno lo stesso diametro di un CD-ROM ma
sono una tecnologia più recente, molto più veloci (equivalente a una 9x nella prima versione realizzata, ma le successive vanno ben oltre) e molto più capienti. Sono disponibili in tre diverse versioni, come i CD: DVD-ROM, DVD-R (recordable) e DVD-RAM ma in più possono prevedere una
gamma di capacità che varia da 4.7 GB della versione base a una faccia e strato singolo ai 17 GB
della versione doppia faccia e doppio strato. Il supporto nella versione base può contentare circa
135 minuti di video compresso in formato MPEG2 a una risoluzione orizzontale di 500 linee (il
massimo senza alta definizione), sottotitoli in 32 lingue con doppiaggio in 8 lingue in formato PCM
lineare a 20 bit o sei canali audio in formato Dolby AC3 o MPEG2 audio.
Come nei CD, la codifica del dato avviene per alternanza di pit e land ma la lunghezza minima del
pit è di 0.4 m, la metà rispetto a un CD. Anche la spaziatura tra giri successivi della spirale di
memorizzazione è inferiore rispetto ai CD: 0.74 m. Per leggere i pit più piccoli, il meccanismo
usa una luce laser rossa con lunghezza d'onda da 635 a 650 nanometri (la stessa usata dai lettori di
codici a barre).
Come i CD, i DVD possiedono uno strato di materiale riflettente sotto uno strato di policarbonato.
Nei DVD a doppio strato, un secondo strato semi-riflettente viene posto sopra allo strato completamente riflettente e il laser è in grado di leggere entrambi (lo strato semi-riflettente, tuttavia, raggiunge una capacità massima di 3.8 GB contro i 4.7 di quello completamente riflettente). I DVD
possono essere registrati su entrambi i lati, su singolo o doppio strato. Se registrati su entrambi i
lati, per la stampa di scritte è necessaria, una tecnica olografica (la tecnica di stampa su un lato usata
nei CD sarebbe opaca al laser). Mentre i DVD-ROM hanno analogia con i CD-ROM, i DVD-R sono analoghi ai CD-R: uno strato di sostanza organica che può essere "bruciata" permette la registrazione (un'unica volta). Analoghi ai CD-E sono i DVD-RAM, basati su tecnologia phase-change.
Sia i DVD-R, sia i DVD-RAM raggiungono capacità massime inferiori ai DVD-ROM. Una delle
maggiori innovazioni dei DVD consiste nel fatto che possono impiegare dispositivo sia CAV (velocità angolare costante, come dei dischi magnetici organizzati in tracce concentriche), sia CLV (velocità lineare costante sull'unica traccia a spirale).
Sin qui si è trattato del «formato fisico»: circa, invece, il «formato logico», i DVD usano uno standard chiamato UDF (Universal Disc Format) che è un sottoinsieme dello standard ISO-13346 per lo
scambio di dati utilizzabile con diversi sistemi operativi (DOS, Windows, MacOS, Unix e OS/2).
TECNOLOGIA DVD
TIPO
Singola faccia singolo strato
Singola faccia doppio strato
Doppia faccia singolo strato
Doppia faccia doppio strato
CAPACITÀ
4.7 GB
8.5 GB (4.7+3.8)
9.4 GB (2 x 4.7)
17 GB (2 x 8.5)