Поделитесь новостью в соц-сетях!
В эру высоких технологий сохранение данных и доступ к ним является одним из важных факторов человека. Для простого пользователя важными данными являются его домашние фото и видео, особенно фотографии и съемки знаменательных дат, но не последнюю роль играют и любимые коллекции музыки и фильмов. Для людей, у которых компьютер является не только развлекательным центром, но и помогает в повседневной работе, важными данными являются электронные офисные файлы, которые помогают исключить бумажную рутинную работу.
Мы часто забываем о том, что и как хранится на компьютере, поскольку рабочий процесс полностью автоматизирован. Но к сожалению источники хранения электронной информации далеко не идеальны и выходят из строя как правило в самый неподходящий для нас момент.
Так что же из себя представляют современные носители информации? Наверно практически каждый пользователь компьютера использует жесткий диск , как основное хранилище файлов данных. Это высокотехнологичное устройство, которое представляет из себя небольшую железную коробку, полностью герметизированную, в которой находится магнитный диск толщиной несколько миллиметров. Обычно снизу или сверху на микронном расстоянии от диска плавает, считывающая информацию электронная головка. Скорость вращения диска порядка 10000 оборотов в минуту. Любая микроскопическая пылинка, попавшая на поверхность магнитного диска, практически сразу вызовет выход из строя всего «винчестера» (еще одно название жесткого диска). И это только одна из немногих причин, которая может вызвать быструю смерть этого цифрового носителя. На самом деле сбой в работе жесткого диска может вызвать даже элементарный скачок напряжения.
Самым первым носителем информации, который все помнят, был лазерный компакт диск. Тогда мы с удивлением рассматривали этот блестящий «кругляш » и ломали голову, каким образом на нем записана коллекция нашей любимой музыки. Кстати, в силу определенных причин, это носитель до сих пор не теряет свою актуальность. В первую очередь, наверно из-за своих небольших размеров и условной цены - сейчас в любом магазине пустые «болванки» «CD » или «DVD » для записи, можно купить практически бесплатно. Еще одна причина живучести этих носителей кроется в удобном использовании их для создания информационных продуктов компаниями, занимающиеся разработкой программного обеспечения к тому или иному электронному устройству, таким как принтер, сканер, цифровая камера и тому подобное. Или использование компакт дисков для создания своей авторской музыки и фильмов. Очень удобно запечатлеть свои «шедевры» в виде электронных файлов, записанных на лазерный диск, помещенный в красивую коробку, с подробным указанием меню диска и другими особенностями. Причем затраты на такую упаковку - мизерны.
Лазерный диск представляет из себя несколько соединенных вместе слоев: первый, нижний -- из поликарбоната, второй -- из тонкого алюминия, именно на нем и хранится информация, третий представляет из себя защитный слой, обычное лаковое покрытие с этикеткой. Это стандартная структура «CD » диска, «DVD » состоит из подобных слоев, только обычно их гораздо больше, и защищены они лучше. Именно поэтому предпочтительнее хранить информацию на «DVD » дисках, чем на «CD ». К тому же объем последних в раз 6-7 меньше.
Самым распространенным носителем, а даже точнее сказать «накопителем» информации, на данный момент является всем известная «флешка». «USB FlashDrive » состоит из электронных микросхем, способных удерживать заряды (электроны), в которых и содержится информация. Это самый удобный носитель для рядового пользователя, поскольку размеры его минимальны. Используется флешка практически во всех современных устройствах, даже таких как телевизоры и магнитолы. Основной недостаток этого накопителя в его непродолжительной жизни. Записать информацию на него можно где-то 10000 раз, потом это устройство обычно уже не работает или работает со сбоями.
На ряду с флешками по частоте использования идут также выносные носители, небольшие коробочки, которые подсоединятся к порту «USB » компьютера и имеют объем от 80 до 1000 гигабайт и выше. Многие думают что это те же флешки, только объемом побольше. Но если вскрыть такое устройство, то мы увидим внутри обычный жесткий диск ноутбука, который через своеобразный «мост» соединяется с нашим компьютером. По сути дела это тот же жесткий диск, а поскольку размеры его миниатюрны, чтобы свободно помещаться в ноутбук, то и система более подвержена риску чем «винчестер» персонального компьютера.
В последнее время на рынке компьютерных принадлежностей появились твердотельные жесткие диски. Скорость считывания данных у таких устройств в несколько раз выше, чем у обычного жесткого диска компьютера. Именно из-за своей скорости они и получили такое распространение. Но стоят такие диски недешево, и для простого обывателя, который сильно ограничен бюджетом, собирая свой компьютер, вряд ли подойдут. Да и недостатков у таких устройств тоже немало. Поскольку состоят они из таких же микросхем, как и на «флешке USB», то и продолжительность жизни у них небольшая. Хотя надо признаться, что будущее все же за этими небольшими устройствами, но дорабатывать их еще нужно не один год.
Так какой же накопитель выбрать простому пользователю для хранения своих домашних фотографий или коллекции музыки с фильмами? Сразу сложно ответить. Рассмотрим продолжительность жизни вышеупомянутых носителей информации.
Жесткий диск компьютера . Довольно надежное с одной стороны устройство. Работает быстро, да и циклов перезаписи у него безграничное количество, все зависит от качества магнитного диска. Но при небольшом скачке напряжения, случайном ударе (особенно на включенном компьютере) или других неожиданностях, «винчестер » может выйти из строя мгновенно.
Лазерный компакт диск , «заготовки» (болванки, пустые «CD » или «DVD ») -- самый дешевый и довольно надежный вариант хранения коллекций домашнего фото и видео. Стоят они в любом специализированном магазине не более 20 рублей. Конечно мы забыли еще двухслойные «болванки DVD », у которых объем составляет вдвое больше обычных компакт дисков. К тому же на рынке уже около двух лет появились лазерные диски «Blue-Ray », объем которых около 25 гигабайт, что в пять раз превосходит стандартный «DVD ». Но цена на такие носители во много раз больше, да к тому же, чтобы сделать запись на «блю-рэй» (в переводе с англ. голубой луч) потребуется специальный привод, цена которого тоже далеко за пределами дозволенного бюджета простого обывателя.
И все же для быстрого создания резервных копий любимых файлов рекомендуют именно компакт диски. Только после прожига (записи) хранить их нужно в темном сухом месте, куда не проходят лучи солнечного света, основного врага лазерных носителей. Нужно еще учесть, что гарантийный срок хранения записанной информации на компакт дисках составляет около шести лет. По окончании этого периода информацию лучше перезаписать на другую «болванку ».
Что можно сказать о надежности ранее упомянутой и всем известной флешке? Не смотря на свои небольшие размеры и удобстве использования, о надежности хранения не может быть и речи. Информация слететь с нее может даже в момент извлечения из компьютера или другого устройства. Выходят из строя эти носители тоже очень часто, особенно если в ее создании приняли участие наши китайские друзья.
Твердотельные накопители «SSD» также являются очень сомнительными источниками хранения. Конечно их производство намного технологичнее чем производство «флеш-драйвов», но принцип работы тот же и недостатки такие же. Хотя если купить такой носитель, записать на него любимые фотографии и положить в шкаф, больше не трогая, прослужит он долго. Но только кто позволит себе такую роскошь?
В настоящее время в сети появилось довольно много, довольно известных интернет ресурсов, таких как «Яндекс » и «Гугл », которые предлагают бесплатно использовать свое дисковое пространство абсолютно безвозмездно. Такие компании очень надежны и в случае сбоя, информация восстанавливается с резервных копий. Обычно такие сайты при регистрации выделяют вам почтовый ящик, а уже бонусом идет дисковое пространство, размер которого начинается от 10 гигабайт.
Подведем итоги. Какие же носители являются самыми лучшими для пользователя? По ряду вышеупомянутых причин лидером становится обычный лазерный диск. Если же учитывать еще и «недомашние» источники хранения, то конечно же безусловным лидером станут интернет ресурсы, так как процент потери данных на них значительно ниже. А вообще, следуя советам бывалых компьютерщиков, нужно чаще дублировать важную информацию на разные носители, сводя таким образом риск потери к нулю.
, пластик со специальными свойствами (например, в оптических дисках) и другие.
Носителем информации может быть любой объект, с которого возможно (доступно) чтение (считывание) имеющейся на нём (нанесённой, записанной) информации.
Носители информации в науке (библиотеки), технике (скажем, для нужд связи), общественной жизни (СМИ), быту применяются для:
- записи;
- хранения;
- чтения;
- передачи (распространения);
- создания произведений компьютерного искусства .
Зачастую сам носитель информации помещается в защитную оболочку, повышающую его сохранность и, соответственно, надёжность сохранения информации (к примеру: бумажные листы помещают в обложку, микросхему памяти - в пластик (смарт-карта), магнитную ленту - в корпус и т. д.).
Энциклопедичный YouTube
1 / 5
✪ Видео #4. Основной носитель информации (HDD и SSD)
✪ Носители информации | Информатика 5 класс #8 | Инфоурок
✪ ВИБРАЦИИ КРЕЩЕНИЯ. СТРУКТУРИРОВАННАЯ ВОДА. НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ. ОБНУЛЕНИЕ НА КРЕЩЕНИЕ
✪ мысль, как носитель информации. Йога и бессмертие
✪ Алена Дмитриева. Лимфа как носитель информации и энергии. Как повысить энергетику тела?
Субтитры
Жесткий диск является внешним носителем информации и он, с моей точки зрения, имеет наиболее важную функцию для пользователя. Дело в том, что на нем находится операционная система, прикладные программы и пользовательские файлы, то есть все то, что и позволяет использовать компьютер по назначению. Понимание сути работы жесткого диска позволит грамотно настраивать области хранения информации, а также самостоятельно диагностировать проблемы, которые довольно часто связаны именно с этим устройством. Название «жесткий диск» (Hard Disk Drive) закрепилась за этим устройством давно и связано оно с тем, что предшественником жесткого диска были дискеты (Floppy Disk), которые называли гибкими дисками. Дискеты уже никто не использует, ну а название «жесткий диск» так и осталось. Сейчас я не буду детально углубляться в устройство жесткого диска, так как у меня есть целый небольшой видеокурс, посвященных этому вопросу. Скажу лишь, что жесткий диск - это единственное механическое устройство в компьютере и именно этот факт накладывает ряд ограничений. Самое основное ограничение - это скорость чтения-записи данных. В Windows 7 есть так называемый индекс производительности, который оценивает в баллах различные подсистемы компьютера и показывает степень их влияния на общую производительность. К слову сказать, индекс производительности Windows не оправдал ожидания разработчиков операционной системы и по нему довольно сложно ориентироваться при выборе программного обеспечения, а именно такая задача была изначально на него возложена. Начиная с Windows 8.1 разработчики убрали индекс производительности, а точнее сказать он отсутствует в графическом интерфейсе, хотя с помощью команд можно по-прежнему произвести тест. Чуть позже я расскажу об этом более подробно. Так вот, на общую оценку производительности максимальное влияние оказывает именно жесткий диск, как самое слабое звено. Как я уже сказал, причина довольно проста - электро-механическая конструкция жесткого диска способна обеспечить скорость чтения-записи данных лишь на ограниченном уровне. Скорость чтения-записи напрямую зависит от скорости вращения магнитного барабана и, как вы понимаете, скорость эта ограничена. Обычно она составляет 7200 оборотов в минуту, но есть диски со скоростью вращения и 10000, и 15000 оборотов в минуту. Такие жесткие диски намного дороже и применение их в домашних компьютерах нецелесообразно. Еще лет десять назад скорости передачи данных, которая обеспечивается жесткими дисками, было вполне достаточно, но сейчас производительность других систем компьютера увеличилась в разы и жесткий диск стал самым слабым звеном. Итак, не смотря на ряд очевидных недостатков, жесткий диск и сегодня является самым распространенным носителем информации. Однако у него уже достаточно давно появился конкурент - твердотельный накопитель (SSD - solid-state drive), который, грубо говоря, является большой флешкой. SSD лишен недостатков жесткого диска, например, он абсолютно бесшумен, так как не содержит механических частей, ну и, само собой, он обеспечивает скорость передачи данных в несколько раз превышающую скорость жестких дисков. Но все же я считаю, что жесткий диск еще довольно долго будет лидировать из-за оптимального соотношения его стоимости и объема хранимой информации. Твердотельные накопители все еще довольно дороги и далеко не все могут себе их позволить, хотя можно довольно бюджетно заметно повысить производительность своего компьютера и об этом мы также обязательно поговорим позже. Самое главное, что нужно сейчас понять, что работа операционной системы и установленных на компьютер программ никак не зависит от принципов работы носителя информации. То есть абсолютно неважно используете ли вы жесткий диск или SSD. Если вам интересно устройство жесткого диска, то обратите внимание на мой видеокурс «Жесткие диски: проблемы и решения». В нем я подробно разобрал и устройство жесткого диска, и проблемы, которые наиболее характерны для этих носителей информации. Однако, я бы рекомендовал изучить этот курс после прохождения данного… Ну а сейчас я бы хотел сосредоточить внимание не на физическом устройстве носителей информации, а на программной составляющей, то есть на том, как операционная система воспринимает носитель информации. Этот момент очень важный, так как он напрямую связан с установкой операционной системы на компьютер, а также касается и организации хранения пользовательской информации на компьютере. И о нем речь пойдет в следующем видео.
Классификация носителей
- для однократной записи;
- для многократной записи.
- для долговременного хранения (прекращение выполнения функции носителя обусловлено случайными обстоятельствами);
- для кратковременного хранения (прекращение функции обусловлено процессами закономерными, приводящими к неизбежной деградации носителя).
Основные материалы
Для внесения изменений в структуру материала носителя используются различные виды воздействия:
- механическое (резьба , сверление , шитьё);
- термическое (выжигание , выпекание [ ]);
- электрическое (электрические сигналы);
- химическое (нанесение краски , травление и т. п.);
Электронные носители
К электронным носителям относят носители для однократной или многократной записи (обычно цифровой ) электрическим способом:
- оптические (CD-ROM , DVD -ROM, Blu-ray Disc);
- полупроводниковые (флеш-память , дискеты и т. п.).
Электронные носители имеют значительные преимущества перед бумажными (листами, газетами , журналами):
- по объёму (размеру) хранимой информации;
- по удельной стоимости хранения;
- по экономичности и оперативности предоставления актуальной (предназначенной для недолговременного хранения) информации;
- по возможности предоставления информации в виде, удобном потребителю (форматирование , сортировка).
Устройства хранения
Устройство хранения информации состоит из следующих элементов:
- носитель информации;
- записывающее устройство - механизмы , выполняющие запись информации на носитель;
- считывающее устройство (устройство считывания ) - механизмы, выполняющие считывание информации с носителя.
Накопитель информации - устройство хранения информации, способное выполнять дозапись поступающей информации к уже имеющейся.
Эти устройства могут быть основаны на самых разных физических принципах.
Если носитель информации мало распространён, должен быть защищён от внешних воздействий, или же требует сложной настройки, то он может доставляться потребителю в комплекте с устройством считывания/записи (например, музыкальная шкатулка, командоаппарат (электромеханический программатор) стиральной машины ).
История
Необходимость обмена информацией, сохранения письменных свидетельств о своей жизни и т. п. существовала у человека всегда. За всю историю человечества было перепробовано множество носителей информации. Так как носитель обладает рядом параметров, эволюция носителя информации определялась тем, какие требования к нему предъявлялись.
Древние времена
Недостатком данного носителя являлось то, что со временем он темнел и ломался. Дополнительным недостатком стало то, что египтяне ввели запрет на вывоз папируса за границу.
Азия
Недостатки носителей информации (глина, папирус, воск) стимулировали поиск новых носителей. На этот раз сработал принцип «всё новое - хорошо забытое старое»: в ). Книги на пергаменте - палимпсесты (от греч. παλίμψηστον - рукопись, писанная на пергаменте по смытому или соскобленному тексту).
Как и в других странах, в Юго-Восточной Азии испробовали множество разных способов записи и сохранения информации:
Из-за недостатков предыдущих носителей китайский император Лю Чжао приказал найти им достойную замену, и один из чиновников (Цай Лунь) в 105 году н. э. разработал способ производства бумаги (который не сильно изменился и по сию пору) из древесных волокон, соломы, травы, мха, тряпья, пакли, растительных отходов и т. п. Некоторые историки утверждают, что Цай Лунь подсмотрел процесс изготовления бумаги у бумажной осы (строит гнездо из ею пережёванных и смоченных клейкой слюной волокон древесины) τετράς в переводе с греческого - четыре).
Однако на воске надписи недолговечны, и проблема сохранения записей была весьма актуальной.
ВНИМАНИЕ!Здесь приводится очень сокращённый текст реферата. Полную версию реферат по информатике можно скачать бесплатно по указанной выше ссылке.
Виды носителей информации
Носитель информации – физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Основным носителем информации для человека является его собственная биологическая память (мозг человека). Собственную память человека можно назвать оперативной памятью. Здесь слово “оперативный” является синонимом слова “быстрый”. Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память мы еще можем назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель – мозг – находится внутри нас.
Носитель информации - строго определённая часть конкретной информационной системы, служащая для промежуточного хранения или передачи информации.
Основа современных информационных технологий – это ЭВМ. Когда речь идет об ЭВМ, то можно говорить о носителях информации, как о внешних запоминающих устройствах (внешней памяти). Эти носители информации можно классифицировать по различным признакам, например, по типу исполнения, материалу, из которого изготовлен носитель и т.п. Один из вариантов классификация носителей информации представлен на рис. 1.1.
Список носителей информации на рис. 1.1 не является исчерпывающим. Некоторые носители информации мы рассмотрим более подробно в следующих разделах.
Ленточные носители информации
Магнитная лента - носитель магнитной записи, представляющий собой тонкую гибкую ленту, состоящую из основы и магнитного рабочего слоя. Рабочие свойства магнитной ленты характеризуются её чувствительностью при записи и искажениями сигнала в процессе записи и воспроизведения. Наиболее широко применяется многослойная магнитная лента с рабочим слоем из игольчатых частиц магнитно-твёрдых порошков гамма-окиси железа (у-Fе2О3), двуокиси хрома (СrО2) и гамма-окиси железа, модифицированной кобальтом, ориентированных обычно в направлении намагничивания при записи.
Дисковые носители информации
Дисковые носители информации относятся к машинным носителям с прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что ПК может «обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию .
Накопители на дисках наиболее разнообразны:
- Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), они же флоппи-диски, они же дискеты
- Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), они же винчестеры (в народе просто «винты»)
- Накопители на оптических компакт-дисках:
- CD-ROM (Compact Disk ROM)
- DVD-ROM
Накопители на гибких магнитных дисках
Некоторое время назад дискеты были самым популярным средством передачи информации с компьютера на компьютер, так как интернет в те времена был большой редкостью, компьютерные сети тоже, а устройства для чтения-записи компакт дисков стоили очень дорого. Дискеты и сейчас используются, но уже достаточно редко. В основном для хранения различных ключей (например, при работе с системой клиент-банк) и для передачи различной отчетной информации государственным надзорным службам.
Дискета - портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х - начале 2000-х годов. Вместо термина «дискета» иногда используется аббревиатура ГМД - «гибкий магнитный диск» (соответственно, устройство для работы с дискетами называется НГМД - «накопитель на гибких магнитных дисках», жаргонный вариант - флоповод, флопик, флопарь от английского floppy-disk или вообще "печенюшка"). Обычно дискета представляет собой гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферромагнитным слоем, отсюда английское название «floppy disk» («гибкий диск»). Эта пластинка помещается в пластмассовый корпус, защищающий магнитный слой от физических повреждений. Оболочка бывает гибкой или прочной. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью специального устройства - дисковод (флоппи-дисковод). Дискета обычно имеет функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения. Внешний вид 3,5” дискеты представлен на рис. 1.2.
Накопители на жестких магнитных дисках
В качестве накопителей на жестких магнитных дисках широкое распространение в ПК получили накопители типа «винчестер».
Термин винчестер возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 КВ (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром 30/30 известного охотничьего ружья «Винчестер».
Накопители на оптических дисках
Компакт-диск («CD», «Shape CD», «CD-ROM», «КД ПЗУ») - оптический носитель информации в виде диска с отверстием в центре, информация с которого считывается с помощью лазера. Изначально компакт-диск был создан для цифрового хранения аудио (т. н. Audio-CD), однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения (т. н. CD-ROM). Аудио-компакт-диски по формату отличаются от компакт-дисков с данными, и CD-плееры обычно могут воспроизводить только их (на компьютере, конечно, можно прочитать оба вида дисков). Встречаются диски, содержащие как аудиоинформацию, так и данные - их можно и послушать на CD-плеере, и прочитать на компьютере.
Оптические диски имеют обычно поликарбонатную или стеклянную термообработанную основу. Рабочий слой оптических дисков изготавливают в виде тончайших плёнок легкоплавких металлов (теллур) или сплавов (теллур-селен, теллур-углерод, теллур-селен-свинец и др.), органических красителей. Информационная поверхность оптических дисков покрыта миллиметровым слоем прочного прозрачного пластика (поликарбоната). В процессе записи и воспроизведения на оптических дисках роль преобразователя сигналов выполняет лазерный луч, сфокусированный на рабочем слое диска в пятно диаметром около 1 мкм. При вращении диска лазерный луч следует вдоль дорожки диска, ширина которой также близка к 1 мкм. Возможность фокусировки луча в пятно малого размера позволяет формировать на диске метки площадью 1-3 мкм. В качестве источника света используются лазеры (аргоновые, гелий-кадмиевые и др.). В результате плотность записи оказывается на несколько порядков выше предела, обеспечиваемого магнитным способом записи. Информационная ёмкость оптического диска достигает 1 Гбайт (при диаметре диска 130 мм) и 2-4 Гбайт (при диаметре 300 мм).
Широкое применение в качестве носителя информации получили также магнитооптические компакт-диски типа RW (Re Writeble). На них запись информации осуществляется магнитной головкой с одновременным использованием лазерного луча. Лазерный луч нагревает точку на диске, а электромагнит изменяет магнитную ориентацию этой точки. Считывание же производится лазерным лучом меньшей мощности.
Во второй половине 1990-х годов появились новые, весьма перспективные носители документированной информации - цифровые универсальные видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) типа DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R с большой ёмкостью (до 17 Гбайт).
По технологии применения оптические, магнитооптические и цифровые компакт-диски делятся на 3 основных класса:
- Диски с постоянной (нестираемой) информацией (CD-ROM). Это пластиковые компакт-диски диаметром 4,72 дюйма и толщиной 0,05 дюйма. Они изготавливаются с помощью стеклянного диска-оригинала, на который наносится фоторегистрирующий слой. В этом слое лазерная система записи формирует систему питов (меток в виде микроскопических впадин), которая затем переносится на тиражируемые диски-копии. Считывание информации осуществляется также лазерным лучом в оптическом дисководе персонального компьютера. CD-ROM обычно обладают ёмкостью 650 Мбайт и используются для записи цифровых звуковых программ, программного обеспечения для ЭВМ и т.п.;
- Диски, допускающие однократную запись и многократное воспроизведение сигналов без возможности их стирания (CD-R; CD-WORM - Write-Once, Read-Many - один раз записал, много раз считал). Используются в электронных архивах и банках данных, во внешних накопителях ЭВМ. Они представляют собой основу из прозрачного материала, на которую нанесён рабочий слой;
- Реверсивные оптические диски, позволяющие многократно записывать, воспроизводить и стирать сигналы (CD-RW; CD-E). Это наиболее универсальные диски, способные заменить магнитные носители практически во всех областях применения. Они аналогичны дискам для однократной записи, но содержат рабочий слой, в котором физические процессы записи являются обратимыми. Технология изготовления таких дисков сложнее, поэтому они стоят дороже дисков для однократной записи.
Электронные носители информации
Вообще говоря, все рассмотренные ранее носители тоже косвенно связаны с электроникой. Однако имеется вид носителей, где информации хранится не на магнитных/оптических дисках, а в микросхемах памяти. Эти микросхемы выполнены по FLASH-технологии, поэтому такие устройства иногда называют FLASH-дисками (в народе просто «флэшка»). Микросхема, как можно догадаться, диском не является. Однако операционные системы носители информации с FLASH-памятью определяют как диск (для удобства пользователя), поэтому название «диск» имеет право на существование.
Флэш-память (англ. Flash-Memory) - разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Флэш-память может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (обычно около 10 тысяч раз). Несмотря на то, что такое ограничение есть, 10 тысяч циклов перезаписи - это намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW. Стирание происходит участками, поэтому нельзя изменить один бит или байт без перезаписи всего участка (это ограничение относится к самому популярному на сегодня типу флэш-памяти - NAND). Преимуществом флэш-памяти над обычной является её энергонезависимость - при выключении энергии содержимое памяти сохраняется. Преимуществом флэш-памяти над жёсткими дисками, CD-ROM-ами, DVD является отсутствие движущихся частей. Поэтому флэш-память более компактна, дешева (с учётом стоимости устройств чтения-записи) и обеспечивает более быстрый доступ.
Хранение информации
Хранение информации - это способ распространения информации в пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга - библиотека, картина - музей, фотография - альбом). Этот процесс такой же древний, как и жизнь человеческой цивилизации. Уже в древности человек столкнулся с необходимостью хранения информации: зарубки на деревьях, чтобы не заблудиться во время охоты; счет предметов с помощью камешков, узелков; изображение животных и эпизодов охоты на стенах пещер.
ЭВМ предназначена для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней.
Информационная система - это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур - главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов.
От информации к данным
Человек по-разному подходит к хранению информации. Все зависит от того сколько ее и как долго ее нужно хранить. Если информации немного ее можно запомнить в уме. Нетрудно запомнить имя своего друга и его фамилию. А если нужно запомнить его номер телефона и домашний адрес мы пользуемся записной книжкой. Когда информация запомнена (сохранена) ее называют данные.
Данные в компьютере имеют различное назначение. Некоторые из них нужны только в течение короткого периода, другие должны храниться длительное время. Вообще говоря, в компьютере есть довольно много «хитрых» устройств, которые предназначены для хранения информации. Например, регистры процессора, регистровая КЭШ-память и т.п. Но большинство «простых смертных» даже не слышали таких «страшных» слов. Поэтому мы ограничимся рассмотрением оперативной памяти (ОЗУ) и постоянной памяти, к которой относятся уже рассмотренные нами носители информации.
Оперативная память компьютера
Как уже было сказано, в компьютере тоже есть несколько средств для хранения информации. Самый быстрый способ запомнить данные - это записать их в электронные микросхемы. Такая память называется оперативной памятью. Оперативная память состоит из ячеек. В каждой ячейке может храниться один байт данных.
У каждой ячейки есть свои адрес. Можно считать, что это как бы номер ячейки, поэтому такие ячейки еще называют адресными ячейками. Когда компьютер отправляет данные на хранение в оперативную память, он запоминает адреса, в которые эти данные помещены. Обращаясь к адресной ячейке, компьютер находит в ней байт данных.
Регенерация оперативной памяти
Адресная ячейка оперативной памяти хранит один байт, а поскольку байт состоит из восьми битов, то в ней есть восемь битовых ячеек. Каждая битовая ячейка микросхемы оперативной памяти хранит электрический заряд.
Заряды не могут храниться в ячейках долго - они «стекают». Всего за несколько десятых долей секунды заряд в ячейке уменьшается настолько, что данные утрачиваются.
Дисковая память
Для постоянного хранения данных используют носители информации (см. раздел «Виды носителей информации»). Компакт диски и дискеты имеют относительно небольшое быстродействие, поэтому большая часть информации, к которой необходим постоянный доступ, хранится на жестком диске. Вся информация на диске хранится в виде файлов. Для управления доступом к информации существует файловая система. Имеется несколько типов файловых систем.
Структура данных на диске
Чтобы данные можно было не только записать на жесткий диск, а потом еще и прочитать, надо точно знать, что и куда было записано. У всех данных должен быть адрес. У каждой книги в библиотеке есть свой зал, стеллаж, полка и инвентарный номер - это как бы ее адрес. По такому адресу книгу можно найти. Все данные, которые записываются на жесткий диск, тоже должны иметь адрес, иначе их не разыскать.
Файловые системы
Стоит отметить, что структура данных на диске зависит от типа файловой системы. Все файловые системы состоят из структур, необходимых для хранения и управления данными. Эти структуры обычно включают загрузочную запись операционной системы, каталоги и файлы. Файловая система также исполняет три главных функции:
- Отслеживание занятого и свободного места
- Поддержка имен каталогов и файлов
- Отслеживание физического местоположения каждого файла на диске.
- FAT (File Allocation Table)
- FAT32 (File Allocation Table 32)
- NTFS (New Technology File System)
- HPFS (High Performance File System)
- NetWare File System
- Linux Ext2 и Linux Swap
FAT
Файловая система FAT используется DOS, Windows 3.x и Windows 95. Файловая система FAT также доступна в Windows 98/Me/NT/2000 и OS/2.
Файловая система FAT реализуется при помощи File Allocation Table (FAT - Таблицы Распределения Файлов) и кластеров. FAT - сердце файловой системы. Для безопасности FAT имеет дубликат, чтобы защитить ее данные от случайного стирания или неисправности. Кластер - самая маленькая единица системы FAT для хранения данных. Один кластер состоит из фиксированного числа секторов диска. В FAT записано, какие кластеры используются, какие являются свободными, и где файлы расположены в пределах кластеров.
FAT-32
FAT32 - файловая система, которая может использоваться Windows 95 OEM Service Release 2 (версия 4.00.950B), Windows 98, Windows Me и Windows 2000. Однако, DOS, Windows 3.x, Windows NT 3.51/4.0, более ранние версии Windows 95 и OS/2 не распознают FAT32 и не могут загружать или использовать файлы на диске или разделе FAT32.
FAT32 - развитие файловой системы FAT. Она основана на 32-битовой таблице распределения файлов, более быстрой, чем 16-битовые таблицы, используемые системой FAT. В результате, FAT32 поддерживает диски или разделы намного большего размера (до 2 ТБ).
NTFS
NTFS (Новая Технология Файловой Системы) доступна только Windows NT/2000. NTFS не рекомендуется использовать на дисках размером менее 400 МБ, потому что она требует много места для структур системы.
Центральная структура файловой системы NTFS - это MFT (Master File Table). NTFS сохраняет множество копий критической части таблицы для защиты от неполадок и потери данных.
HPFS
HPFS (Файловая система с высокой производительностью) - привилегированная файловая система для OS/2, которая также поддерживается старшими версиями Windows NT.
В отличие от файловых систем FAT, HPFS сортирует свои каталоги, основываясь на именах файлов. HPFS также использует более эффективную структуру для организации каталога. В результате доступ к файлу часто быстрее и место используется более эффективно, чем с файловой системой FAT.
HPFS распределяет данные файла в секторах, а не в кластерах. Чтобы сохранить дорожку, которая имеет секторы или не используется, HPFS организовывает диск или раздел в виде групп по 8 МБ. Такое группирование улучшает производительность, потому что головки чтения/записи не должны возвращаться на нулевую дорожку каждый раз, когда ОС нуждается в доступе к информации о доступном месте или местоположении необходимого файла.
NetWare File System
Операционная система Novell NetWare использует файловую систему NetWare, которая была разработана специально для использования службами NetWare.
Linux Ext2 и Linux Swap
Файловые системы Linux Ext2 и Linux были разработаны для ОС Linux OS (Версия UNIX для свободно распространения). Файловая система Linux Ext2 поддерживает диск или раздел с максимальным размером 4 ТБ.
Каталоги и путь к файлу
Рассмотрим для примера структуру дискового пространства системы FAT, как самой простой.
Информационная структура дискового пространства - это внешнее представление дискового пространства, ориентированное на пользователя и определяемое такими элементами, как том (логический диск), каталог (папка, директория) и файл. Эти элементы используются при общении пользователя с операционной системой. Общение осуществляется с помощью команд, выполняющих операции доступа к файлам и каталогам.
Источники информации
- Информатика: Учебник. – 3-е перераб. изд. / Под ред. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 768 с.: ил.
- Волк В.К. Исследование функциональной структуры памяти персонального компьютера. Лабораторный практикум. Учебное пособие. Издательство Курганского государственного университета, 2004 г. – 72 с.
Носитель информации – физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Основным носителем информации для человека является его собственная биологическая память (мозг человека). Собственную память человека можно назвать оперативной памятью. Здесь слово “оперативный” является синонимом слова “быстрый”. Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память мы еще можем назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель – мозг – находится внутри нас.
Носитель информации - строго определённая часть конкретной информационной системы, служащая для промежуточного хранения или передачи информации.
Основа современных информационных технологий – это ЭВМ. Когда речь идет об ЭВМ, то можно говорить о носителях информации, как о внешних запоминающих устройствах (внешней памяти). Эти носители информации можно классифицировать по различным признакам, например, по типу исполнения, материалу, из которого изготовлен носитель и т.п. Вот один из вариантов классификация носителей информации:
Ленточные носители информации
Магнитная лента - носитель магнитной записи, представляющий собой тонкую гибкую ленту, состоящую из основы и магнитного рабочего слоя. Рабочие свойства магнитной ленты характеризуются её чувствительностью при записи и искажениями сигнала в процессе записи и воспроизведения. Наиболее широко применяется многослойная магнитная лента с рабочим слоем из игольчатых частиц магнитно-твёрдых порошков гамма-окиси железа (у-Fе2О3), двуокиси хрома (СrО2) и гамма-окиси железа, модифицированной кобальтом, ориентированных обычно в направлении намагничивания при записи.
Дисковые носители информации относятся к машинным носителям с прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что ПК может «обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию .
Накопители на дисках наиболее разнообразны:
CD-ROM (Compact Disk ROM)
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), они же флоппи-диски, они же дискеты
Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), они же винчестеры (в народе просто «винты»)
Накопители на оптических компакт-дисках:
В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД или дискетах) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД или винчестерах), в основу записи, хранения и считывания информации положен магнитный принцип, а в лазерных дисководах - оптический принцип.
Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой. Дискета вставляется в дисковод, вращающий диск с постоянной угловой скоростью. Магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на которую и записывается (или считывается) информация.
Информационная ёмкость дискеты невелика и составляет всего 1.44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации также мала (около 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об./мин).
Жесткие магнитные диски.
Жесткий диск (HDD - Hard Disk Drive) относится к несменным дисковым магнитным накопителям. Первый жесткий диск был разработан фирмой IBM в 1973 г. и имел емкость 16 Кбайт. Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (около 133 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков (7200 об./мин).
В процессе работы компьютера случаются сбои. Вирусы, перебои энергоснабжения, программные ошибки - все это может послужить причиной повреждения информации, хранящейся на Вашем жестком диске. Повреждение информации далеко не всегда означает ее потерю, так что полезно знать о том, как она хранится на жестком диске, ибо тогда ее можно восстановить. Тогда, например, в случае повреждения вирусом загрузочной области, вовсе не обязательно форматировать весь диск (!), а, восстановив поврежденное место, продолжить нормальную работу с сохранением всех своих бесценных данных.
В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы. Чтобы сохранить информацию и работоспособность жестких дисков, необходимо оберегать их от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.
Лазерные дисководы и диски.
В начале 80-х годов голландская фирма «Philips» объявила о совершенной ею революцией в области звуковоспроизведения. Ее инженеры придумали то, что сейчас пользуется огромной популярностью - Это лазерные диски и проигрыватели.
Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных дисках CD (CD - Compact Disk, компакт диск) и DVD (DVD - Digital Video Disk, цифровой видеодиск) информация записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и приобретает значения 0 или 1. Для сохранности информации лазерные диски надо предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения. На лазерных дисках хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна. Производятся такие диски путем штамповки. Существуют CD-R и DVD-R диски информация на которые может быть записана только один раз. На дисках CD-RW и DVD-RW информация может быть записана/перезаписана многократно. Диски разных видов можно отличить не только по маркировки, но и по цвету отражающей поверхности.
Устройства на основе flash-памяти.
Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Устройства на основе flash-памяти не имеют в своём составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах.
Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для записи или считывания информации накопители подключаются к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти достигает 1024 Мбайт.
Человек всегда стремился не только узнать как можно больше об окружающем мире, но и передать всю накопленную информацию будущим поколениям. В данной статье мы рассмотрим, хотя и кратко, развитие способов хранения и передачи информации, эволюцию информационных носителей, начиная от каменной стены в пещере и заканчивая последними разработками в сфере высоких технологий.
Преданья старины глубокой...
Вскоре, с появлением первых цивилизаций пиктография преобразуется в иероглифику и клинопись. В новой знаковой системе уже появились абстрактные понятия, исчисление и др. Да и сама знаковая система по размерам стала меньше.
Носители информации также изменились: теперь каменные стены стали рукотворными, резьба по камню стала более искусной. Также появились компактные носители информации: папирусные листы в Египте и глиняные таблички в Междуречье.
Чем ближе к нашим дням, тем дешевле и компактнее становились носители информации, объем информации при этом увеличивался на порядки, языковая знаковая система становилась все проще.
От папируса человечество перешло к пергаменту, от пергамента – к бумаге. От иероглифики к алфавитному письму (даже сегодняшние иероглифические языки – китайский, японский, корейский – имеют в своей основе стандартный алфавитный набор).
Вот так за несколько абзацев мы окинули взором прошлое языка и носителей информации и, практически, вплотную подошли к основной теме.
Эволюция носителей информации в XX-XXI вв
Перфокарты и перфоленты
С развитием машиностроения и автоматизации производства стало необходимо программирование станков и машин – задание последовательного набора операций для рационализации производства. Для этого был создан двоичный язык (0/1 – выкл/вкл), а первым носителем информации на двоичном языке стала перфокарта. Лист из плотной бумаги разбивался на определенное количество ячеек, одни из них пробивались, другие оставались целыми. Стандартная перфокарта несла на себе информацию в 80 символов.
Позднее по тому же принципу работы стала использоваться перфолента – рулон бумажной или нитроцеллюлозной ленты с пробитыми отверстиями. Плюсом перфоленты была относительно высокая скорость чтения (до 1500 Б\сек), но низкая прочность ленты и невозможность ручного редактирования информации (к примеру, перфокарту можно было вытащить из колоды и вручную пробить необходимые биты).
Магнитная лента
На смену бумажным носителям пришли магнитные. Сначала это была особым образом намагниченная проволока (такой носитель и сейчас используется в черных ящиках самолетов), затем ее сменила гибкая магнитная лента, которая наматывалась в бобины или компакт-кассеты. Принцип записи в чем-то схож с перфорированием. Магнитная лента разделяется по ширине на несколько независимых дорожек; проходя через магнитную записывающую головку, необходимый участок ленты намагничивается (аналогично пробитому участку перфоленты), впоследствии намагниченный участок будет считываться вычислительной техникой как 1, не намагниченный – как 0.
Гибкие магнитные диски
Вслед за магнитной лентой был изобретен гибкий магнитный диск – круг из плотного гибкого пластика с нанесенным на поверхность магнитным слоем. Первые гибкие диски были восьмидюймовыми, позднее им на смену пришли уже более нам привычные 5,25-дюймовые и 3,5-дюймовые. Последние продержались на рынке носителей информации вплоть до середины 2000-х годов.
Накопители на жестких магнитных дисках
Параллельно гибким магнитным носителям развивались носители на жестких магнитных дисках (НЖМД, жесткий диск, HDD). Первая рабочая модель HDD была создана в 1956 году компанией IBM (модель IBM 350). Объем IBM 350 был 3,5 Мб, что по тем временам было достаточно много. По размерам первый HDD был как большой холодильник и весил чуть меньше тонны.
За тридцать лет размеры жесткого диска удалось уменьшить до формата 5,25-дюйма (размер оптического привода), еще через десять лет жесткие диски стали привычного нам 3,5-дюймового формата.
Объем в 1 Гбайт был преодолен в середине 1990-х годов, а в 2005 году был достигнут максимальный объем для продольной записи – 500 Гб. В 2006 году был выпущен первый жесткий диск с перпендикулярным методом записи объемом в 500 Гб. В 2007 году пройден рубеж в 1 Тб (модель выпущена компанией Hitachi). На данный момент самый большой объем коммерческой модели HDD составляет 3 Тб.
Флеш-память - разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объему, скорости работы и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации.
Различают два основных типа флеш-памяти: NOR и NAND .
NOR-память используется в качестве энергонезависимой памяти небольшого объема, требующей быстрого доступа без аппаратных сбоев (кэш микропроцессора, микросхемы POST и BIOS).
NAND-память используется в большинстве электронных устройств в качестве основного носителя информации (сотовые телефоны, телевизоры, медиаплееры, игровые приставки, фоторамки, навигаторы, сетевые маршрутизаторы, точки доступа и т.д.). Так же NAND-память используется в SSD-накопителях, альтернативе жестких магнитных дисков, и в качестве кэш-памяти в гибридных жестких дисках. Так же не стоит забывать и о флэш-картах всех форм-факторов и типов подключения.
Самый весомый минус флэш-памяти – ограниченное число циклов записи на носитель. Связано это с самой технологией работы перепрограммируемой памяти.
Оптические диски
Данные носители представляют из себя диски из поликарбоната с нанесенным на одну из сторон специального металлического покрытия. Запись и последующее чтение проводится с помощью специального лазера. Во время записи на металлическом покрытии лазер проделывает специальные ямки (питы), которые при последующем чтении лазерным дисководом будут читаться как «1».
Все развитие оптических носителей можно разделить на четыре части:
Первое поколение: лазерные диски, компакт-диски, магнитооптические диски. Основная особенность – относительно дорогие диски небольшого объема, приводы обладают большим энергопотреблением (напрямую связано с технологией записи и чтения дисков). Компакт-диски немного выбиваются из этого определения (видимо поэтому они и заняли главенствующее положение до появления второго поколения оптических дисков).
Второе поколение: DVD, MiniDisc, Digital Multilayer Disk, DataPlay, Fluorescent Multilayer Disc, GD-ROM, Universal Media Disc. Что отличает второе поколение оптических дисков от первого? В первую очередь, высокая плотность записи информации (в 6-10 раз). Кроме DVD, в основном имеют специализированное применение (MD – для аудиозаписей, UMD – для приставок Sony PlayStation). Кроме DVD, всем остальным форматам требуется дорогое оборудование для записи и чтения информации (особенно, DMD и FMD, в которых используется многослойная и многомерная технологии хранения).
Третье поколение: Blu-ray Disc, HD DVD, Forward Versatile Disc, Ultra Density Optical, Professional Disc for DATA, Versatile Multilayer Disc. Данные оптические диски необходимы в для хранения видео высокой четкости. Основная особенность - использование сине=фиолетового лазера для записи и чтения информации в место красного (кроме VMD). Это позволяет еще больше увеличить плотность записи (в 6-10 раз по сравнению со вторым поколением).
Как и в любой эволюции, в развитии оптических дисков есть основная ветвь развития и побочные ветви. В качестве основной ветви выступают типы оптических дисков, получившие наибольшее распространение и наибольший коммерческий успех: компакт-диски, DVD, Blu-Ray. Остальные типы оптических дисков либо зашли в тупик в своем развитии, либо имеют специализированное применение.
Четвертое поколение (ближайшее будущее) : Holographic Versatile Disc. Основной революционной технологией в развитии оптических носителей информации считается технология голографической записи, позволяющая увеличить плотность записи на оптический диск примерно в 60-80 раз. Первые голографические диски были представлен еще в 2006 году, а сам технологический стандарт был окончательно утвержден в 2007 году. Но воз пока и ныне там. В 2010 году было объявлено, что преодолена планка объема носителя в 515 Гб, но данная модель голографического диска не была пущена в производство.
