Виды носителей информации

Посмотрело: 13446

Накопление знаний - основа основ любой цивилизации. Но человеческая память несовершенна и неспособна вместить все знания и опыт, которые переходят из поколения в поколение. Поэтому с древнейших времен люди использовали самые разнообразные носители информации, от камня и шкур животных до высококачественной бумаги. При этом, несмотря на совершенствование типов носителей, сам принцип записи и структура данных за несколько тысячелетий практически не изменились.

Качественный скачок произошел только тогда, когда человеку потребовалось научить машину понимать записанную информацию.

Более двухсот лет назад, в 1808 году, французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар создал станок для производства тканей со сложным узором. Уникальность этого устройства заключалась в том, что была фактически спроектирована и построена первая программно управляемая машина. Последовательность действий станка при создании какого-либо узора записывалась на специальных картонных перфокартах в виде пробитых в определенном порядке дырочек.

Вряд ли Жаккар представлял, насколько блестящее будущее уготовано его изобретению. Не станку, а принципу записи информации в виде двоичного кода, который стал основой азбуки всех компьютеров.

Позже идеи Жаккара использовались в автоматических телеграфах, где последовательность сигналов азбуки Морзе записывалась на перфолентах, в аналитической машине Чарльза Беббиджа, ставшей прообразом современных компьютеров, в статистическом табуляторе Германа Холлерита и, конечно, в первых ЭВМ двадцатого века. Благодаря своей простоте различные варианты перфокарт и перфолент получили широчайшее распространение в компьютерной технике и программно управляемых станках. Подобные носители информации использовались вплоть до середины 80-х, когда их окончательно вытеснили магнитные носители.

Перфокарты и перфоленты

Годы жизни: 1808–1988

Объем памяти: до 100 Кб

Простота изготовления, возможность использования в самых низкотехнологичных устройствах

– Малая плотность записи, низкая скорость чтения/записи, невысокая надежность, невозможность перезаписи информации

ПРИРОДНЫЙ МАГНЕТИЗМ

Перфокарты и перфоленты, при всех своих преимуществах и богатой истории, обладали двумя фатальными недостатками. Первый - очень низкая информационная емкость. На стандартной перфокарте помещалось всего 80 символов или около 100 байт, для хранения одного мегабайта информации понадобилось бы больше десяти тысяч перфокарт. Второй - низкая скорость считывания: устройство ввода могло проглатывать максимум 1000 перфокарт в минуту, то есть всего 1,6 килобайта в секунду. Третий - невозможность перезаписи. Одна лишня дырка - и носитель информации приходит в негодность, как и вся находящаяся на нем информация.

В середине XX века был предложен новый принцип хранения информации, основанный на явлении остаточного намагничивания некоторых материалов. Вкратце принцип действия следующий: поверхность носителя изготавливается из ферромагнетика, после воздействия на который магнитным полем на материале сохраняется остаточная намагниченность вещества. Ее-то впоследствии и регистрируют считывающие устройства.

Первыми ласточками данной технологии стали магнитные карты, по размерам и функциям совпадавшие с обычными перфокартами. Впрочем, широкого распространения они не получили и были вскоре вытеснены более вместительными и надежными накопителями на магнитных лентах.

Эти запоминающие устройства активно использовались в мейнфреймах с 50-х годов. Изначально они представляли собой огромные шкафы с лентопротяжным механизмом и катушками с лентой, на которую и производилась запись информации. Несмотря на более чем солидный возраст, технология не умерла и используется по сей день в виде стримеров. Это запоминающие устройства, выполненные в виде компактного картриджа с магнитной лентой, предназначенные для резервного копирования информации. Залог их успеха - большая вместимость, до 4 Тб! Но для любых других задач они практически непригодны из-за крайне низкой скорости доступа к данным. Причина в том, что вся информация записывается на магнитную ленту, следовательно, чтобы получить доступ к какому-либо файлу, необходимо перемотать пленку до нужного участка.

Принципиально иной подход к записи данных используется в дискетах. Это портативное запоминающее устройство, представляющий собой диск, покрытый ферромагнитным слоем и заключенный в пластиковый картридж. Дискеты появились как ответ на потребность пользователей в карманных носителях информации. Впрочем, слово «карманный» для ранних образцов не совсем подходит. Существует несколько форматов дискет в зависимости от диаметра магнитного диска внутри. Первые дискеты, появившиеся в 1971 году, были 8-дюймовыми, то есть с диаметром диска в 203 мм. Так что положить их можно было разве что в папку для бумаг. Объем записываемой информации составлял целых 80 килобайт. Впрочем, уже через два года этот показатель увеличился до 256 килобайт, а к 1975-му - до 1000 Кб! Пришло время сменить формат, и в 1976 году появились 5-тидюймовые (133 мм) дискеты. Их объем изначально составлял всего 110 Кб. Но технологии совершенствовались, и уже в 1984 году появились дискеты «высокой плотности записи» объемом 1,2 Мб. Это была «лебединая песня» формата. В том же 1984 году появились 3,5-дюймовые дискеты, которые уже можно по праву назвать карманными. По легенде, размер в 3,5 дюйма (88 мм) был выбран по принципу помещаемости дискеты в нагрудный карман рубашки. Объем этого носителя изначально составлял 720 Кб, но быстро подрос до классического 1,44 Мб. Позже, в 1991 году, появились 3,5-дюймовые дискеты Extended Density расширенной плотности, вмещавшие 2,88 Мб. Но они широкого распространения не получили, т. к. для работы с ними требовался специальный привод.

Дальнейшим развитием данной технологии стал знаменитый (кое-где печально знаменитый) Zip. В 1994 году компания Iomega выпустила на рынок накопитель рекордной по тем временам емкости - 100 Мб. Принцип действия Iomega Zip тот же, что и у обычных дискет, но благодаря высокой плотности записи производителю удалось добиться и рекордной емкости запоминающего устройства. Впрочем, Zip’ы оказались довольно ненадежными и дорогими, поэтому не смогли занять нишу трехдюймовых дискет, а впоследствии и вовсе были вытеснены более совершенными запоминающими устройствами.

Дискеты

Годы жизни: 1971- по сей день

Объем памяти: до 2,88 Мб

Компактный размер, низкая стоимость

– Небольшая надежность, уязвимый корпус, невысокая плотность записи

Магнитная лента

Годы жизни: 1952 - по сей день

Объем памяти: до 4 Тб

Возможность перезаписи, широкий диапазон рабочих температур (от -30 до +80 градусов), низкая стоимость носителей

– Невысокая плотность записи, невозможность мгновенного доступа к нужной ячейке памяти, невысокая надежность

Накопители на магнитных лентах представляли собой огромные шкафы с лентопротяжным механизмом и катушками с лентой, на которую и производилась запись информации.

ЖЕСТКИЕ ПРАВИЛА

Жесткий диск, Hard Disk Drive, является основным запоминающим устройством практически во всех современных компьютерах.

В целом принцип действия как существующих, так и разрабатываемых жестких дисков основан на явлении остаточного намагничивания материалов. Но здесь есть свои нюансы. Непосредственным носителем информации в жестком диске является блок из одной или нескольких круглых пластин, покрытых ферромагнетиком. Считывающая головка, двигаясь над поверхностью вращающихся с высокой скоростью дисков, производит запись информации путем намагничивания миллиардов крошечных областей (доменов) или считывание данных за счет регистрации остаточного магнитного поля.

Наименьшей ячейкой информации в данном случае является один домен, который может быть либо логическим нулем, либо единицей. Таким образом, чем меньше размеры одного домена, тем больше данных можно впихнуть на один жесткий диск.

Первый HDD появился в 1956 году. Устройство состояло из 50 дисков диаметром 600 мм каждый, вращавшихся со скоростью 1200 об/мин. Размеры этого HDD были сравнимы с современным двухкамерным холодильником, а емкость составляла целых 5 Мб.

С тех пор плотность записи на жестких дисках увеличилась более чем в 60 млн раз. На протяжении последнего десятилетия компании-производители стабильно удваивали емкость дисков каждый год, но сейчас этот процесс приостановился: достигнута максимально возможная плотность записи для ныне использующихся материалов и, главное, технологий.

Наиболее распространена сейчас так называемая параллельная запись. Смысл ее в том, что ферромагнетик, на который осуществляется перенос данных, состоит из множества атомов. Некоторое количество таких атомов вместе составляет домен - минимальную ячейку информации. Уменьшение размеров домена возможно только до определенного предела, так как атомы ферромагнетика взаимодействуют друг с другом и в месте стыка логического нуля и единицы (областей с противоположно направленными магнитными моментами) могут потерять стабильность. Поэтому требуется определенная буферная зона, обеспечивающая надежность хранения информации.

При параллельной записи магнитные частицы размещены таким образом, что вектор магнитной направленности располагается параллельно плоскости диска. При перпендикулярной записи магнитные частицы располагаются перпендикулярно поверхности диска.

При параллельной записи магнитные частицы размещены таким образом, что вектор магнитной направленности располагается параллельно плоскости диска. С точки зрения технологии это самое простое решение. В то же время при такой записи сила взаимодействия между доменами наиболее высока, поэтому нужна большая буферная зона, и, следовательно, больший размер самих доменов. Так что максимальная плотность при параллельной записи составляет около 23 Гбит/см2, и эта высота уже практически взята.

Дальнейшее увеличение емкости жестких дисков возможно за счет увеличения количества рабочих пластин в устройстве, но этот способ является тупиковым. Размеры современных HDD стандартизованы, да и количество используемых в них дисков ограничено по конструктивным требованиям.

Есть и другой путь - использование нового типа записи. С 2005 года в продаже можно найти жесткие диски, использующие метод перпендикулярной записи. При такой записи магнитные частицы располагаются перпендикулярно поверхности диска. Благодаря этому домены слабо взаимодействуют друг с другом, так как их векторы намагниченности располагаются в параллельных плоскостях. Это позволяет серьезно увеличить плотность информации - практический потолок оценивается в 60-75 Гбит/см2, т. е. в 3 раза больше, чем для параллельной записи.

Но самой перспективной считается технология HAMR. Это так называемый метод тепловой магнитной записи. По сути HAMR - дальнейшее развитие технологии перпендикулярной записи, с той лишь разницей, что в момент записи нужный домен подвергается кратковременному (около пикосекунды) точечному нагреву лазерным лучом. Благодаря этому головка может намагничивать очень мелкие участки диска. В открытой продаже HAMR-HDD пока нет, но опытные образцы демонстрируют рекордную плотность записи - 150 Гбит/см2. В дальнейшем, по мнению представителей компании Seagate Technology, плотность удастся увеличить до 7,75 Тбит/см2, что почти в 350 раз выше предельной плотности для параллельной записи.

HDD c параллельной записью

Годы жизни: 1956 - по сей день

Объем памяти: до 2 Тб на данный момент

Возможность мгновенного перехода к нужной ячейке информации, хорошее сочетание цена/качество

– Недостаточная на сегодняшний день плотность записи, морально устаревшая технология

HDD c перпендикулярной записью

Годы жизни: 2005 - недалекое будущее

Объем памяти: до 2,5 Тб на данный момент

Высокая плотность записи

– Более сложная технология изготовления, высокая цена, невысокая надежность новых емких моделей

HAMR-HDD

Годы жизни: 2010 - недалекое будущее

Объем памяти: время покажет

Еще более высокая плотность записи

– Особенно сложная технология изготовления и соответствующая ей высокая цена

ОПТИКА НА МАРШЕ

Несмотря на постоянное увеличение емкости стационарных жестких дисков, существует потребность в компактном и мобильном носителе информации. На сегодняшний день в этой области лидируют CD и DVD. Фактически любую информацию - музыку, софт, фильмы, энциклопедии или клипарты - можно купить на этих носителях.

Первый представитель этой технологии - LD (Laser Disc), разработанный еще в 1969 году. Эти диски предназначались прежде всего для домашних кинотеатров, но, несмотря на ряд преимуществ перед видеокассетами VHS и Betamax, широкого распространения они не получили. Следующий представитель оптических носителей оказался куда более удачным. Это был всем известный компакт-диск (CD, Compact Disc). Он был разработан в 1979 году и первоначально предназначался для записи высококачественной музыки. Но в 1987 году стараниями Microsoft и Apple компакт-диски стали использоваться и в персональных компьютерах. Так пользователи получили в свое распоряжение компактный и надежный носитель информации высокой емкости: стандартный объем в 650 Мб для конца 80-х казался неисчерпаемым.

За последние 20 лет CD практически не изменился. Носитель представляет собой своеобразный «бутерброд», состоящий из трех слоев. Основа компакт-диска - поликарбонатная подложка, на которую распыляется тончайший слой металла (алюминий, серебро, золото). На этот слой, собственно, и производится запись. Металлическое напыление покрывается слоем защитного лака, и уже на него наносятся всякие картинки, логотипы, названия и другие опознавательные знаки.

Принцип работы оптических дисков основан на изменении интенсивности отраженного света. На обычном CD вся информация записана на одной спиральной дорожке, представляющей собой последовательность углублений, питов (от англ. pit - «впадина»). Между углублениями расположены участки с гладким отражающим слоем, лэндов (от англ. land - «земля, поверхность»). Данные считываются при помощи лазерного луча, сфокусированного в световое пятно диаметром около 1,2 мкм. Если лазер попадает на лэнд, специальный фотодиод регистрирует отраженный луч и фиксирует логическую единицу. Если же лазер попадает в пит, луч рассеивается, интенсивность отраженного света уменьшается и устройство фиксирует логический ноль.

Первые лазерные диски были предназначены только для чтения. Они изготавливались строго в заводских условиях и питы на них наносились при помощи штамповки непосредственно на голую поликарбонатную подложку, после чего диски покрывали отражающим слоем и защитным лаком.

Но уже в 1988-м появилась технология CD-R (Compact Disc-Recordable). Диски, выполненные по этой технологии, можно было использовать для однократной записи информации при помощи специального пишущего привода. Для этого между поликарбонатом и отражающим слоем был размещен еще один слой из тонкого органического красителя. При нагревании до определенной температуры краситель разрушался и темнел. В процессе записи привод, управляя мощностью лазера, наносил на диск последовательность темных точек, которые при считывании воспринимались как питы.

Еще через десять лет, в 1997 году, был создан CD-RW (Compact Disc-Rewritable) - перезаписываемый компакт-диск. В отличие от CD-R, здесь в качестве записывающего слоя использовался специальный сплав, способный под воздействием лазерного луча переходить из кристаллического состояния в аморфное и обратно.

Годы жизни: 1972–2000

Объем памяти: 680 Мб

Первый коммерческий образец оптических носителей данных

– Использовался только в качестве носителя видео и аудио и по размерам не уступал виниловым дискам, что создавало определенные неудобства

Годы жизни: 1982 - по сей день

Объем памяти: 700 Мб

Компактность, относительная надежность, дешевизна

– Низкая, по современным меркам, емкость, морально устаревшая технология

БОЛВАНКИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

В середине 90-х, когда эпоха CD была в самом разгаре, прозорливые производители уже работали над усовершенствованием оптических дисков. В 1996 году в продаже появились первые DVD (Digital Versatile Disc) емкостью 4,7 Гб. Новые носители информации эксплуатировали тот же самый принцип, что и CD, только для считывания использовался лазер с меньшей длиной волны - 650 нм против 780 нм у компакт-дисков. Это, казалось бы, нехитрое изменение позволило уменьшить размер светового пятна, а, следовательно, и минимальный размер ячейки информации. Поэтому DVD-диск смог вместить в 6,5 раз больше полезной информации, чем CD.

В 1997 году в продажу поступили и первые записываемые DVD-R, тоже эксплуатирующие технологию, проверенную на CD-R. Впрочем, до широких масс эти новшества дошли только через несколько лет, поскольку первый пишущий привод для DVD-R стоил порядка $17 000, а болванки - по $50 за штуку.

Сегодня DVD стал неотъемлемой частью компьютерной индустрии. Но и ему жить осталось недолго. Стремительный прогресс в области высоких технологий и растущие потребности пользователей требуют новых, более емких носителей.

Первой ласточкой стали двуслойные DVD. В них информация записывается на двух разных уровнях, обычном нижнем и полупрозрачном верхнем. Изменяя фокусировку лазера, можно считывать данные с обоих слоев поочередно. Такие DVD вмещают 8,5 Гб информации. Затем появились двуслойные двусторонние DVD. У этих дисков обе стороны рабочие и содержат по два слоя информации. Вместимость носителей выросла до 17 Гб.

На этом показателе был достигнут потолок DVD-технологии. Дальнейшее увеличение количества слоев представляется излишне сложной проблемой, толщина диска все же ограничена, так что впихнуть туда что-то очень трудно. Кроме того, даже при двуслойной системе было множество нареканий на качество считывания информации, а уж сколько ошибок могут выдать гипотетические трехслойные DVD - и подумать страшно.

Производители решили (временно, конечно) проблему увеличения емкости путем создания нового формата. Вернее, сразу двух: HD-DVD и Blu-ray. Обе технологии используют синий лазер с длиной волны в 405 нм. Как мы уже сказали, уменьшение длины волны позволяет также уменьшить минимальный размер ячейки памяти и, следовательно, увеличить плотность записи. Появление сразу двух новых типов дисков спровоцировало так называемую «войну форматов», длившуюся около двух лет. В конечном итоге, несмотря на определенные преимущества, HD-DVD этот бой проиграл. По мнению многих экспертов, главную роль в этом сыграла исключительно мощная поддержка американскими киностудиями формата Blu-ray.

«Голубой луч» сейчас является единственным оптическим носителем информации высокой емкости, который можно найти в продаже. Диски 23, 25, 27 и 33 Гб. Существуют и двуслойные образцы объемом 46, 50, 54 и 66 Гб.

DVD

Годы жизни: 1996 - по сей день

Объем памяти: до 17,1 Гб

Самый популярный носитель информации: подавляющее большинство музыки, фильмов и разнообразного софта распространяется именно на DVD

– Морально устаревшая технология

HD-DVD

Годы жизни: 2004–2008

Объем памяти: до 30 Гб

Высокая емкость плюс относительно невысокая цена за счет более дешевого производства

– Отсутствие поддержки американской киноиндустрии.

Blu-ray

Годы жизни: 2006 - по сей день

Объем памяти: до 66 Гб

Высокая емкость носителей, поддержка голливудских «монстров»

– Большая стоимость приводов и носителей, поскольку для производства требуется принципиально новое оборудование

ГОНКА ГИГАБАЙТОВ

Рынок дисковых накопителей - весьма лакомый кусочек. Поэтому уже в ближайшее время следует ожидать если не смещения Blu-ray с лидирующих позиций, то новой войны форматов.

Уникальной особенностью голографического метода является возможность записи огромного количества информации практически в одну точку. Это дает производителям основание утверждать, что уже достигнутый потолок в 3,6 Тб - далеко не предел.

Существует целый ряд технологий, претендующих на кошельки пользователей. Например, HD VMD (High Density - Versatile Multilayer Disc). Этот формат был представлен в 2006 году малоизвестной британской компанией New Medium Enterprises. Тут производитель пошел по пути увеличения количества записываемых слоев в одном диске - их аж 20. Благодаря этому максимальная емкость HD VMD на сегодняшний день составляет 100 Гб. В целом маловероятно чтобы небольшая New Medium Enterprises сумеет всерьез потеснить мультимедиагигантов. Но благодаря заявленной низкой стоимости дисков и приводов к ним (за счет использования более дешевого красного лазера с длиной волны 650 нм) теоретически британцы могут рассчитывать на определенную популярность своей продукции. Если она, конечно, вообще доберется до рынка.

Еще один претендент - формат Ultra Density Optical (UDO). Разработка началась еще в июне 2000 года, и сейчас это уже вполне готовое устройство, доступное на рынке. Здесь была сделана ставка на увеличении точности фокусировки луча. При длине волны лазера в 650 нм диск UDO вмещает от 30 до 60 Гб информации. Существуют также носители, использующие синий лазер (405 нм), и в этом случае максимальный объем UDO достигает 500 Гб. Но за все нужно платить: увеличение точности лазера стало причиной серьезного удорожания приводов. Сами носители выпускаются в виде 5,35-дюймового картриджа с диском внутри (для защиты от внешних воздействий) и продаются по цене в $60-70. На сегодняшний день технология UDO используется в основном крупными компаниями для архивации информации и создания резервных копий данных.

HD VMD (High Density - Versatile Multilayer Disc)

Годы жизни: 2006 - недалекое будущее

Объем памяти: до 100 Гб

Высокая емкость, относительно низкая стоимость

– Отсутствие поддержки крупных игроков рынка, что наверняка станет причиной смерти формата

UDO (Ultra Density Optical)

Годы жизни: 2000 - по сей день

Объем памяти: до 120 Гб

Хорошая емкость

– Высокая стоимость приводов и носителей, ориентация на узкоспециализированный рынок устройств архивации данных

ГОЛОГРАФИЯ ЖЖЕТ

Несмотря на обилие форматов оптических дисков, уже существует технология, которая в будущем наверняка оставит за бортом всех конкурентов. Речь идет о голографической записи. Преимущества этой технологии и ее потенциал огромны. Во-первых, если в обычных оптических дисках информация записывается на слой при помощи отдельных ячеек информации, то в голографической памяти данные распределяются по всему объему носителя, причем за один такт может записываться несколько миллионов ячеек, благодаря чему скорость записи и чтения резко увеличивается. Во-вторых, за счет распределения информации в трех измерениях максимальная емкость носителя достигает действительно заоблачных высот.

Работы в этом направлении начались около десяти лет назад, и на сегодняшний день существует вполне внятная технология, по которой на стандартных размеров диск можно записать 1,6 Тб информации. При этом скорость чтения составляет 120 Мб/с.

Принцип действия голографической записи реализован следующим образом. Лазерный луч при помощи полупрозрачного зеркала разделяется на два потока, имеющих одинаковую длину волны и поляризацию. Пространственный световой модулятор, представляющий собой плоский трафарет, преобразует цифровую информацию в последовательность прозрачных и непрозрачных ячеек, которые соответствуют логическим единице и нулю. Сигнальный луч, пройдя через эту решетку и получив порцию информации, проецируется на носитель. Второй луч - опорный - под углом падает в ту же область диска. При этом в точках, где опорный и сигнальный лучи пересекаются, происходит сложение амплитуд волн (интерференция), в результате чего лучи совместными усилиями прожигают светочувствительный слой, фиксируя информацию на носителе. Таким образом за один такт записывается сразу вся информация, которую может осилить разрешающая способность светового модулятора. На сегодняшний день это порядка миллиона бит за раз.

Считывание данных происходит при помощи опорного луча, который, проходя сквозь тело носителя, проецирует записанную голограмму на светочувствительный слой, а уже тот преобразует падающую на него «решетку» в последовательность нулей и единиц.

Уникальной особенностью голографического метода является возможность записи огромного количества информации практически в одну точку. Благодаря этому можно эффективно использовать весь объем носителя. Практический потолок емкости голографических дисков точно неизвестен, но производители утверждают, что уже достигнутый ими потолок в 3,6 Тб - далеко не предел.

Голографические диски

Годы жизни: недалекое будущее

Объем памяти: до 1 Тб

Очень, ну очень высокая емкость при сохранении компактных размеров носителя

– Время покажет

HDD + ЛАЗЕР

В 2006 году Даниэл Стэнсю (Daniel Stanciu), работавший над своей докторской диссертацией, и доктор Фредерик Ханстин открыли способ изменения полярности магнита при помощи светового излучения. Надо сказать, что раньше это считалось невозможным в принципе. Неудивительно, что Даниэл Стэнсю с триумфом защитил докторскую диссертацию, а сама технология, получившая довольно странное название - чистооптическая инверсия намагниченности, - уже нашла потенциальное применение.

Итак, при помощи лазерного луча можно намагничивать домены жестких дисков, т. е. выполнять ту же самую работу, над которой сейчас трудится пишущая головка, но намного быстрее. Скорость записи на обычный жесткий диск не превышает 100–150 Мбит/с. В прототипе «лазерного» жесткого диска этот показатель на сегодняшний день составляет 1 Тбит/с или 1 000 000 Мбит/с. Ученые уверены, что это не предел - они рассчитывают увеличить скорость записи до 100 Тбит/с. Кроме того, при помощи лазера можно существенно увеличить плотность записываемой информации, что, теоретически, делает лазерные жесткие диски одной из наиболее перспективных технологий хранения и записи данных.

Но на сегодняшний день нет никакой информации об устройстве считывающей головки для таких HDD. При помощи лазера можно только записывать информацию. Фиксировать намагниченность доменов он не может. Следовательно, для чтения нужно будет использовать стандартные магнитные головки. Кроме того, не стоит забывать, что и скорость записи, и скорость чтения HDD напрямую зависят от скорости вращения дисков. Так что оптимистические заявления ученых выглядят несколько странно. Для достижения показателя в 1 Тбит/с нужно раскрутить диск до таких скоростей, что он, вероятно, разлетится на куски под действием чудовищной центробежной силы или вовсе сгорит от трения об воздух. Конечно, использование определенной оптической системы перенаправления луча позволяет вовсе отказаться от вращения диска при записи. Но чтение-то производится по-прежнему магнитной головкой, которой жизненно необходимо скользить над поверхностью диска.

Словом, перспективы технологии чистооптической инверсии намагниченности хоть и привлекательны, но весьма туманны.

Лазерный HDD

Годы жизни: недалекое будущее

Объем памяти: время покажет

Высокая плотность и скорость записи информации, в перспективе - возможность уменьшения количества движущихся частей диска

– Слишком много вопросов, на которые никто не дает ответов

БЛЕСТЯЩЕЕ БУДУЩЕЕ?

Диски дисками, но обычному пользователю бывает жизненно необходим компактный, емкий и, главное, простой в использовании накопитель информации. Сегодня для этой цели используют флэшки, или, говоря по-научному, USB Flash Drive. Флэш-память этого устройства представляет собой массив транзисторов (ячеек), каждый из которых может хранить один бит информации.

У подобного носителя есть масса преимуществ. Флэшки, в отличие от своих предшественников, не имеют движущихся деталей. Они компактны, надежны и способны хранить довольно солидные объемы информации, да и производители неустанно трудятся над увеличением их емкости. Существуют флэш-накопители, вмещающие 8, 12 и даже 64 Гб данных. Правда, подобные игрушки по стоимости конкурируют с первоклассным компьютером в комплектации «все включено», но это временное явление. Еще недавно за флэшку емкостью 1 Гб просили целое состояние, а сейчас она доступна каждому студенту, получающему стипендию.

Еще одно преимущество флэш-накопителя - простота в использовании. Флэшка подсоединяется к USB-порту компьютера, операционная система обнаруживает новое устройство, а содержимое флэшки отображается в виде дополнительного диска в системе. Соответственно и работа с файлами не отличается от работы с обычным жестким диском. Не требуется никаких дополнительных программ, не нужно ломать голову над совместимостью устройств и форматов, всматриваться в производителя устройства, гадая, подойдет ли оно к компьютеру или нет.

Флэш-память надежна, не боится вибраций, не шумит, потребляет мало энергии, скорость обмена информацией приближается к показателям стандартных жестких дисков. Флэш-память, за счет отсутствия движущихся частей, обладает высокой надежностью, не боится вибраций, не шумит и потребляет мало энергии. Преимущества очевидны.

Считывание данных при голографическом методе происходит при помощи опорного луча, который, проходя сквозь тело носителя, проецирует записанную голограмму на светочувствительный слой, а уже тот преобразует падающую на него «решетку» в последовательность нулей и единиц.

Сегодня уже выпускаются портативные компьютеры, в которых вместо привычных HDD установлены чипы SSD (Solid State Drive), так называемые твердотельные накопители на основе флэш-памяти. Принципиально от обычных флэшек такие запоминающие устройства ничем не отличаются. Ноутбуки с SSD, благодаря низкому энергопотреблению, способны работать почти в два раза дольше, чем оборудованные обычными жесткими дисками. Однако у флэш-памяти есть и свои серьезные недостатки. Во-первых, скорость обмена данными в SSD пока еще существенно отстает от показателей жестких дисков. Но эта проблема будет решена в самом ближайшем будущем. Второй недостаток значительно серьезней. Флэш-память в силу конструкции выдерживает ограниченное число циклов стирания и записи - порядка 100 000 циклов. Не вдаваясь в технические подробности, можно поставить диагноз: процесс записи и стирания данных ведет к физическому износу ячеек памяти на электронном уровне. Впрочем, взяв в руки калькулятор и проделав простейшие вычисления, пользователь светлеет лицом и радостно заявляет, что даже если каждый день десять раз в день полностью перезаполнять флэшку, 100 000 циклов хватит на 27 лет! Но на практике флэш-память (например, карта памяти в фотоаппарате), интенсивно используемая каждый день, может выйти из строя уже через два-три года эксплуатации.

Flash-память

Годы жизни: 1989 - по сей день

Объем памяти: до 80 Гб

Простота в использовании, низкое энергопотребление, надежность

– Ограниченное число циклов записи/стирания

Сегодня прогресс в области компьютерных технологий вообще и запоминающих устройств в частности стремительно меняет мир.

В будущее заглядывать - дело неблагодарное, но можно с уверенностью утверждать: если производители не смогут победить единственный серьезный недостаток флэш-памяти, не сумеют достичь необходимого пользователям объема HDD или создать простой и надежный голографический диск, они неизбежно придумают другой способ хранения информации.

Дешевый, надежный, компактный, быстрый.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

ВИДЫ НОСИТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ

Введение

1. История

4.4 Сменные магнитные диски

6. Твердотельный накопитель

Заключение

Список используемой литературы

Введение

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 - это 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.

Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио- и видеоклипы и т.д.). Устройство, которое обеспечивает запись - считывание информации, называется накопителем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).

В ходе реферата рассмотрим основные виды носителей информации.

1. 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. Древние люди на скалах изображали зверей, на которых они охотились. Однако угольные, глиняные, меловые рисунки смывало дождём, и для увеличения надёжности хранения информации первобытные художники стали выбивать силуэты животных на скалах острым камнем. Хотя камень повысил сохранность информации, скорость её записи и передача оставляли желать лучшего. Человек начал использовать для записи глину, которая имела свойства камня (сохранность информации), а её пластичность, удобство записи позволяли повысить эффективность записи.

Возможность эффективной записи способствует появлению письменности. Более пяти тысяч лет назад появляется (достижение шумерской цивилизации, территория современного Ирака) письменность на глине (уже не рисунки, а похожие на буквы значки и пиктограммы). Шумеры выдавливали знаки на табличках из сырой глины заострённой «клином» тростниковой палочкой (отсюда и название - клинопись). В ящиках («папках») хранились большие документы из десятков глиняных «страниц». Глина была тяжела для больших текстов, потребность в которых возрастала. Поэтому на смену ей должен был прийти другой носитель.

Египет: папирус. В начале третьего тысячелетия до н. э. в Египте появляется новый носитель, обладающий улучшенными некоторыми параметрами по сравнению с глиняными табличками. Там научились делать почти настоящую бумагу из папируса (высокого травянистого растения). 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 Персии для письма издревле использовался дефтер - высушенные шкуры животных (в турецком и родственных ему языках слово «дефтер» и сейчас означает тетрадь), о чём вспомнили греки. Жители греческого города Пергам (первыми переняли древнюю технологию) усовершенствовали процесс выделки шкур и во II веке до н. э. начали производство пергамента. Достоинства нового носителя - высокая надёжность хранения информации (прочность, долговечность, не темнел, не пересыхал, не трескался, не ломался), многоразовость (например, в сохранившемся молитвеннике Х века учёные обнаружили несколько слоёв записей, сделанных вдоль и поперёк, стёртых и зачищенных, а с помощью рентгена там обнаружился древнейший трактат Архимеда).

Как и в других странах, в Юго-Восточной Азии испробовали множество разных способов записи и сохранения информации:

Выжигание на узких бамбуковых пластинах со скреплением шнурами в «бамбуковые книги» (недостаток - занимают много места, низкая износостойкость шнуров);

Письмо на: шёлке (недостаток - дороговизна шёлка), сшиваемые в «книгу» листья пальм.

Из-за недостатков предыдущих носителей китайский император Лю Чжао приказал найти им достойную замену, и один из чиновников (Цай Лунь) в 105 г. н. э. разработал способ производства бумаги (который не сильно изменился и по сей пор) из древесных волокон, соломы, травы, мха, тряпья, пакли, растительных отходов и т. п.

Европа. На территории Европы высокоразвитые народы (греки и римляне) нащупывали свои способы записи. Сменяются множество различных носителей: свинцовые листы, костяные пластинки и т. д.

Начиная с VII в. до н. э. запись производится острой палочкой - стилусом (как и на глине) на деревянных дощечках, покрытых слоем податливого воска. Стирание информации производилось обратным тупым концом стилуса. Скрепляли такие дощечки по четыре штуки. Однако на воске надписи недолговечны, и проблема сохранения записей была весьма актуальной.

Америка. В XI - XVI вв. коренные народы Южной Америки придумали узелковое письмо «кипу» (в переводе с языка индейцев кечуа - узел). Из верёвок (к ним привязывали ряды шнурков) составлялись «сообщения». Тип, число узелков, цвета и количества нитей, их расположения и переплетения представлял собой «кодировку» («алфавит») кипу.

Нанизанными на шнуры небольшими раковинами кодировали свои сообщения индейские племена Северной Америки. Этот вид письменности назывался «вампум» - от индейского слова wampam - белые бусы. Переплетения шнуров образовывали полоску, которую обычно носили как пояс. Комбинацией цветных ракушек и рисунков на них могли составляться целые послания.

Древняя Русь. Как носитель на Руси использовалась берёста (верхний слой берёзовой коры). Буквы на ней прорезывали писалом (костяная или металлическая палочка). Также применялось узелковое письмо, до сих пор сохранилось выражение "завязать узелок на память".

К концу XVI в. появляется своя бумага.

Средневековье. Как и в античном мире, так и в Средневековье восковые таблички использовались в качестве записных книжек, для хозяйственных пометок и для обучения детей письму.

Новое время. В XX веке для хранения информации начала использоваться тонкая железная проволока (20-е годы), магнитная лента (1928 г.), магнитные (середина 1960-х годов) и оптические диски (начало 1980-х годов). В 1945 г. Джон фон Нейман (1903-1957), американский ученый, выдвинул идею использования внешних запоминающих устройств для хранения программ и данных. Нейман разработал структурную принципиальную схему компьютера. Схеме Неймана соответствуют и все современные компьютеры

Современность. В XXI веке на смену оптическим и магнитным носителям пришли полупроводниковые микросхемы памяти. Жёсткие диски начинают вытесняться аналогичными полупроводниковыми.

Исторически первыми носителями информации были перфоленточные и перфокарточные устройства ввода-вывода. Вслед за ними пришли внешние записывающие устройства в виде магнитных лент, сменных и постоянных магнитных дисков и магнитных барабанов.

Магнитные ленты хранят и используют намотанными на катушки. Выделялись катушки двух видов: подающие и принимающие. Ленты поставляются пользователям на подающих катушках и не требуют дополнительной перемотки при установке их в накопители. Лента на катушку наматывается рабочим слоем внутрь. Магнитные ленты относятся к накопителям непрямого доступа. Это значит, что время поиска любой записи зависит от ее местоположения на носителе, так как физическая запись не имеет своего адреса и чтобы её просмотреть необходимо просмотреть предыдущие. К запоминающим устройствам прямого доступа относятся магнитные диски и магнитные барабаны. Основная особенность их заключается в том, что время поиска любой записи не зависит от ее местоположения на носителе. Каждая физическая запись на носителе имеет адрес, по которому обеспечивается непосредственный доступ к ней, минуя остальные записи. Следующим видом записывающих устройств стали пакеты сменных магнитных дисков, состоящие из шести алюминиевых дисков. Ёмкость всего пакета составляла 7,25 Мбайт.

2. Классификация носителей информации

Вариант классификации носителей информации, используемых в компьютерной технике, представлен на рисунке:

По форме сигнала, используемый для записи данных, различают аналоговые и цифровые носители. Для перезаписи информации с аналогового носителя на цифровой или наоборот необходимо сигнала.

Цифровые носители информации - компакт-диски, дискета, карты памяти

Аналоговые носители информации - магнитофонная и бабина кассеты

По назначению различают носители:

Для использования на различных устройствах;

Вмонтированы в определенное устройство.

По устойчивости записи и возможностью перезаписи:

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), содержание которых не может быть изменен конечным пользователем (например, CD-ROM, DVD-ROM). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации;

Записываемые устройства, в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R, DVD-R,DVD + R, BD-R);

Перезаписываемые устройства (например, CD-RW, DVD-RW, DVD + RW, BD-RE, магнитная лента и т.п.);

Оперативные устройства обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе ее обработки. Быстрые, но дорогие ОЗУ (SRAM, статические ОЗУ) строятся на основе триггеров, медленные, но дешевые разновидности (DRAM, динамические ОЗУ) строятся на основе конденсатора. В обоих видах оперативной памяти информация исчезает после отключения от источника тока. Динамические ОЗУ требуют периодического обновления содержимого - регенерации.

По физическому принципу:

Перфорационные (с отверстиями или вырезами) - перфокарта, перфолента;

Магнитные - магнитная лента, магнитные диски;

Оптические - оптические диски CD, DVD, Blu-ray Disc;

Магнитооптические - магнитооптический компакт-диск (CD-MO);

Электронные (используют эффекты полупроводников) - карты памяти, флэш-память.

По конструктивным (геометрическими) особенностями:

Дисковые (магнитные диски, оптические диски, магнитооптические диски);

Ленточные (магнитные ленты, перфоленты);

Барабанные (магнитные барабаны);

Барточные (банковские карты, перфокарты, флеш-карты, смарт-карты);

Иногда носителями информации также называют объекты, чтение информации из которых не требуют специальных устройств - например бумажные носители.

Емкость цифрового носителя означает количество информации, которую на него можно записать, ее измеряют в специальных единицах - байтах, а также в их производных - килобайтах, мегабайтах и т.д., или же в кибибайтах, мебибайтах подобное. Например, емкость распространенных CD - носителей составляет 650 или 700 МБ, DVD-5 - 4,37 ГБ, двухслойных DVD 8,7 гб, современных жестких дисков - до 10 Тб (на 2009 год).

3. Ленточные носители информации

Ленточные носители информации используются для резервного копирования с целью обеспечения сохранности данных. В качестве таких устройств применяется стример, носителем информации в них используются магнитные ленты в кассетах (объём до 60 Гб) и ленточных картриджах (объём до 160 Гб).

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, двуокиси хрома и гамма-окиси железа, модифицированной кобальтом, ориентированных обычно в направлении намагничивания при записи.

4. Дисковые носители информации

Дисковые носители представляют гибкие и жёсткие, сменные и несменные, магнитные, магнито-оптические и оптические диски и дискеты.

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.

Имеются и другие разновидности дисковых носителей информации, например, магнитооптические диски, но ввиду их малой распространенности мы их рассматривать не будем. носитель информация гибкий жесткий

4.1 Накопители на гибких магнитных дискетах

Это устройство использует в качестве носителя информации гибкие магнитные диски - дискеты, которые могут быть 5-ти или 3-х дюймовыми. Дискета - это магнитный диск вроде пластинки, помещенный в «конверт». В зависимости от размера дискеты изменяется ее емкость в байтах. Если на стандартную дискету размером 5"25 дюйма помещается до 720 Кбайт информации, то на дискету 3"5 дюйма уже 1,44 Мбайта. Дискеты универсальны, подходят на любой компьютер того же класса оснащенный дисководом, могут служить для хранения, накопления, распространения и обработки информации. Дисковод - устройство параллельного доступа, поэтому все файлы одинаково легко доступны. Диск покрывается сверху специальным магнитным слоем, который обеспечивает хранение данных. Информация записывается с двух сторон диска по дорожкам, которые представляют собой концентрические окружности. Каждая дорожка разделяется на секторы. Плотность записи данных зависит от плотности нанесения дорожек на поверхность, т.е. числа дорожек на поверхности диска, а также от плотности записи информации вдоль дорожки. К недостаткам относятся маленькая емкость, что делает практически невозможным долгосрочное хранение больших объемов информации, и не очень высокая надежность самих дискет. В настоящее время дискеты практически не используются.

Некоторое время назад дискеты были самым популярным средством передачи информации с компьютера на компьютер, т.к. интернет в те времена был большой редкостью, компьютерные сети тоже, а устройства для чтения-записи компакт дисков стоили очень дорого.

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 гг.

Дискеты требуют аккуратного обращения. Они могут быть повреждены, если дотрагиваться до записывающей поверхности; писать на этикетке дискеты карандашом или шариковой ручкой; сгибать дискету; перегревать дискету (оставлять на солнце или около батареи отопления); подвергать дискету воздействию магнитных полей.

В целях сохранения информации гибкие магнитные диски следует предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как это может привести к размагничиванию носителя и потере информации.

4.2 Накопители на жестком магнитном диске

Если гибкие диски - это средство переноса данных между компьютерами, то жесткий диск - информационный склад компьютера.

Жёсткие магнитные диски предназначены для постоянного хранения информации, часто используемой в работе и представляют пакет жёстко скреплённых между собой 4 - 16 дисков, размещённых в герметическом корпусе. Первые жесткие магнитные диски состояли из двух дисков диаметром 3,5 дюйма и получили свое название по ассоциации с известным двуствольным ружьем фирмы Винчестер. Они имели объём 5 - 10 Мб. В дальнейшем количество дисков и ёмкость «жестких» дисководах увеличились, при этом ёмкость современных устройств варьируется от 40 до 200 и более Гб.

Является логическим продолжением развития технологии магнитного хранения информации. Основные достоинства:

Большая емкость;

Простота и надежность использования;

Возможность обращаться к множеству файлов одновременно;

Высокая скорость доступа к данным.

Из недостатков можно выделить лишь отсутствие съемных носителей информации, хотя в настоящее время используются внешние винчестеры и системы резервного копирования.

В компьютере предусмотрена возможность с помощью специальной системной программы условно разбивать один диск на несколько. Такие диски, которые не существуют как отдельное физическое устройство, а представляют лишь часть одного физического диска, называются логическими дисками. Логическим дискам присваиваются имена, в качестве которых используются буквы латинского алфавита [С:], , [Е:], и т. д.

4.3 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 (Audio-CD), однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения (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 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:

1. 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.;

2. 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;

3. 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.

В настоящее время оптические (лазерные) диски являются наиболее надёжными материальными носителями документированной информации, записанной цифровым способом. Вместе с тем активно ведутся работы по созданию ещё более компактных носителей информации с использованием так называемых нанотехнологий, работающих с атомами и молекулами. Плотность упаковки элементов, собранных из атомов, в тысячи раз больше, чем в современной микроэлектронике. В результате один компакт-диск, изготовленный по нанотехнологии, может заменить тысячи лазерных дисков.

4.4 Сменные магнитные диски

Это гибкие диски ZIP и JAZ, диаметром 3,5”, емкостью 25-270 и более Мб, несовместимые с флоппи-дисками. Скорость вращения - 2941 об/мин, среднее время поиска равно 29 мс. Предназначены для длительного хранения информации и переноса её на другие ПК. Многие используют Zip устройства - это магнитные дискеты, которые имеют высокую емкость. Работает она на подобии простой дискеты. Проблемы с читаемостью могут быть такими же, как и с дисками.

5. 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 энерго-независимость - 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. В отличие от магнитных, оптических и магнитооптических носителей, здесь не требуется применение дисководов с использованием сложной прецизионной механики. Их отличает также бесшумная работа.

Самый популярный и дешёвый носитель - микросхема памяти с управляющим контроллером и USB-разъёмом. Они широко варьируются по ёмкости (от 1 до 256 Гб), но зачастую пользователи забывают ещё об одном главном параметре флешки - о её быстродействии. Как правило, скорость записи таких накопителей составляет 5 - 7 мб/сек., а скорость чтения 15 - 20 мб/сек. При выборе следует обращать внимание на такие надписи, как «ultra fast» и «high-speed». Эти устройства обладают высокой скоростью. Этот вид носителей перестаёт работать в основном по причине блокирования управляющего контроллера - их хватает примерно на 5 лет, при этом в качестве архивирующих устройств использовать их не рекомендуется. Флешка, как и её "родственница" - карта памяти, всегда "гибнет" целиком.

6. Твердотельный накопитель

Твердотельный накопитель (англ. solid-state drive, SSD) - компьютерное немеханическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти. Кроме них, SSD содержит управляющий контроллер. Наиболее распространенный вид твердотельных накопителей использует для хранения информации флеш-памяти типа NAND, однако существуют варианты, в которых накопитель создается на базе DRAM-памяти, снабженной дополнительным источником питания - аккумулятором.

В настоящее время твердотельные накопители используются не только в компактных устройствах - ноутбуках, нетбуках, коммуникаторах и смартфонах, планшетах, но могут быть использованы и в стационарных компьютерах для повышения производительности.

По сравнению с традиционными жёсткими дисками (HDD), твердотельные накопители имеют меньший размер и вес, но в несколько раз (6 - 7) большую стоимость за гигабайт и значительно меньшую износостойкость (ресурс записи).

Небольшие твердотельные накопители могут встраиваться в один корпус с магнитными жёсткими дисками, образуя гибридные жёсткие диски (SSHD, Solid-state hybrid drive). Флэш-память в них может использоваться либо в качестве буфера (кэша) небольшого объёма (4 - 8 ГБ), либо, реже, быть доступной как отдельный накопитель (Dual-drive hybrid systems). Подобное объединение позволяет воспользоваться частью преимуществ флеш-памяти (быстрый произвольный доступ) при сохранении небольшой стоимости хранения больших объёмов данных.

В настоящее время наиболее заметными компаниями, которые интенсивно развивают направление SSD-накопителей в своей деятельности, можно назвать Intel, Kingston, Samsung Electronics, Toshiba, SanDisk, Corsair, Renice, OCZ Technology, Crucial и ADATA.

В начале 2010-х годов на рынке были представлены SSD-накопители с объёмами 64, 80, 120, 256, 512 гигабайт, отдельные модели имеют ёмкость 0.7, 0.8, 1, 1.6 терабайт или более. За 2012 год поставки SSD составили около 34 миллионов устройств, основные рынки: потребительский, серверный, индустриальные применения. Цены на 128 ГБ SSD в 2013 году находились в пределах 70 - 85 долларов США.

Преимущества.

1. Отсутствие движущихся частей, отсюда:

Полное отсутствие шума (0 дБ);

Высокая механическая стойкость (кратковременно выдерживают порядка 1500 g);

2. Стабильность времени считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации.

3. Скорость чтения/записи выше, чем у распространенных жёстких дисков.

4. Количество произвольных операций ввода-вывода в секунду (IOPS) у SSD на несколько порядков выше, чем у жёстких дисков.

5. Низкое энергопотребление.

6. Широкий диапазон рабочих температур.

7. Намного меньшая чувствительность к внешним электромагнитным полям.

8. Малые габариты и вес.

Недостатки.

1. Цена гигабайта SSD-накопителей в несколько раз (6 -7 для наиболее дешевой флеш-памяти) выше цены гигабайта HDD (по состоянию на октябрь 2014 - 35 центов за гигабайт). К тому же стоимость SSD прямо пропорциональна их ёмкости, в то время как стоимость традиционных жёстких дисков зависит не только от количества пластин и медленнее растёт при увеличении объёма накопителя.

2. Применение в SSD-накопителях команды TRIM может сильно осложнить или сделать невозможным восстановление удалённой информации recovery-утилитами.

3. Невозможность восстановить информацию при электрических повреждениях. Так как контроллер и носители информации в SSD находятся на одной плате, то при превышении или значительном перепаде напряжения чаще всего сгорает весь SSD-носитель с безвозвратной потерей информации. Напротив, в жёстких дисках чаще сгорает только плата контроллера, что делает возможным восстановление информации с приемлемой трудоёмкостью.

Заключение

Рассмотрев данную тему можно сказать, что с развитием науки и техники будут появляться новые носители информации, более совершенные, которые будут вытеснять устаревшие носители информации, которые мы используем сейчас.

Широкое распространение оптических дисков связано с целым рядом их преимуществ по сравнению с магнитными носителями, а именно: высокая надёжность при хранении, большой объём сохраняемой информации, записывание на одном диске звуковой, графической и буквенно-цифровой, быстрота поиска, экономичное средство хранения и предоставления информации, они обладают хорошим соотношением «качество - цена».

Что же касается жестких дисков, то без них пока ещё ни один компьютер не обходился. В развитии жёстких дисков отчётливо прослеживается основная тенденция - постепенное повышение плотности записи, сопровождающееся увеличением скорости вращения шпиндельной головки и уменьшением времени доступа к информации, а в конечном счёте - увеличением производительности. Создание новых технологий постоянно усовершенствует этот носитель, он меняет свою ёмкость до 80 - 175 Гбайт. В более отдалённой перспективе ожидается появления носителя, в котором роль магнитных частиц будут играть отдельные атомы.

В результате его ёмкость в миллиарды раз превысит существующие в настоящее время стандарты.

Также есть одно преимущество утерянную информацию можно восстановить с помощью определённых программ.

Совершенствование технологии флэш-памяти идёт в направлении увеличения ёмкости, надёжности, компактности, многофункциональности носителей, а также снижения их стоимости.

На стадии разработки находятся голографические цифровые носители информации ёмкостью до 200 Гбайт. Они имеют форму диска, состоящего из трёх слоёв. На стеклянную подложку толщиной 0,5 мм наносится записывающий (рабочий) слой толщиной 0,2 мм и полумиллиметровый прозрачный защитный слой с отражающим покрытием.

Список литературы

1. Росс Г.В. "Основы информатики и программирования"/ Г.В. Росс, В.Н. Дулькин, Л.А. Сысоева - М.: ПРИО, 1999г.

2. Информатика: Учебник. - 3-е перераб.изд./ под ред. Н.В.Макаровой - М.: Финансы и Статистика, 2002 г.

3. Левин В.И. "Носители информации в цифровом веке"/В.И.Левин - М.: КомпьютерПресс, 2000г. - 256 с.

4. https://ru.wikipedia.org

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Выпускаемые накопители информации. Основное описание внешних запоминающих устройств на гибких магнитных дисках. Физическое форматирование. Сущность накопителя на жестком магнитном диске. Описание работы стримера и оптических запоминающих устройств.

реферат , добавлен 26.11.2008

Информация-это отражение разнообразия, присущего объектам и явлениям реального мира. Понятие информации. Свойства информации. Классификация информации. Формы представления информации. Информация-мера определенности в сообщении. Достоверность информации.

контрольная работа , добавлен 24.09.2008

Изменение концентрации носителей и проводимости в приповерхностном слое полупроводника под действием электрического поля. Эффект поля в собственном и примесном полупроводниках. Механизмы рекомбинации носителей. Законы движения носителей в полупроводниках.

презентация , добавлен 27.11.2015

Развитие носителей информации. Звукозапись и процесс записи звуковой информации с целью её сохранения и последующего воспроизведения. Музыкальные механические инструменты. Первый двухдорожечный магнитофон. Звук и основные стандарты его записи.

реферат , добавлен 25.05.2015

Изучение радиотехнических систем передачи информации. Назначение и функции элементов модели системы передачи (и хранения) информации. Помехоустойчивое кодирование источника. Физические свойства радиоканала как среды распространения электромагнитных волн.

реферат , добавлен 10.02.2009

Накопители на магнитной ленте, накопители прямого доступа. Принципы работы накопителя на сменных магнитных дисках. Накопитель на гибких магнитных дисках. Накопитель на жестком магнитном диске - винчестер. Современные внешние запоминающие устройства.

курсовая работа , добавлен 08.05.2009

Особенности оптических систем связи. Физические принципы формирования каналов утечки информации в волоконно-оптических линиях связи. Доказательства уязвимости ВОЛС. Методы защиты информации, передаваемой по ВОЛС - физические и криптографические.

курсовая работа , добавлен 11.01.2009

Хранение больших объемов данных на внешних магнитных носителях. Произвольный метод доступа и управления RAMAC, физическая ёмкость дисков. Расхождение между двоичными значениями и десятичными в понимании единиц измерения ёмкости дисков и накопителей.

реферат , добавлен 21.01.2010

Радиоэлектронный канал. Структура радиоэлектронного канала утечки информации. Передатчики функциональных каналов связи. Виды утечки информации. Антенные устройства. Классификация помех. Экранирующие свойства некоторых элементов здания.

доклад , добавлен 20.04.2007

Проектирование помещения для хранения ценной информации. Возможные каналы утечки данных. Характеристики средств защиты информации. Съем информации за счет электромагнитных излучений проводных линий 220 B, выходящих за пределы контролируемой зоны.

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:

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)

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.

Введение…………………………………………………………………………...3

Носители информации……………………………………………………………4

Кодирование и считывание информации..………………………………………9

Перспективы развития…………………….…………………………………….15

Заключение……………………………………………………………………….18

Литература.………………………………………………………………………19

Введение

В 1945 г. Джон фон Нейман (1903-1957), американский ученый, выдвинул идею использования внешних запоминающих устройств для хранения программ и данных. Нейман разработал структурную принципиальную схему компьютера. Схеме Неймана соответствуют и все современные компьютеры.

Внешняя память предназначена для долговременного хранения программ и данных. Устройства внешней памяти (накопители) являются энергонезависимыми, выключение питания не приводит к потере данных. Они могут быть встроены в системный блок или выполнены в виде самостоятельных блоков, связанных с системным через его порты. По способу записи и чтения накопители делятся, в зависимости от вида носителя, на магнитные, оптические и магнитооптические.

Кодирование информации – это процесс формирования определенного представления информации. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми.

В ходе реферата рассмотрим основные типы носителей информации, кодирования и считывания информации, а также перспективы развития.

Носители информации

Рассмотрим более подробно современные носители информации.

1. Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД – дисковод).

Это устройство использует в качестве носителя информации гибкие магнитные диски – дискеты, которые могут быть 5-ти или 3-х дюймовыми. Дискета – это магнитный диск вроде пластинки, помещенный в «конверт». В зависимости от размера дискеты изменяется ее емкость в байтах. Если на стандартную дискету размером 5’25 дюйма помещается до 720 Кбайт информации, то на дискету 3’5 дюйма уже 1,44 Мбайта. Дискеты универсальны, подходят на любой компьютер того же класса оснащенный дисководом, могут служить для хранения, накопления, распространения и обработки информации. Дисковод – устройство параллельного доступа, поэтому все файлы одинаково легко доступны. Диск покрывается сверху специальным магнитным слоем, который обеспечивает хранение данных. Информация записывается с двух сторон диска по дорожкам, которые представляют собой концентрические окружности. Каждая дорожка разделяется на секторы. Плотность записи данных зависит от плотности нанесения дорожек на поверхность, т. е. числа дорожек на поверхности диска, а также от плотности записи информации вдоль дорожки. К недостаткам относятся маленькая емкость, что делает практически невозможным долгосрочное хранение больших объемов информации, и не очень высокая надежность самих дискет. В настоящее време дискеты практически не используются.

2. Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД – винчестер)

– большая емкость;

– простота и надежность использования;

– возможность обращаться к множеству файлов одновременно;

– высокая скорость доступа к данным.

3. Устройство чтения компакт-дисков (CD-ROM)

В этих устройствах используется принцип считывания сфокусированным лазерным лучом бороздок на металлизированном несущем слое компакт-диска. Этот принцип позволяет достичь высокой плотности записи информации, а, следовательно, и большой емкости при минимальных размерах. Компакт-диск является отличным средством хранения информации, он дешевый, практически не подвержен каким-либо влияниям среды, информация, записанная на нем не исказится и не сотрется, пока диск не будет уничтожен физически, его ёмкость 650 Мбайт. Имеет только один недостаток – сравнительно небольшой объём хранения информации.

4. DVD

А) Отличия DVD от обычных CD-ROM

Самое основное отличие – это, естественно, объем записываемой информации. Если на обычный CD-диск можно записать 650 Мб (хотя в последнее время встречаются болванки и на 800 Мб, но далеко не все приводы смогут прочитать то, что записано на таком носителе), то на один DVD-диск влезет от 4,7 до 17 Гб. В DVD используется лазер с меньшей длиной волны, что позволило существенно увеличить плотность записи, а кроме того, DVD подразумевает возможность двухслойной записи информации, то есть на поверхности компакта находится один слой, поверх которого наносится еще один, полупрозрачный, и первый считывается сквозь второй параллельно. В самих носителях тоже отличий больше, чем кажется на первый взгляд. Из-за того, что плотность записи существенно возросла, а длина волны стала меньше, изменились и требования к защитному слою – для DVD он составляет 0,6 мм против 1,2 мм у обычных CD. Естественно, что диск такой толщины будет значительно более хрупким, по сравнению с классической болванкой. Поэтому еще 0,6 мм обычно заливаются пластиком с двух сторон, чтобы получились те же 1,2 мм. Но самый главный бонус такого защитного слоя в том, что благодаря его малому размеру на одном компакте стало возможным записывать информацию с двух сторон, то есть удваивать его емкость, при этом оставляя размеры практически прежними.

Б) Емкость DVD

Существует пять разновидностей DVD-дисков:

1. DVD5 – однослойный односторонний диск, 4,7 Гб, или два часа видео;

2. DVD9 – двухслойный односторонний диск, 8,5 Гб, или четыре часа видео;

3. DVD10 – однослойный двухсторонний диск, 9,4 Гб, или 4,5 часа видео;

4. DVD14 – двухсторонний диск, два слоя на одной и один на другой стороне, 13,24 Гб, или 6,5 часов видео;

5. DVD18 – двухслойный двухсторонний диск, 17 Гб, или более восьми часов видео.

Самые популярные стандарты – DVD5 и DVD9.

В) Возможности

Ситуация с DVD-носителями сейчас напоминает аналогичную с CD, на которых долгое время тоже хранили только музыку. Сейчас можно встретить не только фильмы, но и музыку (так называемые DVD-Audio) и сборники софта, и игры, и фильмы. Естественно, что основной областью использования является кинопродукция.

Г) Звук в DVD

Звуковое сопровождение может быть закодировано во многих форматах. Самые известные и часто используемые – Dolby Prologic, DTS и Dolby Digital всех версий. То есть фактически в форматах, используемых в кинотеатрах для получения максимально точной и красочной звуковой картины.

Д) Механические повреждения

К механическим повреждениям диски CD и DVD одинаково чувствительны. То есть царапина есть царапина. Однако из-за гораздо более высокой плотности записи потери на DVD-диске будут более значительными. Сейчас существуют программы, которые могут восстанавливать информацию даже с поврежденных дисков, правда с пропуском повреждённых секторов.

Быстрорастущий рынок портативных жестких дисков, предназначенных для транспортировки больших объемов данных, привлек к себе внимание одного из самых крупных производителей винчестеров. Компания Western Digital объявила о выпуске сразу двух моделей устройств под названием WD Passport Portable Drive. В продажу поступили варианты емкостью 40 и 80 Гб. Портативные устройства WD Passport Portable Drive основаны на 2,5-дюймовых HDD WD Scorpio EIDE. Они упакованы в прочный корпус, оборудованы поддержкой технологии Data Lifeguard, и не нуждаются в дополнительном источнике питания (питание через USB). Производитель отмечает, что накопители не греются, работают тихо и потребляют мало энергии.

6. USB Flash Drive

Новый тип внешнего носителя информации для компьютера, появившийся благодаря широкому распространению интерфейса USB(универсальной шины) и преимуществам микросхем Flash памяти. Достаточно большая емкость при небольших размерах, энергонезависимость, высокая скорость передачи информации, защищённость от механических и электромагнитных воздействий, возможность использования на любом компьютере - всё это позволило USB Flash Drive заменить или успешно конкурировать со всеми существовавшими ранее носителями информации.

Кодирование и считывание информации

Современный компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию. Все эти виды информации в компьютере представлены в двоичном коде, т. е. используется алфавит мощностью два (всего два символа 0 и 1). Связано это с тем, что удобно представлять информацию в виде последовательности электрических импульсов: импульс отсутствует (0), импульс есть (1). Такое кодирование принято называть двоичным, а сами логические последовательности нулей и единиц – машинным языком.

Каждая цифра машинного двоичного кода несет количество информации равное одному биту. Данный вывод можно сделать, рассматривая цифры машинного алфавита, как равновероятные события. При записи двоичной цифры можно реализовать выбор только одного из двух возможных состояний, а, значит, она несет количество информации равное 1 бит. Следовательно, две цифры несут информацию 2 бита, четыре разряда – 4 бита и т. д. Чтобы определить количество информации в битах, достаточно определить количество цифр в двоичном машинном коде.

А) Кодирование текстовой информации

В настоящее время большая часть пользователей при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Традиционно для того чтобы закодировать один символ используют количество информации равное 1 байту, т. е. I = 1 байт = 8 бит. При помощи формулы, которая связывает между собой количество возможных событий К и количество информации I, можно вычислить сколько различных символов можно закодировать (считая, что символы - это возможные события): К = 2I = 28 = 256, т. е. для представления текстовой информации можно использовать алфавит мощностью 256 символов. Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255. Необходимо помнить, что в настоящее

Двоичный код	Десятичный код	КОИ8	СР1251	СР866	Мас	ISO
11000010	194	б	В	-	-	Т

время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых

таблиц (КОИ - 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы, не будут правильно отображаться в другой кодировке. Наглядно это можно представить в виде фрагмента объединенной таблицы кодировки символов. Одному и тому же двоичному коду ставится в соответствие различные символы. Впрочем, в большинстве случаев о перекодировке текстовых документов заботится на пользователь, а специальные программы – конверторы, которые встроены в приложения.

Б) Кодирование графической информации

В середине 50-х годов для больших ЭВМ, которые применялись в научных и военных исследованиях, впервые в графическом виде было реализовано представление данных. Без компьютерной графики трудно представить уже не только компьютерный, но и вполне материальный мир, так как визуализация данных применяется во многих сферах человеческой деятельности. Графическую информацию можно представлять в двух формах: аналоговой или дискретной. Живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно - это пример аналогового представления, а изображение, напечатанное при помощи струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета - это дискретное представление. Путем разбиения графического изображения (дискретизации) происходит преобразование графической информации из аналоговой формы в дискретную. При этом производится кодирование - присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода. При кодировании изображения происходит его пространственная дискретизация. Ее можно сравнить с построением изображения из большого количества маленьких цветных фрагментов (метод мозаики). Все изображение разбивается на отдельные точки, каждому элементу ставится в соответствие код его цвета. При этом качество кодирования будет зависеть от следующих параметров: размера точки и количества используемых цветов. Чем меньше размер точки, а, значит, изображение составляется из большего количества точек, тем выше качество кодирования. Чем большее количество цветов используется (т. е. точка изображения может принимать больше возможных состояний), тем больше информации несет каждая точка, а, значит, увеличивается качество кодирования. Создание и хранение графических объектов возможно в нескольких видах – в виде векторного, фрактального или растрового изображения. Отдельным предметом считается 3D (трехмерная) графика, в которой сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений. Она изучает методы и приемы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Для каждого вида используется свой способ кодирования графической информации.

В) Кодирование звуковой информации

С самого детства мы сталкиваемся с записями музыки на разных носителях: грампластинках, кассетах, компакт-дисках и т.д. В настоящее время существует два основных способах записи звука: аналоговый и цифровой. Но для того чтобы записать звук на какой-нибудь носитель его нужно преобразовать в электрический сигнал. Это делается с помощью микрофона. Самые простые микрофоны имеют мембрану, которая колеблется под воздействием звуковых волн. К мембране присоединена катушка, перемещающаяся синхронно с мембраной в магнитном поле. В катушке возникает переменный электрический ток. Изменения напряжения тока точно отражают звуковые волны. Переменный электрический ток, который появляется на выходе микрофона, называется аналоговым сигналом. Применительно к электрическому сигналу «аналоговый» обозначает, что этот сигнал непрерывен по времени и амплитуде. Он точно отражает форму звуковой волны, которая распространяется в воздухе. Звуковую информацию можно представить в дискретной или аналоговой форме. Их отличие в том, что при дискретном представлении информации физическая величина изменяется скачкообразно («лесенкой»), принимая конечное множество значений. Если же информацию представить в аналоговой форме, то физическая величина может принимать бесконечное количество значений, непрерывно изменяющихся. Виниловая пластинка является примером аналогового хранения звуковой информации, так как звуковая дорожка свою форму изменяет непрерывно. Но у аналоговых записей на магнитную ленту есть большой недостаток – старение носителя. За год фонограмма, которая имела нормальный уровень высоких частот, может их потерять. Виниловые пластинки при проигрывании их несколько раз теряют качество. Поэтому преимущество отдают цифровой записи. В начале 80-х годов появились компакт-диски. Они являются примером дискретного хранения звуковой информации, так как звуковая дорожка компакт - диска содержит участки с различной отражающей способностью. Теоретически эти цифровые диски могут служить вечно, если их не царапать, т.е. их преимуществами являются долговечность и неподверженность механическому старению. Другое преимущество заключается в том, что при цифровой перезаписи нет потери качества звука. На мультимедийных звуковых картах можно найти аналоговые микрофонный предусилитель и микшер. Рассмотрим процессы преобразования звука из аналоговой формы в цифровую и наоборот. Примерное представление о том, что происходит в звуковой карте, может помочь избежать некоторых ошибок при работе со звуком. Звуковые волны при помощи микрофона превращаются в аналоговый переменный электрический сигнал. Он проходит через звуковой тракт и попадает в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – устройство, которое переводит сигнал в цифровую форму. В упрощенном виде принцип работы АЦП заключается в следующем: он измеряет через определенные промежутки времени амплитуду сигнала и передает дальше, уже по цифровому тракту, последовательность чисел, несущих информацию об изменениях амплитуды. Во время аналого-цифрового преобразования никакого физического преобразования не происходит. С электрического сигнала как бы снимается отпечаток или образец, являющийся цифровой моделью колебаний напряжения в аудиотракте. Если это изобразить в виде схемы, то эта модель представлена в виде последовательности столбиков, каждый из которых соответствует определенному числовому значению. Цифровой сигнал по своей природе дискретен - то есть прерывист, поэтому цифровая модель не совсем точно соответствует форме аналогового сигнала. Вывод цифрового звука происходит при помощи цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), который на основании поступающих цифровых данных в соответствующие моменты времени генерирует электрический сигнал необходимой амплитуды.

Считывание информации – извлечение информации, хранящейся в запоминающем устройстве (ЗУ), и передача её в др. устройства вычислительной машины. Считывание информации производится при выполнении большинства машинных операций, а иногда является самостоятельной операцией. Считывание может сопровождаться разрушением (стиранием) информации в тех ячейках (зонах) ЗУ, откуда производилось считывание (как, например, в ЗУ на ферритовых сердечниках), или быть неразрушающим (например, в ЗУ на магнитных лентах, дисках) и, следовательно, допускающим многократное использование однажды записанной информации. Считывание информации характеризуется временем, затрачиваемым непосредственно на вывод данных из ЗУ; оно составляет от нескольких десятков наносек до нескольких милисек.

Рассмотрим процесс считывания информации на примере компакт-диска. Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм. Принцип считывания информации лазером для всех типов носителей заключается в регистрации изменения интенсивности отражённого света. Лазерный луч фокусируется на информационном слое в пятно диаметром ~1,2 мкм. Если свет сфокусировался между питами (на ленде), то фотодиод регистрирует максимальный сигнал. В случае, если свет попадает на пит, фотодиод регистрирует ме́ньшую интенсивность света. Различие между дисками «только для чтения» и дисками однократной/многократной записи заключается в способе формирования питов. В случае диска «только для чтения» питы представляют собой некую рельефную структуру (фазовую дифракционную решетку), причём оптическая глубина каждого пита чуть меньше четверти длины волны света лазера, что приводит к разнице фаз в половину длины волны между светом, отражённым от пита и светом, отражённым от ленда. В результате в плоскости фотоприёмника наблюдается эффект деструктивной интерференции и регистрируется снижение уровня сигнала. В случае CD-R/RW пит представляет собой область с бо́льшим поглощением света, нежели ленд (амплитудная дифракционная решетка). В результате фотодиод также регистрирует снижение интенсивности отражённого от диска света. Длина пита изменяет как амплитуду, так и длительность регистрируемого сигнала.

Скорость чтения/записи CD указывается кратной 150 Кб/с (то есть 153 600 байт/с). Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) CD, равную 48 × 150 = 7200 Кб/с (7,03 Мб/с).

Перспективы развития

Развитие носителей записи информации идет в 3 основных направлениях:

а) увеличение объема полезной информации на конкретном носителе (особенно актуально для оптических дисков);

б) улучшение качества технического оборудования (время доступа к информации, скорость передачи данных);

в) постепенное повышение уровня сочетаемости различных форматов используемых носителей.

К перспективным видам носителей памяти относятся: Eye-Fi, Голографический многоцелевой диск (Holographic Versatile Disc), Millipede.

Eye-Fi - разновидность SD флеш-карт памяти со встроенными внутри карты аппаратными элементами поддержки Wi-Fi-технологии.

Карты могут быть использованы в любом цифровом фотоаппарате. Карта вставляется в соответствующее гнездо фотоаппарата, получая питание от фотоаппарата и при этом расширяя его функционал. Фотоаппарат, оснащённый такой картой может передавать отснятые фотоснимки или видеоролики на компьютер, в мировую сеть интернет на заранее запрограммированные ресурсы, которые осуществляют фото или видео хостинг подобного рода контента. Администрирование, доступ к настройкам и управление работой таких карт осуществляется по Wi-Fi с PC или Mac совместимого компьютера через браузер. Карта работает только через заранее прописанные Wi-Fi сети, поддерживаются шифрование WEP и WPA2.

Технические характеристики:

Емкость карты: 2, 4 или 8 Гигабайта

Поддерживаемые стандарты Wi-Fi: 802.11b, 802.11g

Безопасность Wi-Fi: cтатический WEP 64/128, WPA-PSK, WPA2-PSK

Размеры карты: SD стандарт - 32 х 24 х 2.1 мм

Вес карты: 2.835 г

Голографический многоцелевой диск (Holographic Versatile Disc) - разрабатываемая перспективная технология производства оптических дисков, которая предполагает значительно увеличить объём хранимых на диске данных по сравнению сBlu-Ray и HD DVD. Она использует технологию, известную как голография, которая использует два лазера: один - красный, а второй - зелёный, сведённые в один параллельный луч. Зелёный лазер читает данные, закодированные в виде сетки с голографического слоя близкого к поверхности диска, в то время как красный лазер используется для чтения вспомогательных сигналов с обычного компакт-дискового слоя в глубине диска. Вспомогательная информация используется для отслеживания позиции чтения, наподобие системы CHS в обычном жёстком диске. На CD или DVD эта информация внедрена в данные. Предполагаемая информационная ёмкость этих дисков - до 3.9 терабайт (TB), что сравнимо с 6000 CD, 830 DVD или 160 однослойными дисками Blu-ray; скорость передачи данных - 1 Гбит/сек. Optware собирался выпустить 200GB диск в начале июня 2006 года и Maxell в сентябре 2006 с ёмкостью 300GB. 28 июня 2007 года HVD стандарт был утверждён и опубликован.

Структура голографического диска (HVD)

1. Зелёный лазер чтения/записи (532nm)

2. Красный позиционирующий/индексный лазер (650nm)

3. Голограмма (данные)

4. Поликарбонатный слой

5. Фотополимерный (рhotopolimeric) слой (слой содержащий данные)

6. Разделяющий слой (Distans layers)

7. Слой отражающий зелёный цвет (Dichroic layer)

8. Алюминиевый отражающий слой (отражающий красный свет)

9. Прозрачная основа

P. Углубления

Millipede – относительно новая технология запоминающих устройств, разрабатываемая компанией IBM. Для считывания и записи информации используется зонд сканирующего зондового микроскопа. Также вопросами Millipede memory (Милипидовой памяти) занимаются учёные из Университета науки и технологий в Поханге (Южная Корея). Они смогли первыми в мире создать материал, подходящий для создания миллипидовой памяти. Особенность миллипидовой памяти заключается в том, что информация сохраняется в огромном количестве наноямок, покрывающем поверхность рабочего материала. При этом подобная память является энергонезависимой, и данные сохраняются в ней сколь угодно долго. Для создания действующего прототипа миллипидовой памяти корейские электронщики разработали уникальный полимерный материал. Только с его помощью удалось создать стабильно функционирующее запоминающее устройство, которое уже практически готово к внедрению в производство.

Заключение

В ходе реферата были рассмотрены основные виды носителей информации, принципы кодирования и считывания информации, а также перспективы развития носителей информации.

Также были рассмотрены история носителей информации (перфоленты, перфокарты, магнитные ленты, сменные и постоянные магнитные диски, магнитные барабаны, пакеты сменных магнитных дисков); накопители на гибких магнитных дисках, накопители на жестких магнитных дисках, CD-диски, DVD-диски, портативные USB-накопители, USB Flash Drive. Были рассмотрены кодирование (текстовое, графическое, звуковое) и считывание информации (на примере считывание информации с CD-диска). Самыми перспективными на сегодняшний день считаются Eye-Fi, Голографический многоцелевой диск (Holographic Versatile Disc) и Millipede.

Цели и задачи:

Поиск информации.
Выяснить принцип работы и объем информации дискеты, диска, винчестера.
Выявить достоинства и недостатки.

Виды носителей.

Носитель – это материальный объект, способный хранить информацию.
Носителями информации во внешней памяти современных компьютеров являются магнитные или оптические (лазерные) диски, магнитные ленты и некоторые другие.

Гибкие магнитные диски (дискеты).

Накопитель на гибких дисках принципиально похож на накопитель на жестких дисках. Скорость вращения гибкого диска примерно в 10 раз медленнее, а головки касаются поверхности диска. В основном структура информации на дискете, как физическая так и логическая, такая же как на жестком диске. С точки зрения логической структуры на дискете отсутствует таблица разбиения диска.

Принцип работы дискеты.

В приводе флоппи-диска (гибкого диска, или просто дискеты) имеются два двигателя: один обеспечивает стабильную скорость вращения вставленной в накопитель дискеты, а второй перемещает головки записи-чтения. Скорость вращения первого двигателя зависит от типа дискеты и составляет от 300 до 360 об/мин. Двигатель для перемещения головок в этих приводах всегда шаговый. С его помощью головки перемещаются по радиусу от края диска к его центру дискретными интервалами. В отличие от привода винчестера головки в данном устройстве не «парят» над поверхностью флоппи-диска, а касаются ее.

Оптический (лазерный) диск.

Первые оптические лазерные диски появились в 1972 году и продемонстрировали большие возможности по хранению информации. Объемы хранимой на них информации позволяли использовать их для хранения огромных массивов данных (таких как базы данных, энциклопедии, коллекции видео и аудио данных). Легкая замена этих дисков позволяла, «носить с собой» все материалы требуемые для работы, в любом объеме. Оптические диски имели очень высокую надежность и долговечность, что позволяло использовать их для архивного хранения информации.

Принцип работы диска.

Принцип работы дисковода напоминает принцип работы обычных дисководов для гибких дисков. Поверхность оптического диска (CD-ROM) перемещается относительно лазерной головки постоянной линейной скоростью, а угловая скорость меняется в зависимости от радиального положения головки. Луч лазера направляется на дорожку, фокусируясь при этом с помощью катушки. Луч проникает сквозь защитный слой пластика и попадает на отражающий слой алюминия на поверхности диска. При попадании его на выступ, он отражается на детектор и проходит через призму, отклоняющую его на светочувствительный диод. Если луч попадает в ямку он рассеивается и лишь малая часть излучения отражается обратно и доходит до светочувствительного диода. На диоде световые импульсы преобразуются в электрические, яркое излучение преобразуется в нули слабое - в единицы. Таким образом ямки воспринимаются дисководом как логические нули, а гладкая поверхность как логические единицы

Жесткий магнитный диск (винчестер).

Накопитель на жёстких магнитных дисках или винчестерский накопитель - это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины - плоттеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации - программ и данных.

Принцип работы винчестера.

Поверхность плоттера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении плоттера над ним образуется воздушный слой , который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.
Винчестерские накопители имеют очень большую ёмкость : от сотен Мегабайт до десятков Гбайт. У современных моделей скорость вращения шпинделя достигает 7200 оборотов в минуту, среднее время поиска данных - 10 мс, максимальная скорость передачи данных до 40 Мбайт/ с.
В отличие от дискеты, винчестерский диск вращается непрерывно .
Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.
Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (64 Кбайт и более), который существенно повышает их производительность.

Достоинства и недостатки.

Вывод.

Рассмотрев все основные виды внешних носителей, мы пришли к выводу, что все они хороши в применении. Однако, в повседневной жизни я выбрала бы диск, т. к. он более распространен, легок в использовании, долговечнее других видов носителей.

Виды носителей информации

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Подобные документы

Цели и задачи:

Поиск информации.

Выяснить принцип работы и объем информации дискеты, диска, винчестера.

Выявить достоинства и недостатки.

Виды носителей.

Носитель – это материальный объект, способный хранить информацию.

Носителями информации во внешней памяти современных компьютеров являются магнитные или оптические (лазерные) диски, магнитные ленты и некоторые другие.

Гибкие магнитные диски (дискеты).

Принцип работы дискеты.

Оптический (лазерный) диск.

Принцип работы диска.

Жесткий магнитный диск (винчестер).

Принцип работы винчестера.

В отличие от дискеты, винчестерский диск вращается непрерывно .

Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.

Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (64 Кбайт и более), который существенно повышает их производительность.

Достоинства и недостатки.

Вывод.