Меню

Из истории развития носителей информации



Обзор современных электронных носителей информации

Носитель информации — предмет, используемый человеком для длительного хранения информации.

Содержание

  • 1 Оптические диски
    • 1.1 Первое поколение
    • 1.2 Второе поколение
    • 1.3 Третье поколение
    • 1.4 Четвёртое поколение
  • 2 Жёсткие диски
  • 3 Носители, использующие технологию флеш-памяти

Оптические диски

Носители информации в форме диска, информация с которых считывается при помощи лазера. Информация хранится в виде питов(pit — яма) и лендов(land — земля) на слое поликарбоната. Если свет сфокусировался между питами (на ленде), то фотодиод регистрирует максимальный сигнал. В случае, если свет попадает на пит, фотодиод регистрирует ме́ньшую интенсивность света.

Первое поколение

Компакт-диск(CD) — разработан компаниями Sony и Phillips в 1979 году, используется преимущественно для записи аудио-файлов. Имеют объём от 650 Мб до 900 Мб. Разделяются на CD-R(Compact Disc Recordable) для однократной записи и на CD-RW(Compact Disc ReWritable)для многократной записи. Весьма распространены до сих пор.

Второе поколение

Цифровой многоцелевой диск(DVD) — был анонсирован в 1995 году. Благодаря более плотной структуре рабочей поверхности и возможности нанесения её на обе стороны диска, он значительно превосходит компакт-диски в объёме от (1,46 Гб до 17.08 Гб). Также делятся на DVD-R и DVD-RW, DVD+R и DVD+RW, которые более совершенны, чем предыдущие два, и DVD-RAM, допускающий значительно большее количество перезаписей, чем DVD+RW. Наиболее распространённые оптические диски на данный момент.

Цифровой Многослойный Диск(DMD) — оптический диск, разработанный компанией D Data Inc. Диск основан на трехмерной оптической технологии хранения данных, то есть лазер считывает с нескольких рабочих поверхностей одновременно. DMD могут хранить от 22 до 32 Гб двоичной информации. DMD покрыты запатентованными химическими составами, которые реагируют, когда красный лазер освещает особый слой. В этот момент химическая реакция производит сигнал, который в последующем будет считан с диска. Благодаря этому диски могут потенциально вмещать до 100 Гб данных.

Флуоресцентный многоуровневый диск(FMD) — формат оптического носителя, разработанный компанией «Constellation 3D», использующий флуоресценцию вместо отражения для хранения данных, что позволяет работать, соответствуя принципам объёмной оптической памяти и иметь до 100 слоёв. Они позволяют вместить объём до 1 Тб при размерах обычного компакт-диска. Питы на диске заполнены флуоресцентным материалом. Когда когерентный свет из лазера фокусируется на них, они вспыхивают, излучая некогерентные световые волны разных длин. Пока диск чист, свет способен проходить через множество слоёв беспрепятственно. Чистые диски имеют возможность отфильтровывать свет лазера (базируясь на длинах волн и когерентности), достигая при этом более высокого коэффициента отношения сигнал/шум, чем диски, основанные на отражении. Это позволяет иметь множество слоёв.

Третье поколение

Blu-ray Disc(BD) — формат оптического диска, используемый для записи с повышенной плотностью хранения цифровых данных. Современный вариант этого диска был представлен в 2006 году. Своё название(blue ray — синий луч) получил по технологии записи и чтения с помощью коротковолнового синего лазера, что и позволило уплотнить данные на диске. Может вмещать от 8 до 50 Гб.

DVD высокой ёмкости(HD DVD) — аналог предыдущего формата дисков с ёмкостью до 30 Гб.Не поддерживаются с 2008 года, чтобы избежать войны форматов.

Многоцелевые многоуровневые диски высокой ёмкости(HDVMD) — формат цифровых носителей на оптических дисках, предназначенный для хранения видео высокой чёткости и другого высококачественных мультимедийных данных. На одном слое HD VMD-диска помещается до 5 ГБ данных, но за счёт того, что диски являются многослойными (до 20 слоёв) их ёмкость достигает 100 ГБ. В отличие от предыдущих двух форматов использует красный лазер, что позволяет читать их дисководам, поддерживающих CD и DVD диски.

Четвёртое поколение

Голографический многоцелевой диск(HVD) — разрабатываемый перспективный формат оптических дисков, который предполагает значительно увеличить объём хранимых на диске данных по сравнению с Blu-Ray и HD DVD. Он 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. Предполагаемая ёмкость — до 4 Тб.

Жёсткие диски

Hdfr1337.jpg

Накопитель на жёстких магнитных дисках — запоминающее устройство, основной накопитель в большинстве компьютеров. Принцип действия основан на изменении векторов намагниченности доменов(небольшого участка диска)магнитного диска под действием переменного тока в катушке на конце считывающей головки. Распространены благодаря очень высокой ёмкости и скорости работы. Многие жёсткие диски издают шум. Бытовые диски обычно хранят информацию в объёме до 1 Тб. Бывают также и внешние жёсткие диски, присоединяемые к компьютеру через USB-порт, они не обеспечивают такой же скорости, как и внутренние, но предоставляют ту же большую ёмкость. Помимо это разрабатываются гибридные жёсткие диски с элементами флэш-памяти.

Носители, использующие технологию флеш-памяти

Флеш-память — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти. Принцип работы полупроводниковой технологии флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области («кармане») полупроводниковой структуры. Достоинствами таких носителей являются компактность, дешевизна, механическая прочность, большой объём, скорость работы и низкое энергопотребление. Серьёзным недостатком данной технологии является ограниченный срок эксплуатации носителей.

USB-флэш-накопитель — запоминающее устройство, изобретённое в 2000 году. Очень популярное, благодаря удобству пользования и универсальности. Может хранить информацию без электричества до 10 лет.

Карта памяти — запоминающее устройство разных разновидностей, используемые под определённые устройство, таких как мобильные телефоны, КПК, авторегистраторы. Наиболее распространён стандарт microSD.

Источник

Основные виды носителей информации таблица

Виды носителей информации, их классификация и характеристики

Чтобы вести хозяйственную деятельность, заниматься наукой и искусством, человеку во все времена требовались носители информации. Для этой цели использовались самые разные материалы и приспособления. Выбор конкретных носителей информации определялся доступностью материалов и уровнем развития технологий.

Содержание статьи

  • Из истории развития носителей информации
  • Что такое носители информации
  • Общие сведения об информации и способах ее хранения
  • Характеристики отдельных носителей информации
  • Принцип записи информации на магнитный носитель
  • Виды носителей информации, их классификация и характеристики
  • Информационные носители: виды и примеры
  • Каких форматов бывают компакт-диски

Из истории развития носителей информации

В эпоху становления человеческого общества людям хватало стен пещеры, чтобы зафиксировать нужную им информацию. Такая «база данных» целиком уместилась бы да флэш-карте размером в мегабайт. Однако за последние несколько десятков тысяч лет объем информации, которой вынужден оперировать человек, существенно возрос. Теперь для хранения данных широко используются дисковые накопители и облачные хранилища данных.

Считается, что история записи информации и ее хранения началась около 40 тыс. лет назад. Поверхности скал и стены пещер сохранили изображения представителей животного мира позднего палеолита. Гораздо позже в обиход вошли пластинки из глины. На поверхности такого древнего «планшета» человек мог наносить изображения и делать записи посредством заостренной палочки. Когда глиняный состав высыхал, запись фиксировалась на носителе. Недостаток глиняной формы хранения информации очевиден: такие таблички отличались хрупкостью и недолговечностью.

Примерно пять тысяч лет назад в Египте стали использовать более совершенный носитель информации – папирус. Сведения заносили на особые листы, которые изготовлялись из специально обработанных стеблей растения. Этот вид хранения данных был более совершенным: листы папируса легче глиняных табличек, писать на них гораздо удобнее. Данный вид хранения информации дожил в Европе до XI века новой эры.

В другой части света – в Южной Америке – хитроумные инки изобрели тем временем узелковое письмо. Информация в данном случае закреплялась при помощи узлов, которые в определенной последовательности завязывали на нити или веревке. Существовали целые «книги» из узелков, где фиксировались сведения о численности населения империи инков, о налоговых сборах, хозяйственной деятельности индейцев.

Впоследствии основным носителем информации на планете на несколько веков стала бумага. Ее применяли для печатания книг и средств массовой информации. В начале XIX века стали появляться первые перфокарты. Их делали из плотного картона. Эти примитивные машинные носители информации стали широко использовать для механического счета. Они нашли применение, в частности, при проведении переписей населения, их использовали и для управления ткацкими станками. Человечество вплотную приблизилось к технологическому прорыву, который произошел в XX веке. На смену механическим устройствам пришла электронная техника.

Что такое носители информации

Все материальные объекты способны нести в себе какую-либо информацию. Принято считать, что носители информации наделены вещественными свойствами и отражают определенные отношения между объектами действительности. Материальные свойства объектов определяются характеристиками веществ, из которых выполнены носители. Свойства отношений находятся в зависимости от качественных особенностей процессов и полей, посредством которых носители информации проявляются в материальном мире.

В теории информационных систем принято подразделять носители информации по происхождению, форме и размеру. В самом простом случае носители информации делят на:

  • локальные (к примеру, жесткий диск персонального компьютера);
  • отчуждаемые (съемные дискеты и диски);
  • распределенные (ими могут считаться линии связи).
Читайте также:  Концентрация внимания цифровая таблица

Последний вид (каналы связи) можно при определенных условиях считать как носителями информации, так и средой для ее передачи.

В самом общем смысле носителями информации могут считаться разные по своей форме объекты:

  • бумага (книги);
  • пластинки (фотопластинки, граммофонные пластинки);
  • пленки (фото-, кинопленка);
  • аудиокассеты;
  • микроформы (микрофильм, микрофиша);
  • видеокассеты;
  • компакт-диски.

Многие носители информации известны с древних времен. Это каменные плиты с нанесенными на них изображениями; глиняные таблички; папирус; пергамент; береста. Гораздо позже появились иные искусственные носители информации: бумага, различные виды пластмассы, фотографические, оптические и магнитные материалы.

Информация заносится на носитель посредством изменения каких-либо физических, механических или химических свойств рабочей среды.

Общие сведения об информации и способах ее хранения

Любое природное явление так или иначе связано с сохранением, преобразованием и передачей информации. Она может быть дискретной или непрерывной.

В самом общем смысле носитель информации – это некая физическая среда, которую можно использовать для регистрации изменений и накопления информации.

Требования к искусственным носителям информации:

  • высокая плотность записи;
  • возможность неоднократного использования;
  • большая скорость считывания информации;
  • надежность и долговечность хранения данных;
  • компактность.

Отдельная классификация разработана для носителей информации, применяемых в электронно-вычислительных комплексах. К таким носителям информации относят:

  • ленточные носители;
  • дисковые носители (магнитные, оптические, магнитооптические);
  • флэш-носители.

Такое деление носит условный характер и не является исчерпывающим. При помощи особых устройств на компьютерной технике можно работать с традиционными аудио- и видеокассетами.

Характеристики отдельных носителей информации

В свое время наибольшую популярность получили магнитные носители информации. Данные в них представлены в виде участков магнитного слоя, который наносится на поверхность физического носителя. Сам носитель может иметь вид ленты, карты, барабана или диска.

Информация на магнитном носителе сгруппирована в зоны с промежутками между ними: они необходимы для качественной записи и считывания данных.

Носители информации ленточного типа используются для резервного копирования и хранения данных. Они представляют собой магнитную ленту объемом до 60 Гб. Иногда такие носители имеют вид ленточных картриджей значительно большего объема.

Дисковые носители информации могут быть жесткими и гибкими, сменными и стационарными, магнитными и оптическими. Они имеют обычно форму дисков или дискет.

Магнитный диск имеет вид пластмассового или алюминиевого плоского круга, который покрыт магнитным слоем. Фиксация данных на таком объекте осуществляется путем магнитной записи. Магнитные диски бывают переносными (сменными) или несменными.

Гибкие магнитные диски (флоппи-диски) имеют объем 1,44 Мб. Они упакованы с особые пластмассовые корпуса. Иначе такие носители информации именуют дискетами. Назначение их – временное хранение информации и перенос данных с одного компьютера на другой.

Жесткий магнитный диск нужен для постоянного хранения данных, которые часто используются в работе. Такой носитель представляет собой пакет их сцепленных между собой нескольких дисков, заключенных в прочный герметичный корпус. В обиходе жесткий диск часто называют «винчестером». Емкость такого накопителя может достигать нескольких сотен Гб.

Магнитооптический диск – это носитель информации, помещенный в особый пластиковый конверт, называемый картриджем. Это универсальное и очень надежное вместилище данных. Его отличительная черта – высокая плотность хранимой информации.

Принцип записи информации на магнитный носитель

Принцип записи данных на магнитный носитель основан на использовании свойств ферромагнетиков: они способны сохранять намагниченность после снятия действующего на них магнитного поля.

Магнитное поле создает соответствующая магнитная головка. В ходе записи двоичный код принимает форму электрического сигнала и подается на обмотку головки. Когда ток протекает через магнитную головку, вокруг нее формируется магнитное поле определенной напряженности. Под действием такого поля в сердечнике образуется магнитный поток. Его силовые линии замыкаются.

Магнитное поле взаимодействует с носителем информации и создает в нем состояние, которое характеризуется некоторой магнитной индукцией. Когда импульс тока прекращается, носитель сохраняет свое состояние намагниченности.

Чтобы воспроизвести запись, используют считывающую головку. Магнитное поле носителя замыкается через сердечник головки. Если носитель перемещается, изменяется магнитный поток. В считывающую головку поступает сигнал воспроизведения.

Одна из важных характеристик магнитного носителя информации – плотность записи. Она находится в прямой зависимости от свойств магнитного носителя, типа магнитной головки и ее конструкции.

Источник

Основные виды носителей информации таблица

8(495)912-63-37
gmc@edu.mos.ru

Носители информации

Носитель информации (информационный носитель) – любой материальный объект, используемый человеком для хранения информации. Это может быть, например, камень, дерево, бумага, металл, пластмассы, кремний (и другие виды полупроводников), лента с намагниченным слоем (в бобинах и кассетах), фотоматериал, пластик со специальными свойствами (напр., в оптических дисках) и т. д., и т. п.

Носителем информации может быть любой объект, с которого возможно чтение (считывание) имеющейся на нём информации.

Носители информации применяются для:

  • записи;
  • хранения;
  • чтения;
  • передачи (распространения) информации.

Зачастую сам носитель информации помещается в защитную оболочку, повышающую его сохранность и, соответственно, надёжность сохранения информации (например, бумажные листы помещают в обложку, микросхему памяти – в пластик (смарт-карта), магнитную ленту – в корпус и т. д.).

К электронным носителям относят носители для однократной или многократной записи (обычно цифровой) электрическим способом:

  • оптические диски (CD-ROM, DVD-ROM, Blu-ray Disc);
  • полупроводниковые (флеш-память, дискеты и т. п.);
  • CD-диски (CD – Compact Disk, компакт диск), на который может быть записано до 700 Мбайт информации;
  • DVD-диски (DVD – Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск), которые имеют значительно большую информационную ёмкость (4,7 Гбайт), так как оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно;
  • диски HR DVD и Blu-ray, информационная ёмкость которых в 3–5 раз превосходит информационную ёмкость DVD-дисков за счёт использования синего лазера с длиной волны 405 нанометров.

Электронные носители имеют значительные преимущества перед бумажными (бумажные листы, газеты, журналы):

  • по объёму (размеру) хранимой информации;
  • по удельной стоимости хранения;
  • по экономичности и оперативности предоставления актуальной (предназначенной для недолговременного хранения) информации;
  • по возможности предоставления информации в виде, удобном потребителю (форматирование, сортировка).

Есть и недостатки:

  • хрупкость устройств считывания;
  • вес (масса) (в некоторых случаях);
  • зависимость от источников электропитания;
  • необходимость наличия устройства считывания/записи для каждого типа и формата носителя.

Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск – запоминающее устройство (устройство хранения информации), основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала – магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной («парковочной») зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации.

Оптические (лазерные) диски в настоящее время являются наиболее популярными носителями информации. В них используется оптический принцип записи и считывания информации с помощью лазерного луча.

DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8,5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию. Кроме того, информационная емкость DVD-дисков может быть еще удвоена (до 17 Гбайт), так как информация может быть записана на двух сторонах.

Накопители оптических дисков делятся на три вида:

  • без возможности записи — CD-ROM и DVD-ROM (ROM – Read Only Memory, память только для чтения). На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна;
  • с однократной записью и многократным чтением – CD-R и DVD±R (R – recordable, записываемый). На дисках CD-R и DVD±R информация может быть записана, но только один раз;
  • с возможностью перезаписи – CD-RW и DVD±RW (RW – Rewritable, перезаписываемый). На дисках CD-RW и DVD±RW информация может быть записана и стерта многократно.

Основные характеристики оптических дисководов:

  • емкость диска (CD – до 700 Мбайт, DVD – до 17 Гбайт)
  • скорость передачи данных от носителя в оперативную память – измеряется в долях, кратных скорости 150 Кбайт/сек для CD-дисководов;
  • время доступа – время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах (для CD 80–400 мс).

В настоящее время широкое распространение получили 52х-скоростные CD-дисководы – до 7,8 Мбайт/сек. Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32х-кратной). Поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость чтения х скорость записи CD-R х скорость записи CD-RW» (например, «52х52х32»).
DVD-дисководы также маркируются тремя числами (например, «16х8х6»).

Читайте также:  История и статистика Кубка Чаши Бразилии по футболу

При соблюдении правил хранения (хранение в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.

Флеш-память (flash memory) – относится к полупроводникам электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Благодаря техническим решениям, невысокой стоимости, большому объёму, низкому энергопотреблению, высокой скорости работы, компактности и механической прочности, флеш-память встраивают в цифровые портативные устройства и носители информации. Основное достоинство этого устройства в том, что оно энергонезависимое и ему не нужно электричество для хранения данных. Всю хранящуюся информацию во флэш-памяти можно считать бесконечное количество раз, а вот количество полных циклов записи, к сожалению, ограничено.

У флеш-памяти есть как свои преимущества перед другими накопителями (жесткие диски и оптические накопители) , так и свои недостатки, с которыми вы можете познакомиться из таблицы, расположенной ниже.

Источник

Виды носителей информации. Хранение информации.

Реферат по информатике

Скачать бесплатно реферат по информатике можно ЗДЕСЬ
Не могу скачать :о(

Виды носителей информации

Носитель информации – физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Основным носителем информации для человека является его собственная биологическая память (мозг человека). Собственную память человека можно назвать оперативной памятью. Здесь слово “оперативный” является синонимом слова “быстрый”. Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память мы еще можем назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель – мозг – находится внутри нас.

Носитель информации — строго определённая часть конкретной информационной системы, служащая для промежуточного хранения или передачи информации.

Основа современных информационных технологий – это ЭВМ. Когда речь идет об ЭВМ, то можно говорить о носителях информации, как о внешних запоминающих устройствах (внешней памяти). Эти носители информации можно классифицировать по различным признакам, например, по типу исполнения, материалу, из которого изготовлен носитель и т.п. Один из вариантов классификация носителей информации представлен на рис. 1.1.

Список носителей информации на рис. 1.1 не является исчерпывающим. Некоторые носители информации мы рассмотрим более подробно в следующих разделах.

Ленточные носители информации

Магнитная лента — носитель магнитной записи, представляющий собой тонкую гибкую ленту, состоящую из основы и магнитного рабочего слоя. Рабочие свойства магнитной ленты характеризуются её чувствительностью при записи и искажениями сигнала в процессе записи и воспроизведения. Наиболее широко применяется многослойная магнитная лента с рабочим слоем из игольчатых частиц магнитно-твёрдых порошков гамма-окиси железа (у-Fе2О3), двуокиси хрома (СrО2) и гамма-окиси железа, модифицированной кобальтом, ориентированных обычно в направлении намагничивания при записи.

Дисковые носители информации

Дисковые носители информации относятся к машинным носителям с прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что ПК может «обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию [1].

Накопители на дисках наиболее разнообразны:

  • Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), они же флоппи-диски, они же дискеты
  • Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), они же винчестеры (в народе просто «винты»)
  • Накопители на оптических компакт-дисках:
    • CD-ROM (Compact Disk ROM)
    • DVD-ROM

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

Накопители на гибких магнитных дисках

Некоторое время назад дискеты были самым популярным средством передачи информации с компьютера на компьютер, так как интернет в те времена был большой редкостью, компьютерные сети тоже, а устройства для чтения-записи компакт дисков стоили очень дорого. Дискеты и сейчас используются, но уже достаточно редко. В основном для хранения различных ключей (например, при работе с системой клиент-банк) и для передачи различной отчетной информации государственным надзорным службам.

Дискета — портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х — начале 2000-х годов. Вместо термина «дискета» иногда используется аббревиатура ГМД — «гибкий магнитный диск» (соответственно, устройство для работы с дискетами называется НГМД — «накопитель на гибких магнитных дисках», жаргонный вариант — флоповод, флопик, флопарь от английского floppy-disk или вообще «печенюшка»). Обычно дискета представляет собой гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферромагнитным слоем, отсюда английское название «floppy disk» («гибкий диск»). Эта пластинка помещается в пластмассовый корпус, защищающий магнитный слой от физических повреждений. Оболочка бывает гибкой или прочной. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью специального устройства — дисковод (флоппи-дисковод). Дискета обычно имеет функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения. Внешний вид 3,5” дискеты представлен на рис. 1.2.

Накопители на жестких магнитных дисках

В качестве накопителей на жестких магнитных дисках широкое распространение в ПК получили накопители типа «винчестер».

Термин винчестер возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 КВ (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром 30/30 известного охотничьего ружья «Винчестер».

Накопители на оптических дисках

Компакт-диск («CD», «Shape CD», «CD-ROM», «КД ПЗУ») — оптический носитель информации в виде диска с отверстием в центре, информация с которого считывается с помощью лазера. Изначально компакт-диск был создан для цифрового хранения аудио (т. н. Audio-CD), однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения (т. н. CD-ROM). Аудио-компакт-диски по формату отличаются от компакт-дисков с данными, и CD-плееры обычно могут воспроизводить только их (на компьютере, конечно, можно прочитать оба вида дисков). Встречаются диски, содержащие как аудиоинформацию, так и данные — их можно и послушать на CD-плеере, и прочитать на компьютере.

Оптические диски имеют обычно поликарбонатную или стеклянную термообработанную основу. Рабочий слой оптических дисков изготавливают в виде тончайших плёнок легкоплавких металлов (теллур) или сплавов (теллур-селен, теллур-углерод, теллур-селен-свинец и др.), органических красителей. Информационная поверхность оптических дисков покрыта миллиметровым слоем прочного прозрачного пластика (поликарбоната). В процессе записи и воспроизведения на оптических дисках роль преобразователя сигналов выполняет лазерный луч, сфокусированный на рабочем слое диска в пятно диаметром около 1 мкм. При вращении диска лазерный луч следует вдоль дорожки диска, ширина которой также близка к 1 мкм. Возможность фокусировки луча в пятно малого размера позволяет формировать на диске метки площадью 1-3 мкм. В качестве источника света используются лазеры (аргоновые, гелий-кадмиевые и др.). В результате плотность записи оказывается на несколько порядков выше предела, обеспечиваемого магнитным способом записи. Информационная ёмкость оптического диска достигает 1 Гбайт (при диаметре диска 130 мм) и 2-4 Гбайт (при диаметре 300 мм).

Широкое применение в качестве носителя информации получили также магнитооптические компакт-диски типа RW (Re Writeble). На них запись информации осуществляется магнитной головкой с одновременным использованием лазерного луча. Лазерный луч нагревает точку на диске, а электромагнит изменяет магнитную ориентацию этой точки. Считывание же производится лазерным лучом меньшей мощности.

Во второй половине 1990-х годов появились новые, весьма перспективные носители документированной информации — цифровые универсальные видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) типа DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R с большой ёмкостью (до 17 Гбайт).

По технологии применения оптические, магнитооптические и цифровые компакт-диски делятся на 3 основных класса:

  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.

Читайте также:  Как определить сечение провода таблица сечений

Электронные носители информации

Вообще говоря, все рассмотренные ранее носители тоже косвенно связаны с электроникой. Однако имеется вид носителей, где информации хранится не на магнитных/оптических дисках, а в микросхемах памяти. Эти микросхемы выполнены по FLASH-технологии, поэтому такие устройства иногда называют FLASH-дисками (в народе просто «флэшка»). Микросхема, как можно догадаться, диском не является. Однако операционные системы носители информации с FLASH-памятью определяют как диск (для удобства пользователя), поэтому название «диск» имеет право на существование.

Флэш-память (англ. Flash-Memory) — разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Флэш-память может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (обычно около 10 тысяч раз). Несмотря на то, что такое ограничение есть, 10 тысяч циклов перезаписи — это намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW. Стирание происходит участками, поэтому нельзя изменить один бит или байт без перезаписи всего участка (это ограничение относится к самому популярному на сегодня типу флэш-памяти — NAND). Преимуществом флэш-памяти над обычной является её энергонезависимость — при выключении энергии содержимое памяти сохраняется. Преимуществом флэш-памяти над жёсткими дисками, CD-ROM-ами, DVD является отсутствие движущихся частей. Поэтому флэш-память более компактна, дешева (с учётом стоимости устройств чтения-записи) и обеспечивает более быстрый доступ.

Хранение информации

Хранение информации — это способ распространения информации в пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга — библиотека, картина — музей, фотография — альбом). Этот процесс такой же древний, как и жизнь человеческой цивилизации. Уже в древности человек столкнулся с необходимостью хранения информации: зарубки на деревьях, чтобы не заблудиться во время охоты; счет предметов с помощью камешков, узелков; изображение животных и эпизодов охоты на стенах пещер.

ЭВМ предназначена для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней.

Информационная система — это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур — главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов.

От информации к данным

Человек по-разному подходит к хранению информации. Все зависит от того сколько ее и как долго ее нужно хранить. Если информации немного ее можно запомнить в уме. Нетрудно запомнить имя своего друга и его фамилию. А если нужно запомнить его номер телефона и домашний адрес мы пользуемся записной книжкой. Когда информация запомнена (сохранена) ее называют данные.

Данные в компьютере имеют различное назначение. Некоторые из них нужны только в течение короткого периода, другие должны храниться длительное время. Вообще говоря, в компьютере есть довольно много «хитрых» устройств, которые предназначены для хранения информации. Например, регистры процессора, регистровая КЭШ-память и т.п. Но большинство «простых смертных» даже не слышали таких «страшных» слов. Поэтому мы ограничимся рассмотрением оперативной памяти (ОЗУ) и постоянной памяти, к которой относятся уже рассмотренные нами носители информации.

Оперативная память компьютера

Как уже было сказано, в компьютере тоже есть несколько средств для хранения информации. Самый быстрый способ запомнить данные — это записать их в электронные микросхемы. Такая память называется оперативной памятью. Оперативная память состоит из ячеек. В каждой ячейке может храниться один байт данных.

У каждой ячейки есть свои адрес. Можно считать, что это как бы номер ячейки, поэтому такие ячейки еще называют адресными ячейками. Когда компьютер отправляет данные на хранение в оперативную память, он запоминает адреса, в которые эти данные помещены. Обращаясь к адресной ячейке, компьютер находит в ней байт данных.

Регенерация оперативной памяти

Адресная ячейка оперативной памяти хранит один байт, а поскольку байт состоит из восьми битов, то в ней есть восемь битовых ячеек. Каждая битовая ячейка микросхемы оперативной памяти хранит электрический заряд.

Заряды не могут храниться в ячейках долго — они «стекают». Всего за несколько десятых долей секунды заряд в ячейке уменьшается настолько, что данные утрачиваются.

Дисковая память

Для постоянного хранения данных используют носители информации (см. раздел «Виды носителей информации»). Компакт диски и дискеты имеют относительно небольшое быстродействие, поэтому большая часть информации, к которой необходим постоянный доступ, хранится на жестком диске. Вся информация на диске хранится в виде файлов. Для управления доступом к информации существует файловая система. Имеется несколько типов файловых систем.

Структура данных на диске

Чтобы данные можно было не только записать на жесткий диск, а потом еще и прочитать, надо точно знать, что и куда было записано. У всех данных должен быть адрес. У каждой книги в библиотеке есть свой зал, стеллаж, полка и инвентарный номер — это как бы ее адрес. По такому адресу книгу можно найти. Все данные, которые записываются на жесткий диск, тоже должны иметь адрес, иначе их не разыскать.

Файловые системы

Стоит отметить, что структура данных на диске зависит от типа файловой системы. Все файловые системы состоят из структур, необходимых для хранения и управления данными. Эти структуры обычно включают загрузочную запись операционной системы, каталоги и файлы. Файловая система также исполняет три главных функции:

  1. Отслеживание занятого и свободного места
  2. Поддержка имен каталогов и файлов
  3. Отслеживание физического местоположения каждого файла на диске.

Различные файловые системы используются различными операционными системами (ОС). Некоторые OС могут распознавать только одну файловую систему, в то время как другие OС могут распознавать несколько. Некоторые из наиболее распространенных файловых систем:

  • FAT (File Allocation Table)
  • FAT32 (File Allocation Table 32)
  • NTFS (New Technology File System)
  • HPFS (High Performance File System)
  • NetWare File System
  • Linux Ext2 и Linux Swap

Файловая система FAT используется DOS, Windows 3.x и Windows 95. Файловая система FAT также доступна в Windows 98/Me/NT/2000 и OS/2.

Файловая система FAT реализуется при помощи File Allocation Table (FAT — Таблицы Распределения Файлов) и кластеров. FAT — сердце файловой системы. Для безопасности FAT имеет дубликат, чтобы защитить ее данные от случайного стирания или неисправности. Кластер — самая маленькая единица системы FAT для хранения данных. Один кластер состоит из фиксированного числа секторов диска. В FAT записано, какие кластеры используются, какие являются свободными, и где файлы расположены в пределах кластеров.

FAT-32

FAT32 — файловая система, которая может использоваться Windows 95 OEM Service Release 2 (версия 4.00.950B), Windows 98, Windows Me и Windows 2000. Однако, DOS, Windows 3.x, Windows NT 3.51/4.0, более ранние версии Windows 95 и OS/2 не распознают FAT32 и не могут загружать или использовать файлы на диске или разделе FAT32.

FAT32 — развитие файловой системы FAT. Она основана на 32-битовой таблице распределения файлов, более быстрой, чем 16-битовые таблицы, используемые системой FAT. В результате, FAT32 поддерживает диски или разделы намного большего размера (до 2 ТБ).

NTFS (Новая Технология Файловой Системы) доступна только Windows NT/2000. NTFS не рекомендуется использовать на дисках размером менее 400 МБ, потому что она требует много места для структур системы.

Центральная структура файловой системы NTFS — это MFT (Master File Table). NTFS сохраняет множество копий критической части таблицы для защиты от неполадок и потери данных.

HPFS (Файловая система с высокой производительностью) — привилегированная файловая система для OS/2, которая также поддерживается старшими версиями Windows NT.

В отличие от файловых систем FAT, HPFS сортирует свои каталоги, основываясь на именах файлов. HPFS также использует более эффективную структуру для организации каталога. В результате доступ к файлу часто быстрее и место используется более эффективно, чем с файловой системой FAT.

HPFS распределяет данные файла в секторах, а не в кластерах. Чтобы сохранить дорожку, которая имеет секторы или не используется, HPFS организовывает диск или раздел в виде групп по 8 МБ. Такое группирование улучшает производительность, потому что головки чтения/записи не должны возвращаться на нулевую дорожку каждый раз, когда ОС нуждается в доступе к информации о доступном месте или местоположении необходимого файла.

NetWare File System

Операционная система Novell NetWare использует файловую систему NetWare, которая была разработана специально для использования службами NetWare.

Linux Ext2 и Linux Swap

Файловые системы Linux Ext2 и Linux были разработаны для ОС Linux OS (Версия UNIX для свободно распространения). Файловая система Linux Ext2 поддерживает диск или раздел с максимальным размером 4 ТБ.

Каталоги и путь к файлу

Рассмотрим для примера структуру дискового пространства системы FAT, как самой простой.

Информационная структура дискового пространства — это внешнее представление дискового пространства, ориентированное на пользователя и определяемое такими элементами, как том (логический диск), каталог (папка, директория) и файл. Эти элементы используются при общении пользователя с операционной системой. Общение осуществляется с помощью команд, выполняющих операции доступа к файлам и каталогам.

Источник