Устройства хранения информации: классификация, описание

Магнитная лента

Дебют магнитной ленты в качестве компьютерного носителя информации состоялся в 1952 году для машины UNIVAC I. Но сама технология появилась гораздо раньше. В 1894 году датский инженер Вольдемар Поульсен обнаружил принцип магнитной записи, работая механиком в Копенгагенской телеграфной компании. В 1898 году ученый воплотил идею в аппарате под названием “телеграфон”.

Стальная проволока проходила между двумя полюсами электромагнита. Запись информации на носитель осуществлялась посредством неравномерного намагничивания колебаний электрического сигнала. Вольдемар Поульсен запатентовал свое изобретение. На Всемирной выставке 1900 года в Париже он имел честь записать голос императора Франца-Иосифа на свой девайс. Экспонат с первой магнитной звукозаписью по сей день хранится в Датском музее науки и техники.

Когда патент Поульсена истек, Германия занялась улучшением магнитной записи. В 1930 году стальная проволока была заменена гибкой лентой. Решение использовать магнитные полосы принадлежит австрийско-немецкому разработчику Фрицу Пфлеймеру. Инженер придумал покрывать тонкую бумагу порошком оксида железа и осуществлять запись посредством намагничивания. С использованием магнитной пленки были созданы компакт-кассеты, видеокассеты и современные носители информации для персональных компьютеров.

Устройство жесткого диска компьютера кратко

  1. Интегральная схема — плата, которая управляет работой жесткого диска. Здесь расположены микроконтроллер (процессор), чип памяти, контроллер управления двигателем и блоком головок, флеш-память.
  2. Электромотор, который вращает диск.
  3. Головки (коромысло) — записывают и считывают информацию.
  4. Металлические диски (пластины) — на которых хранятся данные.
  5. Корпус.

Структура жесткого диска частично напоминает слоёный пирог. Несколько дисков собраны на одной оси и расположены точно друг над другом. Эта система дисков вращается на немалой скорости вокруг своей оси. Головки четко определяют нужное место на дисках, где считывают или же записывают информацию.

HDD-диски

Винчестер, HDD или жесткий диск – это аппаратное устройство с энергонезависимой памятью, что означает полное сохранение информации, даже при отключенном питании. Является вторичным запоминающим устройством, состоящим из одной или нескольких пластин, на которые записываются данные с использованием магнитной головки. HDD находятся внутри системного блока в отсеке дисководов. Подключаются к материнской плате с помощью кабеля ATA, SCSI или SATA и к блоку питания.

Первый жесткий диск был разработан американской компанией IBM в 1956 году. Технологию применили в качестве нового вида носителей информации для коммерческого компьютера IBM 350 RAMAC. Аббревиатура расшифровывается как «метод случайного доступа к учету и контролю».

Чтобы вместить девайс у себя дома, потребовалась бы целая комната. Внутри диска было 50 алюминиевых пластин по 61 см в диаметре и 2,5 см шириной. Размер системы хранения данных приравнивался к двум холодильникам. Его вес составлял 900 кг. Емкость RAMAC была всего лишь 5МБ. Смешная цифра на сегодняшний день. Но 60 лет назад это расценивалось как технология завтрашнего дня. После анонсирования разработки, ежедневная газета города Сан Хосе выпустила репортаж под названием «Машина с суперпамятью!».

Внешние устройства хранения информации

Внешними запоминающими устройствами считаются те из них, которые возможно переподключить от одного компьютера к другому. Они имеют в качестве существенного минуса сравнительно низкую скорость по сравнению с внутренними. Их функцией является долгое хранение данных.

Изначально накопители были представлены в виде магнитных дисков. Дискеты имели два основных формата по объему и размеру. Максимальный объем дискеты составлял от 1,2 Мб при размерах дискет 5.25′′ до 2,88 Мб при размере 3.5′′.

ЗУ, представленные накопителями на жестких магнитных дисках считаются достаточно совершенными устройствами компьютеров.Они способны содержать большое количество информации и на достаточно высокой скорости передавать ее. Хотя эти устройства за годы своего существования и прошли большой путь развития, принципы их действия так и остались неизменным.

Стримерами называют устройства, которые предназначены для фиксации информации на магнитную ленты. Принцип их действия схож с принципом действия магнитофона — точно также данные фиксируется на ленте, а та протягивается через головки.

Стримеры отличаются весомыми минусами, такими как достаточно длительное время для доступа к информации, а также сравнительно небольшая емкость — всего лишь до нескольких гигабайт.

Для любых устройств принцип, по которому организуются между собой ячейки памяти, является одинаковым. Различия существуют только в интерфейсе и контроллере — именно они отвечают за разницу в таких параметрах устройства как его емкость, потребление энергии.

Multimedia Card, Secure Digital постепенно начали использоваться значительно меньше в связи с малой емкостью — всего лишь 64-256 Мб и посредственной скоростью. SmartMedia являются первостепенными для самых разных карт — например, для пропусков или проездных карт. Они представляют собой пластинки около 2 грамм весом с открытыми контактами. Емкость у них может достигать 128 Мбайт при обработке до 600 Кб/с. Благодаря таким показателям этот формат стал широко входить в область производства устройств для фото и воспроизведения аудиофайлов. USB Flash Drive представлен последовательным usb-интерфейсом. Формат накопителей PC Card является картой памяти для компактных компьютеров. Они представлены в четырех форматах: Type I, II, III, CardBus, различных по своим размерам, подключению, напряжению. Максимальная емкость таких носителей может составлять 4 Гб при максимальной скорости 20 Мбит/с. Формат же карточек памяти Miniature Card предназначен для карманных компьютеров, смартфонов и емкость их стартует от 64 Мб.

Выше описаны наиболее используемые форматы устройств, по факту их присутствуют значительно больше.

Так и не нашли ответ на вопрос?
Просто напишите,с чем нужна помощь

Мне нужна помощь

Электронные носители

Сюда перенаправляется запрос «Электронный носитель информации». На эту тему нужна отдельная статья.

См. также: Запоминающее устройство и Компьютерная память

К электронным носителям относят носители для однократной или многократной записи (обычно цифровой

) электрическим способом:

  • оптические (CD-ROM, DVD-ROM, Blu-ray Disc);
  • полупроводниковые (флеш-память, SSD-диски);
  • магнитные (магнитные ленты, дискеты, жёсткие диски).

Электронные носители имеют значительные преимущества перед бумажными (листами, газетами, журналами):

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

Недостатки:

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

В настоящее время электронные носители вытесняют бумажные во всех отраслях жизни, что приводит к сбережению древесины.

Этот раздел не завершён.

Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Бумага и перфокарты

С XII до середины XX века основным хранилищем данных была бумага. Ее использовали для создания печатных и рукописных изданий, книг, средств масс-медиа. В 1808 году из картона начали делать перфокарты – первые цифровые носители информации. Представляли собой листы картона с проделанными в определенной последовательности отверстиями. В отличие от книг и газет, перфокарты считывались машинами, а не людьми.

Изобретение принадлежит американскому инженеру с немецкими корнями Герману Холлериту. Впервые автор применил свое детище для составления статистики смертности и рождаемости в Нью-Йоркском Совете здравоохранения. После пробных попыток, перфокарты использовали для переписи населения США в 1890 году.

Но сама идея проделывать дырки в бумаге, чтобы записывать информацию, была далеко не новой. Еще в 1800 году перфокарты ввел в обиход француз Джозеф-Мари Жаккард для управления ткацким станком. Поэтому технологический прорыв заключался в создании Холлеритом не перфокарт, а табуляционной машины. Это был первый шаг на пути к автоматическому считыванию и вычислению информации. Компания TMC Германа Холлерита по производству табуляционных машин в 1924 году была переименована в IBM.

Внутренние устройства

Устройства для хранения информации, которые не подключаются извне, а являются встроенными в системную плату компьютера называются внутренними. По сравнению с внешними они значительно выигрывают в скорости обработки и передачи информации.

Основным и наиболее используемым является оперативная память – в ней содержится вся информация и программы, отвечающие за ее обработку. Особенностью этого устройства является то, что информация хранится в нем тогда, когда компьютер включен.

Кэш является внутренним устройством, которое встроено в микросхеме и обладает довольно малым временным отрезком для доступа к информации, размеры кэш-памяти бывают 256, 512 Мб и выше.

Устройство CMOS-памяти предназначено для долгого по времени хранения данных, относящихся к конфигурации и настройках компьютера включенного и выключенного. Это электронная схема с крайне малым потреблением энергии. Питание устройства идет от отдельного аккумулятора. CMOS считается полупостоянной памятью.

Постоянной же памятью компьютера является устройство BIOS, данные в него заносятся при изготовлении. В этом устройстве содержатся функции управления всеми устройствами компьютера. Кроме того в ней присутствует программа для настройки ПК, используя которую возможно установить ряд параметров компьютера.

Первые носители информации

История записи и хранения данных началась 40 тысяч лет назад, когда Homo sapiens пришла идея делать эскизы на стенах своих жилищ. Первое наскальное творчество находится в пещере Шове на юге современной Франции. Галерея содержит 435 рисунков, изображающих львов, носорогов и других представителей фауны позднего палеолита.

На смену Ориньякской культуре в бронзовом веке возник принципиально новый вид носителей информации – туппу́м. Девайс представлял собой пластину из глины и напоминал современный планшет. На поверхность с помощью тростниковой палочки – стилуса – наносились записи. Чтобы труд не размыло дождем, туппумы обжигались. Все таблички с древней документацией тщательно сортировались и хранились в специальных деревянных ящиках.

В Британском музее есть туппум, содержащий информацию о финансовой сделке, произошедшей в Месопотамии во времена правления царя Ассурбанипала. Офицер из свиты принца подтверждал продажу рабыни Арбелы. Табличка содержит его именную печать и записи о ходе операции.

Flash-память

Флеш-память – это интегральная микросхема, которая не требует постоянной мощности для сохранения данных. Другими словами, это энергонезависимая полупроводниковая компьютерная память. Запоминающие устройства с флеш-памятью постепенно завоевывают рынок, вытесняя магнитные носители.

Преимущества Flash-технологии:

  • компактность и мобильность;
  • большой объем;
  • высокая скорость работы;
  • низкое энергопотребление.

К запоминающим устройствам Flash-типа относят:

  • USB-флешки. Это самый простой и дешевый носитель информации. Используется для многократной записи, хранения и передачи данных. Размеры варьируются от 2 Гбайт до 1 Тбайта. Содержит микросхему памяти в пластиковом или алюминиевом корпусе с USB-разъёмом.
  • Карты памяти. Разработаны для хранения данных на телефонах, планшетах, цифровых фотоаппаратах и других электронных девайсах. Отличаются размером, совместимостью и объемом.
  • SSD. Твердотельный накопитель с энергонезависимой памятью. Это альтернатива стандартному жесткому диску. Но в отличие от винчестеров у SSD нет движущийся магнитной головки. За счет этого они обеспечивают быстрый доступ к данным, не издают скрипов, как HDD. Из недостатков – высокая цена.

Представление информации и процесс преобразования

Чтобы облегчить процесс производства дисков, дорожки располагают как можно ближе друг к другу, таким образом уменьшается число дисков в блоке. Всё сказанное выше о разбивке винчестера относится к физическому размещению. Компьютер же использует логическое размещение. Данные разбивки, необходимые программе Setup, можно обнаружить на самом корпусе устройства. Допуск головок в требуемое место диска обеспечивается блоком трансляции, который расположен непосредственно на винчестере. Так осуществляется процесс преобразования логического представления информации в физическое представление.

Производителем в процессе изготовления, изначально допускается некоторое число бракованных секторов, однако винт в целом должен обеспечивать необходимый объём. Такие бракованные сектора помечаются при процедуре низкоуровневого форматирования, а во время дальнейшей работы устройства эти участки просто-напросто не учитываются.

Вот, кратко, вся информация об устройстве жёсткого диска.

Облачные хранилища

Облачные онлайн-хранилища – это современные носители информации, представляющие собой сеть из мощных серверов. Вся информация хранится удаленно. Каждый пользователь может получать к данным доступ в любое время и из любой точки мира. Недостаток в полной зависимости от интернета. Если у вас нет подключения к Сети или Wi-Fi, доступ к данным закрыт.

Облачные хранилища гораздо дешевле своих физических аналогов и обладают большим объемом. Технология активно используется в корпоративной и образовательной среде, разработке и проектировании веб-приложений компьютерного софта. На облаке можно хранить любые файлы, программы, резервные копии, использовать их как среду разработки.

Из всех перечисленных видов носителей информации самыми перспективными являются облачные хранилища. Также все больше пользователей ПК переходят с магнитных жестких дисков на твердотельные накопители и носители с Flash-памятью. Развитие голографических технологий и искусственного интеллекта обещает появление принципиально новых девайсов, которые оставят флешки, SDD и диски далеко позади.

OMR-карты

Представляют собой листы плотной бумаги с информацией, записанной человеком в виде оптических меток. Сканер распознает метки и обрабатывает данные. OMR-карты используют для составления опросников, тестов с опциональным выбором, бюллетеней и форм, которые необходимо заполнять вручную.

Технология основана на принципе составления перфокарт. Но машина считывает не сквозные отверстия, а выпуклости, или оптические метки. Погрешность исчислений составляет менее 1 %, поэтому OMR-технологию продолжают использовать государственные учреждения, экзаменационные органы, лотереи и букмекерские конторы.

Основные материалы

  • бумага: перфолента, перфокарта, листы
  • пластик: бирки, оптические диски
  • магнитные материалы: ленты и диски
  • полупроводники: различные типы полупроводниковой памяти

Также, ранее имели распространение носители из следующих материалов: обожжённая глина, камень, кость, древесина, пергамент, берёста, папирус, воск, ткань и др.

Для внесения изменений в структуру материала носителя используются различные виды воздействия:

  • механическое (резьба, сверление, шитьё);
  • термическое (выжигание);
  • электрическое (электрические сигналы);
  • химическое (нанесение краски, травление и т. п.);

и другие.

Количество состояний

Последним вариантом классификации устройства долговременного хранения информации является то, сколько состояний оно может поддерживать. Как уже было сказано выше, цифровые носители работают за счет изменения своей физической части на основе поданной электроэнергии. Самый простой пример: если магнитится, значит, это равно цифре 1, если нет, значит – 0. Это принцип работа двоичных систем, которые способны поддерживать только два варианта состояния. Сейчас также используются устройства, работающие в трех и более формах. Это открывает очень широкие перспективы использования носителей данных, позволяет уменьшать их размер, одновременно с увеличением общего объема хранимой информации.

Проблема устаревания носителей информации

См. также: ]

Устаревание носителей информации является серьёзной проблемой при её долгосрочном хранении.

Например, когда в 2008 году, в NASA обсуждались планы новых экспедиций к Луне, потребовались данные о свойствах лунной пыли, собранные в конце 1960-х годов в рамках программы «Аполлон». Они были записаны на 173 магнитных лентах, оригиналы которых NASA утратило. В Сиднейском университете сохранились копии, но для их чтения нужен был специальный накопитель IBM 729 Mark V, давно снятый с производства, и некогда распространенные магнитные ленты (с многодорожечным параллельным форматом представления данных) прочесть было не на чем. К счастью, работоспособный экземпляр накопителя (последний в мире) нашёлся в компьютерном музее в Австралии.

Похожая история произошла в 1990-е с американскими архивистами, которые хотели ознакомиться с данными переписи населения 1960 года, хранившимися на магнитных носителях. Нашлось всего два компьютера, способных прочесть эти данные: один в США, другой — в Японии.

Библиотека Конгресса США создала специальное подразделение, в котором хранятся устройства для чтения информации с устаревших электронных носителей.

Также следует учитывать, что современные цифровые носители выходят из строя просто при хранении. Самыми стойкими из них являются штампованные и DVD, изготовленные с предварительной записью. Они, как заявляют изготовители, при хранении в надлежащих условиях могут работать без сбоев более 30 лет.

Но следует иметь в виду, что цифровые данные на современных носителях просто и быстро копируются без потерь, поэтому долговечность самих носителей не столь важна: своевременное копирование информации позволяет хранить её практически вечно. Поэтому данные лучше хранить в цифровом виде на современных носителях и менять их, когда возникает опасность их устаревания и исчезновения данных на них.

Компьютерные файлы существуют во множестве форматов, которые тоже устаревают. Но для чтения файла старого формата нужна лишь соответствующая программа. Если её не оказалось под рукой, то её несложно разыскать, в крайнем случае её можно написать заново.

Классификация носителей

По природе носителя:

  • вещественно-предметные (книги, письма, археологические и палеонтологические находки, аппаратные запоминающие устройства);
  • биохимические (ДНК, РНК и т. п.).

По основному назначению:

  • общего (широкого) назначения (например, бумага);
  • специализированные (например, предназначенные только для цифровой записи).

По количеству циклов записи:

  • для однократной записи;
  • для многократной записи.

По долговечности:

  • для долговременного хранения (прекращение выполнения функции носителя обусловлено случайными обстоятельствами);
  • для кратковременного хранения (прекращение функции обусловлено процессами закономерными, приводящими к неизбежной деградации носителя).

В общем случае, границы между этими разновидностями носителей довольно расплывчаты и могут варьироваться, в зависимости от ситуации и внешних условий.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий