Основните видове медии
Носители на информация: живи същества, неодушевени предмети и структури, сигнал, знак, символ. Всеки обект носи всякаква информация за себе си и за обектите около него, тоест той е носител на информация.
Има идея, че носителите на информация имат материални, материални свойства и свойства на отношения. Първите предполагат свойствата на веществата, от които са направени носителите; второто са свойствата на процеси и полета, с помощта на които съществуват носителите, а трето са елементарните (специфични) свойства, които позволяват да се разграничат едни носители от други, например по форма и размер. Физическите носители се делят на: локални (компютърни), отчуждени (преносими дискове и флопи дискове) и разпределени (комуникационни линии). По отношение на последното няма еднозначно мнение, тъй като комуникационните канали могат да бъдат представени под формата на носители на данни, но в същото време те са среда за тяхното предаване.
Обикновено под носители на информацияозначават общото наименование за формата им, тоест: хартия (книга, брошура и др.), плоча (грамофонна плоча, фотоплоча), филм (снимка, филм, рентгенов филм), аудиокасета, дискета, микроформа (филм, микрофилм, микрофиш, видеокасета, CD ( CD, DVD) и др.
Отдавна са известни такива носители като: камък (скални рисунки, каменни плочи), глинени плочи, пергамент, папирус, брезова кора и др. Тогава се появиха следните медии: хартия, пластмаса, фотографски материали, магнитни и оптични материали и др.
Сега те са разделени на: традиционни и машинно четими. Под традиционенще разберем следните носители на информация: хартия, платно, пластмаса (грамофонна плоча), магнитна лента (аудио и видео касета), снимков материал (филм, фотоплочка, фотографска щампа, микроносител) и др. ДА СЕ компютърно четим носителвключват: флопи дискове (флопи магнитни дискове), твърди магнитни и компактни (оптични, магнитооптични и други) дискове, флаш карти и други носители на информация, предназначени за използване в компютърни устройства, комплекси, системи и мрежи. Информацията се записва на носител чрез промяна на физичните, химичните или механичните свойства на носителя за съхранение.
Вариант на класификацията на информационните носители, използвани в компютърните технологии, е показан на фиг. 5-1.
Ориз. 5-1. Класификация на използваните носители на информация
в компютърните технологии
Имайте предвид, че това разделение е условно. Така например, като използвате специални устройства на компютрите, можете да работите с конвенционални аудио и видео касети, а устройствата за запис и дългосрочно съхранение на данни (стримери) използват добре познати магнитни носители (магнитни ленти) и т.н. Следователно, ние ще класифицираме аналоговите данни като традиционни медии, а цифровите данни или електронните информационни ресурси (EIR) като машинно четими, тоест използвани в компютрите.
Нека им дадем кратко описание.
Дискът с магнитно-оптичен диск (МО) е затворен в пластмасов плик (касета). MO-диск е универсално, оперативно, високонадеждно устройство за пренос и съхранение на информация. Те се характеризират с висока плътност на запис на информация.Дисковете с диаметър 3,5" имат капацитет от 128 MB - 1,3 GB, и диаметър 5,25" - от 2,3 до 9,1 GB. Скорост на въртене на диска - 2000 rpm.
Въведение …………………………………………………………………………………… 3
Носители на информация ……………………………………………………………………… 4
Кодиране и четене на информация .. ……………………………………… 9
Перспективи за развитие ……………………………………………………………………………………… .15
Заключение ………………………………………………………………………………… .18
Литература. ………………………………………………………………………………… 19
Въведение
През 1945 г. Джон фон Нойман (1903-1957), американски учен, излага идеята за използване на външни устройства за съхранение за съхранение на програми и данни. Нойман разработи структурна схематична диаграма на компютър. Всички съвременни компютри отговарят на схемата на Нойман.
Външната памет е предназначена за дългосрочно съхранение на програми и данни. Устройствата за външна памет (устройства за съхранение) са енергонезависими; изключването на захранването не води до загуба на данни. Те могат да бъдат вградени в системния блок или направени под формата на независими единици, свързани към системния блок чрез неговите портове. Според метода на запис и четене устройствата се разделят в зависимост от вида на носителя на магнитни, оптични и магнитооптични.
Кодирането на информация е процесът на формиране на специфично представяне на информация. Компютърът може да обработва само информация, представена в цифров вид. Цялата друга информация (например звуци, изображения, показания на инструмент и т.н.) за обработка на компютър трябва да се преобразува в числова форма. По правило всички числа в компютъра се представят с нули и единици (а не десет цифри, както е обичайно за хората). С други думи, компютрите обикновено работят в двоична бройна система, тъй като устройствата за тяхната обработка са много по-прости.
Четене на информация - извличане на информация, съхранена в устройство с памет (памет) и прехвърлянето й на други устройства на компютъра. Четенето на информация се извършва по време на изпълнението на повечето машинни операции и понякога е независима операция.
В хода на есето ще разгледаме основните видове носители на информация, кодирането и четенето на информация, както и перспективите за развитие.
Носители на информация
Исторически, първите носители за съхранение са перфолента и перфокарти входно/изходни устройства. Те бяха последвани от външни записващи устройства под формата на магнитни ленти, подвижни и постоянни магнитни дискове и магнитни барабани.
Магнитните ленти се съхраняват и използват навита на макари. Имаше два вида бобини: захранване и приемане. Лентите се доставят на потребителите на барабани и не изискват допълнително пренавиване, когато са инсталирани в устройства. Лентата се навива на макарата с работния слой вътре. Магнитните ленти са косвено достъпни. Това означава, че времето за търсене на всеки запис зависи от местоположението му на носителя, тъй като физическият запис няма собствен адрес и за да го видите, трябва да видите предишните. Устройствата за съхранение с директен достъп включват магнитни дискове и магнитни барабани. Основната им характеристика е, че времето за търсене на всеки запис не зависи от местоположението му на носителя. Всеки физически запис на носителя има адрес, който осигурява директен достъп до него, заобикаляйки останалите записи. Следващият тип записващи устройства бяха пакети от сменяеми магнитни дискове, състоящи се от шест алуминиеви диска. Капацитетът на целия пакет беше 7,25 MB.
Нека разгледаме по-подробно съвременните носители за съхранение.
1. Флопидисково устройство (флопидисково устройство).
Това устройство използва като носител за съхранение флопи дискове - флопи дискове, които могат да бъдат 5 или 3 инча. Дискетата е магнитен диск, като плоча, поставен в плик. В зависимост от размера на дискетата, нейният капацитет в байтове се променя. Ако на стандартна 5'25" дискета можете да поберете до 720 Kbytes информация, то на 3'5" дискета вече е 1,44 Mbytes. Дискетите са универсални, подходящи за всеки компютър от същия клас, оборудван с дисково устройство, могат да се използват за съхранение, натрупване, разпространение и обработка на информация. Устройството е устройство за паралелен достъп, така че всички файлове са еднакво лесно достъпни. Дискът е покрит отгоре със специален магнитен слой, който осигурява съхранение на данни. Информацията се записва от двете страни на диска по писти, които са концентрични кръгове. Всяка писта е разделена на сектори. Плътността на записа на данни зависи от плътността на пистите на повърхността, тоест от броя на пистите на повърхността на диска, както и от плътността на записа на информация по пистата. Недостатъците включват малък капацитет, което прави почти невъзможно дългосрочното съхранение на големи количества информация и не много висока надеждност на самите дискети. В днешно време флопи дисковете практически не се използват.
2. Твърд диск (HDD - твърд диск)
Това е логично продължение на развитието на технологията за магнитно съхранение на информация. Основни предимства:
- голям капацитет;
- простота и надеждност на използване;
- възможност за достъп до няколко файла едновременно;
- висока скорост на достъп до данни.
От недостатъците може да се различи само липсата на сменяеми носители, въпреки че в момента се използват външни твърди дискове и системи за архивиране.
Компютърът предоставя възможност за условно разделяне на един диск на няколко с помощта на специална системна програма. Такива дискове, които не съществуват като отделно физическо устройство, а представляват само част от един физически диск, се наричат логически дискове. На логическите дискове се присвояват имена, които са буквите на латинската азбука [С:], [E:] и т.н.
3. Компакт диск устройство (CD-ROM)
Тези устройства използват принципа на фокусиран лазерен лъч, който чете каналите на метализирания CD носещ слой. Този принцип ви позволява да постигнете висока плътност на запис на информация и следователно голям капацитет с минимални размери. Компактният диск е отлично средство за съхранение на информация, той е евтин, практически не се влияе от влиянието на околната среда, информацията, записана на него, няма да бъде изкривена или изтрита, докато дискът не бъде физически унищожен, капацитетът му е 650 MB. Той има само един недостатък - относително малко количество информация за съхранение.
4. DVD
а)Разлики между DVD и обикновените CD-ROM
Най-основната разлика е, разбира се, количеството записана информация. Ако обикновен CD-диск може да запише 650 MB (въпреки че напоследък има дискове от 800 MB, но не всички устройства ще могат да четат това, което е записано на такъв носител), тогава един DVD-диск ще се побере от 4,7 до 17 GB. DVD използва лазер с по-къса дължина на вълната, което направи възможно значително увеличаване на плътността на запис, а освен това DVD предполага възможността за двуслоен запис на информация, тоест има един слой върху повърхността на компакта, върху отгоре, на който се прилага друг, полупрозрачен, и първият се чете през втория успоредно ... Има и повече разлики в самите носители, отколкото изглежда на пръв поглед. Поради факта, че плътността на запис се е увеличила значително и дължината на вълната е станала по-къса, изискванията за защитния слой също са се променили - за DVD той е 0,6 mm срещу 1,2 mm за конвенционалните CD. Естествено, диск с тази дебелина ще бъде много по-крехък от класическата заготовка. Следователно, обикновено още 0,6 мм се запълват с пластмаса от двете страни, за да се получат същите 1,2 мм. Но основният бонус на такъв защитен слой е, че поради малкия му размер на един компакт, стана възможно да се записва информация от двете страни, тоест да се удвои капацитетът му, като същевременно размерите са практически еднакви.
Б) DVD капацитет
Има пет вида DVD:
1. DVD5 - еднослоен, едностранен диск, 4,7 GB, или два часа видео;
2. DVD9 - Двуслоен, едностранен диск, 8,5 GB, или четири часа видео;
3. DVD10 - еднослоен, двустранен диск, 9,4 GB, или 4,5 часа видео;
4. DVD14 - двустранен диск, два слоя от едната страна и един от другата страна, 13,24 GB, или 6,5 часа видео;
5. DVD18 - Двуслоен, двустранен диск, 17 GB или повече от осем часа видео.
Най-популярните стандарти са DVD5 и DVD9.
V)Възможности
Ситуацията с DVD носителите вече наподобява тази на компактдискове, на които дълго време се съхраняваше само музика. Сега можете да намерите не само филми, но и музика (т.нар. DVD-Audio) и колекции от софтуер, игри и филми. Естествено, основната област на употреба е производството на филми.
ж) DVD звук
Саундтракът може да бъде кодиран в много формати. Най-известните и често използвани са Dolby Prologic, DTS и Dolby Digital от всички версии. Това всъщност е във форматите, използвани в кината за получаване на най-точната и цветна звукова картина.
Д)Механични повреди
CD и DVD са еднакво податливи на механични повреди. Тоест драскотина си е драскотина. Въпреки това, поради много по-високата плътност на запис, загубата на DVD ще бъде по-значителна. Сега има програми, които могат да възстановяват информация дори от повредени дискове, макар и да пропускат лоши сектори.
Бързо растящият пазар на преносими твърди дискове, предназначени за транспортиране на големи количества данни, привлече вниманието на един от най-големите производители на твърди дискове. Western Digital обяви пускането на два модела устройства наведнъж под името WD Passport Portable Drive. В продажба има версии с 40 и 80 GB. Преносимите устройства WD Passport са базирани на 2,5-инчовия твърд диск WD Scorpio EIDE. Те са опаковани в здрав калъф, оборудвани с технологията Data Lifeguard и не изискват допълнителен източник на захранване (захранван чрез USB). Производителят отбелязва, че устройствата не се нагряват, работят тихо и консумират малко енергия.
ВНИМАНИЕ!Ето един много съкратен текст на резюмето. Пълната версия на резюмето по компютърни науки може да бъде изтеглена безплатно на линка по-горе.
Видове носители за съхранение
Носител на информация- физическа среда, която директно съхранява информация. Основният носител на информация за човек е собствената му биологична памет (човешкият мозък). Собствената памет на човек може да се нарече работна памет. Тук думата "оперативен" е синоним на думата "бързо". Научените знания се възпроизвеждат от човек моментално. Можем също да наречем собствената си памет вътрешна памет, тъй като нейният носител - мозъкът - е вътре в нас.
Носител на информация- строго определена част от конкретна информационна система, служеща за междинно съхранение или предаване на информация.
Основата на съвременните информационни технологии е компютърът. Когато става въпрос за компютри, можем да говорим за носители за съхранение като външни устройства за съхранение (външна памет). Тези носители за съхранение могат да бъдат класифицирани според различни критерии, например по вид изпълнение, материал, от който е направена носителят и т.н. Един от вариантите за класификация на носителите на информация е показан на фиг. 1.1.
Списък на носителите на информация на фиг. 1.1 не е изчерпателен. Ще разгледаме някои носители за съхранение по-подробно в следващите раздели.
Медия с лента
Магнитна лента- магнитна записваща среда, която представлява тънка гъвкава лента, състояща се от основа и магнитен работен слой. Работните свойства на магнитната лента се характеризират с нейната чувствителност по време на запис и изкривяване на сигнала по време на запис и възпроизвеждане. Най-широко използваната е многослойна магнитна лента с работен слой от игловидни частици от магнитно твърди прахове от гама железен оксид (y-Fe2O3), хромов диоксид (CrO2) и гама железен оксид, модифициран с кобалт, обикновено ориентирани в посока на намагнитване по време на запис.
Дисков носител за съхранение
Дисков носител за съхранениепринадлежат към машинни носители с директен достъп. Директен достъп означава, че компютърът може да "достъпи" до пистата, на която започва участъкът с необходимата информация или където трябва да бъде записана нова информация.
Дисковите устройства са най-разнообразни:
- Флопи дискови устройства (флопи дискове), те също са флопи дискове, те също са флопи дискове
- Твърди дискове (HDD), те също са твърди дискове (популярно просто "винтове")
- Оптични CD устройства:
- CD-ROM (компактен диск ROM)
- DVD-ROM
Флопи дискови устройства
Преди време флопи дисковете бяха най-популярното средство за прехвърляне на информация от компютър на компютър, тъй като интернет беше много рядък в онези дни, компютърните мрежи също и CD-ROM устройствата бяха много скъпи. Все още се използват дискети, но вече са доста рядкост. Основно за съхранение на различни ключове (например при работа със системата клиент-банка) и за предаване на различна отчетна информация към държавните надзорни служби.
дискета- преносим магнитен носител за съхранение, използван за многократно записване и съхранение на данни с относително малък обем. Този тип медии бяха особено разпространени през 70-те и началото на 2000-те. Вместо термина "флопи диск" понякога се използва съкращението HMD - "флопи диск" (съответно устройството за работа с флопи дискове се нарича "флопи диск" бисквитка "). Обикновено флопи дискът е гъвкава пластмасова плоча, покрита с феромагнитен слой, откъдето идва и английското наименование "флопи диск". Тази плоча е поставена в пластмасов калъф, който предпазва магнитния слой от физически повреди. Корпусът е гъвкав или издръжлив. Дискетите се записват и четат с помощта на специално устройство - флопи устройство. Дискетата обикновено има функция за защита от запис, чрез която можете да предоставите достъп само за четене до данни. Появата на 3,5-инчова дискета е показана на фиг. 1.2.
Твърди дискове
Като устройства на твърди магнитни дискове, твърдите дискове се използват широко в компютрите.
Срок Уинчестърпроизлиза от жаргонното наименование на първия модел 16KW твърд диск (IBM, 1973 г.), който имаше 30 писти от 30 сектора, които по съвпадение съвпадаха с калибъра 30/30 на известната ловна пушка Winchester.
Оптични устройства
Компакт диск("CD", "Shape CD", "CD-ROM", "CD ROM") - оптичен носител за съхранение под формата на диск с отвор в центъра, информация от който се чете с помощта на лазер. Първоначално CD е създаден за цифрово съхранение на аудио (наречен Audio-CD), но сега се използва широко като устройство за съхранение с общо предназначение (наречено CD-ROM). Аудио компактдискове се различават по формат от компактдискове с данни и CD плейърите обикновено могат само да ги възпроизвеждат (разбира се, можете да четете и двата вида дискове на компютър). Има дискове, съдържащи както аудио информация, така и данни - можете да ги слушате на CD-плейър и да ги четете на компютър.
Оптични дисковеобикновено имат поликарбонатна или стъклена термично обработена основа. Работният слой на оптичните дискове е направен под формата на най-тънките филми от нискотопими метали (телур) или сплави (телур-селен, телур-въглерод, телур-селен-олово и др.), органични багрила. Информационната повърхност на оптичните дискове е покрита с милиметров слой здрава прозрачна пластмаса (поликарбонат). В процеса на запис и възпроизвеждане на оптични дискове ролята на преобразувател на сигнала играе лазерен лъч, фокусиран върху работния слой на диска в петно с диаметър около 1 μm. Когато дискът се върти, лазерният лъч следва следата на диска, чиято ширина също е близка до 1 µm. Възможността за фокусиране на лъча в малко място прави възможно образуването на белези върху диска с площ от 1-3 микрона. Като източник на светлина се използват лазери (аргонови, хелий-кадмиеви и др.). В резултат на това плътността на записа се оказва с няколко порядъка по-висока от границата, предоставена от метода на магнитен запис. Информационният капацитет на оптичния диск достига 1 GB (при диаметър на диска 130 mm) и 2-4 GB (с диаметър 300 mm).
Те също се използват широко като носители на информация. магнитооптични компакт дисковетип RW (Re Writeble). Информацията се записва върху тях от магнитна глава с едновременното използване на лазерен лъч. Лазерният лъч нагрява точка на диска и електромагнит променя магнитната ориентация на тази точка. Отчитането се извършва от лазерен лъч с по-ниска мощност.
През втората половина на 90-те години се появяват нови, много обещаващи носители на документирана информация - цифрови универсални видео дискове DVD (Digital Versatile Disk) като DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R с голям капацитет (до 17 GB ).
По отношение на технологията на приложение, оптичните, магнитооптичните и цифровите компактдискове се разделят на 3 основни класа:
- Дискове с постоянна (неизтриваема) информация (CD-ROM). Това са пластмасови компактдискове с диаметър 4,72 "и дебелина 0,05". Изработени са с помощта на оригинален стъклен диск, върху който е нанесен фотозаписващ слой. В този слой лазерната записваща система образува система от ями (белези под формата на микроскопични вдлъбнатини), които след това се прехвърлят върху репликираните дискове-копия. Четенето на информация се извършва и чрез лазерен лъч в оптичното устройство на персонален компютър. CD-ROM обикновено имат капацитет от 650 MB и се използват за запис на цифрови звукови програми, компютърен софтуер и други подобни;
- Дискове, които позволяват еднократен запис и многократно възпроизвеждане на сигнали без възможност за изтриването им (CD-R; CD-WORM - Write-Once, Read-Many - записани веднъж, прочетени много пъти). Използват се в електронни архиви и банки данни, във външни компютърни устройства за съхранение. Представляват основа от прозрачен материал, върху която е нанесен работен слой;
- Реверсивни оптични дискове, способни да презаписват, възпроизвеждат и изтриват сигнали (CD-RW; CD-E). Това са най-универсалните устройства, които могат да заменят магнитните носители в почти всички приложения. Те са подобни на дисковете за еднократно записване, но съдържат работен слой, в който физическите процеси на запис са обратими. Технологията на производство на такива дискове е по-сложна, така че струват повече от дисковете с еднократно записване.
Електронни носители за съхранение
Най-общо казано, всички разглеждани по-рано носители също са косвено свързани с електрониката. Въпреки това, има вид носител, при който информацията се съхранява не на магнитни / оптични дискове, а в чипове с памет. Тези микросхеми са направени с помощта на FLASH технология, поради което такива устройства понякога се наричат FLASH дискове (популярно просто "флаш устройство"). Микросхемата, както може би се досещате, не е диск. Въпреки това, операционните системи, носителите за съхранение с FLASH памет се дефинират като диск (за удобство на потребителя), така че името "диск" има право да съществува.
Флаш паметта (на английски Flash-Memory) е вид полупроводникова енергонезависима памет с възможност за презаписване. Флаш паметта може да се чете толкова пъти, колкото искате, но можете да пишете в такава памет само ограничен брой пъти (обикновено около 10 хиляди пъти). Въпреки факта, че има такова ограничение, 10 хиляди цикъла на пренаписване са много повече, отколкото може да издържи една флопи диск или CD-RW. Изтриването става в секции, така че не можете да промените един бит или байт, без да пренапишете цялата секция (това ограничение важи за най-популярния тип флаш памет днес - NAND). Предимството на флаш паметта пред конвенционалната памет е нейната непостоянство - когато захранването е изключено, съдържанието на паметта се запазва. Предимството на флаш паметта пред твърдите дискове, CD-ROM, DVD е липсата на движещи се части. Следователно флаш паметта е по-компактна, по-евтина (като се има предвид цената на устройствата за четене/запис) и осигурява по-бърз достъп.
Хранилище за данни
Хранилище за данние начин за разпространение на информация в пространството и времето. Начинът на съхраняване на информацията зависи от нейния носител (книгата е библиотека, картината е музей, снимката е албум). Този процес е толкова древен, колкото и животът на човешката цивилизация. Още в древни времена човек е бил изправен пред необходимостта да съхранява информация: прорези в дърветата, за да не се изгуби по време на лов; броене на предмети с помощта на камъчета, възли; изображения на животни и ловни епизоди по стените на пещерите.
Компютърът е предназначен за компактно съхранение на информация с възможност за бърз достъп до нея.
Информационна система- е хранилище на информация, оборудвано с процедури за въвеждане, търсене и поставяне и издаване на информация. Наличието на такива процедури е основната характеристика на информационните системи, която ги отличава от простите натрупвания на информационни материали.
От информация към данни
Човек има различни подходи за съхранение на информация. Всичко зависи от това колко от него и колко време трябва да се съхранява. Ако има малко информация, тя може да бъде запомнена в ума. Не е трудно да запомните името и фамилията на вашия приятел. И ако трябва да запомните неговия телефонен номер и домашния му адрес, ние използваме бележник. Когато информацията се съхранява (съхранява), тя се нарича данни.
Данните в компютъра имат различни цели. Някои от тях са необходими само за кратък период от време, други трябва да се съхраняват за дълго време. Най-общо казано, има доста "трудни" устройства в компютъра, които са предназначени да съхраняват информация. Например регистри на процесора, регистърна кеш памет и т.н. Но повечето от „простосмъртните“ дори не са чували такива „ужасни“ думи. Следователно ще се ограничим до разглеждането на паметта с произволен достъп (RAM) и паметта само за четене, които включват носителите за съхранение, които вече разгледахме.
RAM на компютъра
Както вече споменахме, компютърът има и няколко средства за съхранение на информация. Най-бързият начин за запаметяване на данни е да ги запишете на електронни чипове. Тази памет се нарича памет с произволен достъп. Паметта с произволен достъп се състои от клетки. Всяка клетка може да съхранява един байт данни.
Всяка клетка има свой собствен адрес. Можем да предположим, че това е като че ли номер на клетка, следователно такива клетки се наричат още адресни клетки. Когато компютърът изпраща данни за съхранение в RAM, той запомня адресите, където са поставени данните. Позовавайки се на адресната клетка, компютърът намира в нея байт данни.
Регенериране на RAM
Адресната клетка на паметта с произволен достъп съхранява един байт и тъй като един байт се състои от осем бита, в него има осем битови клетки. Всяка битова клетка на чипа памет с произволен достъп съхранява електрически заряд.
Зарядите не могат да се съхраняват дълго в клетките - те се "източват". Само за няколко десети от секундата зарядът в клетката намалява толкова много, че данните се губят.
Дискова памет
За постоянно съхранение на данни се използват информационни носители (вижте раздела „Видове информационни носители“). Компактните и флопи дисковете са сравнително бавни, така че по-голямата част от информацията, която се нуждае от постоянен достъп, се съхранява на твърдия диск. Цялата информация на диска се съхранява като файлове. Има файлова система за контрол на достъпа до информация. Има няколко вида файлови системи.
Структура на данни на диска
За да могат данните не само да бъдат записани на твърдия диск, а след това и прочетени, трябва да знаете точно какво е написано и къде. Всички данни трябва да имат адрес. Всяка книга в библиотеката има своя стая, рафт, рафт и инвентарен номер - това е така да се каже нейният адрес. Книгата може да бъде намерена на този адрес. Всички данни, които се записват на твърдия диск, също трябва да имат адрес, в противен случай те не могат да бъдат намерени.
Файлови системи
Струва си да се отбележи, че структурата на данните на диска зависи от вида на файловата система. Всички файлови системи са съставени от структури, необходими за съхранение и управление на данни. Тези структури обикновено включват записа за зареждане на операционната система, директории и файлове. Файловата система също има три основни функции:
- Проследяване на използвано и свободно пространство
- Поддръжка за имена на директории и файлове
- Проследявайте физическото местоположение на всеки файл на диска.
- FAT (таблица за разпределение на файлове)
- FAT32 (Таблица 32 за разпределение на файлове)
- NTFS (Нова технологична файлова система)
- HPFS (високопроизводителна файлова система)
- Файлова система NetWare
- Linux Ext2 и Linux Swap
ДЕБЕЛ
Файловата система FAT се използва от DOS, Windows 3.x и Windows 95. Файловата система FAT е налична и в Windows 98 / Me / NT / 2000 и OS / 2.
Файловата система FAT се реализира с помощта на таблица за разпределение на файлове (FAT) и клъстери. FAT е сърцето на файловата система. За сигурност FAT има дубликат, за да защити данните си от случайно изтриване или неизправност. Клъстерът е най-малката единица от системата FAT за съхранение на данни. Един клъстер се състои от фиксиран брой дискови сектори. FAT записва кои клъстери се използват, кои са безплатни и къде се намират файловете в клъстерите.
МАЗНИНИ-32
FAT32 е файлова система, която може да се използва от Windows 95 OEM Service Release 2 (версия 4.00.950B), Windows 98, Windows Me и Windows 2000. Въпреки това, DOS, Windows 3.x, Windows NT 3.51 / 4.0, по-ранни версии на Windows 95 и OS / 2 не разпознават FAT32 и не могат да изтеглят или използват файлове на диск или FAT32 дял.
FAT32 е еволюция на файловата система FAT. Тя се основава на 32-битова таблица за разпределение на файлове, която е по-бърза от 16-битовите таблици, използвани от системата FAT. В резултат на това FAT32 поддържа много по-големи дискове или дялове (до 2 TB).
NTFS
NTFS (Нова технологична файлова система) е налична само в Windows NT / 2000. NTFS не се препоръчва за използване на дискове по-малки от 400 MB, тъй като изисква много място за системни структури.
Централната структура на файловата система NTFS е MFT (Master File Table). NTFS поддържа множество копия на критичната част от таблицата, за да се предпази от проблеми и загуба на данни.
HPFS
HPFS (High Performance File System) е привилегирована файлова система за OS / 2, която се поддържа и от по-стари версии на Windows NT.
За разлика от файловите системи FAT, HPFS сортира своите директории въз основа на имена на файлове. HPFS също така използва по-ефективна структура за организиране на директорията. В резултат на това достъпът до файлове често е по-бърз и пространството се използва по-ефективно, отколкото с файловата система FAT.
HPFS разпределя файловите данни в сектори, а не в клъстери. За да запази запис, който има сектори или не се използва, HPFS организира диска или дяла в групи от 8 MB. Това групиране подобрява производителността, тъй като главите за четене/запис не трябва да се връщат към запис 0 всеки път, когато ОС има нужда от достъп до информация за наличното пространство или местоположението на необходимия файл.
Файлова система NetWare
Операционната система Novell NetWare използва файловата система NetWare, която е проектирана специално за използване от услугите на NetWare.
Linux Ext2 и Linux Swap
Файловите системи Linux Ext2 и Linux са разработени за Linux OS (безплатна UNIX версия). Файловата система Linux Ext2 поддържа диск или дял с максимален размер от 4 TB.
Директории и път към файла
Нека разгледаме, например, структурата на дисковото пространство на системата FAT, като най-проста.
Информационната структура на дисковото пространство е ориентирано към потребителя външно представяне на дисковото пространство, дефинирано от елементи като обем (логическо устройство), директория (папка, директория) и файл. Тези елементи се използват, когато потребителят комуникира с операционната система. Комуникацията се осъществява с помощта на команди, които извършват операции за достъп до файлове и директории.
Източници на информация
- Компютърни науки: Учебник. - 3-та ревизия изд. / Изд. Н.В. Макарова. - М .: Финанси и статистика, 2002. - 768 с .: ил.
- Вълк В.К. Изследване на функционалната структура на паметта на персонален компютър. Лабораторен цех. Урок. Издателство на Курганския държавен университет, 2004 - 72 стр.
Носител на информация (носител на информация) - всеки материален обект, използван от човек за съхраняване на информация. Това може да бъде например камък, дърво, хартия, метал, пластмаса, силиций (и други видове полупроводници), лента с магнетизиран слой (в макари и касети), фотографски материал, пластмаса със специални свойства (например в оптични дискове) и др. и др.
Носител на информация може да бъде всеки обект, от който е възможно да се чете (чете) наличната информация на него.
Носителите на информация се използват за:
- записи;
- съхранение;
- четене;
- предаване (разпространение) на информация.
Често самият носител на информация се поставя в защитна обвивка, което повишава неговата безопасност и съответно надеждността на съхранение на информация (например хартиени листове се поставят в капак, чип памет е поставен в пластмаса (смарт карта), магнитна лента се поставя в калъф и др.) ...
Електронните носители включват носители за еднократно или повторно записване (обикновено цифрово) по електрически начин:
- оптични дискове (CD-ROM, DVD-ROM, Blu-ray диск);
- полупроводникови (флаш памет, дискети и др.);
- CD-дискове (CD - Compact Disk, компакт диск), които могат да съхраняват до 700 MB информация;
- DVD-дискове (DVD - Digital Versatile Disk, digital versatile disk), които имат значително по-голям информационен капацитет (4,7 GB), тъй като оптичните писти върху тях са по-тънки и по-плътно опаковани;
- HR DVD и Blu-ray дискове, чийто информационен капацитет е 3-5 пъти по-висок от този на DVD дисковете, поради използването на син лазер с дължина на вълната 405 нанометра.
Електронните медии имат значителни предимства пред хартиените (хартиени листове, вестници, списания):
- от обема (размера) на съхраняваната информация;
- по единична цена на съхранение;
- относно ефективността и ефикасността на предоставяне на релевантна (предназначена за краткосрочно съхранение) информация;
- по възможност предоставяне на информация в удобна за потребителя форма (форматиране, сортиране).
Има и недостатъци:
- крехкост на читателите;
- тегло (маса) (в някои случаи);
- зависимост от захранването;
- необходимостта от читател/писател за всеки вид и формат медии.
Твърд (магнитен) диск, HDD, HMDD), твърдият диск е устройство за съхранение (устройство за съхранение на информация), базирано на принципа на магнитния запис. Това е основното устройство за съхранение на данни в повечето компютри.
За разлика от "флопи" диск (флопи диск), информацията в твърдия диск се записва върху твърди плочи, покрити със слой от феромагнитен материал - магнитни дискове. HDD използва една или повече пластини на една ос. Четещите глави в работен режим не докосват повърхността на плочите поради междинния слой от входящия въздушен поток, образуван на повърхността при бързо въртене. Разстоянието между главата и диска е няколко нанометра (при съвременните дискове около 10 nm), а липсата на механичен контакт гарантира дълъг експлоатационен живот на устройството. При липса на въртене на дисковете, главите са разположени при шпиндела или извън диска в безопасна („паркинг“) зона, където е изключен необичайният им контакт с повърхността на дисковете.
Също така, за разлика от флопи диска, носителят за съхранение обикновено се комбинира с устройство, устройство и електронен блок. Такива твърди дискове често се използват като несменяеми носители за съхранение.
Оптичните (лазерни) дискове в момента са най-популярните носители за съхранение. Те използват оптичния принцип на запис и четене на информация с помощта на лазерен лъч.
DVD дисковете могат да бъдат двуслойни (8,5 GB капацитет), като и двата слоя имат отразяваща повърхност, която носи информация. В допълнение, информационният капацитет на DVD дисковете може да се удвои допълнително (до 17 GB), тъй като информацията може да се записва от двете страни.
Има три вида оптични дискови устройства:
- без възможност за запис - CD-ROM и DVD-ROM (ROM - Read Only Memory, памет само за четене). CD-ROM и DVD-ROM дисковете съдържат информация, записана върху тях по време на производствения процес. Писането на нова информация за тях е невъзможно;
- еднократно и многократно четене - CD-R и DVD ± R (R - записваем). Информацията може да бъде записана на CD-R и DVD ± R дискове, но само веднъж;
- презаписваем - CD-RW и DVD ± RW (RW - Rewritable). На CD-RW и DVD ± RW дискове информацията може да се записва и изтрива много пъти.
Основни характеристики на оптичните устройства:
- капацитет на диска (CD - до 700 MB, DVD - до 17 GB)
- скоростта на пренос на данни от носителя към RAM - измерена във фракции, кратни на скоростта от 150 Kbytes/sec за CD устройства;
- време за достъп - времето, необходимо за търсене на информация на диска, измерено в милисекунди (за CD 80–400 ms).
В момента широко се използват 52x-скоростни CD-устройства - до 7,8 MB / сек. CD-RW дисковете се записват с по-ниска скорост (например 32x). Следователно CD-устройствата са маркирани с три числа "скорост на четене x скорост на запис CD-R x скорост на запис CD-RW" (например "52x52x32").
DVD устройствата също са обозначени с три числа (например "16x8x6").
При спазване на правилата за съхранение (съхранение в кутии в изправено положение) и експлоатация (без да причиняват драскотини и замърсявания), оптичните носители могат да съхраняват информация в продължение на десетки години.
Флаш памет - се отнася до полупроводници на електрически програмируема памет (EEPROM). Поради технически решения, ниска цена, голям обем, ниска консумация на енергия, висока скорост на работа, компактност и механична здравина, флаш паметта е вградена в цифрови преносими устройства и носители за съхранение. Основното предимство на това устройство е, че е енергонезависимо и не се нуждае от електричество за съхранение на данни. Цялата информация, съхранявана във флаш паметта, може да се чете безкраен брой пъти, но броят на пълните цикли на запис, за съжаление, е ограничен.
Флаш паметта има своите предимства пред други устройства (твърди дискове и оптични устройства), и неговите собствени недостатъци, с които можете да се запознаете от таблицата по-долу.
| Тип задвижване | Предимства | недостатъци |
| HDD | Голямо количество съхранявана информация. Висока скорост на работа. Евтино съхранение на данни (на 1 MB) | Големи размери. Чувствителност към вибрации. Шум. Разсейване на топлината |
| Оптичен диск | Удобство при транспортиране. Евтината на съхранението на информация. Възможност за репликация | Малък обем. Имате нужда от четец. Ограничения за операции (четене, писане). Ниска скорост на работа. Чувствителност към вибрации. Шум |
| Флаш памет | Висока скорост на достъп до данни. Икономична консумация на енергия. Устойчивост на вибрации. Удобство за свързване към компютър. Компактни размери | Ограничен брой цикли на запис |
Електронни носители за съхранение
Технологията за запис на информация на магнитни носители се появи сравнително наскоро - приблизително в средата на 20-ти век (40-те - 50-те години). Но вече няколко десетилетия по-късно - през 60-те - 70-те години - тази технология стана много разпространена в целия свят.
Магнитната лента се състои от лента от плътно вещество, върху която е отложен слой от феромагнети. Именно на този слой информацията се „запомня“. Процесът на запис също е подобен на процеса на запис върху винилови плочи – с помощта на магнитна индукционна намотка вместо специален апарат към главата се подава ток, който задвижва магнит. Звукът се записва на лентата поради действието на електромагнита върху лентата. Магнитното поле на магнита се променя във времето със звуковите вибрации и поради това малки магнитни частици (домейни) започват да променят местоположението си върху повърхността на филма в определен ред, в зависимост от ефекта на създаденото магнитно поле от електромагнита върху тях. И когато записът се възпроизвежда, се наблюдава обратният процес на запис: магнетизираната лента възбужда електрически сигнали в магнитната глава, които след усилване отиват по-нататък в високоговорителя.
Компактната касета (аудио касета или просто касета) е носител на данни на магнитна лента, през втората половина на 20-ти век е бил често срещан медиен носител за звукозапис. Използва се за записване на цифрова и аудио информация. Компактната касета е представена за първи път през 1964 г. от Philips. Поради относителната си евтиност, за дълго време (от началото на 1970-те до 1990-те) компактната касета беше най-популярната записваема аудио среда, но от 1990-те години на миналия век,
беше изместен от компактдискове.
Днес в света има много различни видове магнитни носители: флопи дискове за компютри, аудио и видео касети, ленти с калерчета и др. Но постепенно се отварят нови закони на физиката, а с тях и нови възможности за запис на информация. Само преди няколко десетилетия се появиха много носители на информация, базирани на нова технология - четене на информация с лещи и лазерен лъч.
Развитието на материалните носители на документирана информация като цяло върви по пътя на непрекъснато търсене на обекти с висока издръжливост, голям информационен капацитет с минимални физически размери на носителя. От 80-те години на миналия век оптичните (лазерни) дискове станаха все по-разпространени. Това са пластмасови или алуминиеви дискове, предназначени за запис и възпроизвеждане на информация с помощта на лазерен лъч.
По отношение на технологията на приложение, оптичните, магнитооптичните и цифровите компактдискове се разделят на 3 основни класа:
1. Дискове, които позволяват еднократен запис и многократно възпроизвеждане на сигнали без възможност за изтриването им (CD-R; CD-WORM - Write-Once, Read-Many - записани веднъж, прочетени много пъти). Използват се в електронни архиви и банки данни, във външни компютърни устройства за съхранение.
2. Реверсивни оптични дискове, които позволяват многократно записване, възпроизвеждане и изтриване на сигнали (CD-RW, CD-E). Това са най-универсалните устройства, които могат да заменят магнитните носители в почти всички приложения.
3. Цифрови универсални видео дискове DVD (Digital Versatile Disk) като DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R с голям капацитет (до 17 GB).
Името на оптичните дискове се определя от метода на записване и четене на информация. Информацията върху пистата се създава от мощен лазерен лъч, който изгаря вдлъбнатини върху огледалната повърхност на диска и представлява редуване на вдлъбнатини и отразяващи зони. При четене на информация огледалните острови отразяват светлината на лазерния лъч и се възприемат като единица (1), вдлъбнатините не отразяват лъча и съответно се възприемат като нула (0). Този принцип ви позволява да постигнете висока плътност на запис на информация и следователно голям капацитет с минимални размери. Компакт дискът е идеално средство за съхранение на информация - абсурдно евтин, практически незасегнат от никакви влияния на околната среда, информацията, записана на него, няма да бъде изкривена или изтрита, докато дискът не бъде физически унищожен, има капацитет от 700 MB.
Магнитооптичният диск е информационен носител, който съчетава свойствата на оптични и магнитни устройства за съхранение. Дискът е направен с помощта на феромагнити. С всичките си предимства магнитооптичните дискове имат сериозни недостатъци: относително ниска скорост на запис, причинена от необходимостта от изтриване на съдържанието на диска преди запис, а след запис - чрез проверка за четене; висока консумация на енергия - за загряване на повърхността са необходими лазери със значителна мощност и следователно висока консумация на енергия. Това затруднява използването на MO записващи устройства в мобилни устройства.
DVD (d-vid-dim, английски Digital Versatile Disc - цифров многофункционален диск) е дисково устройство за съхранение, което изглежда като CD, но има способността да съхранява голямо количество информация поради използването на лазер с по-къса дължина на вълната, отколкото при обикновените компактдискове. Първите дискове и DVD плейъри се появяват през ноември 1996 г. в Япония и през март 1997 г. в САЩ. Предназначени са за запис и съхранение на видео изображения. Интересното е, че първите 3,95 GB DVD-та струват 50 долара всеки. В момента има шест разновидности на такива устройства с капацитет от 4,7 до 17,1 GB. Те се използват за запис и съхранение на всякаква информация: видео, аудио, данни.
Работата с информация в наше време е немислима без компютър, тъй като първоначално е създаден като средство за обработка на информация и едва сега започва да изпълнява много други функции: съхранение, трансформация, създаване и обмен на информация. Но преди да приеме формата, с която сега е познат, компютърът претърпя три оборота.
Първата компютърна революция дойде в края
50-те години; същността му може да се опише с две думи: появиха се компютри.
Те са изобретени не по-малко от десет години преди това, но именно по това време започват да се произвеждат серийни машини, тези машини престават да бъдат обект на изследване за учените и любопитство за всички останали. Десетилетие и половина по-късно никоя голяма организация не може да си позволи без център за данни. Ако тогава говореха за компютър, веднага си представяха машинни помещения, пълни със стелажи, в които напрегнато мислеха хора в бели престилки. И тогава се случи втората революция. Почти в същото време няколко компании откриха, че развитието на технологиите е достигнало такова ниво, когато не е необходимо да се изгражда изчислителен център около компютър, а самият той стана малък. Това бяха първите мини-компютри. Но минаха още малко повече от десет години и започна третата революция - в края на 70-те години се появиха персоналните компютри. За кратко време, преминавайки от настолен калкулатор до пълноценна малка машина, компютрите заеха своето място на настолните компютри на отделни потребители.
В момента, когато първият компютър за първи път обработи няколко байта данни, веднага възникна въпросът: къде и как да се съхраняват получените резултати? Как да запазите резултати от изчисленията, текстови и графични изображения, произволни набори от данни?
На първо място, трябва да има устройство, с което компютърът ще запомня информация, след това е необходим носител за съхранение, на който може да се прехвърля от място на място, а друг компютър също трябва лесно да чете тази информация. Нека да разгледаме някои от тези устройства.
1. Четец на перфокарти: предназначен за съхранение на програми и набори от данни с помощта на перфокарти - картонени карти с дупки, перфорирани в определена последователност. Перфокартите са изобретени много преди появата на компютъра, с тяхна помощ се получават много сложни и красиви тъкани на тъкачни машини, тъй като те контролират работата на механизма. Променете комплекта перфокарти и моделът на тъканта ще бъде напълно различен - зависи от местоположението на дупките на картата. По отношение на компютрите се използва същият принцип, само че вместо да се рисува плат, дупките получават команди към компютъра или набори от данни. Този метод за съхранение на информация не е лишен от своите недостатъци: - много ниска скорост на достъп до информация; - голям обем перфокарти за съхранение на малко количество информация; - ниска надеждност на съхранение на информация; - освен това от перфоратора непрекъснато летяха малки кръгчета от картон, които падаха по ръце, в джобове, забиваха се в косите им и чистачките бяха страшно недоволни. Хората бяха принудени да използват перфокарти не защото някак си особено харесваха този метод, или той имаше някакви неоспорими достойнства, изобщо не, изобщо нямаше достойнства, просто по това време нямаше нищо друго, нямаше какво да изберете от , трябваше да изляза.
2. Магнитна лента (стример): базирана на използването на лентово устройство и касети с магнитна лента. Този метод за натрупване на информация е познат от дълго време и се използва успешно днес. Това се дължи на факта, че на малка касета може да се съхранява доста голямо количество информация, информацията може да се съхранява дълго време и скоростта на достъп до нея е много по-висока от тази на четеца на перфо карти. От друга страна, стримерът е подходящ само за натрупване, съхранение на големи количества информация, архивиране на данни. Почти невъзможно е да се обработва информация с помощта на стример: стримерът е устройство за последователен достъп до данни: за да получим 5-ия файл, трябва да преминем през четири. Ами ако имате нужда от 7529?
3. Флопидисково устройство (флопидисково устройство). Това устройство използва като носител за съхранение флопи дискове - флопи дискове, които могат да бъдат 5 или 3 инча. Дискетата е магнитен диск, подобен на плоча, поставен в картонен калъф. В зависимост от размера на дискетата, нейният капацитет в байтове се променя. Докато стандартна 5 "25" дискета съдържа до 720 KB информация, 3 "5" флопи диск съдържа 1,44 MB. Дискетите са универсални, подходящи за всеки компютър от същия клас, оборудван с дисково устройство, могат да се използват за съхранение, натрупване, разпространение и обработка на информация. Устройството е устройство за паралелен достъп, така че всички файлове са еднакво лесно достъпни. Недостатъците включват малък капацитет, което прави почти невъзможно дългосрочното съхранение на големи количества информация и не много висока надеждност на самите дискети.
4. Твърд диск (HDD - твърд диск): е логично продължение на развитието на технологията за магнитно съхранение. Те имат много важни предимства: - изключително голям капацитет; - простота и надеждност на използване; - възможност за достъп до хиляди файлове едновременно; - висока скорост на достъп до данни.
5. Вече прегледахме CD и DVD.
Но тъй като потоците от информация само се увеличават, е необходимо да се разработват все повече и повече нови средства и устройства за нейното създаване, обработка, съхранение и предаване.
Вече разгледахме съхранението на данни на CD и DVD по-горе. Въпреки тяхното удобство, поради необходимостта от използване на възможно най-голямо количество информация, процесът на тяхното изместване вече започва. През следващите години в персоналните компютърни устройства като компютрите флаш паметта ще бъде страхотен съперник на твърдите дискове.
6. Флаш памет (на английски Flash-Memory) – вид полупроводникова твърда полупроводникова енергонезависима презаписваща памет.
Поради своята компактност, ниска цена и ниски изисквания за мощност, флаш паметта вече се използва широко в преносими устройства, захранвани от батерии и акумулатори - цифрови фотоапарати и видеокамери, цифрови диктофони, MP3 плейъри, PDA устройства, мобилни телефони и смартфони. Освен това се използва за съхраняване на фърмуера в различни периферни устройства (рутери, мини-PBX, комуникатори, принтери, скенери). Не съдържа движещи се части, така че за разлика от твърдите дискове е по-надежден и компактен.
Основната слаба точка на флаш паметта е броят на циклите на презаписване. Може да се чете толкова пъти, колкото искате, но можете да пишете в такава памет само ограничен брой пъти (обикновено около 10 хиляди пъти). Въпреки факта, че има такова ограничение, 10 хиляди цикъла на пренаписване са много повече, отколкото може да издържи една флопи диск или компактдиск. Флаш паметта е най-известна с използването си в USB флаш памети. Благодарение на тяхната висока скорост, обем и компактен размер, USB флаш паметта вече заменят компактдискове от пазара.
