Файл: Сравнительный анализ способов и устройств хранения информации.pdf

Одной из самых многообещающих технологий такого толка является магниторезистивная оперативная память (MRAM). В основе её лежит использование для хранения информации магнитных моментов, а не электрических зарядов, как в случае с памятью, основанной на полупроводниках. Магниторезистивная память обладает быстродействием, сравнимым со SRAM, на основе которой работает кэш процессора, но меньшим энергопотреблением. Кроме того, она не страдает характерной для флеш-памяти деградацией по прошествии времени. Такие свойства позволяют ей потенциально стать «универсальной памятью», способной заменить оперативную и флеш-память [40.].

Таблица 15

Оценка энергонезависимой оперативной памяти как носителя информации

Параллельно MRAM, в разработке находится множество различных технологий, потенциально обладающих похожими характеристиками. Среди таковых можно перечислить:

• Сегнетоэлектрическая оперативная память: технология, похожая на DRAM, но использующая слой сегнетоэлектрика вместо диэлектрического слоя для обеспечения энергонезависимости
• Память на основе фазового перехода: технология, основанная на поведении халькогенида, который при нагреве может «переключаться» между двумя состояниями: кристаллическим и аморфным, за счёт чего происходит кодирование информации
• Nano-RAM: технология, основывающаяся на механическом позиционировании углеродных нанотрубок
• Резистивная память с произвольным доступом , мемристорная память и многие другие [41.].

Будущее покажет, какие из этих технологий станут широко употребимы, вытеснив DRAM, флеш-память и жёсткие диски, какие – займут узкие ниши, а какие окажутся несостоятельными и будут забыты. Ясно одно: у способов и устройств хранения информации имеется огромный потенциал для развития.

Глава 5. Сравнительный анализ способов и устройств хранения информации

На основании рассмотренных данных, можно составить сводную таблицу характеристик различных способов и устройств хранения информации:

Таблица 16

Сводная таблица оценок носителей информации

Оранжевым выделены докомпьютерные носители информации, жёлтым – устаревшие компьютерные, зелёным – современные, синим – способы и устройства хранения информации, потенциально реализуемые в будущем. Параметр «итоговая оценка» составлен как сумма всех числовых параметров, а также количество значений «+» для бинарных параметров.

Полученную «итоговую оценку» нельзя использовать для однозначного выбора между двумя любыми способами или устройствами хранения информации: из того, например, что твердотельный накопитель имеет оценку в 15 баллов, а оперативная память – в 13, не стоит делать вывод, что вместо оперативной памяти необходимо начать использовать твердотельные накопители. Однако эта оценка полезна, во-первых, при сравнении двух носителей информации, занимающих одну и ту же нишу – например, для выбора между перфокартами, дискетами и флеш-памятью, как портативными носителями малого объёма данных. Во-вторых, эта оценка показывает, насколько носитель информации близок к некоему идеальному универсальному носителю информации: объёмному, быстрому, долговечному, перезаписываемому, способному хранить информацию в условиях отсутствия электропитания и легко переносимому. Из таблицы видно, что по мере технологического развития способы и устройства хранения информации всё ближе приближаются к этому идеалу.

Учитывая оценки носителей информации в каждой конкретной категории, можно выделить несколько функциональных ниш носителей информации и указать наилучший способ или технологию хранения информации внутри каждой функциональной ниши:

1. Портативные внешние устройства хранения информации
   1. Бумага
   2. Перфокарты
   3. Дискеты
   4. Оптические диски
   5. Флеш-память
      Исходя из итоговой оценки, флеш-память является наилучшей технологией в этой нише на данный момент.
2. Устройства для хранения больших объёмов информации в средне-и долгосрочной перспективе (от нескольких лет до нескольких десятилетий)
   1. Магнитная лента
   2. Жёсткие диски
   3. Твердотельные накопители
      Исходя из итоговой оценки, жёсткие диски и твердотельные накопители делят между собой первое место в этой категории. Выбор между ними зависит от финансовых возможностей пользователя, необходимой скорости чтения и записи и темпах перезаписи: жёсткие диски дешевле и выдерживают больше циклов запись-удаление, а SDD работают быстрее.
3. Устройства для неограниченного по времени хранения информации (дольше нескольких сотен лет)
   1. Наскальные рисунки
   2. Глиняные таблички
   3. Голографическая запись
      Необходимость сохранять данные таким образом, чтобы их было можно прочитать спустя сотни или тысячи лет, редко заботит пользователей. Наскальные рисунки и клинописные таблички так долговечны не потому, что их создатели желали сохранить их на многие поколения вперёд, а в силу естественных свойств используемых материалов. Из-за отсутствия острой необходимости в таких свойствах носителей информации первый с тех далёких времён прорыв в технологиях долгосрочного хранения даннных произошёл совсем недавно: голографическая запись информации в кристалле обладает стойкостью, превышающей таковую у глиняных табличек, скоростью и удобством работы, сравнимым с оптическими дисками, и объёмом, сравнимым с или даже превышающий таковой у жёстких дисков, являясь, таким образом, безусловным лидером в этой категории.
4. Высокоскоростные устройства хранения информации
   1. Магнитные барабаны
   2. Кэш процессора
   3. Оперативная память
   4. Энергонезависимая оперативная память
      Среди устройств, ориентированных на скорость чтения и записи, лидирует оперативная память (DRAM) и кэш (SRAM), отличающиеся между собой объёмом (DRAM лидирует с большим отрывом) и скоростью работы (SRAM обладает неоспоримым преимуществом). Однако в перспективе они будут замещены новыми типами рабочей памяти, объединяющей в себе скорость работы SRAM, объём, превышающий DRAM и энергонезависимость.

Заключение

В рамках данной работы были проанализированы академические и публицистические источники информации об устройствах и способах хранения информации. В результате проведённого анализа были определены преимущества и недостатки различных способов хранения информации, выделены основные ситуации использования устройств носителей информации и на основе проведённого анализа обозначены оптимальные технологии для использования в каждой из этих ситуаций в зависимости от потребностей и финансовых возможностей пользователя. Построенная в Главе 5 Таблица 16 позволяет читателю этой работы быстро оценить преимущества и недостатки различных носителей информации и выделить среди них наиболее выдающиеся по интересующих читателя характеристикам, а приведённое ниже Таблицы 16 краткое описание позволяет ознакомиться с более детальным сравнением способов и устройств хранения информации.

Список использованной литературы

1. The Museum of American Heritage. Brains to Bytes: The Evolution of Information Storage [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Пало-Альто, Калифорния, 2002. – Режим доступа: http://www.moah.org/brains/brains2bytes.html, свободный.
2. Lyman P. How Much Information? [Текст] / Lyman P., Varian H.R. Release of the University of California. Oct.27, 2003. – 112 с.
3. Bernard Marr. How Much Data Do We Create Every Day? The Mind-Blowing Stats Everyone Should Read [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Кембридж, Великобритания, 2018. – Режим доступа: https://www.forbes.com/sites/bernardmarr/2018/05/21/how-much-data-do-we-create-every-day-the-mind-blowing-stats-everyone-should-read, свободный.
4. Rich Schwerin. Time Capsule [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Редвуд Шорс, Калифорния, 2014. – Режим доступа: https://blogs.oracle.com/oraclemagazine/time-capsule-v7, свободный.
5. Вестерн Диджитал. Ultrastar DC HC600 SMR Series [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Сан-Хосе, Калифорния, 2019. – Режим доступа: https://www.westerndigital.com/products/data-center-drives/ultrastar-dc-hc600-series-hdd, свободный.
6. Влад Массино. У пещерных европейцев нашли первую письменность [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Москва, 2016. – Режим доступа: https://lenta.ru/news/2016/05/30/firstsigns/, свободный.
7. Guthrie, R. Dale. The Nature of Paleolithic Art [Текст] / R. Dale, Guthrie. Чикаго, США: Univ. of Chicago Press, 2005. – 38 с.
8. University of Edinburgh. Prehistoric cave art reveals ancient use of complex astronomy [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Эдинбург, Великобритания, 2018. – Режим доступа: https://phys.org/news/2018-11-prehistoric-cave-art-reveals-ancient.html, свободный.
9. Березкин Ю.В. У истоков месопотамской письменности и государства. [Текст] Ю.В. Березкин. // Археологические вести. — 2000. — №7. — С. 334-338.
10. Борухович В. Г. В мире античных свитков. [Текст] / В. Г. Борухович. — Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1976. — 224 с.
11. Essinger, J. Jacquard's Web: How a Hand-loom Led to the Birth of the Information Age. [Текст] / J. Essinger. Оксфорд, Великобритания: OUP Oxford, 2007. — 35–40 с.
12. Babbage, C. On the Mathematical Powers of the Calculating Engine. [Текст] / C. Babbage. Лондон, Великобритания, 1837. — 19–54 с.
13. Austrian, Geoffrey D. Herman Hollerith: Forgotten Giant of Information Processing. [Текст] / Geoffrey D. Austrian. — Нью-Йорк Сити, Нью-Йорк: Columbia University Press. 1982. — 124 с.
14. IBM Archives. 1928 [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Армонк, Нью-Йорк, 2019. – Режим доступа: https://www.ibm.com/ibm/history/history/year_1928.html, свободный.
15. The Museum of American Heritage. Brains to Bytes: The Evolution of Information Storage [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Пало-Альто, Калифорния, 2002. – Режим доступа: http://www.moah.org/brains/computerage.html, свободный.
16. Peri Grover. Ten Reasons Why Tape Is Still The Best Way To Backup Data [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Сан-Диего, Калифорния, 2014. – Режим доступа: https://www.overlandstorage.com/blog/?p=323, свободный.
17. Teja, Edward R. The Designer's Guide to Disk Drives (1st ed.). [Текст] / Edward R. Teja. — Вирджиния, США: Reston Publishing Company, Inc. / Prentice-Hall Company. 1985. — 31–38 с.
18. Richard Fletcher. PC World announces the end of the floppy disk [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Лондон, Великобритания, 2007. – Режим доступа: https://www.telegraph.co.uk/finance/2803487/PC-World-announces-the-end-of-the-floppy-disk.html, свободный.
19. Wienand, I. Computer Science from the Bottom Up. [Текст] / I. Wienand. Стэнфорд, Калифорния: Creative Commons, 2013. — 35–62 с.
20. Mittal, Sparsh. A Survey of Techniques for Designing and Managing CPU Register File. [Текст] Sparsh Mittal // Concurrency and Computation: Practice and Experience. — 2016. — №29(4) — С.1-23. 
21. Gabriel Torres. How The Cache Memory Works [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Кук, Миннесота, 2007. – Режим доступа: https://www.hardwaresecrets.com/how-the-cache-memory-works/, свободный.
22. Rajeev B. DRAM Basics. [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Солт-Лейк-Сити, Юта, 2014. – Режим доступа: https://www.inc.com/encyclopedia/industry-life-cycle.html, свободный.
23. Mittal, Sparsh. A Survey of Software Techniques for Using Non-Volatile Memories for Storage and Main Memory Systems. [Текст] Sparsh Mittal, Jeffrey S. Vetter // IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems. — 2015. — №27(5) — С.1537-1550
24. Hard Drive Help. A Brief Introduction to Hard Drive Technology [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Пало-Альто, Калифорния, 2011. – Режим доступа: https://web.archive.org/web/20110903011543/http:/www.hard-drive-help.com/technology.html, свободный.
25. Charles M. Kozierok. Hard Drive Spindle Speed [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Сан-Диего, Калифорния, 2001. – Режим доступа: https://www.karlstechnology.com/blog/hard-drive-spindle-speed/, свободный.
26. Tom Brant. SSD vs. HDD: What's the Difference? [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Нью-Йорк Сити, Нью-Йорк, 2019. – Режим доступа: https://www.pcmag.com/article/297758/ssd-vs-hdd-whats-the-difference, свободный.
27. Immink, Kees Schouhamer. Compact disc story. [Текст] / Kees Schouhamer Immink // Journal of the Audio Engineering Society. — 1998. — №46(5) — С. 458-460, 462, 464
28. Sharpless, Graham. Introduction to CD and CD-ROM. [Текст] / Graham Sharpless. — Блэкберн, Великобритания: Deluxe Global Media Services Ltd., 2003. — 32 с.
29. The Next Generation 1996 Lexicon A to Z: CD-Recordable. [Текст] // Imagine Media. — 1996. — №15. — С. 31.
30. Tom Harris. How CD Burners Work [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Атланта, Джорджия, 2001. – Режим доступа: https://computer.howstuffworks.com/cd-burner8.htm, свободный.
31. Joseph Plambeck. As CD Sales Wane, Music Retailers Diversify [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Нью-Йорк Сити, Нью-Йорк, 2010. – Режим доступа: https://www.nytimes.com/2010/05/31/business/media/31bestbuy.html, свободный.
32. C. Nomad. DVD: coming soon to your PC? [Текст] // Nomad C. Computer Shopper. — 1996. — №16 (3). — С.189.
33. Robert Uhlig. DVD kills the video show as digital age takes over [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Лондон, Великобритания, 2004. – Режим доступа: https://www.telegraph.co.uk/technology/3335984/DVD-kills-the-video-show-as-digital-age-takes-over.html, свободный.
34. B. Nakashima. White Paper Blu-ray Disc™ Format. 1.C Physical Format Specifications for BD-ROM [Текст] / Nakashima B. — Юниверсал Сити, Калифорния, США: Blu-ray Disc Association, 2010. — 48 с.
35. Hustler, Paul. Floating-gate devices: they are not just for digital memories anymore. [Текст] / Paul Hustler, Bradley A. Minch, Chris Diorio // Proceedings of the IEEE International Symposium on Circuits and Systems. — 1999. — №4. — С. 4-12.
36. Boboila, Simona. Write Endurance in Flash Drives: Measurements and Analysis. [Текст] / Simona Boboila, Peter Desnoyers // Proceedings of the 8th USENIX conference on File and storage technologies. — 2010. — №6. — С. 1-14.
37. Leigh Buchanan. Industry Life Cycle [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Бостон, Массачусетс 2019. – Режим доступа: https://www.inc.com/encyclopedia/industry-life-cycle.html, свободный.
38. Holographic data storage. [Текст] / J. Ashley, M.-P. Bernal, G. W. Burr и др. // Journal of Research&Development. — 2000. — №44 (3). — С. 23-30.
39. James Vincent. 5D glass discs can store data for as long as the universe has existed [Электронный ресурс] / Электрон. текстовые дан. – Саутгемптон, Великобритания, 2016. – Режим доступа: https://www.theverge.com/2016/2/16/11018018/5d-data-storage-glass, свободный.
40. Akerman, Johan. APPLIED PHYSICS: Toward a Universal Memory. [Текст] / Johan Åkerman // Science. — 2005. — №308 (5721). — С. 508-510. 
41. Mittal, Sparsh. A Survey Of Architectural Approaches for Managing Embedded DRAM and Non-volatile On-chip Caches. [Текст] / Sparsh Mittal, Jeffrey Vetter, Dong Li // IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems. — 2014. — №6 (26). — С. 1-14.