Файл: Технологии хранения информации.pdf

Сейчас мы живем в информационном обществе. Благодаря развитию и популяризации коммуникационных сетей, главным образом Интернета, информация в цифровом виде становится все доступней. Каждый день количество используемой нами информации стремительно возрастает – появляется масса новых новостей, книг, статей, музыки, видео, программ – всего и не перечислить. Но объемы информации, представленной в цифровой форме, увеличиваются не только за счет новой информации, которая в большинстве случаев уже имеет электронную форму представления, но и за счет перевода в цифровую форму ранее созданных информационных ресурсов, например библиотечных книг.

Также вследствие высоких темпов развития науки и техники возрастает и качество информации, что зачастую сказывается на ее размере в сторону увеличения. Например, чем выше характеристики цифрового фотоаппарата, тем больший объем займет сделанная им фотография.

Естественно возникает актуальная проблема, как и где, хранить информацию, да так чтобы она не была утрачена, и к ней осуществлялся легкий доступ. Представление информации в цифровом виде позволило решить ряд проблем хранения информации, создать совершенно новые возможности для доступа к ней, ее обработки. Например, сейчас исключены дефекты, которые бы могли появиться на носителях с аналоговой формой представления: царапины на видеоматериалах, шумы на аудиозаписях и тому подобное.

Быстрое внедрение цифровых технологий обработки информации, развитие электронных библиотек и прочее – все это повлияло на необходимость проведения специальных исследований по созданию технологий долговременного хранения информации, представленной в цифровом виде. Эти технологии, получаемые с помощью этих исследований, позволили создать большое количество различных носителей информации, которые очень отличаются по своим качествам и возможностям.

Цель работы – обобщить и классифицировать знания о существующих технологиях хранения информации.

Задачи:

•

исследовать ресурсы Интернета

•

классифицировать существующие носители информации

•

рассказать о технологиях хранения информации, используемых в современных носителях

Таким образом, данная работа будет состоять из введения, 3 глав, заключения, списка литературы и приложений.

Итак, для начала - что же такое носитель информации? Носитель информации — это строго определённая часть конкретной информационной системы, служащая для промежуточного хранения или передачи информации. Носителем информации является все что может воспринимать, хранить и передавать информацию (человек, животное, жёсткий диск, растение, и т. д.).

Изучив ресурсы Интернета, автор классифицировал носители информации, разделив их на три основных типа: магнитные носители, оптические носители (три поколения), Flash носители.

Глава 1. Хранение информации на магнитных носителях

1.1. История создания дискет

История дискет начала свой отсчет около сорока лет назад. В 1971 году появилась первая дискета, представленная американской корпорацией IBM. Разработала дискету группа инженеров IBM под руководством Алана Шугарта. Ее размер составлял 8 дюймов при емкости 80 килобайт. Затем этот тип дискет совершенствовался. По типу 8 дюймовые дискеты делились на односторонние и двухсторонние. Объем дискет был от 80 килобайт до 1 мегабайта, в зависимости от типа. Для сравнения: 8 дюймовая дискета по объему хранения данных заменяла порядка 12 000 перфокарт или около 300 метров перфоленты. При этом допускалась еще и перезапись. По тем временам это была революция. Строение дискеты представляло собой диск из тонкого пластика, покрытый оксидом железа и упакованный в пластиковый или твердо-бумажный пакет - корпус. Вся конструкция могла гнуться и поэтому дискеты стали называть floppy (с английского – гибкий). А аббревиатура FDD расшифровывается как Floppy Disk Drive, что означает дисковод гибких дисков.

1973 году, Алан Шугарт создал собственную компанию Shugart Laboratories, которая занималась разработкой новых стандартов floppy – дисков. Через три года Shugart Laboratories была представлена 5,25 дюймовая дискета емкостью 110 килобайт. Преимущества новой технологии были очевидны. Корпус стал более жестким, внутри он был оклеен специальным материалом, который предохранял диск от чрезмерного износа. Затем дискета получила ряд улучшений и в результате была достигнута емкость в 1,2 мегабайт.

В 1980-х был создан третий вид дискет формата 3,5 дюйма емкостью 1,44МБ. Эти дискеты стали наиболее удобны для пользования, так как они легки, помещаются в карман рубашки и имеют защитный конверт из твердого пластика, повышающий их надежность также диск защищен специальной подпружиненной шторкой. Трехдюймовая дискета снабжена квадратным отверстием со скользящей пластиковой задвижкой для защиты диска от непреднамеренной записи. Если она закрывает окошко, то на дискету можно записать информацию, в противном случае возможно только чтение. В отличие от 5,25 дюймовых дискет это был действительно эволюционный прорыв.

Но на этом жизнь не остановилась. В 1983 году были разработаны 4 дюймовые floppy – диски и еще несколько вариаций, но они большого распространения среди пользователей не получили. Наиболее частой сферой применения дискет является обмен или транспортировка небольших файлов, так как флоппи-диск зарекомендовал себя как чрезвычайно надёжный, дешёвый и простой в обращении носитель данных.

Кстати в 2003 году спрос на дискеты во всём мире составил около 1,5 миллиардов штук. Если все эти дискеты вытянуть в одну линию, то ими можно трижды обернуть Землю.

1.2. Технология хранения информации на магнитных дисках

Для примера рассмотрим принцип хранения информации на дискетах. Для того чтобы дискету можно было использовать, ее необходимо отформатировать, то есть разбить на дорожки и сектора, создать файловую систему. Объем или пространство на стадии форматирования дискеты условно разбивается на две части: системную область и область данных. В первой находятся boot-запись (программа начальной загрузки), две копии таблицы размещения файлов и корневой каталог. Во второй хранятся файлы пользователя.

В целом FDD - привод для работы с информацией на дискетах - состоит из большого числа механических элементов и сравнительно несложной электронной части, управляющей устройством и организующей обмен информацией с контроллером FDD, расположенным на материнской плате. Говоря о конструкции FDD, имеет смысл выделить четыре составных части: основной электродвигатель, блок магнитных головок, шаговый электродвигатель и управляющую электронную плату.

Как только в дисковод вставляется дискета, она механическим путем поджимается к оси электродвигателя, вследствие чего устанавливается жесткая механическая связь между осью электродвигателя и металлическим кругом, закрепленным в центре носителя информации, находящегося внутри дискеты. Сразу после этого контроллер устройства отдает команду на включение двигателя, который раскручивает магнитный диск, находящийся внутри дискеты.

Считывание/запись информации на магнитное покрытие диска производят так называемые магнитные головки. Это бесхитростные приспособления, вся работа которых основывается на фундаментальных законах физики. На логическом уровне головку следует разделить на две части.

Первая отвечает за запись информации. То есть за излучение магнитного поля в сторону покрытия диска. Излучатель представляет собой примитивный электромагнит, способный создавать магнитное поле различной напряженности.

Вторая отвечает за чтение и представляет собой замкнутый контур из медного проводника, в котором, под действием переменного магнитного поля (это поле создается неоднородно заряженной поверхностью диска), возникают электромагнитные колебания - фактически прочитанная информация. Головки размещаются на жестких кронштейнах с обеих сторон диска и касаются его поверхности во время работы с дискетой.

Работой всего устройства (позиционирование головок, включение двигателя, считывание и запись информации на магнитное покрытие) руководит электронная часть устройства. Тут речь идет не только об электронной плате, но и контроллере устройства.

Таким образом, после вставления дискеты в привод, включается основной электродвигатель, который раскручивает диск, находящийся внутри дискеты, относительно неподвижных магнитных головок. При попытке обратиться к нему включается шаговый двигатель, который отводит головки в системную область, где они пытаются прочесть таблицу размещения файлов. В случае удачи информация о записанных на дискете файлах передается контроллеру, который, в свою очередь, отдает ее центральному процессору. В случае, если таблица не может быть прочитана, делается попытка ее восстановления из резервной копии, которая также хранится на дискете. После этого устройство готово к работе. Что происходит, когда пользователь обращается к какому-либо файлу? Устройство смотрит в таблицы, шаговый двигатель отводит головки туда, где хранятся требуемые данные. Прочитанная информация транспортируется к контроллеру, тот, после обработки, передает ее по скоростной шине процессору. Аналогично происходит запись информации на дискету.

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение величины напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1.

Глава 2. Хранение информации на оптических носителях

§1. Оптические диски первого поколения

1.1. История создания компакт-дисков (CD)

В 1970 году инженеры компании Philips начали работать над ALP (audio long play) - системой аудио-носителей, которые могли бы заменить устаревающие виниловые пластинки. Диаметр ALP составлял около 30 см. Затем диск был уменьшен в диаметре, и время проигрывания было ограничено всего одним часом. Таким образом, самый первый компакт-диск для цифрового хранения аудио появился в 1979 году, и ознаменовал собой будущий переворот в мире музыки. Презентация первого CD-плейера, предназначенного для использования компакт дисков, состоялась также в 1979 году. Вскоре делегация Philips отправилась в Японию, чтобы найти партнера для развития новой технологии аудиозаписи. Президент Sony - Акио Морита позвонил главе аудио подразделения Philips - Йопу ван Тильбургу, когда тот уже собирался уезжать из Японии.

Партнерство Philips и Sony стало для всех "культурным шоком". Не один месяц инженеры двух компаний-партнеров провели в дискуссиях о том, каким должен быть новый аудиодиск. Жаркие споры разгорелись не только по технологическим вопросам. Технический директор Philips Лу Оттенс исходил из физических размеров CD: его идеалом был диск диаметром 11,5 см, на который можно было записать около часа музыки. Однако вице-президент Sony Норио Ога, выпускник берлинской консерватории, питавший слабость к Бетховену, настаивал на том, чтобы время воспроизведения CD составляло больше часа. Для того, чтобы полностью вместить девятую симфонию Бетховена, объем диска был расширен с одного часа до 74 минут.

Среди вариантов названия нового аудиодиска рассматривались Minirack, Mini Disc, Compact Rack. Однако в итоге победил Compact Disc - это словосочетание выбрали из-за успеха аудиокассет (Compact Cassette).

И вот, 17 августа 1982 в немецком городе Лангенхаген на фабрике Philips, был выпущен первый CD. На нем был записан альбом The Visitors группы ABBA.

Однако существует еще одна версия появления компакт-дисков. Из этой версии следует, что компакт-диск изобрели не Philips и Sony, а американский физик Джеймс Рассел, работавший в компании Optical Recording. Уже в 1971 году он продемонстрировал свое изобретение для хранения данных. Делал он это для "личных" целей, желая предотвратить царапание своих виниловых пластинок иглами звукоснимателей. Спустя восемь лет подобное устройство было "независимо" изобретено компаниями Philips и Sony.