Файл: Современные носители информации, их эволюция, направление развития.pdf

Черно-белая фотографическая пленка шириной 16 мм. и 35 мм. выступала в качестве наиболее распространенного носителя для изготовления микрофильмов. Микрофильм представлял собой микроформу на рулонной светочувствительной пленке с последовательным расположением кадров в один или два ряда. Основными типами микрофильмов являлись микрофильмы рулонные и в отрезке. Микрофильмы в отрезке - это часть рулонной пленки длиной не менее 230 мм., на которой размещается до нескольких десятков кадров .
Во второй половине XIX века появились первые звуковые носители информации. Старейшими из них были фонографические валики, представлявшие собой полые цилиндры диаметром около 5 см. и длиной около 12 см. Первоначально они покрывались оловянной фольгой или бумажной лентой, покрытой слоем воска. При помощи иглы вычерчивали винтовую канавку переменной глубины, которая представляла собой звуковую дорожку ].
Расстояние между дорожками составляло около 3 мм., поэтому объем записанной на валиках информации был крайне мал, и к тому же отличался слабой силой звука и ограниченной полосой воспроизводимых частот (до 2 кГц) . Вдобавок фоновалики быстро изнашивались, их практически невозможно было тиражировать. В результате, каждая запись существовала в единственном экземпляре.
Присущие фонографическим валикам недостатки привели к тому, что уже вскоре они вполне закономерно оказались вытесненными граммофонными пластинками. Заслуга в этом принадлежала немецкому изобретателю Эмилю Берлинеру. В 1887 году он предложил использовать для записи носитель в форме диска. На первых порах оригиналом грампластинки служил восковый диск, впоследствии на смену ему пришел металлический диск, покрытый специальным лаком. Записанная на них информация копировалась на металлические матрицы, с помощью которых и изготавливались граммофонные пластинки путем прессования, штамповки или литья. Одна матрица давала возможность напечатать целый тираж - не менее 500 пластинок, что значительно снижало расходы на изготовление, и, соответственно, на стоимость продукции.
12
Воспроизведение записанной информации осуществлялось с помощью граммофона, оснащенного механическим звукоснимателем, состоящим из иглы и мембраны. Усиление звука достигалось с помощью

громоздкого раструба. Первые грампластинки представляли собой диски с двумя отверстиями в центре. Они были односторонними, причем проигрывались от середины к краю. Позднее стали выпускаться пластинки с одним центральным отверстием. Их стали проигрывать от периферии к центру. В 1903 году появился двенадцатидюймовый диск с записью на обеих сторонах.
Грампластинки должны были удовлетворять весьма жестким требованиям, так как в процессе воспроизведения фонозаписи острие иглы давило на дно канавки с силой около тонны на квадратный сантиметр.
Сначала грампластинки изготавливались из стекла. Затем их стали отливать из целлулоида, каучука, эбонита. Однако основными недостатками таких грампластинок были их хрупкость, плохое качество звука и короткое время проигрывания - всего 3-5 минут (при скорости 78 оборотов в минуту).
МАГНИТНЫЕ НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ
На рубеже XIX - XX веков возникли первые предпосылки к появлению кардинально нового носителя информации - магнитного носителя. В 1887 году американским инженером Оберлином Смитом были сформулированы первые идеи об использовании явлений магнетизма. Он предложил использовать хлопковую или шелковую нить с прочно закрепленными кусочками стальной проволоки. Запись и воспроизведение осуществлялись в процессе прохождения нити через индукционную катушку. Такой аппарат увеличил бы громкость записи, так как в записи не присутствовали бы шумы механической природы (шум иглы, скребущей по поверхности носителя) .
Эта схема была реализована в 1889 году датским инженером Вольдемаром
Паульсеном в виде аппарата для воспроизведения звука, который он назвал телеграфоном
13

В качестве носителя Паульсен использовал стальную проволоку диаметром до 1 мм. В начале XX века использовалась также стальная катаная лента. Однако качественные характеристики данных носителей были весьма низкими. Громкость звука оставалась очень низкой, а скорость протягивания проволоки, напротив, очень высокой - 20 м/с. В
1908 году для производства магнитной записи докладов длиной в 14 часов потребовалось 2500 км. или около 100 кг. проволоки. Кроме того, в процессе использования проволоки или стальной ленты возникала трудноразрешимая проблема соединения отдельных их кусков. К примеру, вязанная узелком проволока не проходила через магнитную головку.
Вдобавок, она легко путалась, а тонкая стальная лента резала руки .
Подлинно революционный скачок в магнитной записи произошел в
1928 году, когда немецкий инженер Фриц Пфлеймер, после ряда экспериментов с различными материалами, разработал технологию нанесения слоя порошкового железа на бумажную ленту. Бумажная лента хорошо намагничивалась и размагничивалась, ее можно было обрезать и склеивать, причем место склейки на слух практически не отличалось от целых кусков. Впоследствии бумажную ленту заменили пластиковой - из
14
ацетилцеллюлозы, более прочной, эластичной и невоспламеняемой. На ленту напыляли ферромагнитный порошок (оксид железа), предварительно смешанный со связующим веществом (например,

нитролаком). Впервые такую ленту начала выпускать в 1935 году немецкая компания «AEG».
Магнитофонная пленка произвела переворот в магнитной звукозаписи. Она была легкой, компактной, хорошо сохраняла намагничивание, и позволила в несколько десятков раз сократить скорость протягивания ленты - до 72 см/с. На такой пленке можно было записывать гораздо более длинное произведение, чем на проволоке .
Вскоре началось применение в качестве подложки высокопрочного материала полиэтилентерефталата (лавсана). Совершенствовалось также и качество магнитного порошка. Стали использоваться, в частности, порошки оксида железа с добавкой кобальта, металлические магнитные порошки железа и его сплавов, что позволило в несколько раз увеличить плотность записи. На подложку рабочий слой наносился путем вакуумного напыления или электролитического осаждения в виде магнитного лака, который состоял из магнитного порошка, связующего вещества, растворителя, пластификатора и различных добавок. Толщина ферромагнитного материала была от 5 до 20 мкм.
Кроме гибкой основы и рабочего магнитного слоя в ленте могли быть и дополнительные слои: защитный (на поверхности рабочего слоя) и антифрикционный (на тыльной стороне ленты). Антифрикционный слой предохраняет рабочий слой от механического износа, нужен для повышения механической прочности ленты и для улучшения ее скольжения по поверхности магнитной головки. Он также снимает электрически заряды, которые накапливаются на магнитной ленте.
Промежуточная оболочка между основной и рабочим слоем служила для улучшения сцепления рабочего и антифрикционного слоев с основой.
Ширина магнитной ленты была равна 4, 8 и 16 мм.
В отличие от носителей механической записи, магнитная лента пригодна для многократной записи информации. Число таких записей велико, и ограничивается лишь механической прочностью самой магнитной ленты.
Первые магнитофоны, выпускаемые с 1930 года, были катушечными. В них магнитная лента наматывалась на катушки, причем, вначале это были
15
громадные бобины шириной 25,4 мм. При записи и воспроизведении пленка перематывалась с заполненной катушки на пустую. В 1963 году фирмой «Philips» была разработана так называемая кассетная запись,

позволившая применять очень тонкие магнитные ленты. Их максимальная толщина составила всего 20 мкм. при ширине 3,81 мм. В кассетных магнитофонах обе катушки находились в специальной компакт-кассете и конец пленки заранее закреплен на пустой катушке. Иначе говоря, магнитная лента и кассета представляли собой единый функциональный механизм. Запись на компакт-кассетах была двухсторонней, а общее время записи обычно составляло 60, 90 и 120 минут.
В конце 1970 года появились микрокассеты размером 50 х 33 х 8 мм.
(величиной в спичечную коробку), предназначенные для портативных диктофонов и телефонов с автоответчиком. В середине 1980 года возникли пикокассеты, которые были почти втрое меньше микрокассет .
На магнитную пленку можно было записывать не только звуковую, но и видеоинформацию. Лента для видеосъемки по своему строению аналогична ленте для аудиозаписи, однако, ее рабочий слой имел более сложную структуру. Видеосигналы высокой частоты записывались у самой поверхности рабочего слоя. Для них можно было использовать мелкие частицы металлов. Низкие же частоты лучше передавались крупными частицами, которые целесообразно было размещать в глубине.
Поэтому, рабочий слой магнитной ленты для видеосъемки состояла из двух слоев. Магнитная лента для видеодокументирования также заправлялась в специальную кассету из полистирола, которая обеспечивала ей защиту от механических воздействий, загрязнений, а также быструю зарядку в видеоаппаратуру .
Первый в мире видеомагнитофон был представлен фирмой «Ampex» в 1956 году. Небольшая компания, основанная русским эмигрантом инженером Александром Понятовым, смогла сделать настоящий прорыв в технологии видеозаписи, изобретя поперечно-строчную видеозапись и применив систему с вращающимися головками. Они использовали ленту шириной 50,8 мм., которая наматывалась на бобины. В том же году американская телерадиосеть «CBS Broadcasting Inc.» впервые использовала видеомагнитофон «Ampex» для отсроченного выпуска в
16
эфир программы новостей, что произвело настоящую технологическую революцию на телецентрах . В 1965 году фирма «Ampex» изобрела принцип цветной видеозаписи с переносом спектра.

Прорывом же в бытовой видеозаписи стал аналоговый формат VHS
(Video Home System), представленный японской компанией «JVC» в 1976 году. Формат VHS использовал наклонно-строчную видеозапись с двумя видеоголовками на барабане, с лентой шириной 12,7 мм. и временем записи до 6 часов. Наибольшее распространение получили кассеты с временем записи до 3 часов. Недорогие и надежные видеомагнитофоны, а также удачный маркетинг способствовали массовому распространению формата
Несмотря на все преимущества, магнитной ленте присущ и серьезный недостаток. Она не давала возможности прямого доступа к записанной информации. Для этого ленту необходимо было сначала перемотать на нужное место, что существенно увеличивало время считывания с нее информации. Также, для магнитных носителей характерна высокая чувствительность к внешним электромагнитным воздействиям. Они подвержены физическому старению, изнашиванию поверхности с нанесенным магнитным рабочим слоем (так называемое
«осыпание»). Магнитная лента со временем растягивается, в результате чего искажается записанная на ней информация .
С 1952 года магнитная лента стала использоваться для хранения информации в электронно-вычислительных машинах (ЭВМ). Картриджи
(накопители на кассетной магнитной ленте) достигали емкости до 40
Гбайт. Лентопротяжные механизмы для картриджей получили название
«стримеры».
До момента появления и широкого распространения жестких дисков, накопители на магнитной ленте использовались как основной долговременный носитель информации. Также, некоторое время они достаточно широко применялись в качестве съемного запоминающего устройства при переносе большого количества информации. Накопитель на магнитной ленте, поддерживающий работу одновременно с несколькими лентами, назывался ленточной библиотекой. В дальнейшем, роботизированные ленточные библиотеки смогли содержать хранилища с тысячами магнитных лент, из которых робот автоматически доставал требуемые ленты и устанавливал в одно или несколько устройств чтения/записи. Такая библиотека выглядела как один накопитель с огромной
17
емкостью и значительным временем произвольного доступа. Кассеты в ленточной библиотеке идентифицировались специальными наклейками со штрихкодом, который считывал робот .

С 1960 года широкое применение в запоминающих устройствах ЭВМ получили магнитные диски. Это алюминиевые или пластмассовые диски диаметром от 30 до 350 мм., покрытые магнитным порошковым рабочем слоем толщиной в несколько микрон. Магнитное покрытие вначале состояло из окиси железа, впоследствии - из окиси хрома. В дисководе, как и в магнитофоне, информация записывалась с помощью магнитной головки, только не вдоль ленты, а на концентрических магнитных дорожках, расположенных на поверхности вращающегося диска, как правило, с двух сторон. Магнитные диски были жесткие и гибкие, сменные и встроенные в персональный компьютер. Их основными характеристиками являлись информационная емкость, время доступа к информации и скорость считывания подряд.
Жесткими несъемными дисками были алюминиевые магнитные диски. В ЭВМ они конструктивно объединены в едином блоке с дисководом. Они компоновались в пакеты (стопки) от 4 до 16 штук. Пакет дисков помещался в герметичный корпус, который обеспечивал необходимую чистоту и постоянное давление очищенного от пыли воздуха.
Жесткие диски были предназначены для постоянного хранения информации, которая обязательно использовалась при работе с компьютером (операционная система, системное программное обеспечение, пакеты прикладных программ).
Гибкие пластмассовые магнитные диски (флоппи-диски) изготавливались из искусственной пленки - майлара, покрытой износоустойчивым ферролаком, и размещались по одному в специальных жестких пластиковых футлярах, которые обеспечивали механическую защиту носителя. Кассета с флоппи-диском называлась дискетой.
Первый гибкий диск был создан в 1967 году фирмой «IBM». Он имел диаметр 8 дюймов и емкость 100 Кбайт. В 1978 году размер флоппи-диска удалось уменьшить до 5,25 дюйма, а в 1989 году фирма «Sony» разработала дискету и привод-дисковод на 3,5 дюйма, которыми и стали преимущественно пользоваться.
Для чтения и записи информации использовалось специальное электронно-механическое устройство - дисковод, куда помещалась
18
дискета. В дискете имелось центральное отверстие под шпиндель привода дисковода, а в футляре было сделано закрывающееся металлической шторкой отверстие для доступа магнитных головок, посредством которых

производились чтение и запись информации. Запись на дискету осуществлялась по такому же принципу, как и в магнитофоне. Там также имелся непосредственный механический контакт головки с магнитным рабочим слоем, что, однако, приводило к сравнительно быстрому износу материального носителя. Емкость одной дискеты составляла обычно от 1 до 2 Мбайт.
Сам пластиковый корпус дискеты не служил достаточной защитой гибкого диска от сугубо механических повреждений (например, при падении дискеты на пол), которые выводили магнитный носитель из строя. В щели между корпусом дискеты и шторкой могла проникать пыль.
Все это могло привести к полной утрате записанных данных, поэтому дискеты использовались преимущественно для оперативного хранения документированной информации, а не для резервного ее хранения и копирования.
Дискеты были массово распространены с 1970 года и до конца 1990 годов, в конце концов, уступив более емким и удобным CD, DVD и флэш- накопителям.
Современные, электронные носители информации
Одним из самых распространенных и универсальных носителей информации стали компакт-диски (CD). CD-диски использовались для записи и воспроизведения аудио и видео информации, а также для хранения и передачи данных. Они обладали значительной емкостью и долговечностью, и были широко применяемыми в различных областях, включая музыку, фильмы и программное обеспечение. Флеш-диски стали популярными носителями информации благодаря своей компактности, высокой емкости и удобству использования. Флеш-диски основаны нах флэш-памяти, которая позволяет быстро записывать, хранить и передавать данные. Они стали неотъемлемой частью современных компьютеров, ноутбуков и других устройств, и широко применяются для хранения и
19
обмена данными. Жесткие диски (HDD) являются одними из основных носителей информации для компьютеров и серверов. Они предоставляют большую емкость и позволяют хранить большие объемы данных. HDD состоят из вращающихся магнитных дисков, на которые записывается

информация с помощью магнитных головок. Жесткие диски обеспечивают высокую скорость чтения и записи данных, а также имеют относительно низкую стоимость на единицу хранения. Они широко применяются в серверных системах, настольных компьютерах и ноутбуках, где требуется большой объем хранения. Твердотельные накопители (SSD) являются одним из наиболее передовых и быстрых носителей информации. Они используют флэш-память для хранения данных, а не вращающиеся диски, что обеспечивает значительное повышение скорости чтения и записи. SSD обладают высокой производительностью, низким временем доступа и отсутствием подвижных частей, что делает их более надежными и устойчивыми к физическим повреждениям. Они нашли применение в мобильных устройствах, ноутбуках и серверах, где требуется высокая скорость работы и низкое энергопотребление. В последние годы все большую популярность получают облачные системы хранения. Облачные системы позволяют хранить данные удаленно на серверах, доступ к которым осуществляется через интернет.
Это предоставляет пользователю возможность хранить и обмениваться данными без необходимости использования физических носителей.
Облачные системы обладают высокой гибкостью, масштабируемостью и доступностью, и активно применяются в различных сферах, включая бизнес, образование и личное использование.
20
Характеристики современных носителей информации
Характеристики современных носителей информации играют важную роль при выборе их использования. Некоторые из основных характеристик включают:
1. Емкость: Емкость носителя информации определяет количество данных, которые он может содержать. Современные носители

информации обладают значительной емкостью, начиная от нескольких гигабайт до нескольких терабайт и даже петабайт.
2. Скорость записи и чтения: Скорость записи и чтения данных влияет на производительность и эффективность работы с носителем информации.
Быстрая скорость записи и чтения позволяет быстро передавать и получать данные, ускоряет процессы загрузки и копирования файлов.
3. Надежность и долговечность: Важным аспектом является надежность и долговечность носителя информации. Носители должны быть устойчивыми к физическим повреждениям, иметь механизмы защиты данных от потерь и ошибок. Долговечность означает, что носитель должен сохранять работоспособность и целостность данных на протяжении длительного времени.
4. Совместимость: Современные носители информации должны обеспечивать совместимость с различными устройствами и операционными системами. Универсальность и возможность использования носителя на разных платформах важны для удобства пользователя.
5. Портативность: Многие носители информации, такие как флеш- диски и облачные системы, обладают высокой портативностью. Это позволяет легко переносить данные между разными устройствами и иметь доступ к ним в любое время и в любом месте.
21
Направление развития современных носителей информации
Технологии носителей информации продолжают развиваться и совершенствоваться с каждым годом. Существует несколько основных направлений, которые определяют развитие современных носителей информации:
1. Улучшение производительности и функциональности: Все больше усилий направляется на повышение производительности носителей информации. Это включает увеличение скорости записи и чтения данных,