Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

носитель информация диск

Введение

1. Назначение и основные характеристики компьютерных носителей информации

1.1 История первых носителей информации

1.2 Развитие технологии изготовления носителей информации

2. Современные компьютерные носители информации

2.1 Носители изготовленные по магнитной технологии

2.2 Носители изготовленные по оптической технологии

2.3 Носители основанные на полупроводниковой технологии

3. Перспективы развития носителей информации

Заключение

Список используемых источников

Приложения

Введение

Мы живем в век цифровых технологий, а вокруг нас колоссальные объемы информации. Терабайтные жесткие диски, флэш-накопители емкостью в несколько гигабайт, вместительные DVD-диски по небольшой цене -- это день сегодняшний. Современные носители данных отличаются высокой скоростью работы и удобством в использовании. Однако за всем этим стоит длительный эволюционный процесс, который стартовал сразу после появления первых компьютеров, а продолжается и по сей день.

Современному человеку, имеющему возможность хранить терабайты информации на жестком диске своего домашнего компьютера, очень сложно себе представить, что когда-то людям было достаточно и трехдюймовой дискеты.

В тот самый момент, когда первый компьютер впервые обработал несколько байт данных моментально встал вопрос: где и как хранить полученные результаты ? Как сохранять результаты вычислений, текстовые и графические образы, произвольные наборы данных? Вопрос этот корнями своими уходит в глубокую древность. Информация была всегда, независимо от того воспринималась она человеком или нет. И человек, едва выделившись из животного мира, стал активно использовать информацию в своих собственных целях. Более того, он сам стал источником информации для других. Уже тогда ее умели получать, обрабатывать, передавать, накапливать и что особенно важно - хранить. Поначалу, для хранения и накопления информации, человек использовал свою память - он попросту запоминал полученную информацию и помнил ее какое то время. Тогдашние потоки информации не сравнить с нынешними, поэтому человеческой памяти пока хватало. Дело ограничивалось именами соплеменников, двумя заклинаниями злых духов, да десятком мифов и легенд. Постепенно, люди пришли к выводу, что такой способ хранения информации имеет ряд недостатков:

- человек мог спутать различные данные;

- неправильно понять другого человека;

- элементарно забыть что-то важное.

Понимая всю ненадежность такого способа хранения и накопления информации, человек придумал записывать информацию в виде рисунков на стенах пещер в которых жил. Это был огромный шаг вперед на пути хранения информации: человек сопоставил фактам и событиям реальной жизни схематические рисунки и значки на стене пещеры - закодировал информацию. В таком виде информацию было гораздо легче хранить и накапливать, пещеры тогда были большие, и места на стене было много.

С изобретением письменности дела пошли еще лучше: люди стали записывать полученную информацию на дощечках, табличках, папирусах, а позднее и в книгах, которые они к тому времени изобрели. Поток информации резко возрос, к тому же, люди открыли массу способов добывания или получения информации, и добывали ее вовсю. Очень скоро накопилось огромное количество информации - сотни лет достижения человеческой мысли тщательно записывались, документировались и хранились в несчетных архивах и хранилищах.

К середине XX века поток информации достиг громадных размеров и продолжал стремительно расти в геометрической прогрессии. Человечество стало тонуть в захлестывающем его океане всевозможной информации. В этот критический момент и был изобретен компьютер - устройство для получения, накопления, хранения, обработки, передачи и распространения информации. А как только он был изобретен, сразу встал вопрос, заданный в самом начале, как компьютер будет хранить эту информацию. Очевидно, что ни один из выше перечисленных способов не годился. Пришлось изобретать что-то новое. Прежде всего должно быть устройство с помощью которого компьютер будет запоминать информацию, затем требуется носитель информации, на котором ее можно будет переносить с места на место, причем другой компьютер должен также легко прочитать эту информацию.

1. Назначение и основные характеристики компьютерных носителей информации

Информация - вещь нематериальная. Это сведения, которые зафиксированы (записаны) тем или иным расположением (состоянием) материального носителя, например, порядком расположения букв на странице или величиной намагниченности ленты.

Носителем информации может быть любой материальный объект. И наоборот - любой материальный объект всегда несёт на себе некую информацию (которая, однако, далеко не всегда имеет для нас значение). Например, книга как совокупность переплёта, бумажных листов, и типографской краски на них является типичным носителем информации.

Традиционно используемым носителем информации является бумага с нанесёнными на ней тем или иным способом изображениями.

Поскольку в наше время основным средством обработки информации является компьютер, то и для хранения информации используются в основном машинно-читаемые носители, такие как:

1) жёсткий магнитный диск, ЖМД, НЖМД (hard disk, HD). Применяется как основной стационарный носитель информации в компьютерах. Большая ёмкость, высокая скорость доступа. Иногда встречаются модели со съёмным диском, который можно вынуть из компьютера и спрятать в сейф. Так выглядит НЖМД;

2) гибкий магнитный диск, ГМД (floppy disk, FD) или дискета (diskette). Основной сменный носитель для персональных компьютеров. Небольшая ёмкость, низкая скорость доступа, но и стоимость тоже низкая. Основное преимущество - транспортабельность;

3) лазерный компакт-диск (CD, CD-ROM). Большая ёмкость, средняя скорость доступа, но отсутствует возможность записи информации. Запись производится на специальном оборудовании. Так выглядит CD-привод;

4) перезаписываемый лазерный компакт-диск (CD-R, CD-RW). В одних случаях возможна только запись (без перезаписи), в других - также ограниченное число циклов перезаписи данных. Те же характеристики, что и для обычного компакт-диска;

5) DVD-диск. Аналогичен CD-ROM, но имеет более высокую плотность записи (в 5-20 раз). Имеются устройства как только для считывания, так и для записи (перезаписи) DVD;

6) сменный магнитный диск типа ZIP или JAZZ. Похож на дискету, но обладает значительно большей ёмкостью. Так выглядит ZIP-диск и привод для него;

7) магнитооптический или т.н. флоптический диск. Сменный носитель большой ёмкости. Так выглядит магнитооптический диск и привод для него;

8) кассета с магнитной лентой - сменный носитель для стримера (streamer) - прибора, специально предназначенного для хранения больших объёмов данных. Некоторые модели компьютеров приспособлены для записи информации на обычные магнитофонные кассеты. Кассета имеет большую ёмкость и высокую скорость записи-считывания, но медленный доступ к произвольной точке ленты;

9) перфокарты - в настоящее время почти не используются;

10) перфолента - в настоящее время почти не используется;

11) кассеты и микросхемы ПЗУ (read-only memory, ROM). Характеризуются невозможностью или сложностью перезаписи, небольшой ёмкостью, относительно высокой скоростью доступа, а также большой устойчивостью к внешним воздействиям. Обычно применяются в компьютерах и других электронных устройствах специализированного назначения, таких как игровые приставки, управляющие модули различных приборов, принтеры и т.д.;

12) магнитные карты (полоски). Маленькая ёмкость, транспортабельность, возможность сочетания машинно-читаемой и обычной текстовой информации. Кредитные карточки, пропуска, удостоверения и т.п.

Существует большое количество специализированных носителей, применяемых в различных малораспространённых приборах. Например, магнитная проволока, голограмма.

Кроме того, носителем информации является оперативная память компьютера, ОЗУ (RAM), но она не пригодна для долговременного хранения информации, поскольку данные в ней не сохраняются при отключении питания. Так выглядят модули оперативной памяти.

1.1 История первых носителей информации

CD и DVD прочно вошли в нашу жизнь. Сложно представить, где бы мы хранили гигабайты музыки, кино и фотографий, если бы кто-то в свое время не придумал эти круглые пластинки с зеркальной поверхностью.

С чего ЖЕ началась история носителей информации и как она развивалась?

XVIII век, Франция, город Лье. Текстильных дел мастер Базиль Бушон разработал элегантный способ управления станком. Он впервые установил рулон бумаги с проделанными в нужных местах отверстиями в барабан, после чего станок смог воспроизводить заданный рисунок на ткани. Изобретение позволило создавать весьма замысловатые плетения в автоматическом режиме.

Месье Бушон был сыном сборщика органов, эти музыкальные инструменты работают по схожему принципу. Наблюдая за работой отца, юноша придумал технологию, которая впоследствии перевернула мир. Бушон первым нашел способ сохранения команд на отдельном носителе с возможностью замены и многократного использования.

Время шло, изобретение получило дальнейшее развитие. Сначала Жан-Батист Фалкон предложил вместо рулона бумаги использовать прямоугольные участки, соединенные вместе, потом Жак Вакансон усовершенствовал станок Бушона-Фалкона и сделал его автоматическим -- участие человека стало ненужным. Кстати, рукам находчивого изобретателя принадлежат первые в мире роботы (робот-флейтист и утка). К сожалению, они были утеряны...

Всемирный успех и известность пришли текстильному станку в 1801 году, когда Жозеф Мари Жаккард доработал технологию в очередной раз. Cтанок Жаккарда (Приложение А, рисунок 1) вошел в историю как прообраз вычислительной машины. Механическая конструкция, конечно, не могла производить вычисления, но смена режимов работы при помощи перфокарт легла в основу технологий программирования. В контексте нашего исследования в первую очередь интересен способ сохранения команд на носителе -- бумаге (в виде перфокарты). Приложение А, рисунок 2.

Следующий этап 30-е годы XIX столетия. В это время жил легендарный математик, философ-аналитик и инженер Чарльз Беббидж. Он известен как первый архитектор вычислительной системы. В 1822 году он приступил к сборке машины различий (автоматизация вычислений). По замыслу Беббиджа, машина должна рассчитывать значения полиномов (многочленов) -- этот процесс отнимал много времени и приводил к большому числу ошибок. К сожалению, технические трудности не позволили закончить начатое.

Еще один проект Беббиджа -- аналитическая машина -- должен был использовать перфокарты для загрузки программы. Изобретатель предложил неслыханную по тем временам концепцию: программа составлялась на бумажной перфокарте, устанавливалась в машину, и та выполняла дальнейшие действия. Кстати, создавать программы на перфокартах помогала Ада Лавлейс, вошедшая в историю как первый программист (в 1970-х годах в ее честь назвали язык программирования). Гениальный замысел не получилось реализовать технически, лишь в начале XX века последователи собрали по чертежам Беббиджа аналитическую машину.

Последующая судьба носителей данных тесно связана с деятельностью Германа Холерита. На 1890 год в США была намечена очередная перепись населения. Упорядочивание результатов предыдущей переписи заняло семь лет. Правительство решило оптимизировать процесс и опробовать метод, предложенный Холеритом. Герман собрал механизм для считывания и обработки данных, занесенных на перфокарту. Использование нового подхода позволило завершить перепись всего за 2,5 года.

Впоследствии Холерит основал Tabulating Machine Company и занялся продажами. Дело оказалось прибыльным, в 1911 году к Герману присоединились еще три компании, образовавшие Computing Tabulating Recording Corporation, впоследствии переименованную в IBM.

К 1937 году 32 машины на заводе IBM в Нью-Йорке печатают по 5-10 млн перфокарт ежедневно. Бумажные носители применялись повсеместно и получили статус официальных документов. Вполне возможно, что перфокарты ушли бы в историю раньше, но мир захлестнула Вторая мировая война.

Эпоха магнитных лент.

В это время немецкий инженер Фриц Пфлюмер создал магнитную пленку (Приложение А, рисунок 3). Новый носитель состоял из тонкого слоя бумаги, покрытого порошком на основе оксида железа. Пфлюмер продал технологию компании AEG, которая разработала первое в мире записывающее и воспроизводящее устройство -- Magnetophon. Изобретение тщательно скрывали до капитуляции Германии. Лишь в начале 1950-х магнитная пленка вырвалась за пределы страны.

Инновацию подхватили звукозаписывающие и телевизионные компании, которые стали использовать пленку для записи аудио и видео. В мир компьютеров технология пришла в 1951 году, когда Eckert-Mauchly выпустила систему UNIVAC I. Первым делом компьютер попал в то самое бюро, с которого началась история IBM, -- в бюро по переписи населения. Магнитная пленка, использовавшаяся в UNIVAC, хранила куда больше информации в сравнении с бумажными перфокартами (10 000 перфокарт = 1 бобина с пленкой). IBM не осталась в стороне и переключилась на новый тип носителя. Чтобы перевести данные с накопившихся перфокарт, Eckert-Mauchly и IBM представили автоматические преобразователи.

Со временем бобины с пленкой обернули в пластиковые коробки, именно в таком виде «кассеты» дошли до наших дней (Приложение А, рисунок 4). Пленка стала стандартом де-факто для записи данных, видео и музыки.

Настал 1967 год, руководство IBM поручило одному из инженеров разработать быстрый и компактный носитель, чтобы рассылать клиентам обновления софта. Команда Дэвида Ноубла разработала гибкий 8-дюймовый (20 см) диск объемом 80 Кб с возможностью одноразовой записи (Приложение А, рисунок 5). Изделие было хрупким и притягивало много пыли. Доработанную версию упаковали в ткань, запечатали в пластик и назвали FD23. Разработка получила название «флоппи» или «дискета» (пластиковая упаковка была тонкая и гибкая, носитель как бы «хлопал крыльями», когда его несли в руках или трясли им в воздухе -- отсюда и название floppy, от английского слова flop -- хлопать). Дисководами для чтения дискет начали оборудовать компьютеры, но путь к успеху оказался непростым. Дисковод стоил наравне с самим компьютером, многие продолжали использовать пленочные кассеты.

В 1972 году Алан Шугарт покинул IBM и перешел в Memorex. Там инженер разработал Memorex 650 -- перезаписываемую дискету объемом 175 Кб. 8-дюймовые дискеты дорабатывали и дальше, доведя объем до 1000 Кб.

Однако 8 дюймов для мобильного носителя многовато. Как-то раз два сотрудника из Shugart Associates (основана Аланом Шугартом) сидели в баре вместе с Ан Вэнгом из Wang Laboratories и обсуждали подходящий размер для дискеты. Тогда и родилась идея, что дискета по размеру не должна быть больше салфетки (5,25 дюймов или 13 см). Первые образцы 5,25-дюймовых дискет вмещали до 98 Кб данных. То был первый формат, который продвинула не IBM. Со временем объем дискеты увеличился до 1200 Кб.

Оптические технологии побеждают.

В 1979 году Philips и Sony объединили усилия, чтобы создать революционный носитель на основе оптических технологий. Исследования были начаты еще в 1977 году инженерами Philips, первый компакт-диск (CD) появился на свет в 1982 году.

В основу метода записи легла концепция нагрева поверхности диска и образования на ней точек со строго определенными интервалами. Смена точки на ровную поверхность означает единицу, отсутствие смены -- ноль. По поводу размера диска ходят разные легенды. Говорят, что диаметр 120 мм выбран не случайно -- на диске такого размера помещается ровно 74 минуты аудио при 16-битном кодировании и качестве 44,1 кГц. Ну а 74 минуты -- это длительность 9-й симфонии Людвига Ван Бетховена…

17 августа на заводе Philips вышел альбом шведской группы ABBA на CD, тогда же на рынке появились и плееры. К 1985 году многие звукозаписывающие компании перешли на CD, цены на проигрыватели падали. Еще бы, ведь компактный и легкий диск весом всего 16 г имел толщину 1,2 мм, вмещая при этом 74-90 минут качественного звука.

Стало понятно, что CD можно использовать и для записи данных. В 1985 году Sony и Philips разработали стандарт CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), позволяющий записывать на диск данные. Записывать CD могли только производители на заводах. Несмотря на преимущества CD, дискеты оставались популярными.

Ограничения и недостатки 5,25-дюймовых дискет очевидны -- носители довольно большие и хрупкие, в щели легко проникала грязь. Несколько компаний взялись за разработку новых стандартов. В результате появились самые разные модификации, несовместимые друг с другом. Проблему решила Sony, представив сравнительно простую по конструкции 3,5-дюймовую дискету с отодвигающейся шторкой. Несколько компаний, включая Apple, поддержали разработку Sony. Со временем объем дискет увеличился с 400 Кб до 1,44 Мб.

В 1991 на арене появилась компания Insite Peripherals с Floptical. Инженеры совместили стандартный флоппи-дисковод с инфракрасным диодом для позиционирования считывающей головки, что позволило увеличить объем дискеты до 21 Мб. При этом дисковод мог читать обычные дискеты. Единственный недостаток Floptical -- подключение через дорогой интерфейс SCSI. Тремя годами спустя Iomega показала Zip. Несмотря на схожий формат и размеры 3,5 дюйма, новые дисководы не умели читать обычные дискеты. Iomega представила дискеты объемом 100, 250 и даже 750 Мб, но технические проблемы и дороговизна носителей сделали свое дело, про Zip никто уже не вспоминает.

Компакт-диски стали как никогда популярными ближе к середине 1990-х, когда появились специальные форматы для записи видео (Video CD, Super Video CD) и фото (Photo CD, Picture CD). В начале 90-х Sony и Philips представили CD-R (Compact Disk Recordable) -- компакт-диски с возможностью одноразовой записи.

Следующий этап -- 1998 год, когда все та же парочка Sony и Philips разработали перезаписываемый диск CD-RW (Compact-Disk Rewritable). В это же время на горизонте замаячил DVD-формат...

Лазерный диск

Первым оптическим носителем данных стал так называемый Laserdisk (LD), продемонстрированный компаниями Philips и МСА в 1972 году. Огромный 30-сантиметровый диск попытались протолкнуть как замену для видеокассет формата VHS. Laserdisk представлял собой практически полностью аналоговый носитель с цифровым звуком, диски вмещали до 60 минут видео. Обычно производители выпускали кино на двойных носителях.

Изначально диск приходилось переворачивать по прошествии 60 минут на другую сторону. Затем производители техники выпустили плееры, в которых считывающая головка научилась перемещаться с одной стороны на другую, при этом зрителю все равно приходилось ждать, когда начнется считывание. Фильмы на двух и более дисках -- отдельная история. Специально для таких комплектов Pioneer выпустила проигрыватель с двумя лотками.

Технологию несколько раз переименовывали, но спасти ее так и не удалось. Плееры с поддержкой LD появлялись вплоть до 2003 года. Ныне это раритет.

1.2 Развитие технологии изготовления носителей информации

Компьютерные технологии или Информационные технологии (ИТ) -- это обобщённое название технологий, отвечающих за хранение, передачу, обработку, защиту и воспроизведение информации с использованием компьютеров.

Устройства - носители информации.

Носители информации представляют собой гамму запоминающих устройств с различным принципом действия физическими и технически - эксплуатационными характеристиками.

По принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные - магнитооптические. В связи с видом и техническим исполнением носителя информации различают: электронные, дисковые (магнитные, оптические), ленточные, и другие устройства.

К электронным запоминающим устройствам относятся различные виды микросхем памяти. Микросхемы памяти представляют устройства, выполненные, по технологии микросхемных производств и делятся на микросхемы способные хранить информацию: пока имеется в наличии питающее напряжение и без дополнительной поддержки питающим напряжением.

Как правило, электронные запоминающие устройства оформляются в виде микроустройств, микросхем и их наборов. Более крупные интегрированные блоки электронных накопителей информации организуются в виде наборов микросхем памяти, расположенных на одной печатной монтажной плате или в виде расширенных устройств, состоящих из наборов плат с микросхемами памяти и схем управления и регенерации.

Отдельную группу микросхем памяти составляют микросхемы кеш-памяти, используемые для организации памяти для внешних Кешей центральных процессоров и процессоров.

Технологии производства электронных запоминающих устройств постоянно совершенствуются и развиваются.

Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который, непосредственно, осуществляется запись и с которого считывается информация.

Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило намагничиваются вдоль концентрических полей - дорожек, расположенных по всей плоскости круглого носителя. Ленточные носители имеют продольно расположенные поля - дорожки. Запись производится, как правило в цифровом коде.

Дисковые устройства как накопители информации принято делить в связи с их техническими свойствами и характером исполнения, а также принципами записи:

1. Магнитные дисковые накопители (Приложение А, рисунок 5).

2. Оптические дисковые накопители (Приложение А, рисунок 6).

3. Магнитооптические дисковые накопители (Приложение А, рисунок 7).

Дискета - представляет собой слой магнито-мягкого материала, нанесенный на специально подложку, выполненную из полимерного немагнитного пластического материала, степень жесткости которого может быть различна в зависимости от реализации. Носитель помещается в бумажный, пластмассовый или другой корпус.

Жесткие диски - отличаются от гибких прежде всего тем, что объединяют в одном корпусе носитель и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую собственно контроллером жесткого диска. Герметичная камера предохраняет носители не только от проникновения механических частиц пыли, но и от воздействия электромагнитных полей. Носители вращаются постоянно. Скорость вращения носителей высокая 3600 об/мин и более, что обеспечивает высокую скорость чтения/записи. На диаметр носителей несменных жестких дисков не накладывается никакого ограничения со стороны совместимости и переносимости носителя, поэтому производители выбирают его согласно собственным соображениям.

2. Современные компьютерные носители информации

Всеобщее развитие технологий повлекло за собой компьютеризацию производства и быта. В настоящее время невозможно представить повседневную жизнь и современную науку без цифровых технологий, которые тесно связаны со всеми современными разработками. Компьютеры проникли в производственные и повседневные дела людей и открыли новые возможности для их развития.

Быстродействие и возможность длительное время хранить информацию - вот главные качественные характеристики компьютеров в целом. В частности, эта задача ложится на накопители и носители информации. Возможности компьютерной техники постоянно расширяются, компьютерные программы становятся более совершенными, усложняются, требуя все больших ресурсов. Поэтому, улучшение характеристик носителей информации (увеличение объема, быстродействия, надежности, уменьшение габаритов, и т. д.) является одной из важных задач современной науки.

Для эффективного использования носителей информации необходимо знать особенности тех или иных устройств, чтобы адекватно и с полной отдачей использовать накопители информации. Современные исследования показывают, что развитие информационных технологий происходит в геометрической прогрессии. Следовательно, внедрение носителей информации в повседневную жизнь так же будет идти все активнее.

2.1 Носители изготовленные по магнитной технологии

К магнитным носителям относится большинство используемых на сегодняшний день носителей информации:

1) Жесткие диски ПК (винчестеры). Приложение А, рисунок 8.

2) Видеокассеты (любых форматов, в том числе Betacam).

3) Аудиокассеты.

4) Стримерные кассеты.

5) Дискеты, ZIP-диски.

Жесткие диски ПК (винчестеры), характеристики:

Интерфейс (англ. interface) -- совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Современные серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.

Ёмкость (англ. capacity) -- количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных жёстких дисков (с форм-фактором 3,5 дюйма) на сентябрь 2011 г. достигает 4000 ГБ (4 Терабайт) и близится к 5 Тб. В отличие от принятой в информатике системы приставок, обозначающих кратную 1024 величину, производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 ГиБ.

Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension). Почти все современные (2001--2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма -- под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.

Время произвольного доступа (англ. random access time) -- среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Диапазон этого параметра -- от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 -- 3,7 мс), самым большим из актуальных -- диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 -- 12,5 мс). Для сравнения, у SSD накопителей этот параметр меньше 1 мс.

Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed) -- количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 5900, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в неподвижных компьютерах.

Надёжность (англ. reliability) -- определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.

Количество операций ввода-вывода в секунду(англ. IOPS) -- у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии -- важный фактор для мобильных устройств.

Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) -- сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate) при последовательном доступе:

внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с;

внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с.

Объём буфера -- буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

Устройство: жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Кассета - взаимозаменяемое устройство, которое обеспечивает оптимальные условия обработки, транспортирования и хранения (вылёживания) деталей, материалов и т.п.

Устройство и габариты кассеты типа МК приведены в Приложение А, рисунок 9. Корпус кассеты состоит из двух частей. Внутри него размещены два сердечника, на которые наматывается магнитная лента рабочим слоем наружу. Вертикальное перемещение ленты внутри кассеты ограничивается двумя направляющими роликами. В корпусе кассеты также размещены крышка магнитного экрана универсальной головки, изготовленная из пермаллоя, и лентоприжим-фетр, наклеенный на пружинящую пластинку или на поролон.

Диски ZIP (Приложение А, рисунок 10) являются сменными магнитными дисками большой емкости, чтение и запись на которые может выполняться устройствами ZIP от компании iomega.

Вместительность ZIP-дискет по сегодняшним меркам следует признать недостаточной, а совместимость так и вовсе нулевой: обычный накопитель USB Flash, сопоставимый как по цене, так и по объему, обеспечивает несравнимо более гибкие возможности по работе с информацией. Использовать же ZIP-драйвы в backup-системах сегодня имеет смысл, только если подобное устройство было уже куплено несколько лет назад для дома или небольшого офиса.

Zip-диски, конечно устарели, но им на смену пришли гораздо более удобные гаджеты. Например, электронные переводчики позволяют переводить текст в любых направлениях, сканировать текст с бумаги, озвучивать перевод.

2.2 Носители изготовленные по оптической технологии

Оптический накопитель стал неотъемлемой частью ПК, т.к. разнообразные программные продукты (прежде всего игры и базы данных) стали занимать значительное количество места, и поставка их на дискетах оказалась чрезмерно дорогостоящей и ненадёжной. Поэтому их стали поставлять на оптических дисках (таких же, как и обычные музыкальные), а некоторые игры и программы работают прямо с оптического диска, не требуя копирования на жёсткий диск.

1. CD-ROM (Приложение А, рисунок 11)

Типовой привод состоит из платы электроники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей головки и системы загрузки диска.

На плате электроники размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала.

Большинство приводов использует одну плату электроники, однако в некоторых моделях отдельные схемы выносятся на вспомогательные небольшие платы.

Шпиндельный двигатель служит для приведения диска во вращение с постоянной или переменной линейной скоростью. Сохранение постоянной линейной скорости требует изменения угловой скорости диска в зависимости от положения оптической головки. При поиске фрагментов диск может вращаться с большей скоростью, нежели при считывании, поэтому от шпиндельного двигателя требуется хорошая динамическая характеристика; двигатель используется как для разгона, так и для торможения диска.

2. CD-R, CD-RW.

CD-R. Дисковод с возможностью однократной записи информации на специальный диск. Запись на диски CD-R осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя, выгорающего под воздействием высокотемпературного лазерного луча. То есть перед нами -- нечто похожее на обычную фотографию. Скорость запись информации на диски CD-R на современных моделях дисководов может доходить до 20-кратной.

Диск CD-RW представляет из себя как бы слоеный пирог, где на металлической основе покоится рабочий, активный слой. Он состоит из специального материала, который под воздействием лазерного луча изменяет свое состояние. Находясь в кристаллическом состоянии, одни участки слоя рассеивают свет, а другие -- аморфные -- пропускают его через себя, на отражающую металлическую подложку. Благодаря такой технологии на диск можно записывать информацию, а не только читать ее.

3. DVD-ROM- устройство для чтения/записи компакт-дисков, DVD-дисков. Эти устройства отличаются скоростью считывания или записи информации, а также возможность чтения/записи различных носителей.

4. DVD+RW, DVD+R

Носитель DVD-RW появляется в процессе эволюционного развития фирмой Pioneer существующих технологий CD-RW/DVD-R, которая стала доступной в конце 1999 года. Одной из целей было произвести формат, который был бы совместим с существующей средой DVD. В частности, для дисков DVD-RW не требуются защитные картриджи, что позволяет использовать их с загружающими диск механизмами, имеющимися во всех существующих проигрывателях и дисководах.

Диски DVD-RW используют технологию изменения фазового состояния вещества для чтения, записи и стирания информации. Луч лазера длины волны 650 нм нагревает слой чувствительного сплава, чтобы перевести его или в кристаллическое (отражающее) состояние, или аморфное (темное, нерефлексивное) в зависимости от уровня температуры и последующей скорости охлаждения. Результирующее различие между записанными темными метками и стертыми отражающими распознается проигрывателем или дисководом и позволяет воспроизвести сохраненную информацию.

DVD+R изготовле по двухслойной техологии: используются две тонкие органические пленки из окрашиваемого материала, разделенные прокладкой (заполнителем). Нагревание сосредоточенным лазерным лучом необратимо меняет физическую и химическую структуру каждого слоя так, что измененные участки получают оптические свойства, отличные от неизмененной среды. Это приводит к колебаниям отражающей способности при вращении диска, и образуется сигнал считывания, такой же, как в штампованных дисках DVD-ROM.

2.3 Носители, основанные на полупроводниковой технологии

Один из самых современных и перспективных носителей документированной информации - твёрдотельная флэш-память, представляющая собой микросхему на кремниевом кристалле. Этот особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти (Приложение А, рисунок 12). Название связано с огромной скоростью стирания микросхемы флэш-памяти.

Для хранения информации флэш-носители (Приложение А, рисунок 13) не требуют дополнительной энергии, которая необходима только для записи. Причём по сравнению с жёсткими дисками и носителями CD-ROM для записи информации на флэш-носителях требуется в десятки раз меньше энергии, поскольку не нужно приводить в действие механические устройства, как раз и потребляющие большую часть энергии. Сохранение электрического заряда в ячейках флэш-памяти при отсутствии электрического питания обеспечивается с помощью, так называемого, плавающего затвора транзистора.

Носители на базе флэш-памяти могут хранить записанную информацию очень длительное время (от 20 до 100 лет). Будучи упакованы в прочный жёсткий пластиковый корпус, микросхемы флэш-памяти способны выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков). Надёжность такого рода носителей обусловлена и тем, что они не содержат механически движущихся частей. В отличие от магнитных, оптических и магнитооптических носителей, здесь не требуется применение дисководов с использованием сложной прецизионной механики. Их отличает также бесшумная работа.

Кроме того, эти носители очень компактны.

Информацию на флэш-носителях можно изменять, т.е. перезаписывать. Помимо носителей с единственным циклом записи, существует флэш-память с количеством допустимых циклов записи/стирания до 10000, а также от 10000 до 100000 циклов. Все эти типы принципиально не отличаются друг от друга.

Несмотря на миниатюрные размеры, флэш-карты обладают большой ёмкостью памяти, составляющей многие сотни Мбайт. Они универсальны по своему применению, позволяя записывать и хранить любую цифровую информацию, в том числе музыкальную, видео- и фотографическую.

Флэш-память вошла в разряд основных носителей информации, широко используемых в разных цифровых мультимедийных устройствах - в портативных компьютерах, в принтерах, цифровых диктофонах, сотовых телефонах, электронных часах, записных книжках, телевизорах, кондиционерах, МРЗ-плеерах, в цифровых фото- и видеокамерах.

Флэш-карты являются одним из наиболее перспективных видов материальных носителей документированной информации. Уже разработаны карты нового поколения - Secure Digital, обладающие криптографическими возможностями защиты информации и высокопрочным корпусом, существенно снижающим риск повреждения носителя статистическим электричеством.

Выпущены карты ёмкостью 4 Гбайт. На них можно поместить около 4000 снимков высокого разрешения, или 1000 песен в формате МРЗ, или же полный DVD-фильм. Тем временем набирает свои обороты использования флэш-карта ёмкостью 8 Гбайт.

Налажено производство так называемых неподвижных флэш-дисков ёмкостью в сотни Мбайт, тоже представляющих собой устройство для хранения и транспортировки информации.

Таким образом, совершенствование технологии флэш-памяти идёт в направлении увеличения ёмкости, надёжности, компактности, многофункциональности носителей, а также снижения их стоимости.

3. Перспективы развития носителей информации

В данном курсовом проекте пойдет речь, в первую очередь, об энергонезависимых носителях информации, так как именно они определяют стандарты хранения и записи информации. Сегодня существует три основных типа подобных устройств - магнитые накопители, оптические диски и флэш-память с SSD-винчестерами, на которую информация кодируется с помощью электрического заряда. Какое будущее ждет энергонезависимые носители информации, какой тип является наиболее перспективным, на чем лучше всего хранить свои драгоценные и секретные данные? На эти вопросы мы и постараемся ответить в этой статье.

Магнитные накопители HDD - удобно, но рискованно.

Пожалуй, наиболее распространенным типом энергонезависимых устройств являются магнитные накопители, которые также известны нам как винчестеры, жесткие диски или HDD. Преимуществом данного типа является низкая себестоимость по сравнению с прочими носителями хранения информации, то есть, накопитель того же объема будет стоить ощутимо дороже в случае с иными стандартами. Именно поэтому винчестеры и используются в качестве устройства хранения информации как в настольных компьютерах, так и в ноутбуках. Хотя нельзя не отметить тенденцию, наметившуюся в последние годы на рынке ноутбуков - целый ряд производитель стал снабжать свои "лэптопы" жесткими дисками на основе технологии SSD или твердотельного накопителя, в основе которого лежит стандарт кодирования флэш-памяти. Тем не менее, в ближайшей перспективе магнитные жесткие диски находятся вне конкуренции в связи с тем, что цена подобных новинок SSD многократно превышает стоимость магнитных жестких дисков. Так, например, заполучить винчестер SSD Kingston объемом 128 гигабайта стоит в среднем порядка 250$. Даже за меньшую сумму вы можете приобрести магнитный накопитель фирмы Seagate или Western Digital объемом в целых 1,5 терабайта.

Однако помимо плюсов у винчестеров, основанных на магнитной технологии есть и свои недостатки, главным из которых является наличие механической составляющей в их устройстве. В том случае, если флэш-память функционирует исключительно при помощи электрических импульсов, а оптические диски кодируются лазерным лучом, то при записи на магнитный носитель участвует специальный посредник - позиционируемая головка, которые и считывает информацию за счет намагничивания или размагничивания секторов. Помимо этого высоко подвержен повреждениям шпиндель, который вращает магнитный диск. При этом обороты шпинделя, вращающегося вместе с жестким диском, могут достигают от нескольких тысяч до десятка тысяч в минуту - 3600, 4200, 5400, 7200, 10 000, 15 000 (данную информацию указывает производитель винчестеров для каждой модели). С одной стороны более высокая скорость вращения - это хорошо, так как тогда увеличивается скорость чтения-записи. Но вместе с тем повышается и износ конструкции самого шпинделя, что сокращает соответственно и срок его службы. Важно знать, что в случае поломки шпинделя ваши данные вам не смогут вернуть даже гуру в области восстановления информации.

Оптические диски - надежно, но медленно

Под оптическими носителями традиционно понимают диски, запись-чтение с которых осуществляется оптическим методом. При этом в качестве устройства чтения-записи используется лазерный луч, который, отражаясь от многочисленных выемок считывает информацию, закодированную на оптический диск. Запись данных осуществляется путем создания "темных" участков за счет быстрого и сильного нагревания лазерным пучком. В случае с CD-RW или DVD-RW, когда необходима функция перезаписи, тем же лазерным пучком темные области снова нагреваются, но не столь быстро и сильно, что приводит к восстановлению возможности повторной записи данных.

Чем же привлекателен данный стандарт хранения информации для обычного пользователя? Главный плюс оптических носителей - это их долговечность и значительная дешевизна по сравнению с флэш-памятью. Стоимость записи одного и того же объема на оптические диски и магнитные винчестеры примерно сопоставима. В отношении долговечности все зависит от производителя и эксплуатации. Если производитель хорошо зарекомендовал себя на рынке, как, например, Verbatim (и это не реклама :-), а также, если владелец бережно обращается со своими дисками и не использует их для игры в летающую тарелку, то информация записанная на них будет храниться не один десяток лет. В качестве минусов хранения данных на оптических носителях необходимо назвать некоторые сложности транспортировки - оптический диск, а уж тем более кейк из целого десятка в карман джинсов не поместится, чего нельзя сказать о миниатюрной карте флэш-памяти. Кроме того, скорость чтения-записи для оптических носителей заметно уступает их собратьям на технологии магнитного и электрического кодирования. Поэтому оптические диски идеально подходят для разового создания копий-бэкапов необходимой информации.

Флэш-память - быстро, но дорого.

Использование флэш-памяти в качестве энергонезависимого носителя информации выглядит, на первый взгляд, довольно привлекательным. В самом деле, сегодня производители "флэшек" смогли увеличить объем своих изделий до 64 Гб, а размеры устройства, при этом, как были, так и остались миниатюрными. Это позволяет легко транспортировать "флэшку" с собой со всей необходимой информацией. Скорость чтения-записи при этом значительно опережает оптические диски, хотя, правда, и уступает магнитным винчестерам. Однако во флэш-картах полностью отсутствует механическая составляющая, что делает этот носитель информации значительно более надежным по сравнению с магнитным жестким диском.

Но не стоит преждевременно радоваться - флэш-память пока не способна стать панацеей для хранения и использования информации. Дело в том, что даже у наиболее передовых моделей носителей на основе технологии флэш-памяти существует ограничение в количестве циклов перезаписи. Хотя это число для передовых моделей и достигло немыслимых 1,5 миллионов, но, тем не менее, это сильно ограничивает возможность применения флэш-накопителей взамен магнитных жестких дисков. Помимо этого, даже у недавно появвшихся на рынке винчестеров SSD, основанных на технологии флэш-памяти, скорость чтения-записи, несмотря на все заверения производителей, на практике значительно уступает их магнитным аналогам. Не стоит забывать и о стоимости: возможность хранить свои данные на флэш-накопителях обойдется многократно дороже, по сравнению с оптическими и магнитными аналогами.

Специалисты компании "Оберком", исходя из плюсов и минусов рассмотренных видов долговременных носителей информации, рекомендуют следующее их сочетание при использовании. На магнитных HDD хранить текущую информаию, необходимую для ежедневной работы. На флэш-карты удобнее всего записывать те данные, которые вам необходимо постоянно носить с собой. А в том случае, когда вам требуется обезопасить свою информацию и обеспечить ее долговременное хранение - нет более подходящего варианта, чем воспользоваться оптическими дисками.

Заключение

В данной курсовой работе был собран и обобщен материал, касающийся вопросов, связанных с историей развития носителей информации а так же устройство и характеристика современных носителей информации.

Создание емких, надежных, быстрых и недорогих носителей - это одна из приоритетных задач компьютерной индустрии. Именно поэтому так много крупных производителей и научных организаций ведут исследования в этой области, исследуя новые технологии.

Список используемых источников:

1. Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs -- 17-е изд. -- М.: Вильямс, 2007. -- С. 653--700. -- ISBN 0-7897-3404-4.

2. Афанасьев, М. Современные жесткие диски для пользовательских ПК / М. Афанасьев // Компьютер Пресс. - 2007. - №12. - С.40-43.

3. Аврин С. Компьютерные артерии- №6. - 2007.

4. Баранов, Г. Дисковые накопители информации / Г. Баранов // Компьютеры Днепропетровска. - 2009. - №119. - С.17-20.

5. Бирюков, В. Прибавь обороты / В. Бирюков // Компьютерра. - 2008. - №5. - С.17-22.

6. Леонов, С. Винчестер будущего / С. Леонов //Компьютерра. - 2008. - №17. - С.10-12.

7. Симонов, С. Семь тысяч двести, / С. Симонов // Компьютерра - 2009. - №12. - С.28-30.

8. Соболенко, Р. При взгляде на одну историю / Р.Соболенко // HARD'n'SOFT. - 2008 - №5 - С.75 - 82.

9. Ученые IBM создали элемент магнитной памяти из 12 атомов [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.technograd.com - Загл. с экрана.

Приложение

Различные типы накопителей информации

Рисунок 1. Станок Жаккарда.

Рисунок 2. Перфокарта.



Рисунок 3. Слева: ряд накопителей на магнитной ленте компьютера UNIVAC, справа:Накопительная подсистема IBM 3410.

Рисунок 4. Кассета с данными компьютера Commodore и магнитофон Commodore Datasette со встроенным модемом



Рисунок 5. Магнитный диск был изобретен в компании IBM в начале 50-х годов.

Рисунок 6. Оптический дисковый накопитель



Рисунок 7. Магнитооптические дисковые накопители.

Рисунок 8. Жесткий диск ПК (винчестер).



Рисунок 9. Устройство кассеты.

Рисунок 10. Zip диск



Рисунок 11. CD-ROM

Рисунок 12. Устройство флеш-памяти

Рисунок 13. Флеш-носители информации.

Размещено на Allbest.ru