Neobvyklá média. Vývoj počítačových paměťových médií

Typy paměťových médií

Nosič informací – fyzické prostředí, přímo ukládající informace. Hlavním nositelem informace je pro člověka jeho vlastní biologická paměť (lidský mozek). Vlastní paměť člověka lze nazvat pracovní pamětí. Zde je slovo „provozní“ synonymem slova „rychlý“. Naučené znalosti člověk okamžitě reprodukuje. Vlastní paměť můžeme také nazvat vnitřní pamětí, jelikož její nositel – mozek – je uvnitř nás.

Nosič informací- přesně definovaná část konkrétního informačního systému, která slouží k meziukládání nebo přenosu informací.

Základ moderního informační technologie- Je to počítač. Pokud jde o počítače, můžeme o paměťových médiích mluvit jako o externích paměťových zařízeních (externí paměti). Tato média lze klasifikovat podle různé funkce, například podle druhu provedení, materiálu, ze kterého je nosič vyroben atd. Jedna z možností klasifikace nosičů informací je znázorněna na Obr. 1.1.

Seznam paměťových médií na Obr. 1.1 není vyčerpávající. Některá paměťová média budou podrobněji probrána v následujících částech.

Páskové médium

Magnetická páska- magnetické záznamové médium, což je tenká ohebná páska sestávající ze základny a magnetické pracovní vrstvy. Pracovní vlastnosti magnetické pásky se vyznačují její citlivostí při záznamu a zkreslením signálu při záznamu a přehrávání. Nejpoužívanější je vícevrstvá magnetická páska s pracovní vrstvou jehličkovitých částic magneticky tvrdých prášků oxidu gama-železa (y-Fe2O3), oxidu chromitého (CrO2) a oxidu gama-železa modifikovaného kobaltem, obvykle orientované v směr magnetizace během záznamu.

Disková média

Disková média viz média stroje s přímým přístupem. Koncept přímého přístupu znamená, že PC má „přístup“ ke stopě, na které začíná úsek s požadovanými informacemi nebo kde je třeba zapsat nové informace.

Diskové jednotky jsou nejrozmanitější:

• Disketové jednotky (FPHD), jsou to také diskety, jsou to také diskety
• Jede dál tvrdé magnetické disky (HDD), jsou to také pevné disky (lidově jen "šroubky")
• Optické CD mechaniky:
• CD-ROM (Compact Disk ROM)
• DVD-ROM

Disketové mechaniky

Před časem byly diskety nejoblíbenějším prostředkem pro přenos informací z počítače do počítače, protože internet byl v té době vzácností, počítačové sítě také a čtečky CD-ROM byly velmi drahé. Diskety se stále používají, ale již poměrně zřídka. Především pro ukládání různých klíčů (například při práci se systémem klient-banka) a pro předávání různých reportovacích informací službám státního dohledu.

Disketa- přenosné magnetické paměťové médium používané pro vícenásobný záznam a ukládání dat relativně malého objemu. Tento typ médií byl obzvláště běžný v 70. letech a na počátku 21. století. Místo výrazu „floppy disk“ se někdy používá zkratka GMD – „floppy magnetický disk“ (respektive zařízení pro práci s disketami se nazývá NGMD – „floppy disk drive“, slangová verze je disketová mechanika, floppy , floppar z anglického floppy-disk nebo obecně „cookie“). Obvykle je disketa pružná plastová deska potažená feromagnetickou vrstvou, odtud pochází anglický název „floppy disk“ („disketa“). Tato deska je umístěna v plastovém pouzdře, které chrání magnetickou vrstvu před fyzickým poškozením. Skořepina je flexibilní nebo odolná. Diskety se čtou a zapisují pomocí speciálního zařízení - disketové jednotky (disketové mechaniky). Disketa má obvykle funkci ochrany proti zápisu, která vám umožňuje udělit přístup k datům pouze pro čtení. Vzhled 3,5” diskety je na obr. 1.2.

Pevné disky

Jako jednotky pevných disků jsou jednotky pevných disků široce používány v počítačích PC.

Období Winchester vznikl ze slangového názvu pro první 16kV pevný disk (IBM, 1973), který měl 30 stop po 30 sektorech, což se shodou okolností shodovalo s ráží 30/30 slavné lovecké pušky Winchester.

Optické mechaniky

CD("CD", "Shape CD", "CD-ROM", "CD ROM") - optické paměťové médium ve formě disku s otvorem ve středu, ze kterého se informace čtou pomocí laseru. CD bylo původně vytvořeno pro ukládání digitálního zvuku (nazývané Audio-CD), ale nyní se široce používá jako univerzální paměťové zařízení (nazývané CD-ROM). Zvuková CD jsou formátována jinak než datová a CD přehrávače je většinou umí pouze přehrát (na počítači si samozřejmě můžete přečíst oba typy CD). Existují disky obsahující jak zvukové informace, tak data – můžete je poslouchat na CD přehrávači a číst na počítači.

Optické disky obvykle mají polykarbonátový nebo skleněný tepelně zpracovaný základ. pracovní vrstva optické disky vyrábějí se ve formě nejtenčích filmů tavitelných kovů (telur) nebo slitin (telur-selen, telur-uhlík, telur-selen-olovo aj.), organická barviva. Informační plocha optických disků je pokryta milimetrovou vrstvou odolného průhledného plastu (polykarbonátu). V procesu záznamu a přehrávání na optické disky plní roli převodníku signálu laserový paprsek zaostřený na pracovní vrstvu disku do bodu o průměru cca 1 μm. Jak se disk otáčí, laserový paprsek sleduje dráhu disku, jejíž šířka se rovněž blíží 1 µm. Schopnost zaostřit paprsek do malého bodu umožňuje tvořit značky na disku o ploše 1–3 μm. Jako zdroj světla se používají lasery (argon, helium-kadmium atd.). Výsledkem je, že hustota záznamu je o několik řádů vyšší než limit poskytovaný metodou magnetického záznamu. Informační kapacita optický disk dosahuje 1 GB (s průměrem disku 130 mm) a 2-4 GB (s průměrem 300 mm).

Širokého využití se také dočkalo jako nositele informací magneto-optické CD typu RW (Re Writeble). Informace na ně zaznamenává magnetická hlava za současného použití laserového paprsku. Laserový paprsek zahřeje bod na disku a elektromagnet změní magnetickou orientaci tohoto bodu. Čtení se provádí laserovým paprskem nižšího výkonu.

Ve druhé polovině 90. let se objevují noví, velmi perspektivní nositelé dokumentovaných informací - digitální univerzální videodisky DVD (Digital Versatile Disk) typu DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R s velkou kapacitou (až 17 GB).

Podle technologie použití jsou optické, magneto-optické a digitální CD rozděleny do 3 hlavních tříd:

1. Disky s trvalými (nesmazatelnými) informacemi (CD-ROM). Jedná se o plastová CD o průměru 4,72 palce a tloušťce 0,05 palce. Jsou vyrobeny pomocí originálního skleněného disku, na kterém je nanesena fotozáznamová vrstva. V této vrstvě vytváří laserový záznamový systém systém jamek (značek ve formě mikroskopických prohlubní), které jsou následně přeneseny na replikované kopírovací disky. Čtení informací se také provádí laserovým paprskem v optické mechanice osobního počítače. Disky CD-ROM mají obvykle kapacitu 650 MB a používají se pro nahrávání digitálních audio programů, software pro počítače atd.;
2. Disky, které umožňují jednorázový záznam a vícenásobné přehrávání signálů bez možnosti jejich vymazání (CD-R; CD-WORM - Write-Once, Read-Many - nahrané jednou, počítané mnohokrát). Použito v elektronické archivy a databanky na externích počítačových discích. Jsou podkladem z průhledného materiálu, na který je nanesena pracovní vrstva;
3. Reverzibilní optické disky, které umožňují vícenásobný záznam, přehrávání a mazání signálů (CD-RW; CD-E). Jedná se o nejuniverzálnější disky, které mohou nahradit magnetická média téměř ve všech oblastech použití. Jsou podobné diskům s jednorázovým zápisem, ale obsahují provozní vrstvu, ve které fyzikální procesy záznamy jsou vratné. Technologie výroby takových disků je složitější, takže jsou dražší než disky s jednou nahrávkou.

Elektronická média

Obecně řečeno, všechny dříve zvažované nosiče také nepřímo souvisí s elektronikou. Existuje však typ média, kde se informace neukládají na magnetické / optické disky, ale na paměťové čipy. Tyto mikroobvody jsou vyrobeny pomocí technologie FLASH, proto se takovým zařízením někdy říká FLASH disky (lidově jen „flash disk“). Mikroobvod, jak asi tušíte, není disk. Operační systémy však definují paměťová média s pamětí FLASH jako disk (pro pohodlí uživatele), takže název „disk“ má právo na existenci.

Flash paměť (angl. Flash-Memory) - druh polovodičové polovodičové energeticky nezávislé přepisovatelné paměti. Flash paměť lze číst tolikrát, kolikrát je potřeba, ale lze do ní zapisovat pouze omezeně (obvykle asi 10 000krát). Navzdory tomu, že takový limit existuje, 10 tisíc přepisovacích cyklů je mnohem více, než disketa nebo CD-RW vydrží. K vymazání dochází po sekcích, takže nemůžete změnit jeden bit nebo bajt bez přepsání celé sekce (toto omezení se týká dnes nejpopulárnějšího typu flash paměti – NAND). Výhodou flash paměti oproti klasické paměti je její stálost – při vypnutí napájení se obsah paměti uloží. Výhodou flash pamětí oproti pevným diskům, CD-ROM, DVD je, že zde nejsou žádné pohyblivé části. Flash paměť je proto kompaktnější, levnější (včetně nákladů na zařízení pro čtení a zápis) a poskytuje rychlejší přístup.

Datové úložiště

Datové úložiště Je to způsob šíření informací v prostoru a čase. Způsob uložení informace závisí na jejím nosiči (kniha je knihovna, obrázek je muzeum, fotografie je album). Tento proces je starý jako život lidské civilizace. Již v antice se člověk potýkal s nutností uchovávat informace: zářezy na stromech, aby se při lovu neztratil; počítání předmětů pomocí oblázků, uzlů; obrazy zvířat a epizody lovu na stěnách jeskyní.

Počítač je navržen pro kompaktní ukládání informací s možností rychlého přístupu k nim.

Informační systém- jedná se o úložiště informací vybavené postupy pro zadávání, vyhledávání a umísťování a vydávání informací. Přítomnost takových postupů je hlavním rysem informačních systémů, které je odlišují od jednoduchých akumulací informačních materiálů.

Od informací k datům

Lidé mají různé přístupy k ukládání informací. Vše závisí na tom, kolik to je a jak dlouho je třeba skladovat. Pokud je informací málo, lze si je v mysli zapamatovat. Není těžké si zapamatovat jméno svého přítele a jeho příjmení. A pokud si potřebujete zapamatovat jeho telefonní číslo a domácí adresu, používáme notebook. Když je informace uložena (uložena), nazývá se data.

Data v počítači jsou různého účelu. Některé jsou potřeba jen na krátkou dobu, jiné je třeba uchovávat dlouho. Obecně lze říci, že v počítači je poměrně dost „záludných“ zařízení, která jsou určena k ukládání informací. Například registry procesoru, mezipaměť registrů atd. Ale většina „pouhých smrtelníků“ taková „strašná“ slova ani neslyšela. Proto se omezíme na úvahy paměť s náhodným přístupem(RAM) a permanentní paměť, která zahrnuje nosiče informací, o kterých jsme již uvažovali.

RAM počítače

Jak již bylo zmíněno, počítač má také několik prostředků pro ukládání informací. Většina rychlý způsob pamatovat si data znamená zapisovat je do elektronických mikroobvodů. Tato paměť se nazývá RAM. RAM se skládá z buněk. Každá buňka může uložit jeden bajt dat.

Každá buňka má svou vlastní adresu. Můžeme předpokládat, že je to jako číslo buňky, takže takové buňky se také nazývají adresové buňky. Když počítač odešle data do paměti RAM k uložení, pamatuje si adresy, kde jsou data umístěna. S odkazem na buňku adresy v ní počítač najde bajt dat.

regenerace RAM

Buňka adresy v paměti RAM ukládá jeden bajt, a protože se bajt skládá z osmi bitů, je v ní osm bitových buněk. Každá bitová buňka čipu RAM ukládá elektrický náboj.

Náboje nelze v článcích dlouhodobě skladovat – „vytékají“. Během pouhých několika desetin sekundy se náboj v článku sníží natolik, že dojde ke ztrátě dat.

Disková paměť

Datové nosiče slouží k trvalému ukládání dat (viz sekce "Druhy informačních nosičů"). Kompaktní disky a diskety jsou relativně pomalé, takže většina informací, které potřebují neustálý přístup, je uložena na pevném disku. Všechny informace na disku jsou uloženy jako soubory. Existuje souborový systém pro řízení přístupu k informacím. Existuje několik typů souborových systémů.

Struktura dat na disku

Aby bylo možné do dat nejen zapisovat HDD a pak si to přečtěte znovu, musíte přesně vědět, co bylo napsáno a kde. Všechna data musí mít adresu. Každá kniha v knihovně má svůj předsíň, regál, polici a inventární číslo – to je jakoby její adresa. Knihu najdete na této adrese. Všechna data, která se zapisují na pevný disk, musí mít také adresu, jinak je nelze najít.

Souborové systémy

Stojí za zmínku, že struktura dat na disku závisí na typu souborového systému. Všechny systémy souborů jsou tvořeny strukturami potřebnými k ukládání a správě dat. Tyto struktury obvykle zahrnují spouštěcí záznam operační systém, adresáře a soubory. Souborový systém také plní tři hlavní funkce:

1. Zaneprázdnění a volný prostor
2. Podpora názvů adresářů a souborů
3. Sledování fyzického umístění každého souboru na disku.

• FAT (tabulka alokace souborů)
• FAT32 (tabulka alokace souborů 32)
• NTFS (New Technology File System)
• HPFS (Vysoce výkonný souborový systém)
• Systém souborů NetWare
• Linux Ext2 a Linux Swap

TLUSTÝ

Souborový systém FAT používají DOS, Windows 3.xa Windows 95. Souborový systém FAT je také dostupný ve Windows 98/Me/NT/2000 a OS/2.

Systém souborů FAT je implementován s Soubor nápovědy Alokační tabulka (FAT - File Allocation Tables) a clustery. FAT je srdcem souborového systému. Pro zabezpečení má FAT duplikát, který chrání svá data před náhodným vymazáním nebo chybnou funkcí. Cluster je nejmenší jednotka FAT systémy pro ukládání dat. Jeden cluster se skládá z pevného počtu sektorů disku. FAT zaznamenává, které clustery se používají, které jsou volné a kde jsou soubory v rámci clusterů umístěny.

FAT-32

FAT32 je souborový systém, který mohou používat Windows 95 OEM Service Release 2 (verze 4.00.950B), Windows 98, Windows Me a Windows 2000. Nicméně DOS, Windows 3.x, Windows NT 3.51/4.0, další rané verze Windows 95 a OS/2 nerozpoznají FAT32 a nemohou načíst nebo použít soubory na jednotce nebo oddílu FAT32.

FAT32 je evolucí souborového systému FAT. Je založen na 32bitové alokační tabulce souborů, která je rychlejší než 16bitové tabulky používané systémem FAT. V důsledku toho FAT32 hodně podporuje disky nebo oddíly větší velikost(až 2 TB).

NTFS

NTFS ( Nová technologie Systém souborů) je k dispozici pouze ve Windows NT/2000. NTFS se nedoporučuje pro jednotky menší než 400 MB, protože vyžaduje hodně místa pro systémové struktury.

Centrální struktura souborů systémy NTFS je MFT (Master File Table). NTFS uchovává mnoho kopií kritické části tabulky, aby byla chráněna před poruchami a ztrátou dat.

HPFS

HPFS (systém souborů s vysoký výkon) je privilegovaný souborový systém pro OS/2, který podporují i ​​starší Verze Windows NT.

Na rozdíl od souborových systémů FAT třídí HPFS své adresáře podle názvů souborů. HPFS také používá efektivnější strukturu adresářů. Výsledkem je, že přístup k souborům je často rychlejší a prostor je využíván efektivněji než u souborového systému FAT.

HPFS distribuuje data souborů v sektorech, nikoli v clusterech. Chcete-li uložit stopu, která má sektory nebo se nepoužívá, systém HPFS uspořádá disk nebo oddíl do skupin o velikosti 8 MB. Toto seskupení zlepšuje výkon, protože čtecí/zapisovací hlavy se nemusí vracet na stopu nula pokaždé, když OS potřebuje získat přístup k informacím o dostupném prostoru nebo umístění potřebného souboru.

Systém souborů NetWare

operační sál systém Novell NetWare používá systém souborů NetWare, který byl navržen speciálně pro použití službami NetWare.

Linux Ext2 a Linux Swap

Souborové systémy Linux Ext2 a Linux byly vyvinuty pro OS Linux (verze UNIX pro distribuci zdarma). Soubor Linuxový systém Ext2 podporuje disk nebo oddíl o maximální velikosti 4 TB.

Adresáře a cesta k souboru

Zvažte například strukturu místo na disku FAT systém, jako nejjednodušší.

Informační struktura diskového prostoru je uživatelsky orientovaná externí reprezentace diskového prostoru a je definována takovými prvky, jako je svazek (logický disk), adresář (složka, adresář) a soubor. Tyto prvky se používají, když uživatel komunikuje s operačním systémem. Komunikace se provádí pomocí příkazů, které provádějí operace přístupu k souborům a adresářům.

Informační zdroje

1. Informatika: Učebnice. - 3. revize. vyd. / Ed. N.V. Makarová. - M.: Finance a statistika, 2002. - 768 s.: ill.
2. Wolf V.K. Studium funkční struktury paměti osobního počítače. Laboratorní dílna. Tutorial. Nakladatelství Kurganské státní univerzity, 2004 - 72 s.

Předtiskové procesy kladou zvláštní požadavky na záznamová média používaná k ukládání informací. Takové požadavky nejsou jen důsledkem neustálých potřeb spojených s nárůstem objemu uložených dat zpracovávaných při výrobě tištěných produktů. Paměť je nezbytná pro trvalé zálohování dat v síti pracovních stanic a také pro bezpečný přenos a archivaci dat. Navzdory zvýšené schopnosti přenášet data po sítích nebo přes internet budou média pro ukládání dat nadále hrát důležitá role při výměně informací mezi objednatelem a zhotovitelem.

Díky novým technologiím a výrobní procesy Kapacita paměťových médií se neustále zvyšuje. Jsou předpoklady, že tento růst bude zhruba 80 % ročně. Podstata navýšení úložné kapacity pravděpodobně zahrnuje kombinaci následujících faktorů: zvýšení hustoty záznamu, počtu stop a optimální využití plochy média. 120 MB superdisk je opravdu na to, i když vypadá skoro stejně jako 3,5" disketa. Superdisk však z hlediska kapacity paměti převyšuje tu druhou téměř 83krát. Informace o velikosti paměti různých médií jsou uvedeny v tabulce. 5.

Klasifikace datových nosičů

Všechny aktuálně dostupné nosiče informací lze rozdělit podle různých kritérií. Nejprve je nutné rozlišovat mezi energeticky závislými a energeticky nezávislými zařízeními pro ukládání informací.

Energeticky nezávislé jednotky používané pro archivaci a ukládání datových polí se dělí na:

Pokud je vyžadován rychlý přístup k informacím, například při výstupu nebo přenosu dat, pak se používají média s rotujícím diskem. Pro periodicky prováděnou archivaci (Backup) jsou naopak vhodnější pásková média. Mají velké množství paměti v kombinaci s nízkou cenou, avšak s relativně nízkým výkonem.

Podle účelu se nosiče informací dělí do tří skupin:

• distribuce informací: média s předem nahranými informacemi, jako jsou CD ROM nebo DVD-ROM;
• archivace: média pro jednorázový záznam informací, např. CD-R nebo DVD-R (R (recordable) - pro záznam);
• zálohování (Backup) nebo přenos dat: média s možností přepisování informací, např. diskety, pevný disk, MO, CD-RW (RW (rewritable) - přepisovatelné a pásky.

CD a DVD (ROM, R, RW)

CD-ROM byl původně vytvořen za účelem distribuce velkého množství informací (např. hudby atd.) za mírný poplatek. Mezitím se stal nejpoužívanějším paměťovým médiem pro menší objemy dat, například pro osobní potřebu. V dohledné době mohou být disky CD-ROM nahrazeny disky DVD-ROM. DVD má kapacitu paměti 4,7 až 17 GB. K distribuci lze použít DVD-ROM softwarových produktů, multimédia, databanky a pro nahrávání hraných filmů. Zvýšení kapacity paměti je zde umožněno díky technologii dual layer. Umožňuje na horní a spodní stranu disku nanést dvě úložné vrstvy, které jsou odděleny poloreflexní mezivrstvou. Při čtení informací laser „přeskakuje“ mezi oběma úložnými vrstvami.

CD, krátce označované jako CD-R (resp. DVD-R), je optická plotna pro jednorázový záznam ve formátu 5,25 palce s vysokou hustotou. Záznam na takový disk lze provést pouze jednou ve speciálním záznamovém zařízení. Poté lze informace číst pomocí obvyklého CD-ROM mechanika. Typickou aplikací je přenos omezených informací.

Flexibilnější, ale méně běžné je CD-RW (Rewritable). Toto vyměnitelné médium lze přepsat až 1000krát. Nanesená vrstva během záznamu mění svou strukturu z krystalické na amorfní v důsledku termooptického procesu. V důsledku toho se v těchto místech mění reflexní vlastnosti nosné vrstvy. Intenzita záření odpovídající odrazu od světlých nebo tmavých oblastí se převádí na binární čísla 1 nebo 0.

Odnímatelné disky

Práce vyměnitelný disk je založena na použití magnetických vrstev, které slouží k opakovanému záznamu informace.

Náhradní disky SyQuest.