Машинные носители информации

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Исторический  факультет 

Специальность: документоведение и информационное обеспечение управления 
 
 
 

Кафедра источниковедения 
 
 
 

РЕФЕРАТ

Машинные  носители информации 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Минск 2010

Машинные  носители информации

     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. 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.

     С изобретением письменности 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.

     Одной из главных составляющих в компьютере стало устройство, с помощью которого компьютер  запоминает информацию, после потребовался носитель информации, на котором ее можно будет переносить с места на место, причем другой компьютер должен также легко прочитать эту информацию. Первым таким устройством стало устройство чтения перфокарт: предназначено для хранения программ и наборов данных с помощью перфокарт – картонных карточек с пробитыми в определенной последовательности отверстиями. Перфокарты были изобретены задолго до появления компьютера, с их помощью на ткацких станках получали очень сложные и красивые ткани, потому что они управляли работой механизма. Изменишь набор перфокарт и рисунок ткани будет совсем другим – это зависит от расположения отверстий на карте. Применительно к компьютерам был использован тот же принцип, только вместо рисунка ткани отверстия задавали команды компьютеру или наборы данных. Такой способ хранения информации не лишен недостатков: –   очень низкая скорость доступа к информации;

     – большой объем перфокарт для  хранения небольшого количества информации;

     –   низкая надежность хранения информации;

     –  к тому же от перфоратора постоянно летели маленькие кружочки картона, которые попадали на руки, в карманы, застревали в волосах и уборщицы были страшно недовольны.

     Перфокартами  люди были вынуждены пользоваться не потому что этот способ как-то особенно нравился им, или он имел какие-то неоспоримые достоинства, вовсе нет, он вообще не имел достоинств, просто в то время ничего другого еще не было, выбирать было не из чего, приходилось выкручиваться.

     Перфокарты  и перфоленты сменили магнитные  носители информации – магнитные ленты и магнитные диски. Накопитель на магнитной ленте (стриммер): основан на использовании устройства магнитофонного типа, и кассет с магнитной пленкой. Этот способ накопления информации известен давно и успешно применяется и сегодня. Это объясняется тем, что на небольшой кассете помещается довольно большой объем информации, информация может храниться продолжительное время и скорость доступа к ней гораздо выше, чем у устройства чтения перфокарт.

     С другой стороны стриммер пригоден только для накопления, хранения больших  массивов информации, резервирования данных. Обрабатывать информацию с помощью стриммера практически невозможно – стриммер устройство последовательного доступа к данным: чтобы получить 5-й файл мы должны промотать четыре. А если нужен 7529-й ?

     Накопитель  на гибких магнитных дисках (НГМД – дисковод). Это устройство использует в качестве носителя информации гибкие магнитные диски – дискеты, которые могут быть 5-ти или 3-х дюймовыми. Дискета – это магнитный диск вроде пластинки, помещенный в пластиковый конверт. В зависимости от размера дискеты изменяется ее емкость в байтах. Если на стандартную дискету размером 5’25 дюйма помещается до 720 Кбайт информации, то на дискету 3’5 дюйма уже 1,44 Мбайта. Дискеты универсальны, подходят на любой компьютер того же класса оснащенный дисководом, могут служить для хранения, накопления, распространения и обработки информации. Дисковод – устройство параллельного доступа, поэтому все файлы одинаково легко доступны. Сейчас дискеты применяются в основном для резервирования небольших объемов данных и для распространения информации. Дискеты размером 5’25 дюйма морально устарели и используются редко.

     К недостаткам относятся маленькая  емкость, что делает практически  невозможным долгосрочное хранение больших объемов информации, и  не очень высокая надежность самих дискет.

     Накопитель  на жестком магнитном  диске (НЖМД – винчестер): является логическим продолжением развития технологии магнитного хранения информации. Завоевали огромную популярность благодаря своим многочисленным достоинствам:

     – чрезвычайно большая емкость;

     – простота и надежность использования;

     – возможность обращаться к тысячам  файлов одновременно;

     – высокая скорость доступа к данным.

     Из  недостатков можно выделить лишь отсутствие съемных носителей информации, все данные записаны внутри винчестера на жестких магнитных дисках. (В настоящее время используются внешние винчестеры и системы резервного копирования с дисками по типу дискет). Емкости современных винчестеров поистине устрашающи: от 40 до нескольких тысяч терабайт. А ведь существуют винчестеры в 1000 раз более емкие – речь идет о Терабайтах информации.

     Стремительное развитие науки и техники позволяют  сегодня в одном компьютере совместить несколько НЖМД, таким образом  образовать RAID-массив. RAID (англ. redundant array of independent disks — резервированный массив независимых жёстких дисков) — массив из нескольких дисков, управляемых контроллером, взаимосвязанных скоростными каналами и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации (RAID 0).

     Аббревиатура RAID изначально расшифровывалась как  «redundant array of inexpensive disks» («избыточный (резервный) массив недорогих дисков», так как они были гораздо дешевле RAM). Именно так был представлен RAID его создателями Петтерсоном (David A. Patterson), Гибсоном (Garth A. Gibson) и Катцом (Randy H. Katz) в 1987 году. Со временем RAID стали расшифровывать как «redundant array of independent disks» («избыточный (резервный) массив независимых дисков»), потому как для массивов приходилось использовать и дорогое оборудование (под недорогими дисками подразумевались диски для ПЭВМ).

     Калифорнийский  университет в Беркли представил следующие уровни спецификации RAID:

1. RAID 0 представлен как неотказоустойчивый дисковый массив.
2. RAID 1 определён как зеркальный дисковый массив.
3. RAID 2 зарезервирован для массивов, которые применяют код Хемминга.
4. RAID 3 и 4 используют массив дисков с чередованием и выделенным диском четности.
5. RAID 5 используют массив дисков с чередованием и "невыделенным диском четности".
6. RAID 6 используют массив дисков с чередованием и двумя независимыми "четностями" блоков.
7. RAID 10 — RAID 0, построенный из RAID 1 массивов
8. RAID 50 — RAID 0, построенный из RAID 5
9. RAID 60 - RAID 0, построенный из RAID 6.

     Более усовершенствованными накопителями информации, чем   магнитные диски являются оптические диски. Устройство чтения компакт-дисков (CD-ROM). В этих устройствах используется принцип считывания сфокусированным лазерным лучом бороздок на металлизированном несущем слое компакт-диска. Этот принцип позволяет достичь высокой плотности записи информации,  следовательно, и большой емкости при минимальных размерах. Компакт-диск является идеальным средством хранения информации – дешев до смешного, практически не подвержен каким-либо влияниям среды, информация, записанная на нем, не исказится и не сотрется, пока диск не будет уничтожен физически, имеет емкость 650 Мбайт, при этом его производство несравнимо дешевле и проще, при размерах с 5-ти дюймовую дискету вмещает информации в 900 раз больше, чем дискета.

     Имеет только один недостаток – на компакт-диск нельзя записывать информацию. Данные на него записываются либо в процессе производства, либо потом, пользователем (устройство CD-R), но только единожды.

     CD-RW является дальнейшим логическим  развитием записываемого лазерного  компакт-диска CD-R, однако, в отличие  от него, позволяет многократно перезаписывать данные. Этот формат был представлен в 1997 году и в процессе разработки назывался CD-Erasable (CD-E, Стираемый Компакт-Диск). CD-RW во многом похож на CD-R, но его записывающий слой изготавливается из специального сплава халькогенидов, который при нагреве выше температуры плавления переходит из кристаллического агрегатного состояния в аморфное. Многократная перезапись в принципе может приводить к механической усталости рабочего слоя и, как следствие, к его разрушению. Поэтому при выборе веществ важным фактором становится отсутствие эффекта накопления усталости. Современные CD-RW диски позволяют перезаписывать информацию порядка 1000 раз[1]. Работа с дисками CD-RW очень похожа на работу с однократно записываемыми дисками CD-R. Позднее появился новый формат записи болванок CD-RW — Universal Disk Format (UDF, Packet Writing), который позволяет «отформатировать» диск и работать с ним как с обычной большой дискетой, позволяющей чтение/запись/удаление/изменение данных. Объём таких UDF-форматированных дисков равен примерно 530 Мбайт, в отличие от обычных 700 Мбайт при записи одной сессией на весь диск.CD-RW диски не удовлетворяют требованиям, описанным в стандартах «Red Book» (CD-ROM) и «Orange Book Part II» (CD-R), в отношении коэффициента отражения. Поэтому такие диски не читаются в старых приводах компакт-дисков, выпущенных до 1997 года. CD-R считается более подходящим стандартом носителей для резервного копирования, так как записанная на них информация уже не может быть изменена и производители «болванок» указывают большее время хранения данных для дисков CD-R, чем для CD-RW.При обычной записи на CD-RW (не UDF), периодически нужно полностью стирать диск. Существует два вида стирания — «полное» и «быстрое». Как следует из названия, при «полном» стирании весь диск переводится в кристаллическое состояние и старая информация уничтожается физически. А «быстрое» стирание очищает только небольшую часть диска (англ. Lead-in — зона, где хранится информация о содержании диска), что происходит гораздо быстрее. Однако при этом существует техническая возможность восстановить данные. Поэтому, если есть необходимость сохранения конфиденциальности информации, то нужно использовать полное стирание.