Направление развития средств хранения информации

МЕЖДУНАРОДНАЯ «ЛИГА РАЗВИТИЯ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ» (РОССИЯ) МЕЖДУНАРОДНАЯ АССОЦИАЦИЯ РАЗВИТИЯ НАУКИ, ОБРАЗОВАНИЯ И КУЛЬТУРЫ РОССИИ (ИТАЛИЯ) МЕЖДУНАРОДНЫЙ «ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ» (Г. АРХАНГЕЛЬСК) КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине Информатика тема Направление развития средств хранения информации Выполнил Лопуховский А.Ю.

Волгоград, 2008;2009 уч. год

Введение

Средства хранения информации Заключение

Введение

При рассмотрении современной жизни необходимо отметить тот факт, что без цифровых технологий она уже немыслима. Благодаря созданию мощных процессоров стало возможным использовать такие, уже обыденные вещи, как компьютер, цифровые плееры, карманные записные книжки, ноутбуки и т. д. Но опираться на мощность самого процессора уже не стоит. Сегодня это уже не основной показатель эффективности. Для портативных устройств главным сегодня является также и время автономной работы при оптимальных размерах самого устройства и конечно же веса элемента питания. И вот здесь уже хочется отметить, что эти параметры в основном зависят от памяти, которая определяет объем сохраненного материала, и, продолжительность работы без подзарядки аккумуляторов. А вот память, в свою очередь, требует постоянной подачи напряжения. Данную проблему вроде бы решают дисковые накопители, которые могут сохранять информацию и без непрерывной подачи электричества, однако при записи и считывании данных тратят его за троих. Оптимальным является использование флэш-памяти. Основным достоинством является то, что она не разряжающаяся самопроизвольно. Носители на ее основе не имеют движущихся частей и называются твердотельными. И этот факт повышает надежность флэш-памяти: стандартные рабочие перегрузки равняются 15 g, а кратковременные могут достигать 2000 g, т. е. теоретически карта должна превосходно работать при максимально возможных космических перегрузках, и выдержать падения с трёхметровой высоты. Причем, в таких условиях гарантируется функционирование карты до 100 лет.

I. Средства хранения информации

Винчестеры (жесткие диски)

В особом представлении не нуждаются. Выпускаются практически с начала эры компьютеров. Принцип работы — запись и считывание данных магнитными головками на поверхности пакета магнитных дисков. Исполнение — внутреннее. Подключение — IDE или SCSI. По быстродействию, бесшумности, надежности, емкости, удобству работы и универсальности интерфейса не имеют равных среди остальных типов носителей. Максимальная емкость носителя продолжает стремительно возрастать. Жесткая конкуренция в сфере производства винчестеров и, как следствие, неизбежный дальнейший рост производительности устройств и снижение цен делают этот тип накопителей еще более перспективным для пользователей. Единственный недостаток этого типа устройств — немобильность. Для переноса винчестера с компьютера на компьютер требуется лезть внутрь компьютера. Впрочем, этот недостаток легко преодолим с помощью устройства Mobile Rack. Современные жесткие диски способны выдерживать перегрузку от удара в рабочем состоянии до 20 G, а в выключенном состоянии эта цифра может достигать величины в 200G (вопреки распространенному мнению, такой показатель не означает, что диски обязаны выдерживать удар при падении с крыши 5-этажного дома. 200−300G (могут быть превышены и при падения диска из рук на достаточно жесткий пол — главное значение имеет не высота, время торможения).

Компамкт-диск

(«CD», «Shape CD», «CD-ROM», «КД ПЗУ») — оптический носитель информации в виде диска с отверстием в центре, информация с которого считывается с помощью лазера. Изначально компакт-диск был создан для цифрового хранения аудио (т. н. Audio-CD), однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения (т. н. CD-ROM). Аудио-компакт-диски по формату отличаются от компакт-дисков с данными, и CD-плееры обычно могут воспроизводить только их (на компьютере, конечно, можно прочитать оба вида дисков). Встречаются диски, содержащие как аудиоинформацию, так и данные — их можно и послушать на CD-плеере, и прочитать на компьютере. С развитием mp3 производители бытовых CD-плееров и музыкальных центров начали снабжать их возможностью чтения mp3-файлов с CD-ROM'ов. Аббревиатура «CD-ROM» означает «Compact Disc Read Only Memory» что в переводе обозначает компакт-диск с возможностью чтения. «КД ПЗУ» означает «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство». CD-ROM'ом часто ошибочно называют CD-привод для чтения компакт-дисков. Компакт-диск был создан в 1979 году компаниями Philips и Sony. На Philips разработали общий процесс производства, основываясь на своей более ранней технологии лазерных дисков. Sony, в свою очередь, использовала собственный метод записи PCM — Pulse Code Modulation, использовавшийся ранее в цифровых профессиональных магнитофонах. В 1982 году началось массовое производство компакт-дисков, на заводе в городе Лангенхагене под Ганновером, в Германии. Значительный вклад в популяризацию компакт-дисков внесли Microsoft и Apple Computer. Джон Скалли, тогдашний CEO Apple Computer, в 1987 году сказал, что компакт-диски произведут революцию в мире персональных компьютеров. Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки так называемых питов (углублений), выдавленных на алюминиевом слое (в отличие от технологии записи CD-ROM'ов где информация записывается цилиндрически). Каждый пит имеет примерно 125 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Расстояние между соседними дорожками спирали — 1,5 мкм. Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм, который просвечивает поликарбонатный слой, отражается от алюминиевого и считывается фотодиодом. Луч лазера образует на отражающем слое пятно диаметром примерно 1,5 мкм. Так как диск читается с нижней стороны, каждый пит выглядит для лазера как возвышение. Места, где такие возвышения отсутствуют, называются площадками. Свет от лазера, попадающий на площадку, отражается и улавливается фотоприёмником. Если же свет попадает на возвышение, он испытывает интерференцию со светом, отражённым от площадки вокруг возвышения и не отражается. Так происходит потому, что высота каждого возвышения равняется четверти длины волны света лазера, что приводит к разнице в фазах в половину длины волны между светом, отражённым от площадки и светом, отражённым от возвышения. Компакт-диски бывают штампованные на заводе (CD-ROM), CD-R для однократной записи, CD-RW для многократной записи. Диски последних двух типов предназначены для записи в домашних условиях на специальных пишущих приводах. В некоторых CD-плеерах и музыкальных центрах такие диски могут не читаться (в последнее время все производители бытовых музыкальных центров и CD-плееров включают в свои устройства поддержку чтения CD-R/RW).

DVD

DVD (ди-ви-дим, англ. Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск) — носитель информации в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить бомльший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков. Первые диски и проигрыватели DVD появились в ноябре 1996 в Японии и в марте 1997 в США. В начале 1990;х годов разрабатывалось два стандарта для оптических информационных носителей высокой плотности. Один из них назывался «Multimedia Compact Disc» (MMCD) и разрабатывался компаниями Philips и Sony, второй — «Super Disc» — поддерживали 8 крупных корпораций, в числе которых были Toshiba и Time Warner. Позже усилия разработчиков стандартов были объединены под началом IBM, которая не хотела повторения кровопролитной войны форматов, как было со стандартами кассет VHS и Betacam в 1980;х. Официально DVD был анонсирован в сентябре 1995 года. Первая версия спецификаций DVD была опубликована в сентябре 1996 года. Изменения и дополнения в спецификации вносит организация DVD Forum (ранее называвшаяся DVD Consortium), членами которой являются 10 компаний-основателей и более 220 частных лиц. Первый привод, поддерживающий запись DVD-R, выпущен Pioneer в октябре 1997 года. Стоимость этого привода, поддерживающего спецификацию DVD-R версии 1.0, составляла 17 000 $. «Болванки» объемом 3.95 Гб стоили по 50 $ каждая. Изначально «DVD» расшифровывалось как «Digital Video Disc» (цифровой видеодиск), поскольку данный формат первоначально разрабатывался как замена видеокассетам. Позже, когда стало ясно, что носитель подходит и для хранения произвольной информации, многие стали расшифровывать DVD как Digital Versatile Disc (цифровой многоцелевой диск). Toshiba, заведующая официальным сайтом DVD Forum’а, использует «Digital Versatile Disc». К консенсусу не пришли до сих пор, поэтому сегодня «DVD» официально вообще никак не расшифровывается.

HD DVD

От англ. High Definition DVD — DVD высокой чёткости, — технология записи от компании Toshiba (в содружестве с компаниями NEC и Sanyo). HD DVD подобен соперничающей технологии Blu-ray Disc, которая также использует такие же диски стандартного размера (120 миллиметров в диаметре) и синий лазер с длиной волны 405 нанометров. К альянсу HD DVD присоединились Microsoft и Intel, а также возможна неэксклюзивная поддержка киностудий: Paramount Pictures и Universal Studios. Toshiba анонсировала первые продажи плееров HD DVD на март 2006 года по цене $ 499 и $ 799. Также Microsoft анонсировал внешний HD DVD привод для игровой приставки «Xbox 360». 19 февраля 2008 года компания Toshiba объявила о прекращении поддержки технологии HD DVD в связи с решением положить конец войне форматов[1][2]. Однослойный HD DVD имеет ёмкость 15 GB, двухслойный — 30 GB. Toshiba также анонсировала трёхслойный диск, который будет хранить 45 GB данных. Это меньше, чем ёмкость основного соперника Blu-ray, который поддерживает 25 GB на один слой и 100 GB на четыре слоя. Оба формата обратно совместимы с DVD и оба используют одни и те же методики сжатия видео: MPEG-2, Video Codec 1 (VC1, базируется на формате Windows Media 9) и H.264/MPEG-4 AVC. HD DVD часто неправильно пишется «HD-DVD», так как люди думают, что это название аналогично предыдущему поколению «DVD-R/RW». Важным фактором привлекательности HD DVD по сравнению с Blu-ray является также тот факт, что большая часть оборудования для производства DVD может быть переоснащена для производства HD DVD, так как использует идентичную технологию производства.

Голографический многоцелевой диск (Holographic Versatile Disc)

Разрабатываемая перспективная технология производства оптических дисков, которая предполагает значительно увеличить объём хранимых на диске данных по сравнению с Blu-Ray и HD DVD. Она использует технологию, известную как голография, которая использует два лазера: один — красный, а второй — зелёный, сведённые в один параллельный луч. Зелёный лазер читает данные, закодированные в виде сетки с голографического слоя близкого к поверхности диска, в то время как красный лазер используется для чтения вспомогательных сигналов с обычного компакт-дискового слоя в глубине диска. Вспомогательная информация используется для отслеживания позиции чтения, наподобие системы CHS в обычном жёстком диске. На CD или DVD эта информация внедрена в данные. Предполагаемая информационная емкость этих дисков — до 3.9 терабайт (TB), что сравнимо с 6000 CD, 830 DVD или 160 однослойными дисками Blu-ray; скорость передачи данных — 1 Гбит/сек. Optware собирался выпустить 200GB диск в начале июня 2006 года и Maxell в сентябре 2006 с ёмкостью 300GB.

Минидиск (MD)

Магнито-оптический носитель информации. Был впервые представлен компанией Sony 12 января 1992 года и позиционировался как замена компакт-кассетам, к тому времени уже полностью изжившими себя. Его можно использовать для хранения любого вида цифровых данных. Наиболее широко минидиски используются для хранения аудио информации. Технология минидиск до сих пор используется некоторыми производителями аудио систем (в основном это Sony, Sharp и Aiwa), однако, широкого распространения не получила. Причина тому — неоднозначная маркетинговая политика корпорации Sony.

Shape CD (фигурный компакт-диск)

Оптический носитель цифровой информации типа CD-ROM, но не строго круглой формы, а с искривлённой конфигурацией внешней окружности в форме разнообразных объектов, таких как очертаний портретов, машин, самолётов, диснеевских персонажей, сердечек, звёздочек, овалов, в форме кредитных карточек и т. д. Обычно применяется в шоу-бизнесе, как носитель аудиои видеоинформации. Был запатентован рекорд-продюсером Марио Коссом в Германии (1995). Обычно диски с формой, отличающейся от круглой, не рекомендуют применять в компьютерных приводах CD-ROM, поскольку при высоких скоростях вращения (до 12 000 об./мин.) диск может лопнуть, что может привести к полному выходу привода из строя.

Zip и Jaz компании Iomega

Дисководы для работы со специальными магнитными дискетами высокой емкости (Zip — до 250 Mб, Jaz — до 2 Гб). Принцип работы — аналогичен стандартным дискетам. Выпускаются с 1995 года. Исполнение — внешнее/внутреннее. Выпускаются для различных типов подключения (IDE, SCSI, LPT, USB). Отличаются невысокой надежностью: перебои питания, неисправные соединители, чрезмерный налет магнито-окислов на головках, магнитные и радиопомехи из близлежащих источников, чрезмерный износ или неграмотное обращение пользователя, множество внутренних электрических и механических проблем вызывают выход из строя дисков (иногда — и дисководов) с необратимой потерей всех данных; диски, записанные на одном устройстве, часто не читаются на другом, при этом проверки дисков на дефекты поверхности могут не давать результатов. Существует множество советов владельцам таких устройств о том, что следует и чего не следует с ними делать.

Устройства типа SuperDisk (LS-120)

Дисководы для работы со специальными 3,5″ дискетами повышенной емкости (120 Mб). Совместимы со стандартными дискетами 1,44 Mb. Принцип работы комбинированный магнитно-оптический. Лазерный луч разогревает магнитные частицы до точки Кюри, что приводит к их размагничиванию, далее записывается новая информация. Считывание информации производится лазером малой мощности, луч которого по-разному отражается от участков магнитооптического слоя с записанными на них логическими нулями и единицами. Выпускаются с 1997 года. Исполнение — внешнее/внутреннее. Подключение — IDE и LPT. Эксперты отмечают невысокую производительность устройств, проблемы с драйверами, иногда — нечитаемость записи при переносе дискет между дисководами разных производителей.

Устройства записи на компакт-диски (CD-R, CD-RW)

Конструкция всем известных компакт-дисков (CD, лазерных дисков) и первый формат записи на них (CD-DA: Compact Disk — Digital Audio, компакт-диск — цифровой звук) разработаны компаниями Sony и Philips в 1980 году и занесены в качестве промышленного стандарта в т.н. Красную книгу (Red Book). Принцип работы — оптический. Запись на портативных (непромышленных) CD-Recorder'ах осуществляется методом «выжигания» участков спиральной дорожки на зеркальной поверхности диска лазером повышенной мощности. Считывание осуществляется методом измерения яркости отражения лазерного луча пониженной мощности от затемненных («выжженных») и отражающих («невыжженных») участков дорожки с последующим подсчетом длин этих участков и переводом полученных значений в цифровую форму. Позиционирование луча лазера на поверхности диска происходит оптическим способом — отслеживанием лазером «разметки», нанесенной на поверхность диска. Емкость стандартного компакт-диска — 650 Mб. Исполнение — внешнее / внутреннее. Подключение устройств записи и чтения — IDE, SCSI.

Магнитооптические накопители

Идея магнитооптических накопителей (МО) зародилась в недрах IBM в начале 70-х, а первые промышленные образцы создала фирма Sony. На рынке магнитооптические диски и накопители появились в середине 80-х. Высокая сложность принципов работы магнитооптических накопителей неизбежно приводит либо к рекордно низкой (среди всех типов носителей информации) скорости записи информации на диск (что характерно для магнитооптики класса 3,5″), либо к сверхвысокой стоимости дисков и устройств для их записи (оборудование класса 5,25″). Несмотря на достаточно почтенный возраст технологии магнитооптической записи, производителям МО оборудования так пока и не удалось достичь соотношения между стоимостью устройств и скоростью их работы…

Mobile Rack

Mobile Rack не являются устройствами хранения информации в прямом смысле этого слова, но служат прекрасным дополнением к винчестеру, превращая его из стационарного накопителя данных в универсальное мобильное устройство, позволяющее не только хранить, но и переносить данные с компьютера на компьютер, причем делать это практически без ограничений по объему, с максимально возможным быстродействием и минимальными затратами на оборудование (самый дешевый Mobile Rack стоит около 150 рублей). Современный Mobile Rack (в простонародье «мобильный рак», или просто «рак») — это электронно-механическое устройство, состоящее обычно из двух частей. В одну (по-английски «картридж», по-русски часто называют «люлька») помещается носимый винчестер или дисковод. Вторая часть — «гнездо» (или «док»), содержит электронику для сопряжения с внутренностями компьютера и жестко крепится в пятидюймовом отсеке корпуса системного блока, подключаясь к одной из его шин (обычно — IDE или SCSI). В нее вставляется люлька (картридж) с переносным накопителем или дисководом, запираясь на ключ. В последнее время выбор подвижных раков стал очень богатым, а сами раки — один краше и дороже другого (есть даже цветные из прозрачного пластика).

Единственное условие применения Mobile Rack’а состоит в том, что все компьютеры, на которых вы собираетесь подключать и использовать картридж с винчестером, должен иметь одинаковые стационарные «доки» .

Flexi Drive Gembird

Flexi Drive Gembird, в свою очередь, еще более расширяет возможности винчестера, добавляя к мобильности картриджа Mobile Rack’а еще и универсальность подключения и использования. Достигается это за счет применения USB-адаптера, встраиваемого в мобильный корпус устройства и позволяющего подключать Flexi Drive с установленным в нем картриджем к любому современному компьютеру не только без всякой наладки или настройки, но даже без перезагрузки (это, однако, требует дополнительных электронных схем, что негативно сказывается на стоимости устройства). Данное устройство можно использовать с устройствами любого типа и любого объема, если они имеют интерфейс IDE (EIDE). В настоящее время это практически все модели винчестеров, устройства Zip, Jaz, магнитооптика и многое другое.

Заключение

Компания Matsushita Electronic (известная под торговой маркой Panasonic) вместе с SanDisk и Toshiba разработали стандарт Secure Digital, в котором учли последние веяния времени. Чтобы предотвратить несанкционированное копирование, носители Secure Digital (SD) снабжены средствами защиты от незаконного копирования. SD имеет размеры карт — 32×24×2,1 мм. Разъемы для них совместимы с модулями ММС. Пока стандарт только начал завоевывать рынок, но производители обещают уже в этом году довести емкость карт SD до 256 Мбайт. Сегодня уже анонсирован выпуск в формате SD модемов и других периферийных устройств. А возможность защиты авторских прав позволила продавцам выпустить в продажу книги и песни на этих носителях. Компания Sony разработала новый стандарт флэш-карт Memory Stick (MS). Эти 10-контактные устройства размерами 21,5×50×2,8 мм и массой 4 г стали опорой цифровой империи Sony, которая устанавливает их в свои цифровые плееры, фотоаппараты и видеокамеры, также игрушки и другие устройства. Совсем недавно года была выпущена новая модель MS емкостью 128-Мбайт и стоимостью 249 долл. Также существует разновидность MS MagicGate (с защитой от несанкционированного копирования), предназначенная для плееров. В настоящее время стандарт Memory Stick поддерживается почти исключительно устройствами производства концерна Sony. Из-за такой не универсальности они и не получили широкого распространения. Ну и в самом конце отметим, что большим плюсом считывателей является их способность некоторых моделей работать ни с одним, а с несколькими стандартами флэш-памяти.

Используемая литература:

1. А. Жаров — «Железо IBM 2000, или все о современном компьютере: выбор, модернизация, новые возможности»: Москва — «МикроАрт», 352 с.

2. Михаил В. Смирнов; http://www.smirnov.sp.ru/.