Носители информации, история их развития

Министерство образования и науки РФ Автономная некоммерческая организация

высшего профессионального образования

" Восточно-европейский институт экономики, управления и права"

Контрольно-курсовая работа

по дисциплине:

" АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ"

Выполнил: Иванов И.И.

Проверил: Федоров А.В.

Тула 2011

• Введение
• 1. История развития носителей информации
• 1.1 «Начало начал» или эпоха перфокарт
• 1.2 Эпоха магнитных лент
• 1.3 Оптические технологии
• 2. Виды и характеристики современных сменных носителей данных
• 2.1 Компакт-диск (Compact disc)
• 2.2 DVD (Digital Versatile Disc)
• 2.3 Флеш-память
• 2.4 Blu-ray disc (BD)
• 2.5 Сравнительный анализ современных сменных носителей данных
• 3. Перспективы развития сменных носителей данных
• 3.1 Закон Мура
• 3.2 Голографический многоцелевой диск (Holographic Versatile Disc)
• Заключение
• Библиографический список

Сменные носители данных для людей, чья деятельность хотя бы как-то связана с компьютерами представляют особую ценность: они позволяют быстро записать или прочитать, а также сохранить на достаточно длительное время различные объёмы информации (для современных носителей эти объёмы весьма велики). Хотя вопросы о скорости чтения и записи, а также ёмкости носителя, вероятно, всегда будут оставаться открытыми. Это связано с тем, что с каждым годом компьютерные технологии претерпевают существенные изменения в лучшую сторону, и возможности носителей, которые несколько лет назад могли нас удивить, сейчас кажутся совершенно обыденными или даже недостаточными.

Данная контрольно-курсовая работа представляет собой подробное описание основных современных сменных носителей информации, а также ретроспективу их развития и возможное развитие данных средств в будущем.

Целью контрольно-курсовой работы является сбор, систематизация и изучение информации по выбранной теме. В рамках сформулированной цели были реализованы следующие задачи, соответствующие структуре работы:

1) выявить основные этапы истории развития средств накопления данных;

2) сформировать достаточно полный перечень типов современных сменных носителей информации с представлением технологических аспектов их работы, краткой истории появления и классификацией их разновидностей;

3) обозначить основные тенденции и направления развития рассматриваемых технологий в будущем.

диск память носитель информация

1. История развития носителей информации

Для того чтобы вплотную приблизиться к современным сменным носителям данных, необходимо зайти издалека, а именно начать с событий, происходивших в XVIII веке во Франции, поскольку именно тогда были заложены основные принципы, на которых базируются даже самые современные технологии записи и хранения информации.

1.1 «Начало начал» или эпоха перфокарт

1725 год, Франция, город Лье. Текстильных дел мастер Базиль Бушон разработал совершенно новый способ управления ткацким 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.

Здесь нужно сделать лирическое отступление. 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.

Всемирный успех и известность пришли текстильному станку в 1801 году, когда Жозеф Мари Жаккард доработал технологию в очередной раз. Станок Жаккарда 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).

Далее следует обратить внимание на 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.

1.2 Эпоха магнитных лент

Дальнейшее развитие носителей данных можно назвать эпохой магнитных лент. В это время немецкий инженер Фриц Пфлюмер создал магнитную пленку. 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.

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. 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. 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.

Следующий этап связан с оптическими технологиями, которые стремительно вытесняли магнитные носители.

1.3 Оптические технологии

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.

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 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.

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. Следующая отправная точка — 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.

Что было дальше, знают все — появились записываемые и перезаписываемые DVD, объемные флэш-накопители и т. д. Примерно в 2000 году окончательно ушел в историю последний оплот эпохи магнитных пленок — видеокассеты. Сейчас на рынке носителей данных идут ожесточенные войны между HD-DVD и Blu-ray, технологиями нового поколения. А в будущем возможно внедрение в повседневный обиход голографических носителей, которые позволят осуществлять запись данных объёмом в десятки раз превышающем технические возможности современных средств.

2. Виды и характеристики современных сменных носителей данных

2.1 Компакт-диск (Compact disc)

Начать следует с пока всё ещё одного из самых распространённых сменных носителей, несмотря на то, что в скором времени (3−5 лет) прогнозируется полная замена данного формата на более технологичные и современные.

Компакт-диск — 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, КД-ПЗУ). 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.

Компакт-диски имеют в диаметре 12 см и изначально вмещали до 650 Мбайт информации (или 74 минуты звукозаписи). Согласно одной из легенд, разработчики рассчитывали объём так, чтобы на диске полностью поместилась девятая симфония Бетховена (самое популярное музыкальное произведение в Японии в 1979 году согласно специально проведённому опросу), длящаяся именно 74 минуты. Однако, начиная приблизительно с 2000 года, всё большее распространение получали диски объёмом 700 Мбайт, которые позволяют записать 80 минут аудио, впоследствии полностью вытеснившие диск объёмом 650 Мбайт. Встречаются и носители объёмом 800 мегабайт (90 минут) и даже больше, однако они могут не читаться на некоторых приводах компакт-дисков.

Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм. Принцип считывания информации лазером для всех типов носителей заключается в регистрации изменения интенсивности отражённого света.

2.2 DVD (Digital Versatile Disc)

Теперь внимание следует уделить очень популярному и определённо одному из наиболее часто используемых видов носителей информации — DVD. Это связано с тем, что принцип действия очень схож с компакт-диском.

DVD (ди-ви-ди, англ. Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск; также англ. Digital Video Disc — цифровой видеодиск) — носитель информации, выполненный в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт-дисков.

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 долл. Болванки объёмом 3,95 Гб стоили по 50 долл. 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). К консенсусу не пришли до сих пор, поэтому сегодня «DVD» официально вообще никак не расшифровывается.

Для считывания и записи DVD используется красный лазер с длиной волны 650 нанометров.

DVD по структуре данных бывают четырёх типов:

1. DVD-video — содержат фильмы (видео и звук).

2. DVD-audio — содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио-компакт-дисках).

3. DVD-data — содержат любые данные.

4. Смешанное содержимое.

В отличие от компакт-дисков, в которых структура аудиодиска фундаментально отличается от диска с данными, в DVD всегда используется файловая система UDF. Любой из типов носителей DVD может нести любую из четырёх структур данных.

Физически DVD может иметь одну или две рабочие стороны и один или два рабочих слоя на каждой стороне. От их количества зависит ёмкость диска (из-за чего они получили также названия DVD-5, — 9, — 10, — 14, — 18, по принципу округления ёмкости диска в Гб до ближайшего сверху целого числа). Информация о емкости данного вида носителя представлена в таблице 1.

Таблица 1 — Соответствие вида DVD емкости

Указанные цифры — приблизительные. На DVD данные записываются секторами; один сектор содержит 2048 байт. Поэтому точное значение ёмкости DVD можно определить умножением 2048 на число секторов на диске, которое слегка варьируется у различных типов DVD носителей:

Вместимость можно определить на глаз — нужно посмотреть, сколько рабочих (отражающих) сторон у диска и обратить внимание на их цвет: двухслойные стороны обычно имеют золотой цвет, а однослойные — серебряный, как компакт-диск. Заполненность однослойного диска также зачастую можно определить на глаз. При записи, как известно, изменяется структура рабочего слоя и его светоотражающие свойства. Поэтому на рабочей стороне диска, как правило, четко различима граница между занятой и свободной областями диска. Следует учитывать, что зависимость между «толщиной» записанной области и ее объемом, не линейна.

2.3 Флеш-память

Флеш-память — разновидность полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.

Она может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально — около миллиона циклов. Распространена флеш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов перезаписи — намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW. Флеш-память не содержит подвижных частей, так что, в отличие от жёстких дисков, более надёжна и компактна.

Благодаря своей компактности, дешевизне и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах — фото — и видеокамерах, диктофонах, MP3-плеерах, КПК, мобильных телефонах, а также смартфонах и коммуникаторах. Кроме того, она используется для хранения встроенного программного обеспечения в различных устройствах (маршрутизаторах, мини-АТС, принтерах, сканерах, модемах), различных контроллерах.

Однако основной сферой применения флеш-памяти в последнее время являются USB флеш-накопители, практически вытеснившие дискеты и CD. Одним из первых «флэшки» в 2002 году начал выпускать тайваньский концерн Transcend.

На конец 2008 г. основным недостатком, не позволяющим устройствам на базе флеш-памяти вытеснить с рынка жёсткие диски, является высокое соотношение цена/объём, превышающее этот параметр у жестких дисков в 2₃ раза. В связи с этим и объёмы флеш-накопителей не так велики. Хотя работы в этих направлениях ведутся. Удешевляется технологический процесс, усиливается конкуренция. Многие фирмы уже заявили о выпуске накопителей объёмом 256 ГБ и более. Например в ноябре 2009 года компания OCZ предложила SSD накопитель ёмкостью 1 Тб и 1,5 млн. циклов перезаписи.

Ещё один недостаток устройств на базе флеш-памяти по сравнению с жёсткими дисками — как ни странно, меньшая скорость. Несмотря на то, что производители SSD накопителей заверяют, что скорость этих устройств выше скорости винчестеров, в реальности она оказывается ощутимо ниже. Конечно, SSD накопитель не тратит подобно винчестеру время на разгон, позиционирование головок и т. п. Но время чтения, а тем более записи, ячеек флеш-памяти, используемой в современных SSD накопителях, больше. Что и приводит к значительному снижению общей производительности. Справедливости ради следует отметить, что последние модели SSD накопителей и по этому параметру уже вплотную приблизились к винчестерам. Однако, эти модели пока слишком дороги.

Ячейка флэш-памяти представляет собой транзистор, способный удерживать электроны и хранить их в течение нескольких лет. Запись в ячейки происходит при помощи специального электрического разряда, позволяющего многократно изменять содержимое каждой из них. Как известно, flash по-английски означает как «вспышка», так и «мгновенный». Флэш-память может быть внедрена практически во всех устройствах, где речь идет о цифровых технологиях. В том числе и в обычных компьютерах, правда, пока острой необходимости в замене винчестеров более дорогим видом памяти нет". Миниатюризация флэш-памяти и рост ее емкости позволят настолько увеличить объемы информации, хранимой мобильными устройствами, что в память сотовых телефонов можно будет записать фильмы, а ноутбуки смогут работать в автономном режиме вдвое дольше.

В настоящее время можно выделить две основные структуры построения флэш-памяти: на основе ячеек NOR и NAND. Структура NOR состоит из параллельно соединенных ячеек хранения информации, обеспечивающих произвольный доступ к любой ячейке и побайтовую запись данных. Структура NAND же использует последовательное соединение ячеек, формирующее многоуровневую иерархию элементов памяти. При таком построении массива памяти обращение к отдельным ячейкам невозможно, зато NAND позволяет значительно быстрее оперировать относительно крупными массивами данных.

Различия в организации структуры между NOR и NAND накладывают существенный отпечаток на их характеристики и, следовательно, на применение. Эти два типа памяти используются в разных устройствах. Там, где нужна высокая надежность и длительный жизненный цикл (мобильные телефоны, встроенная память, бытовая электроника), используется NOR. А в устройствах, где требуются быстрое считывание и запись информации (цифровые фотоаппараты, видеокамеры и плееры), используется NAND. Разумеется, рынок NAND-устройств гораздо шире" .

Помимо более быстрого доступа к ячейкам памяти NAND-носители обладают еще и более высокой плотностью размещения ячеек на кристалле, что позволяет получить большую емкость при одинаковых технологических нормах. Последовательная организация ячеек обеспечивает высокую степень масштабируемости, что делает NAND-флэш лидером в гонке наращивания объемов памяти. «Внедрение флэш-памяти сейчас переживает настоящий бум и развивается сразу по нескольким направлениям. Одним из самых перспективных направлений является использование флэш-памяти в ноутбуках — легкий и обладающий меньшим энергопотреблением носитель способен в будущем вытеснить обычный винчестер» .

Флеш-память наиболее известна применением в USB флеш-накопителях (англ. USB flash drive). В основном применяется NAND тип памяти, которая подключается через USB по интерфейсу USB mass storage device (USB MSC). Данный интерфейс поддерживается всеми ОС современных версий.

Благодаря большой скорости, объёму и компактным размерам USB флеш-накопители полностью вытеснили с рынка дискеты. Например, компания Dell с 2003 года перестала выпускать компьютеры с дисководом гибких дисков.

Как было сказано выше, флеш-память нашла своё применение в различного вида мобильных устройствах. В них применяются, так называемые, карты флеш-памяти. Существует несколько типов карт, применяемых в портативных устройствах:

1. CF (compact flash) — наиболее старый вид флеш-памяти. Очень распространён. Применяется в основном в фото и видео оборудовании.

2. MMC (multimedia card) — обладает контроллером памяти и высокой совместимостью с устройствами различного типа.

3. MMCmicro — миниатюрная карта памяти, использующаяся, как правило, в мобильных устройствах.

4. SD card (Secure digital card) — очень схож с MMC. Основное отличие — присутствие технологии защиты от несанкционированного доступа.

5. MiniSD — аналогичный SD тип, но обладающий меньшими размерами.

6. MicroSD — самый распространённый на данный момент вид флеш-памяти. Обладает наименьшими размерами.

2.4 Blu-ray disc (BD)

Blu-ray Disc, BD (англ. blue ray — синий луч и disc — диск) — формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом BDA.

Blu-ray (буквально «синий-луч») получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм)" синего" (технически сине-фиолетового) лазера. Представлен на международной выставке потребительской электроники Consumer Electronics Show, которая прошла в январе 2006 года. Коммерческий запуск формата Blu-ray прошел весной 2006 года.

Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12 см дисках того же размера, что и у CD/DVD. Эффективный «размер пятна», на котором лазер может сфокусироваться, ограничен дифракцией и зависит от длины волны света и числовой апертуры линзы, используемой для его фокусировки.

Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 23,3/25/27 или 33 Гб, двухслойный диск может вместить 46,6/50/54 или 66 Гб. Также в разработке находятся диски вместимостью 100 Гб и 200 Гб с использованием соответственно четырёх и восьми слоёв. Корпорация TDK уже анонсировала прототип четырёхслойного диска объёмом 100 Гб.

В 2009 году японская корпорация TDK сообщила о создании записываемого Blu-ray диска емкостью 320 Гигабайт. Новый десятислойный носитель полностью совместим с существующими приводами, сообщает сайт TechOn. Компания представит диск на выставке CEATEC, которая начнется в Японии 6 октября 2009 года.

На данный момент доступны диски BD-R (одноразовая запись) и BD-RE (многоразовая запись), в разработке находится формат BD-ROM. В дополнение к стандартным дискам размером 120 мм, выпущены варианты дисков размером 80 мм для использования в цифровых фото — и видеокамерах. Планируется, что их объём будет достигать 15 Гб для двухслойного варианта.

Данные о вместительности различных Blu-ray дисков представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Соответствие типа Blu-ray диска его ёмкости

2.5 Сравнительный анализ современных сменных носителей данных

В данном подразделе имеет смысл обобщить вышеизложенную информацию и охарактеризовать перечисленные носители информации с точки зрения их практичности.

Начать следует с того, что по принципу действия эти носители можно разделить на два типа. К первому типу я отнёс CD, DVD и Blu-ray. Информация на них записывается и считывается посредством лазеров с разной длиной волны. Так в Blu-ray технологии используется самый коротковолновый лазер, называемый технически синим. Отсюда и пошло название формата. Второй тип — это USB-накопители, основанные на технологии флеш-памяти, принцип работы которой базируется на полупроводниковых транзисторах.

По моему мнению два обозначенных типа отличаются не только технологически, но и точки зрения их удобства и практического применения. Лазерные диски требуют наличия на используемом компьютере специальных устройств для их чтения и записи, и если CD-приводы имеются практически на любом персональном компьютере, то с дисками Blu-ray дело обстоит по-другому. Данная технология не распространена, и своё применение нашла по большей части в лице Blu-ray-проигрывателей, которые воспроизводят видео наиболее высокого на данный момент качества. Но в сфере персональных компьютеров Blu-ray так и не прижился, и учитывая, что на смену ему приходят уже более современные голографические диски, вероятнее всего, эта технология так и не найдёт себе широкого применения в области компьютерных технологий. Вероятно, точно такая же судьба ждёт и последующие форматы лазерных дисков. Исходя из этого, можно сделать вывод, что практическое применения лазерных дисков очень негибкое. Поэтому большинство людей всё ещё пользуются устаревшими CD, DVD и даже 3,5-дюймовыми дискетами. На мой взгляд, это обусловлено тем, что современный пользователь в повседневной жизни пока не нуждается в столь вместительных носителях, и потому не склонен покупать специальные BD-приводы. Однако в других сферах применения, таких как видео высокого качества или архивирование больших массивов информации, подобные носители могут быть полезными.

Таким образом, хорошей альтернативой лазерным дискам являются USB-накопители на флеш-памяти, которые не требуют никаких специальных устройств и могут использоваться практически на любом компьютере. Для записи информации на них не нужно никакого дополнительного программного обеспечения, они устойчивы к внешним воздействиям, компактны, надёжны, обладают достаточно высокой скоростью чтения и записи, а также очень большим количество циклом перезаписи, чем лазерный диск похвалиться не может. Емкость современных «флешек» соответствует почти любым требованиям рядового пользователя. Благодаря всему вышеперечисленному флеш-память стала очень популярным сменным носителем данных.

3. Перспективы развития сменных носителей данных

3.1 Закон Мура

В 1965 году один из основателей корпорации Intel Гордон Мур сделал важное наблюдение: новые модели микросхем разрабатываются спустя примерно одинаковые периоды — через 18−24 месяца после появления своих предшественников, а их емкость за этот период возрастает примерно вдвое. Наблюдение, касающееся интеграции кремния, впоследствии блестяще подтвердилось: закономерность продолжает работать и в наше время, являясь основой для многочисленных прогнозов роста производительности. Впрочем, эволюция NAND-памяти даже обгоняет прогнозы, основанные на законе Мура: кристаллы емкостью 4 Гбит Samsung Electronics анонсировала в сентябре 2003 года и с тех пор фирме постоянно удавалось ежегодно удваивать емкость модулей памяти: последовательно выпускались пять поколений флэш-памяти NAND — 256 Мбит в 1999 году, 512 Мбит в 2000;м, 1 Гбит в 2001;м, 2 Гбит в 2002;м, 4 Гбит в 2003;м, 8 Гбит в 2004;м и 16 Гбит в 2005 году. Ускоренные темпы роста емкости объясняются использованием так называемого 70-нанометрового технологического процесса, позволяющего Samsung производить самые маленькие по размеру ячейки памяти — площадью всего 0,025 кв. мкм.

Препятствием на пути соблюдения закона Мура может стать некий технологический барьер: старые технологии могут оказаться бесполезными для дальнейшего наращивания объемов памяти — будут ли созданы новые? Информация о пределах возможности роста объемов флэш-памяти, как правило, закрытая: фирмы держат ее в секрете, равно как и о технологиях, которые разрабатываются в их недрах. Вся надежда лишь на то, что изобретательность разработчиков в ближайшие годы не оскудеет. «Закон Мура не технический, а, скорее, гуманитарный: ведь речь идет именно о возможности людей разрабатывать новые технологии. И все же это именно практический закон, его самое замечательное качество в том, что он действительно работает. Вот почему и инженеры, и экономисты еще долго будут им пользоваться в своих расчетах. Что касается отдаленного будущего, то я не стал бы создавать умозрительные построения» .

Безусловно, компьютерные технологии — это самая быстроразвивающаяся сфера науки. Каждый год, по меньшей мере, мощность компьютеров возрастает в 1,5−2 раза. Развитие технологий в области средств хранения информации, в том числе сменных носителей данных не уступает развитию процессоров. Если на начало 90-х годов максимальный объём информации на сменном накопителе мог составить 650 мегабайт, то сейчас эта цифра выросла приблизительно в 150 раз. А если взять в расчёт, все проводимые в данный момент разработки, то это число можно смело увеличить ещё в 10, а то и в 20 раз. При этом улучшается не только вместимость накопителя, но и другие его параметры, например, такие, как скорость чтения и записи, а также компактность.

Ниже будет уделено внимание современным разработкам в описываемой мной области, которые в скором времени имеют большие шансы стать такой же обыденной вещью, как CD или «флешка» .

3.2 Голографический многоцелевой диск (Holographic Versatile Disc)

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 ёмкость 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. 28 июня 2007 года HVD стандарт был утверждён и опубликован.

Хотя голографическая запись существует на рынке около 30 лет, до сих пор ее не удавалось вывести на массовый рынок. Основные сложности заключались в высокой стоимости дисков и приводов для их чтения, что было вызвано необходимостью повышенной точности производства. Также ранние образцы были крайне чувствительны к условиям окружающей среды. GE удалось преодолеть эти трудности, подобрав подходящий носитель, говорит Лорейн. Это и является основной инновацией.

Информация на голографические диски записывается путем разделения луча лазера на два потока. Один из них является опорным, а второй — сигнальным, который и содержит данные. Раньше на диски записывались голографические «страницы», содержащие по миллиону бит информации каждая. Эти страницы размещались в несколько тысяч слоев, которые сохранялись в сотнях различных мест на диске.

Время доступа новых дисков составляет 3 миллисекунды, а скорость передачи данных выше обычных DVD в пять раз. Голографические диски можно копировать в заводских условиях, что позволит им стать подходящими носителями для кинофильмов в очень высоком качестве. GE будет продавать лицензии на новую технологию сторонним компаниям. Первые диски для корпоративных клиентов и архивных хранилищ выйдут через один-два года. Спустя пару лет появятся устройства и носители для массового рынка.

Заключение

В результате проведённой работы можно обобщить всю вышеизложенную информацию.

" Началом начал" в развитии как носителей данных, так и вообще компьютерных технологий послужило изобретение автоматизированного ткацкого станка в XVIII веке. Это событие связано с появлением перфокарт. Далее следовала эпоха магнитных лент, которая ознаменована использованием бабин с плёнкой, кассет, а впоследствии появлением такого до сих пор достаточно распространённого носителя, как дискета. Затем следовали оптические технологии. Появлению каждой новой технологии характерно значительное увеличение ёмкости и улучшение других качеств носителей. К примеру, одна бабина с плёнкой содержала информацию эквивалентную десяти тысячам перфокарт.

Среди современных сменных носителей данных были выделены CD, DVD, Blu-ray и флеш-память. Первые три формата имеют схожий принцип работы: он основан на считывании информации при помощи лазера. Флеш-память работает по другому принципу — на основе транзисторов.

На данный момент наиболее технологичными носителями являются Blu-ray disc и флеш-память. Однако с точки зрения практичности в повседневном использовании преимущества имеют USB-накопители на основе флеш-памяти. Они меньше подвержены внешним воздействиям, обладают компактными размерами, большим количеством циклов перезаписи, а также независимы, то есть не требуют специальных устройств для их чтения.

В соответствии с законом Мура, каждые 1,5−2 года возможности компьютеров удваиваются, однако, в действительности, разработки в области носителей информации идут опережающими темпами. Одна из наиболее перспективных технологий на сегодняшний день — это голографические многоцелевые диски, предполагаемая информационная ёмкость которых может приблизиться к отметке в 4 терабайта.

Библиографический список

1. Http://www.blu-ray.com/faq.

2. Http://ru. wikipedia.org/wiki/Blu-ray.

3. Http://ru. wikipedia.org/wiki/Compact_disc.

4. Http://ru. wikipedia.org/wiki/DVD.

5. Http://ru. wikipedia.org/wiki/HVD.

6. Http://www.rbcdaily.ru.

7. Http://ru. wikipedia.org/wiki/Флеш_память.

8. Сакуров С. М. / Информационные технологии — М.: Астра, 2006.