Классификация устройств долговременного хранения информации

Самыми распространенными являются накопители на магнитных дисках, которые делятся на накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) и накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), и накопители на оптических дисках, такие как накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW и DVD-ROM.

Подробная характеристика устройств долговременного хранения информации

· Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД)

НЖМД - это основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Другие названия: жесткий диск, винчестер, HDD (Hard Disk Drive). Внешне, винчестер представляет собой плоскую, герметически закрытую коробку, внутри которой находятся на общей оси несколько жестких алюминиевых или стеклянных пластинок круглой формы. Поверхность любого из дисков покрыта тонким ферромагнитным слоем (вещество, которое реагирует на внешнее магнитное поле), собственно на нем хранятся записанные данные. При этом запись проводится на обе поверхности каждой пластины (кроме крайних) с помощью блока специальных магнитных головок. Каждая головка находится над рабочей поверхностью диска на расстоянии 0,5-0,13 мкм. Пакет дисков вращается непрерывно и с большой частотой (4500-10000 об/мин), поэтому механический контакт головок и дисков недопустим .

Существует огромное количество разных моделей жестких дисков многих фирм, таких как Seagate, Maxtor, Quantum, и т.д. Для обеспечения совместимости винчестеров, разработаны стандарты на их характеристики, определяющие номенклатуру соединительных проводников, их размещение в переходных разъемах, электрические параметры сигналов. Распространенными являются стандарты интерфейсов IDE (Integrated Drive Electronics) или ATA и более продуктивные EIDE (Enhanced IDE) и SCSI (Small Computer System Interface). Характеристики интерфейсов, с помощью которых винчестеры связаны с материнской платой, в значительной степени определяют производительность современных жестких дисков.

Среди других параметров, которые влияют на быстродействие HDD, следует отметить следующие:

• § скорость обращения дисков - в наше время выпускаются накопители EIDE с частотой обращения 4500-7200 об/мин, и накопители SCSI - 7500-10000 об/мин;
• § емкость кэш-памяти - во всех современных дисковых накопителях устанавливается кэш-буфер, ускоряющий обмен данными; чем больше его емкость, тем выше вероятность того, что в кэш-памяти будет необходимая информация, которую не надо считывать с диска (этот процесс в тысячи раз медленней); емкость кэш-буфера в разных устройствах может изменяться в границах от 64 Кбайт до 2Мбайт;
• § среднее время доступа - время (в миллисекундах), на протяжении которого блок головок смещается с одного цилиндра на другой. Зависит от конструкции привода головок и составляет приблизительно 10-13 миллисекунд;
• § время задержки - это время от момента позиционирования блока головок на нужный цилиндр до позиционирования конкретной головки на конкретный сектор, другими словами, это время поиска нужного сектора;
• § скорость обмена - определяет объемы данных, которые могут быть переданы из накопителя к микропроцессору и в обратном направлении за определенные промежутки времени; максимальное значение этого параметра равно пропускной способности дискового интерфейса и зависит от того, какой режим используется : PIO или DMA; в режиме PIO обмен данными между диском и контроллером происходит при непосредственном участии центрального процессора, чем больше номер режима PIO, тем выше скорость обмена; работа в режиме DMA (Direct Memory Access) разрешает передавать данные непосредственно в оперативную память без участия процессора; скорость передачи данных в современных жестких дисках колеблется в диапазоне 30-60 Мбайт/с.
• · Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД)

НГМД или дисковод вмонтирован в системный блок. Гибкие носители для НГМД выпускают в виде дискет (другое название флоппи-диск). Собственно, носитель - это плоский диск со специальной, достаточно плотной пленкой, покрытой ферромагнитным слоем и помещенной в защитный конверт с подвижной задвижкой в верхней части. Дискеты используются, в основном, для оперативного переноса небольших объемов информации с одного компьютера на другой. Данные, записанные на дискете можно защитить от стирания или перезаписи. Для этого нужно передвинуть маленькую защитную задвижку в нижней части дискеты таким образом, чтобы образовалось открытое окошко. Для того чтобы разрешить запись, эту задвижку следует переместить назад и закрыть окошко .

Основными параметрами дискеты является технологический размер (в дюймах), плотность записи и полная емкость. По размерам различают 3,5-дюймовые дискеты и 5,25-дюймовые дискеты (сейчас уже не используются). Плотность записи может быть простой SD (Single Density), двойной DD (Double Density) и высокой HD (High Density). Стандартная емкость 3,5-дюймовой дискеты - 1,44 Мбайт, возможно использование дискет емкостью 720 Кбайт. В настоящее время стандартом являются дискеты размером 3,5 дюйма, высокой плотности HD, имеющие емкость 1,44 Мбайт.

· Накопитель CD-ROM

Начиная с 1995 года, в базовую конфигурацию персонального компьютера вместо дисководов на 5,25 дюймов начали включать дисковод CD-ROM. Аббревиатура CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) переводится как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-дисков. Принцип действия этого устройства состоит в считывании цифровых данных с помощью лазерного луча, который отражается от поверхности диска. В качестве носителя информации используется обычный компакт-диск CD. Цифровая запись на компакт-диск отличается от записи на магнитные диски высокой плотностью, поэтому стандартный CD имеет емкость порядка 650-700 Мбайт. Такие большие объемы характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относятся к аппаратным средствам мультимедиа. Кроме мультимедийных изданий (электронные книги, энциклопедии, музыкальные альбомы, видеофильмы, компьютерные игры) на компакт-дисках распространяется разнообразное системное и прикладное программное обеспечения больших объемов (операционные системы, офисные пакеты, системы программирования и т.д.) .

Компакт-диски изготовляют из прозрачного пластика диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм. На пластиковую поверхность напыляется слой алюминия или золота. В условиях массового производства запись информации на диск происходит путем выдавливания на поверхности дорожки, в виде ряда углублений. Такой подход обеспечивает двоичную запись информации. Углубление (pit - пит), поверхность (land - лэнд). Логический нуль может быть представлен как питом, так и лэндом. Логическая единица кодируется переходом между питом и лэндом. От центра к краю компакт-диска нанесена единственная дорожка в виде спирали шириной 4 микрона с шагом 1,4 микрона. Поверхность диска разбита на три области. Начальная (Lead-In) расположена в центре диска и считывается первой. В ней записано содержимое диска, таблица адресов всех записей, метка диска и другая служебная информация. Средняя область содержит основную информацию и занимает большую часть диска. Конечная область (Lead-Out) содержит метку конца диска.

Для штамповки существует специальная матрица-прототип (мастер-диск) будущего диска, которая выдавливает дорожки на поверхности. После штамповки, на поверхность диска наносят защитную пленку из прозрачного лака.

Основные характеристики CD-ROM:

• § скорость передачи данных - измеряется в кратных долях скорости проигрывателя аудио компакт-дисков (150 Кбайт/сек) и характеризует максимальную скорость с которой накопитель пересылает данные в оперативную память компьютера, например, 2-скоростной CD-ROM (2x CD-ROM) будет считывать данные с скоростью 300 Кбайт/сек., 50-скоростной (50x) - 7500 Кбайт/сек.;
• § время доступа - время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах.

Основной недостаток стандартных CD-ROM - невозможность записывания данных, но существуют устройства однократной записи CD-R и многоразовой записи CD-RW.

· Накопитель CD-R (CD-RECORDABLE)

Внешне похожи на накопители CD-ROM и совместимые с ними по размерам дисков и форматам записи. Позволяют выполнить одноразовую запись и неограниченное количество считываний. Запись данных осуществляется с помощью специального программного обеспечения. Скорость записи современных накопителей CD-R составляет 4х-8х.

· Накопитель CD-RW (CD-REWRITABLE)

Используются для многоразовой записи данных, причем можно как просто дописать новую информацию на свободное пространство, так и полностью перезаписать диск новой информацией (предыдущие данные уничтожаются). Как и в случае с накопителями CD-R, для записи данных необходимо установить в системе специальные программы, причем формат записи совместимый с обычным CD-ROM. Скорость записи современных накопителей CD-RW составляет 2х-4х.

· Накопитель DVD (DIGITAL VIDEO DISK)

Устройство для чтения цифровых видеозаписей. Внешне DVD-диск похож на обычный CD-ROM (диаметр - 120 мм, толщина 1,2 мм), однако отличается от него тем, что на одной стороне DVD-диска может быть записано до 4,7 Гбайт, а на двух - до 9,4 Гбайт. В случае использования двухслойной схемы записи на одной стороне можно разместить уже до 8,5 Гбайт информации, соответственно на двух сторонах - около 17 Гбайт. DVD-диски допускают перезапись информации.

· Перспективы DVD

Наличие разных стандартов и спецификаций не говорит о том, что DVD технология стоит на месте. Усилия различных компаний сегодня направлены на внедрение технологии "голубого лазера" - с меньшей длиной волны. Это позволит увеличить плотность записи на дисках с вытекающим отсюда улучшением и других характеристик.

Компания Calimetrics Inc предложила технологию ML (multilevel), позволяющую в три раза повысить емкость стандартного DVD/CD. При этом нет необходимости совершать какие-либо доработки в механизме и оптике существующих приводов. Для внедрения новой технологии достаточно воспользоваться набором микросхем, разработанного этой компанией. Суть технологии заключается в возможности использовать в качестве информационной характеристики глубину питов (до 8 уровней) при работе с дисками. Отметим, что аналогичную технологию, но для CD дисков, разрабатывает компания TDK в сотрудничестве с другими фирмами.

• · Форматы DVD только для чтения
• Ш DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory)

Диски формата DVD-ROM предназначены для использования в компьютерной технике. Информация заносится на диск единственный раз - при его производстве.

Прогресс устройств DVD во многом повторяет путь, пройденный CD, и направлен главным образом на улучшение скоростных характеристик и введение функции записи. Устройства DVD-ROM первого поколения использовали режим CLV и считывали с диска со скоростью 1.38 Мб/с (в традиционном обозначении для DVD это 1х). Устройства второго поколения могли читать DVD с вдвое большей скоростью - 2х (2.8 Мб/с). Современные DVD-ROM - устройства третьего поколения - используют режим контроля вращения (CAV) с максимальной скоростью чтения 4х-6х (5.5 - 8.3 Мб/с) и более. Современные DVD-ROM приводы (дисководы) поддерживают чтение практически всех форматов, включая диски CD .

Формат DVD-Video предназначен для хранения и воспроизведения видео. Как и DVD-ROM, эта спецификация определяет возможность только чтения информации - воспроизведение записей с помощью видеоплееров (видеорекодеров). Спецификация базируется на формате DVD-ROM, но предусматривает специальный способ размещения данных, предотвращающий возможность побитового копирования дисков. Видеоматериалы в закодированном виде размещаются на диске в процессе его производства. Воспроизведение DVD-video возможно только на бытовых видеоплеерах (видеорекодерах) или на DVD-дисководах, подключенных к компьютеру. При использовании компьютерного оборудования декодирование информации осуществляется либо аппаратно, либо программными средствами. Современная спецификация обеспечивает запись на диск высококачественного видео (до 2-х часов в формате сжатия MPEG-2). А также многоканальное звуковое сопровождение на 8 языках, выбор экранного формата, титры на 32 языках, интерактивное управление посредством экранного меню, до 9 угловых направлений просмотра, защиту от нелегального копирования, разграничение просмотра видеопродукции по регионам, управление доступом детей к видеоматериалам.

Новое поколение музыкального формата после CD. Спецификацией формата определены высококачественный многоканальный звук, поддержка широкого диапазона качества звука (квантование 16, 20, 24 бит при частоте от 44,1 до 192 кГц), воспроизведение DVD плеерами CD дисков, поддержка дополнительной информации (включая видео, текст, меню, заставки, удобную навигационную систему), связь с осуществляющими информационную поддержку web-сайтами, расширение возможностей при появлении новых технологий.

Существуют две версии формата DVD-Audio: просто DVD-Audio - только для звукового содержания и DVD-AudioV - для звука с дополнительной информацией.

Выработаны специальные меры защиты дисков от пиратского копирования.

• · Форматы DVD для многократной записи
• Ш Многократная запись

Все известные спецификации перезаписываемых DVD дисков используют технологию многократной записи, основанную на физическом принципе смены фазового состояния (кристаллическое/аморфное) информационного слоя под воздействием лазера с длиной волны 650 (635) нм (phase-change recording). Считывание информации осуществляется путем определения оптических характеристик информационного слоя в различных его фазовых состояниях при отражении лучей лазера (того же, что и при записи).

Ш DVD-RAM (Digital Versatile Disc Random Access Memory)

Перезаписываемый формат, разработанный компаниями Panasonic, Hitachi, Toshiba.

Формат одобрен DVD-форумом в июле 1997 г. Оборудование и диски этого формата тестировались в течение 3-х месяцев в более чем 20 компьютерных компаниях-производителях всего мира. Свыше 160 участников форума проголосовало за принятие спецификации. На сегодня это самый распространенный DVD формат в компьютерной индустрии.

DVD-RAM приводы читают диски DVD-ROM. В свою очередь, диски DVD-RAM могут быть прочитаны только приводами DVD-ROM так называемого третьего поколения, выпускаемыми с середины 1999г.

Первое поколение дисков DVD-RAM вмещало 2.6 ГБ на сторону. Диски современного - второго - поколения несут 4.7 ГБ на стороне или 9.4 ГБ для двусторонней модификации .

Выпускаются два типа односторонних DVD-RAM дисков - в картридже и без картриджа. Диски в картридже в основном предназначены для бытовой видеоаппаратуры, где необходимо исключить влияние внешних факторов при интенсивном ручном использовании. Картриджи в свою очередь могут быть двух видов - открываемые и цельные.

Важнейшие достоинства дисков формата DVD-RAM - это возможность перезаписи до 100 000 раз и наличие механизма коррекции ошибок записи.

Самое большое число циклов перезаписи среди всех DVD, механизм коррекции ошибок и произвольный доступ к диску, как при записи, так и при чтении предопределили максимальную эффективность этого формата во вторичных устройствах хранения данных. Подавляющее большинство устройств массового хранения информации - роботизированные DVD библиотеки - использует именно эту технологию.

Диски DVD-RAM могут использоваться для записи и воспроизведения потокового видео на оборудовании, поддерживающем спецификацию DVD-VR (см. ниже).

Ш DVD+RW (Digital Versatile Disc ReWritable)

Формат DVD+RW продвигается только его разработчиками - компаниями Hewlett-Packard, Mitsubishi Chemical, Philips, Ricoh, Sony и Yamaha (не поддержан DVD-форумом).

На дисках DVD+RW можно записать как потоковое видео или звук, так и компьютерные данные. Диски формата DVD+RW могут быть перезаписаны около 1000 раз.

На базе DVD+RW создан формат записи потокового видео - DVD+RW Video Format. Устройства и диски, работающие в этом формате, позиционируется на рынке как полностью совместимые с оборудованием, работающим в форматах DVD-Video. Это значит, что диски DVD+RW, содержащие видеоматериалы, могут быть воспроизведены на выпущенной ранее бытовой аппаратуре DVD .

Компания Philips заявила о начале выпуска своего DVD видеорекордера в сентябре 2001 г. Диски формата DVD+RW, записанные на этом устройстве, также читаются обычными DVD-Video плеерами. Это решение было предложено как ответный шаг на принятую DVD форумом спецификацию DVD-VR (см. ниже).

Ш DVD-RW (Digital Versatile Disc ReRecordable)

Встречаются другие названия этого формата: DVD-R/W и реже DVD-ER.

DVD-RW - формат многократной записи, разработанный компанией Pioneer. Диски формата DVD-RW вмещают 4,7 ГБ на одну сторону, выпускаются в односторонней и двусторонней модификациях и могут быть использованы для хранения видео, аудио и других данных.

Диски формата DVD-RW могут быть перезаписаны до 1000 раз. В отличие от форматов DVD+RW и DVD-RAM диски DVD-RW могут быть прочитаны на приводах DVD-ROM первого поколения.

Компания TDK заявляет, что долговечность выпускаемых ею дисков DVD-RW составляет около 100 лет.

• · Форматы DVD для однократной записи
• Ш DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable)

DVD-R - формат однократной записи, разработанный компанией Pioneer. Устройства на базе этого формата были первыми, которые записывали на дисках DVD. Технология записи аналогична используемой в CD-R и базируется на необратимом изменении под воздействием лазера спектральных характеристик информационного слоя, покрытого специальным органическим составом .

На диски DVD-R могут быть записаны как компьютерные данные, мультимедийные программы, так и видео/аудио информация. В зависимости от типа записанной информации диски могут быть прочитаны на других, совместимых с записанным форматом типах устройств, включая DVD-Video видеоплееры и большинство DVD-ROM приводов. Односторонние диски DVD-R вмещают 4,7 или 3,95 ГБ на сторону. Двусторонние диски выпускаются только общей емкостью 9,4 ГБ (4,7 ГБ на сторону). В настоящее время формат не поддерживает технологию записи в два слоя.

Долговечность дисков DVD-R оценивается сроком более 100 лет. Для защиты от нелегального копирования разработаны две спецификации: DVD-R(A) и DVD-R(G). Две эти версии одной спецификации используют различную длину волны лазера при записи информации. Таким образом, диски могут быть записаны только на соответствующем их спецификации оборудовании. Воспроизведение дисков может осуществляться одинаково успешно на любом оборудовании, поддерживающем формат DVD-R.

DVD-R(A) (DVD-R for Authoring) используется в профессиональных приложениях. В частности, поддержка специального формата (Cutting Master Format) позволяет применять эти диски для записи исходной реплики информации (премастеринг) вместо обычного использования для этих целей DLT лент.

DVD-R(G) (DVD-R for General) предназначена для более широкого применения. Диски этого формата защищены от возможности побитового копирования на них информации с других дисков. Формат поддерживается в устройствах массового хранения (например, в роботизированных DVD библиотеках, предлагаемых самой компанией Pioneer) .

Спецификация DVD-VR основана на DVD-RAM и поддержана DVD-форумом. Формат DVD-VR позволяет записать в реальном времени до 2 часов высококачественного видео в формате MPEG-2 на односторонний диск DVD-RAM емкостью 4,7 ГБ и обеспечивает такие возможности, как редактирование уже записанных видеоматериалов, запись различных типов статических изображений. Электронику на базе этого формата выпускают, к примеру, компании Panasonic, Toshiba, Samsung, Hitachi.

У каждого пользователя есть информация, которую хотелось бы сохранить на длительное время. Фото, видео, аудио или важные документы. Однако, просто записать их на жесткий диск и не трогать недостаточно. Постепенно накопитель изнашивается, к тому же не стоит забывать про сбои или повреждения. В данной статье будет описано то, как правильно хранить информацию для лучшей сохранности.

Общие принципы безопасного хранения информации

• Необходимо делать несколько копий . Действительно важные файлы лучше записать на несколько устройств или накопителей, что позволит с большей вероятностью сохраниться хоть одному носителю в случае непредвиденных обстоятельств.
• Данные лучше хранить в широко распространенных и известных форматах . Если это текстовый документ, то лучше сохранить его в формате txt, чем в каком-то экзотическом. Вероятность того, что через десяток лет будут программы способные открыть самый распространенный формат гораздо выше, чем если это будет файл, который способна запускать лишь пара утилит.
• Чем целее данные, тем лучше. Не стоит зашифровать , архивировать или сжимать данные. В случае небольшого повреждения обычного файла есть хорошие шансы на его запуск, а в случае повреждения архивированного или шифрованного шансы небольшие.
• Также не стоит забывать проверять свои данные время от времени, если носителю много лет или есть сомнения в его целостности, то лучше будет пересохранить информацию на новый накопитель, также хорошей идеей будет использование новых устройств и типов записи.

Использование традиционных накопителей

В этом разделе будут описаны стандартные варианты хранения информации, а также преимущества и недостатки каждого из них.

1. CD, DVD, Blu-Ray теоретически, эти накопители способны хранится очень долго, также, как и информация на них. Однако, здесь существует множество нюансов, поэтому этот способ будет рассмотрен более подробно ниже.
2. Облачные хранилища . В них данные могут хранится неограниченно долго. Это в идеальном мире. Фактически, они будут там пока это выгодно компаниям и приносит им выгоду. К тому же, судя по лицензионным соглашениям, никакой ответственности за сохранение информации они не несут. К тому же, пользователь может просто забыть пароль или его могут взломать. Так что нет никакой гарантии, что здесь эта информации будет сохранена надежнее, чем на обычном жестком диске.

Используем оптические диски

Этот способ является самым надежным в плане долговечности, некоторые производители называют сроки чуть ли не в сотню лет. Однако многие сталкивались с такой ситуацией, что болванка может не читаться не то, что через пару лет, а даже через несколько месяцев. Этому есть несколько причин.

На что обратить внимание при выборе диска

В дисках очень важны материалы из которых изготовлен отражающий и записываемый слои, а также остальные части диска.

Записываемый слой в идеале должен состоять из фталоцианина , а отражающий слой из золота или серебра. Хотя производители могут подобрать и другое сочетание веществ. К тому же пользователи такие тонкости не нужны. Все, что нужно знать — это то, что диски для длительного хранения данных имеют в своем названии отсылку к архивам или прямо называются архивными, например, DVD-R Mitsui MAM-A Gold Archival или Verbatim UltraLife Gold Archival . Стоят они гораздо дороже и найти их в магазинах вряд ли получится, придется заказывать в других странах. К тому же, стоят они гораздо дороже обычных дисков, зато и хранят информацию дольше, до 100 лет.

Из доступных вариантов можно приобрести Verbatim или Sony , произведенные в Тайване.

Далее представлена диаграмма, которая отображают количество ошибок считывания информации с диска в зависимости от времени, проведенного им в агрессивной среде.

Millenniata M-Disk

Как видно из графика, эта фирма выпускает одни из надежнейших дисков. Фактически, большая часть отличий состоит в материале и способе записи. На этих носителях используется не органический, а стеклоуглеродный слой для записи информации.

При этом, вместо смены цвета, как делается при записи обычных оптических накопителей, здесь в прямом смысле происходит прожиг материала.

Это позволяет данным хранится гораздо дольше, и они меньше зависят от внешних факторов. Можно найти множество роликов в интернете, в которых над этими дисками издеваются как могут, а они продолжают работать. Так что, если информация действительно будет хранится долгое время, стоит задумать о приобретении дисков этого производителя.

Введение

Современное общество характеризуется интенсивным развитием технических и программных средств. На основе своевременного пополнения, накопления, переработки информационного ресурса возможно рациональное управление и принятие верных решений. Особенно важным это является для сферы экономики. Постоянный рост информационных потоков предъявляет повышенные требования к применению устройств хранения данных. В этой связи рассмотрение вопроса, касающегося средств долговременного хранения информации, представляется весьма актуальным.

В данной работе внимание уделяется отдельному элементу архитектуры персонального компьютера, известному как «внешняя память». Изложение материала начинается с формирования общего представления о предмете изучения. Далее следует освещение важнейших составных частей выбранной темы. Каждый раздел последовательно раскрывает особенности указанных устройств, в частности, сущность средства, его функции, технические характеристики, сфера и условия применения.

Практическая часть представленной работы посвящена решению экономической задачи. По приведенным данным производился расчет общей суммы возврата по кредитному договору. Аналогичные подсчеты могут применяться в ряде экономических и финансово-кредитных организаций. Вычисления сопровождаются комментариями к алгоритму выполнения задания, построением соответствующих таблиц и графического элемента.

Работа выполнялась на ПК IBM стандартной конфигурации, включающей системный блок, монитор, клавиатуру, мышь со следующими характеристиками: 64-разрядный микропроцессор Celeron 2,4 ГГц, ОЗУ 1024 Мб, жесткий диск Samsung с объемом 80 Гб, дисковод 3,5" Samsung, CD-RW LG 52x32x52, монитор Acer 17" с разрешением 1280х1024. Работа велась в ОС Windows XP с использованием текстового редактора Microsoft Office Word 2003, табличного процессора Microsoft Office Excel 2003, входящих в интегрированный ППП Microsoft Office 2003.

1. Устройства долговременного хранения данных на ПК

Введение 4

1.1. Классификация устройств внешней памяти ПК 5

1.2. Описания конкретных видов 6

Дискета 6

Компакт-диск 7

Жесткий диск 12

Flash-память 18

Заключение 20

Введение

Персональный компьютер предназначен для автоматизации процесса обработки информации. При этом данные в ЭВМ заносятся с помощью устройств ввода и подлежат дальнейшей обработке. Однако довольно часто возникает необходимость хранения и переноса больших объемов информации. Постоянное хранение таких информационных массивов в памяти компьютера представляется нерациональным. При учете таких факторов широкое применение находят устройства долговременного хранения данных, которые еще называют внешней памятью.

Внешняя (долговременная) память (ВЗУ – внешнее запоминающее устройство) предназначена для длительного хранения про-грамм и данных, не используемых в данный момент в оперативной памяти ПК, и является энергонезависимой, т.е. целостность ее содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение ПК. В отличие от оперативной памяти внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).

Классификация устройств внешней памяти ПК

Устройства внешней памяти или, иначе, внешние запоминающие устройства весьма разнообразны. Их можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носи-теля, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д.

Один из возможных вариантов классификации ВЗУ представлен ниже на рис. 2.

Рис. 2. Классификация ВЗУ

Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения - носителя.

В зависимости от типа носителя все ВЗУ можно подразделить на накопители на маг-нитной ленте и дисковые накопители.

Накопители на магнитной ленте, в свою очередь, бывают двух видов: накопители на бобинной магнитной ленте (НБМЛ) и накопители на кассетной магнитной ленте (НКМЛ - стримеры). В ПК используются только стримеры.

Накопители на дисках - устройства для записи / чтения с магнитных (оптических) носителей. Назначение этих накопителей: хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что ПК может "обратиться" к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно, где бы ни находилась головка записи/чтения накопителя.

Таким образом, к основным устройствам длительного хранения данных можно отнести:

накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);

накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);

накопители на оптических дисках (CD, CD-RW);

накопители на записывающих магнитооптических дисках;

накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

1.2 Описание конкретных видов:

Дискета

Дискета - портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х - начале 2000-х годов. Вместо термина «дискета» иногда используется аббревиатура ГМД - «гибкий магнитный диск» (соответственно, устройство для работы с дискетами называется НГМД - «накопитель на гибких магнитных дисках», жаргонный вариант - флоповод, флопик, флопарь от английского floppy-disk).

Обычно дискета представляет собой гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферримагнитным слоем , отсюда английское название «floppy disk» («гибкий диск»). Эта пластинка помещается в пластмассовый корпус, защищающий магнитный слой от физических повреждений . Оболочка бывает гибкой или прочной. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью специального устройства - дисковода (флоппи-дисковода).

Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения.

В настоящее время дискеты практически повсеместно вытеснены более емкими и обладающими гораздо меньшей удельной стоимостью видами накопителей. К таковым относятся, прежде всего, накопители на флэш-памяти, записываемые CD и DVD-диски (в особенности DVD-RAM).

Компакт-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). 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.

Компакт-диски изготавливаются из поликарбоната толщиной 1,2 мм, покрытого тончайшим слоем алюминия (ранее использовалось золото) с защитным слоем из лака, на котором обычно наносится графическое представление содержания диска. Поэтому, вопреки распространённому мнению, компакт-диск, никогда не следует класть вверх ногами (этикеткой вниз), так как отражающий алюминиевый слой, на котором и хранятся данные, снизу защищён, как было сказано выше, 1,2-миллиметровым слоем поликарбоната, а сверху - лишь тонким слоем лака. Кроме того, на отражающей стороне имеется кольцевой выступ высотой 0,5 мм, позволяющий диску, положенному на ровную поверхность, не касаться этой поверхности. В центре диска расположено отверстие диаметром 15 мм (при желании диск можно переносить, надев на палец, вообще не прикасаясь к его поверхности).

Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки так называемых питов (углублений), выдавленных на алюминиевом слое (в отличие от технологии записи CD-ROM 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.

Чтобы вам было легче представить отношение размеров диска, и пита: если компакт-диск был бы величиной со стадион, пит был бы размером примерно с песчинку.

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).

Скорость чтения/записи CD указывается кратной 150 KБ/с (то есть 153 600 байт/с). Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) CD дисков, равную 48 * 150 = 7200 KБ/с (7,03 MБ/с).

Вес диска без коробки составляет ~15,7 гр. Вес диска в обычной (не «слим») коробке равен ~74 гр.

Shape CD (фигурный компакт-диск) - оптический носитель цифровой информации типа CD-ROM, но не строго круглой формы, а с очертанием внешнего контура в форме разнообразных объектов, таких как портреты, машины, самолёты, диснеевские персонажи, сердечки, звёздочки, овалы, в форме кредитных карточек и т. д.

Существуют и диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disc Recordable) для однократной записи и CD-RW (Compact Disc ReWritable) для многократной. В таких дисках отражающая способность питов и промежутков между ними должны имитироваться другим способом. Это достигается добавлением красителя между золотой (алюминиевой) поверхностью и слоем поликарбоната. В изначальном состоянии уровень красителя прозрачен и позволяет лучу лазера свободно проходить через него и отражаться от золотого(алюминиевого) покрытия. Во время записи лазер переходит в режим повышенной мощности(8-16мВт). Когда лазер попадает на краситель, он нагревает его, разрушая химические связи, и образует темные, непрозрачные пятна. При чтении лучом лазера с мощностью 0,5 мВт фотодетектор замечает разницу между прожженными пятнами и нетронутыми областями. Это различие интерпретируется так же, как и разница между выемками и ровными поверхностями на обычных компакт дисках.

Надежное хранение информации - проблема, знакомая большинству современных предприятий, при разрешении которой всегда встает вопрос: как при относительно небольших затратах получить качественный результат? Хранение документации в электронном виде обеспечивает не только ее сохранность, но и беспрепятственную доступность в реальном режиме времени.

Для долговременного и надежного хранения архивной информации в электронном виде применяются различные типы носителей информации. Главное требование, предъявляемое к таким носителям, это исключение возможности физически внести изменения в архивные данные или удалить их. Информационный носитель должен обеспечивать однократную запись и при этом иметь возможность многократного считывания информации. Этим требованиям соответствует информационный носитель типа WORM – Write Once, Read Many (один раз записать, много раз считать). К другим основным требованиям, предъявляемым к информационным носителям, относятся долговечность и максимальная емкость хранения архивных данных.

Жёсткие диски.

Применение жестких дисков позволяет организовать так называемое «оперативное» хранилище архивных данных, которое предоставляет постоянный on-line доступ к архивным документам. Ядром такого хранилища является многоуровневая архитектура архивного хранения данных, в которой часто запрашиваемые архивные данные хранятся на «быстрых» жёстких дисках с внешним интерфейсом Fibre Channel (FC) или Serial Attached SCSI (SAS), а редко запрашиваемые архивные данные хранятся на «медленных» жёстких дисках с внешним интерфейсом Serial ATA (SATA) и NL-SAS.

Бытует мнение, что системы резервного копирования - это обуза для IT бюджета, а для IT подразделения, так сказать, лишняя головная боль. Но… Производители систем хранения данных (СХД) на жёстких дисках всех уровней всё-таки рекомендуют использовать в составе таких решений системы резервного копирования на ленточные носители, с помощью которых создаётся копия данных, из которой, в случае отказа в работоспособности СХД, можно будет восстановить данные.

Ленточные носители.

Основное предназначение ленточных носителей - это создание резервных копий оперативных данных (backup). На основе ленточных носителей можно также организовать архивное хранение информации. Решения на ленточных носителях предоставляют неоперативный (near-line) доступ к архивной информации. Основой такого решения является роботизированный накопитель на ленточных носителях. На сегодняшний день, объёмы хранения данных на одном ленточном носителе в формате LTO-5 составляет 1,5 ТБ (3 ТБ с возможностью компрессии данных). Поэтому системы хранения данных на ленточных носителях используются для надежного хранения информации больших объёмов архивных данных. Эти решения имеют и ряд серьезных недостатков. Ленты размагничиваются, рвутся, необходимо постоянно перематывать ленту в картриджах, на поиск конкретного файла затрачивается много времени, пока перемотается лента в картридже до нужного места, недолговечность носителя вынуждает периодически переносить данные со старой ленты на новую ленту. При организации off-line хранения, картриджи с архивными данными необходимо хранить в помещениях с определёнными требованиями к окружающей среде или в специализированных шкафах.

Оптические носители.

Для организации долговременного хранения архивных данных необходимо использовать накопители на оптических дисках. Такие накопители обеспечивают выполнение всех требований, предъявляемых к архивному хранилищу и хранению архивных данных. Высокая надежность, длительные сроки хранения архивных данных, бесконтактная работа с носителями, аутентичность и неизменяемость архивных данных, быстрый произвольный доступ к архивным данным, высокая емкость оптических носителей, организация off-line хранения архивных данных являются важными параметрами при выборе в пользу оптических носителей.

На сегодняшний день самым популярным форматом записи на оптический носитель является Blu-ray формат, который обеспечивает высокую плотность архивирования до 100 ГБ на каждый оптический носитель. Поддержка WORM на аппаратном уровне позволяет хранить, записанные на оптические носители, архивные данные, которые впоследствии невозможно удалить или изменить. А «открытый» формат записи типа UDF позволяет считывать архивную информацию в любом устройстве, которое поддерживает работу с такими оптическими носителями. Основная задача - хранить редко запрашиваемые и не изменяемые архивные данные. Практика показывает, что объём таких данных составляет около 80% всего объёма данных, хранящихся на оперативном (on-line) хранилище. При этом, 20% этих архивных данных никогда не будут востребованы. Отправляя такие данные в архивное хранилище на основе оптических носителей, Заказчик может освободить до 80% объёма хранения на оперативном (on-line) хранилище, что повлечёт за собой уменьшение объёмов и размеров «окна» резервного копирования.

Решения на оптических носителях предоставляют неоперативный (near-line) доступ к архивной информации. Объём хранения архивных данных в накопителе на оптических носителях и количество считывающих устройств определяется согласно техническому заданию. Поддерживаются различные типы построения архивных решений, вплоть до «зеркалирования» архивных данных между территориально распределёнными накопителями на оптических носителях. Бесконтактная работа с оптическими носителями позволяет исключить возможность повреждения рабочих поверхностей оптических носителей. Обеспечивается обратная совместимость с предыдущими типами оптических носителей типа CD\DVD. При организации архивного хранения данных на основе накопителе на оптических носителях не требуется создавать резервные копии этих данных.

Преимущества и недостатки

Жёсткие диски

• Оперативный доступ к архивной информации
• Произвольный доступ к архивной информации
• Популярность решения
• Высокое энергопотребление
• Дороговизна решения
• Требуется создавать резервные копии архивных данных
• Минимальные «сроки» жизни (максимум 3 года)
• При выходе из строя механической части жёсткого диска, данные восстановить практически невозможно
• Не предназначены для организации off-line хранения

Ленточные носители

• Большие объёмы хранения архивных данных
• Высокая скорость записи информации на ленточные носители
• Низкое энергопотребление
• Высокая совокупная стоимость владения
• Минимальные «сроки» жизни (в среднем до 5 лет)
• «Закрытый» формат записи информации на ленточные носители
• Низкое время доступа на чтение (минимум 5 мин)
• Потеря информации при воздействии электромагнитного излучения
• Возможность механического повреждения (разрыв ленты)

Оптические носители

• Энергонезависимость оптических носителей
• Срок хранения архивной информации от 50 лет
• Поддержка функции WORM на аппаратном уровне (неизменяемость архивных данных)
• Возможность организации off-line хранения архивных данных
• «Открытый» формат записи (UDF) на оптические носители
• Низкая совокупная стоимость владения
• Низкое потребление электроэнергии

Заключение

Большинство специалистов в сфере построения архивных решений сходятся во мнении, что для архивного хранения информации с возможностью оперативного доступа к ней лучше всего применять многоуровневую структуру архивного хранения данных. Основным критерием в выборе решения должна быть не дешевизна, а механизм сохранения и защиты архивных данных, который реализован в этом решении. Перед тем, как сделать окончательный выбор, необходимо проверить всё оборудование и программное обеспечение на совместимость.

С появлением компьютеров очень остро встал вопрос хранения информации, которая изначально подавалась в цифровом виде. И сейчас эта проблема весьма актуальна, ведь те же фотографии или видео хочется сберечь на долгую память. Именно поэтому изначально придется найти ответ на вопрос о том, для долговременного хранения информации служат какие устройства и носители. Также следует в полной мере оценить все их преимущества и недостатки.

Понятие информации и способы ее хранения

В наше время на компьютерах можно встретить несколько основных типов информационных данных. Наиболее распространенными формами являются текстовые, графические, аудио, видео, математические и другие форматы.

В самом простом варианте для хранения информации служат жесткие диски компьютеров, на которые пользователь сохраняет файл изначально. Но это только одна сторона медали, ведь для того, чтобы эту информацию просмотреть (извлечь), нужна как минимум операционная система и соответствующие программы, которые по большому счету тоже представляют собой информационные данные.

Интересно, что в школах на уроках информатики при выборе правильного варианта ответа на такие вопросы часто встречается утверждение, что, мол, для долговременного хранения информации служит оперативная память. И школьники, не знакомые со спецификой и принципами ее работы, считают это верным ответом.

К сожалению, они ошибаются, поскольку в ОЗУ хранится только информация о запущенных в данный момент процессах, а при их завершении или перезагрузке системы оперативная память полностью очищается. Это похоже на принцип действия некогда популярных детских игрушек для рисования, когда на экране сначала можно было что-то нарисовать, а потом встряхнуть игрушку, и рисунок исчезал, или когда учитель стирает с классной доски текст, написанный мелом.

Как информация сохранялась раньше

Самый первый метод сохранения информации в виде наскальных рисунков (кстати, графика) известен еще с незапамятных времен.

Намного позже с появлением речи сохранение информации стало представлять собой процесс, так сказать, передачи из уст в уста (мифы, легенды, былины). Письменность привела к тому, что стали появляться книги. Не забывались и картины или рисунки. С появлением технологий фотографии, записи звука и видео, на информационном поле появились соответствующие носители. Но все это оказывалось недолговечным.

Устройство для долговременного хранения информации: основные требования

Что же касается компьютерных систем, следует четко понимать, каким именно требованиям должны соответствовать современные носители, чтобы информация хранилась на них максимально долго.

Самое главное требование - долговечность и устойчивость к износу и физическим или другим повреждениям. И применительно к любому типу носителей о временных промежутках можно говорить весьма относительно, ведь, как известно, «ничто не вечно под Луной».

Для долговременного хранения информации служат какие носители

Теперь перейдем непосредственно к устройствам, на которых данные любого типа можно хранить, если не вечно, то по крайней мере достаточно долго. Итак, для долговременного хранения информации служат носители каких типов?

Среди наиболее часто используемых применительно к компьютерной технике выделяют следующие:

• внутренние и съемные жесткие и ZIP-диски компьютеров;
• оптические CD-диски, DVD- и Blu-ray-носители;
• флэш-память любого типа;
• дискеты (сейчас используются крайне редко).

Преимущества и недостатки носителей

Как видно из приведенного перечня, только встраиваемые в компьютеры винчестеры относятся к внутренним устройствам хранения данных. Все остальные носители являются внешними.

Но все они в той или иной мере подвержены старению или внешним воздействиям. В этом смысле дискеты или те же CD-диски или носители другого формата являются самыми небезопасными, хотя оптические носители в этом отношении выглядят более износоустойчивыми. Но сколько они могут прослужить? 5-10 лет? А ведь если информацию, на них хранящуюся, просматривать очень часто, срок службы сокращается.

Флэш-накопители и винчестеры обладают более долгими сроками эксплуатации, но и они не застрахованы от износа, повреждений и старения.

Винчестеры начинают «сыпаться» (это естественный процесс), флэшки могут подвергаться воздействию того же солнечного света, влаги или даже удалять данные при неправильном извлечении или программных сбоях. Кроме того, есть еще множество дополнительных факторов, которые могут привести к неработоспособности устройств.

Тем не менее, говоря о том, что для долговременного хранения информации служат устройства, приведенные в списке выше, стоит учитывать, что такая классификация приводится исключительно для нынешнего положения дел в компьютерном мире. Кто знает, может, даже в уже обозримом будущем будут изобретены совершенно новые носители, использующие другие технологии, ведь как утверждается, создание квантовых компьютеров уже не за горами.