Хранение информации. Киселева Елена. 9 класс. 2008 г.

МОУ Покровская сош
РЕФЕРАТ
«Хранение информации»
Ученица 9 класса
Киселёва Елена
Руководитель
элективного
курса
«Информатика
и информационные
технологии»
Кулешова Ю. В.
2006
Содержание
1. История хранения информации ………….3-5
2. Информационная емкость носителей
информации …………………………………5-6
3. Надежность и долговременность хранения
информации………………………………….6-7
4. Оперативная, долговременная и
энергонезависимая память…………………..7
1) Оперативная память…………………………………7-8
2) Энергонезависимая память……………………………8
3) Долговременная память……………………………...8-9
5. Жесткие магнитные диски………………..9-10
6. Лазерные дисководы…………………………10
7. Оптические диски…………………………10-12
8. Литература…………………………………….13
2
Хранение информации
История хранения информации
История хранения информации в письменной форме уходит
в глубь веков. До наших дней в некоторых местах сохранились
наскальные письмена древнего человека, выполненные 25-20
тысяч лет назад; лунный календарь, выгравированный на кости
20 тысяч лет назад. Для письма также использовались дерево и
глина. Многие века письменные документы составлялись на
пергаментных
свитках.
Это
было
«очень
дорогим
удовольствием ». Пергамент делался из кожи животных. Её
растягивали, чтобы получить тонкие листы. Когда на востоке
научились ткать шёлк, его стали использовать не только для
одежды, но и для письма.
Во ІІ веке нашей эры в Китае изобрели бумагу. Однако до
Европы она дошла только в XI веке. Вплоть до XV века письма,
документы, книги писались вручную. В качестве инструмента
для письма использовались кисточки, перья птиц, позже –
металлические перья; изобретались краски, чернила. Книг было
очень мало, они считались предметами роскоши.
3
В середине XV века немецкий типограф Иоганн Гуттенберг
изобрел первый печатный станок. С этого времени началось
книгопечатание. На Руси книгопечатание основал Иван
Федоров в середине XVI века. Книг стало значительно больше,
быстро росло число грамотных людей. До сегодняшнего дня
лист бумаги остаётся основным носителем информации. Но у
него появились серьезные «конкуренты».
В XІX веке была изобретена фотография. Носителями
видеоинформации стали фотопленка и фотобумага.
В 1895 году французы братья Люмьер продемонстрировали в
Париже первый в мире кинофильм, используя аппарат
собственного изобретения. Этот год считался годом рождения
кино.
В XX веке был изобретен магнитофон. Магнитная запись
позволяет сохранить звук и, в частности, информацию,
содержащуюся в человеческой речи. И совсем недавно на
магнитную ленту научились записывать не только звук, но и
изображение: появился видеомагнитофон.
Информация, закодированная с помощью естественных и
формальных языков, а также информация в форме зрительных и
звуковых образов хранится в памяти человека. Однако для
долговременного хранения информации, её накопление и
передачи из поколения в поколение используются носители
информации.
Материальная природа носителей информации может быть
различный : молекулы ДНК, которые хранят генетическую
информацию; бумага, на которой хранятся тексты и
изображения; магнитная лента, на которой хранится звуковая
информация; фото- и киноплёнки, на которых хранится
графическая информация;
4
микросхемы памяти, магнитные и лазерные диски, на которых
хранятся программы и данные в компьютере, и так далее.
По оценкам специалистов, объём информации, фиксируемой
на различных носителях, превышает один эксабайт в год
(10 байт/год). Примерно 80% всей этой информации хранится в
цифровой форме на магнитных и оптических носителях и
только 20% - на аналоговых носителях (бумага, магнитные
ленты, фото- и киноплёнке).
Если всю записанную в 2000 году информацию распределить
на всех жителей планеты, то каждому человеку придётся по 250
Мбайт, а для её хранение потребуется 85 мил. жёстких
магнитных дисков по 20 Гбайт.
18
Информационная ёмкость носителей
информации
Носители информации характеризуются информационной
ёмкостью, то есть количество информации, которая они могут
хранить. Наиболее информационно ёмкими являются молекулы
ДНК, которые имеют очень малый размер и плотно упакованы.
Это позволяет хранить огромное количество информации (до
10 битов в 1см. ), что даёт возможность организму развиваться
из одной- единственной клетки, содержащей всю необходимую
генетическую информацию.
Современные микросхемы памяти позволяют хранить в
1см. до 10 битов информации, однако это в 100миллиардов раз
меньше, чем в ДНК. Можно сказать, что современные пока
существенно проигрывают биологической эволюции.
21
3
3
10
5
Однако
если
сравнивать
информационную ёмкость
традиционных носителей информации (книг) и современных
компьютерных носителей, то прогресс очевиден. На каждом
гибком магнитном диске может храниться книга объемом
около600 страниц, а на жёстком магнитном диске или DVDцелая библиотека, включающая десятки тысяч книг.
Надёжность и долговременность хранения
информации.
Большое значение имеет надёжность и долговременность
хранения информации. Большую устойчивость к возможным
повреждения имеют молекулы ДНК, так как существует
механизм обнаружения повреждений их структуры (мутаций) и
самовосстановления.
Надёжность (устойчивость к повреждениям) достаточно
высока у аналоговых носителей, повреждения которых
приводит к потери информации только на поврежденном
участке. Повреждённая часть фотографии не лишает
возможности видеть оставшуюся часть, повреждения участка
магнитной ленты приводит лишь к временному пропаданию
звука и так далее.
Цифровые носители гораздо более чувствительны к
повреждениям, даже утеря одного бита данных на магнитном
или оптическом диске может привести к невозможности
считать файл, то есть к потере большого объема данных.
Именно поэтому необходимо соблюдать правило эксплуатации
и хранения цифровых носителей информации.
6
Наиболее долговременным носителем информации является
молекула ДНК, которая в течение десятков тысяч лет (человек)
и миллионов лет (некоторые живые организмы),
сохраняет
генетическую информацию данного вида.
Аналоговые носители способны сохранять информацию в
течение тысяч лет (египетские папирусы и шумерские глиняные
таблички), сотен лет (бумага) и десятков лет (магнитные ленты,
фото- и киноплёнки).
Цифровые носители появились сравнительно недавно и
поэтому об их долговременности можно судить только по
оценкам специалистов.
По экспертным оценкам, при правильном хранении
оптические носители способны хранить информацию сотни лет,
а магнитные – десятки лет.
Оперативная, долговременная и
энергонезависимая память
Оперативная память
Информация в компьютере хранится в оперативной
(внутренней) памяти. Оперативная память изготовляется в виде
модулей памяти, которые устанавливаются на системном плане
компьютера.
Модули памяти представляют собой пластины, на которых
размещаются большие интегральные схемы (БИС) памяти.
Модули памяти могут различаться между собой по размеру и
количеству контактов, по быстродействию, по информационной
ёмкости и так далее.
7
Энергонезависимая память
Энергонезависимая память применяется для долговременного
хранения информации и требует подключения электрического
напряжения (например, батарейки).
Карта энергонезависимой памяти представляет собой БИС,
помещенную миниатюрный плоский корпус.
Для записи и считывания информации с карт памяти
используются специальные устройства, которые не имеют
движущихся частей и поэтому обеспечивают высокую
сохранность данных при использовании в мобильных
устройствах (портативных компьютерах, цифровых камерах и
других).
Долговременная память
При выключении компьютера вся информация из оперативной
памяти стирается. Для долговременного хранения информации
используется
внешняя
память.
Устройство,
которое
обеспечивает записи и считывание информации, называется
накопителем или дисководом, а хранится информация на
носителях информации. Информация на носителях хранится в
цифровой форме, то есть в форме последовательностей нулей и
единиц.
8
Наиболее распространённым носителем информации является
дискета, внутри пластмассового корпуса который размещается
гибкий магнитный диск. Информация на дискете хранится на
концентрических
дорожках,
на
которых
чередуются
намагниченные и ненамагниченные участки (намагниченный
участок хранит компьютерную «1», ненамагниченный компьютерный«0»).
Для записи или считывания информации дискета вставляется
в дисковод, который вращает диск внутри пластмассового
корпуса
дискеты
и
магнитная
головка
дисковода
устанавливается на определённую концентрическую дорожку
диска.
Информационная ёмкость дискеты такова, что на ней можно
разместить около 600 страниц текста или несколько десятков
изображений. В целях сохранности информации дискеты
необходимо оберегать и сильных магнитных полей.
Жесткие магнитные диски
Жесткие магнитные диски представляет собой несколько
тонких металлических дисков, очень быстро вращающихся на
одной оси и заключенных в металлический корпус. Магнитное
покрытие дисков содержит сотни тысяч концентрических
дорожек, на которых хранится информация.
Информационная ёмкость жёстких дисков очень велика - на
одном жёстком диске может быть размещена целая библиотека,
состоящая из десятков книг. В целях сохранности информации
жёсткие диски необходимо оберегать от ударов.
9
Жёсткие диски, в отличие от гибких, как правило, несъёмны.
Жёсткий магнитный диск со снятым кожухом и накопитель на
жестких магнитных дисках (НЖДМ, HDD- hard disk drive).
На жестких магнитных дисках ферромагнитный порошок
нанесён не на тонкую пластиковую основу, а на аллюминиевую
или (на последних моделях) на стеклянную. На одном
вращающемся шпинделе крепится целый пакет дисков (до
трех), к каждой стороне которых подходит магнитная головка.
Таким образом, при фиксированном положении позиционера
все
головки
описывают
несколько
концентрических
окружностей, состоящих один цилиндр.
Позиционер представляет собой шаговый электродвигатель,
имеющий несколько сот (или даже тысяч) фиксированных
положений. Количество этих положений и определяет
количество на НЖМД.
Лазерные дисководы
В лазерных дисководах используется оптический принцип
записи и считывания информации. Информация на лазерном
диске хранится на одной спиралевидной (как на улитке),
содержащей чередующиеся участки с плохой и хорошей
отражающей способностью (не отражает – компьютерный «0»,
отражает – компьютерное «1»).
В процессе считывания информации с лазерных дисков лучше
лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность
вращающегося диска и отражается. Так как поверхность
лазерного диска имеет участки с различной отражающей
способностью, отраженный луч также меняет свою
интенсивность и преобразуется в цифровой компьютерный код.
В целях сохранности информации лазерные диски
необходимо оберегать от загрязнений и царапин.
10
Оптические диски
Дисководы оптических дисков считывают информацию раз в
десять – пятнадцать быстрее, чем гибкие, но все же медленнее,
чем жесткие. Зато они съемные и очень объемные (на них
входит примерно в 500 раз больше информации, чем на гибкий
диск – до 700 Мб).
В направляющем лотке компакт – диск попадает внутрь
устройства и закрепляется на вращающемся шпинделе. При
вращении диск освещается лазерной головкой, луч который
либо отражается от поверхности, либо рассеивается. Лазерная
головка перемещается вдоль диска с помощью позиционера.
Отраженный луч вырабатывает сигнал, передающийся, в
конечном итоге, через оперативную память в центральный
процессор для обработки.
Поверхность компакт – диска представляет собой одну
спиральную
дорожку,
на
которой
располагаются
микроскопические впадины, рассеивающие попадающий на них
лазерный луч.
Набор нулей и единиц на диске располагаются по правилам,
которые называются форматом. Музыкальные компакт – диски
- это просто один из форматов.
В зависимости от того, где располагается информация – ближе
к краю диска или ближе к центру, скорость ее считывания
меняется. В маркировке дисковода указывается максимальная
скорость чтения.
Современные дисководы имеют максимальную скорость
чтения от 45 до 55X.
11
Во всех лазерных дисководах от 1 до 12 – скоростных
использовалась технология CLV. При этом данные с края
компакт – диска считываются с такой же скорость , как и
данные с внутренних дорожек. В более скоростных CD –
ROM’ах используется иная технология, комбинация CLV и
CAV и данные внешних дорожек считываются намного быстрее
внутренних.
Использование только постоянной линейной скорости
прибыло бы к тому, что при чтении внутренних областей диска
он вращался бы так быстро, что это привело бы к разрушению
или неправильной работе дисковода. Таким образом,
внутренние области считываются в режиме CAV, а внешние – в
режиме CLV.
К сожалению, особого выигрыша эта технология не дает и
практически всегда 24-скоростной CD-ROM работает со
скоростью 12-скоростного. Это отмечается и в маркировке
устройств – не «24X», а «24X max», т. е. максимальная скорость
считывания иногда достигает 150 × 24 Кб / сек.
Фабрично изготовленные компакт-диски штампуются на
специальных прессах.
12
Литература
 Бешенков С. А., Ракитина Е. А. Информатика. Системный
курс. М.ЛБЗ. 2001
 Гейн А. Г., Сенокосов А. И. Справочник по информатике.
Екатеринбург. 2003
 Семакин И., Залогова Л., Русаков С., Шестакова Л.
Информатика. Информатика. Базовый курс 7 – 9. Москва.
2004
 Семакин И., Хеннер Е. Информатика. 10 класс. Москва
2003
 Семакин И., Хеннер Е. Информатика. 11 класс. Москва.
2003
 Угринович Н. Информатика. Базовый курс 7. Москва. 2003
 Фридланд А. Я. Введение в информатику. Тула. 2002
13