Загрузил ye.lis.sof

Доклад по информатике

реклама
Содержание
Содержание
2
Введение
3
Передача информации
4
История
4
Основные положения
4
1. Кодирование
5
2. Каналы связи
5
3. Характеристики передачи
5
Классификация
6
Примеры
7
Физические носители
8
Что такое носитель?
8
Классификация
8
Основные виды хранителей
9
Оптические диски
9
Полупроводниковые носители
10
Магнитные носители
12
Вывод
14
Список использованных источников
15
Введение
Мы живём в информационном веке, нас окружает куча информации в
различном виде. Компьютеры, смартфоны, интернет плотно вошло в нашу
жизнь, всё это стало возможно благодаря стремительному развитию научнотехнического прогресса. Но для того, чтобы поддерживать темп развития во
всём мире человечеству требовалось сохранять большие объёмы данных и
передавать их с высокой скоростью.
Передача информации
История
Первоначально люди пользовались лишь средствами ближней связи:
речью, слухом, зрением. Развитие письменности породило первое средство
дальней связи — почту.
Для быстрой передачи каких-то важных сведений часто использовались
семафорные телеграфы
Очень богатым на открытия в области связи был XIX век. В этом веке
люди овладели электричеством, которое породило множество изобретений.
Сначала Павел Львович Шеллинг в России в 1832 году изобрел электрический
телеграф. А в 1837 году американец Сэмюэл Морзе создал электромагнитный
телеграфный аппарат и придумал специальный телеграфный код — азбуку,
которая носит его имя.
В 1876 году американец А. Белл изобрел телефон. И наконец, в 1895 году
русский изобретатель А. С. Попов открыл эпоху радиосвязи.
В XX веке освоение космоса привело к созданию спутниковой связи, а с
появлением доступных персональных компьютеров, люди подумали об
объединении их в единую сеть, так появился интернет. Интернет сделал
информацию доступной в любой точке планеты и за её пределами.
Основные положения
Передача информации — физический процесс, посредством которого
осуществляется перемещение информации в пространстве.
В любую схему передачи информации входят следующие элементы:
● Источник информации – объект, порождающий информацию и
представляющий ее в виде сообщения.
2
● Кодирующее устройство – устройство, предназначенное для
преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для
передачи.
● Информационный канал – система технических средств и среда
распространения сигналов для передачи сообщений от источника к
получателю.
● Декодирующее устройство – устройство для преобразования
кодированного сообщения в исходное.
● Приёмник информации – объект, принимающий сообщение и
способный правильно его интерпретировать.
1. Кодирование
Кодирование включает в себя:
● Сжатие данных — алгоритмическое преобразование данных,
производимое с целью уменьшения занимаемого ими объёма.
● Криптографию — преобразование данных для обеспечения
конфиденциальности, целостности данных и аутентификации.
● Физическое кодирование — способ представления данных какихлибо сигналов.
● Обнаружение и исправление ошибок — контроль целостности
данных.
Кодированию может быть подвергнута только информация,
представленная в форме дискретных сигналов. Для кодирования аналогового
(непрерывного) сигнала необходимо сначала осуществить квантование
сигнала (преобразование в последовательность дискретных сигналов).
2. Каналы связи
По типу среды распространения каналы связи делятся на:
●
●
●
●
●
Проводные
Акустические
Оптические
Инфракрасные
Радиоканалы
Когда сигнал передается по каналу связи, например по медному проводу
или при трансляции в радиочастотном диапазоне, его всегда сопровождают
фоновые помехи, или шум.
Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования,
дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в
3
том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет
этого потеря какой-то части информации при передаче может быть
компенсирована.
3. Характеристики передачи
Достоверность – передача информации без ее искажения.
Надежность работы – полное и правильное выполнение системой всех
своих функций.
Скорость передачи информации – это количество передаваемой
информации за единицу времени.
Скорость передачи информации зависит в значительной степени от
скорости её создания (производительности источника), способов кодирования
и декодирования. Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи
информации называется его пропускной способностью. Пропускная
способность канала, по определению, есть скорость передачи информации при
использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника,
кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал.
Классификация
По характеру передаваемого сигнала делятся на:
● Аналоговые – передаваемый сигнал непрерывен и может принимать
бесконечное количество значений.
Достоинства: высокая пропускная способность, простота.
Недостатки: сигнал не помехоустойчив, сложности при работе с
цифровыми устройствами.
● Цифровые – сигнал можно представить в виде последовательности
дискретных (цифровых) значений.
Достоинства: сигнал устойчив к помехам, высокая совместимость с
цифровыми устройствами, высокое качество передачи, высокая
защищённость.
Недостатки: сложности при работе с аналоговыми устройствами,
невозможность восстановления.
По типу линий связи способы передачи можно разделить на:
4
● Кабельный – способ, для которого необходим кабель, соединяющий
несколько устройств, по которому будет передаваться информация.
Достоинства: высокая пропускная способность, помехоустойчивость
Недостатки: сложность монтажа, ограниченное расстояние передачи без
ретрансляторов.
● Беспроводной – способ, при котором информация передаётся
посредством электромагнитного излучения.
Достоинства: большая территория покрытия, возможность подключения
нескольких устройств, отсутствие проводов.
Недостатки: высокие потери энергии, слабая помехоустойчивость,
необходимость прямой видимости, зависимость от погодных условий.
Примеры
Кабельные:
● Коаксиальный кабель
● Витая пара
● Оптоволоконные сети
Беспроводные:
●
●
●
●
●
Сотовая связь
Спутниковая связь
Радио
Wi-Fi
Bluetooth
5
Физические носители
Что такое носитель?
Носитель информации (информационный носитель) – любой
материальный объект, способный достаточно длительное время сохранять в
своей структуре занесенную на него информацию.
Носителем информации может быть любой объект, с которого возможно
чтение имеющейся на нем информации.
Посредством вещественного носителя информации реализуется такое
явление как память. В конечном счете при передаче информации ее носителем
является физическое поле, либо комбинация физических полей.
Классификация
Различаются естественные и искусственные носители информации.
Например, естественными носителями звуковой информации являются воздух
и звуковые волны в нем (вспомните явление эхо в лесу). Другими примерами
естественных носителей информации являются молекулы ДНК, мозг
животного.
Примерами искусственных носителей для хранения звуковой
информации являются грампластинка и CD. При воспроизведении звука с CD
используется комбинация электромагнитного и звукового полей. Для записи воспроизведения информации при использовании искусственных носителей
необходимы предназначенные для названных действий технические
устройства.
В рамках работы нас интересуют электронные носители информации,
являющиеся физическим объектом для хранения нефизических (электронных)
данных.
Электронные носители имеют значительные преимущества перед бумажными
(листами, газетами, журналами):
● По объему (размеру) хранимой информации
● По удельной стоимости хранения
● По экономичности и оперативности предоставления актуальной
(предназначенной для недолговременного хранения) информации
● По возможности предоставления информации в виде, удобном
потребителю (форматирование, сортировка)
6
К электронным носителям относят носители для однократной или
многократной записи (обычно цифровой) электрическим способом:
1. Оптические (CD-ROM, DVD-ROM, Blu-ray Disc)
2. Полупроводниковые (флеш-память, SSD-диски)
3. Магнитные (магнитные ленты, дискеты, жёсткие диски)
Основные виды хранителей
Оптические диски
Оптический диск (англ. optical disc) - собирательное название для
носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся
с помощью оптического излучения.
Компакт-диск был разработан в 1979 году компанией Sony. Sony
использовала собственный метод кодирования сигнала PCM - Pulse Code
Modulation, использовавшийся ранее в цифровых профессиональных
магнитофонах. В 1982 году началось массовое производство компакт-дисков.
Выпуск первого коммерческого музыкального CD был анонсирован 20 июня
1982 года.
Компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку
толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, покрытую тончайшим слоем металла
(алюминий, золото, серебро и др.), защищенного слоем лака, на который
обычно наносится графическое представление содержания диска. Принцип
считывания через подложку позволяет весьма просто и эффективно
осуществить защиту информационной структуры и удалить её от внешней
поверхности диска. Диаметр пучка на внешней поверхности диска составляет
порядка 0,7 мм, что повышает помехоустойчивость системы к пыли и
царапинам.
Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки из питов
(англ. pit - углубление), выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит
имеет примерно 100 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется
от 850 нм до 3,5 мкм.
Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с длиной волны
780 нм, излучаемого полупроводниковым лазером. Принцип считывания
информации лазером для всех типов носителей заключается в регистрации
изменения интенсивности отражённого света. Лазерный луч фокусируется на
информационном слое в пятно диаметром ~1,2 мкм.
В настоящее время значимость CD угасает, все меньше и меньше
ориентируются на CD. Это связано с развитием дешевой и перезаписываемой
7
флеш-памяти, пропускной способности
информации, не вмещающейся в 700 МБ.
интернета,
ростом
объемов
Полупроводниковые носители
В 1984 году компания Toshiba предложила полупроводниковые
носители, так называемую флеш-память NAND, которая стала популярна
спустя десятилетие после изобретения. Второй вариант NOR был предложен
Intel в 1988 году и используется для хранения программных кодов, например
BIOS. NAND-память используется сейчас в картах памяти, флешках, SSDнакопителях и гибридных жестких дисках.
Предшественниками технологии флеш-памяти можно считать
ультрафиолетовые стираемые постоянные запоминающие устройства и
электрически стираемые ПЗУ (EEPROM).
Усилия инженеров были направлены на решение проблемы плотности
компоновки цепей стирания. Они увенчались успехом изобретением инженера
компании Toshiba Фудзио Масуокой в 1984 году. Название «флеш» было
придумано также в Toshiba коллегой Фудзио, Сёдзи Ариидзуми, потому что
процесс стирания содержимого памяти ему напомнил фотовспышку (англ.
flash).
Носитель информации, использующий флеш-память (англ. Flash –
«быстрый, мгновенный»), представляет микросхему с электронной
энергонезависимой памятью, способную хранить записанную информацию в
течение неограниченного времени и сохранять своё состояние до подачи на
выводы электрического сигнала иной полярности. Это высококачественные
универсальные перезаписываемые носители информации, ориентированы на
изделия бытовой электроники и компьютерное оборудование нового
поколения.
Накопитель работает благодаря NAND-памяти: полупроводниковым
микросхемам. Чипы такой памяти, во-первых, весьма компактны, а во-вторых
— очень ёмкие: если на первых порах флешки по объему проигрывали
привычным на тот момент оптическим дискам, то сейчас превышают по
ёмкости даже диски Blu-Ray. Такая память, ко всему прочему, еще и
энергонезависимая, то есть для хранения информации ей не требуется
источник питания, в отличие от микросхем оперативной памяти, созданных по
похожей технологии.
8
Чипы оперативной памяти
Однако у NAND-памяти есть один недостаток, в сравнении с другими
типами запоминающих устройств. Дело в том, что срок службы этих чипов
ограничен определенным количеством циклов перезаписи (шагов
чтения/записи информации в ячейках). В среднем количество read-write cycles
равно 30 000 (зависит от типа чипа памяти). Кажется, это невероятно много,
но на самом деле это равно примерно 5 годам интенсивного использования.
Впрочем, даже если ограничение будет достигнуто, флешкой можно будет
продолжать пользоваться, но только для считывания данных. Кроме того,
вследствие своей природы, NAND-память очень уязвима к перепадам
электричества и электростатическим разрядам, так что держите её подальше
от источников подобных опасностей.
Контроллер
Контроллер – инструмент связи между флеш-памятью и
подключаемыми устройствами (ПК, телевизорами, автомагнитолами и пр.).
Контроллер (иначе называется микроконтроллер) представляет собой
миниатюрный примитивный компьютер с собственным процессором и
некоторым количеством RAM, используемыми для кэширования данных и
служебных целей. Под процедурой обновления прошивки или BIOS
подразумевается как раз обновление ПО микроконтроллера. Как показывает
практика, наиболее частая поломка флешек — выход из строя контроллера.
Кварцевый резонатор
Данный компонент представляет собой крохотный кристалл кварца,
который, как и в электронных часах, производит гармонические колебания
определенной частоты. Во флеш-накопителях резонатор используется для
связи между контроллером, NAND-памятью и дополнительными
компонентами.
Эта часть флешки также подвержена риску повреждения, причем, в
отличие от проблем с микроконтроллером, решить их самостоятельно
практически невозможно. К счастью, в современных накопителях резонаторы
выходят из строя относительно редко.
USB-коннектор
В подавляющем большинстве случаев в современных флешках
установлен разъем USB 2.0 типа A, ориентированный на прием и передачу. В
самых новых накопителях используется USB 3.0 типа А и типа C.
Дополнительные компоненты
Кроме упомянутых выше основных составляющих запоминающего
flash-устройства, производители нередко снабжают их необязательными
9
элементами, такими как: светодиод-индикатор, переключатель защиты от
записи и некоторые специфические для определенных моделей особенности.
Магнитные носители
Магнитные диски компьютера служат для длительного хранения
информации (она не стирается при выключении ЭВМ). При этом в процессе
работы данные могут удаляться, а другие записываться.
Выделяют жесткие и гибкие магнитные диски. Однако гибкие диски в
настоящее время используются уже очень редко. Гибкие диски были особенно
популярны в 80-90-х годах прошлого столетия.
Информация на магнитный диск записывается и считывается
магнитными головками вдоль концентрических дорожек. При записи или
чтении информации магнитный диск вращается вокруг своей оси, а головка с
помощью специального механизма подводится к нужной дорожке.
В отличие от гибких дисков жесткий диск позволяет хранить большие
объемы информации. Емкость жестких дисков современных компьютеров
может составлять терабайты.
Первый жесткий диск был создан фирмой IBM в 1973 году. Он позволял
хранить до 16 Мбайт информации. Поскольку этот диск имел 30 цилиндров,
разбитых на 30 секторов, то он обозначался как 30/30. По аналогии с
автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, этот диск получил
прозвище "винчестер".
Жесткий диск представляет собой герметичную железную коробку,
внутри которой находится один или несколько магнитных дисков вместе с
блоком головок чтения/записи и электродвигателем. При включении
компьютера электродвигатель раскручивает магнитный диск до высокой
скорости (несколько тысяч оборотов в минуту) и диск продолжает вращаться
все время, пока компьютер включен. Над диском "парят" специальные
магнитные головки, которые записывают и считывают информацию так же,
как и на гибких дисках. Головки парят над диском вследствие его высокой
скорости вращения. Если бы головки касались диска, то из-за силы трения
диск быстро вышел бы из строя.
При работе с магнитными дисками используются следующие понятия.
Дорожка – концентрическая окружность на магнитном диске, которая
является основой для записи информации.
10
Цилиндр – это совокупность магнитных дорожек, расположенных друг над
другом на всех рабочих поверхностях дисков винчестера.
Сектор – участок магнитной дорожки, который является одной из
основных единиц записи информации. Каждый сектор имеет свой
собственный номер.
Кластер - минимальный элемент магнитного диска, которым оперирует
операционная система при работе с дисками. Каждый кластер состоит из
нескольких секторов.
Жёсткий диск (винчестер, HDD) - запоминающее устройство (устройство
хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе
магнитной записи. До сих пор является основным накопителем данных в
большинстве компьютеров.
Преимущества HDD: низкая стоимость за 1 ГБ, вследствие чего - более
высокие объемы предоставляемой для хранения памяти.
Недостатки: имеются подвижные детали, что приводит к механическому
износу и шуму, в процессе работы очень значимо влияние фрагментации,
скорость доступа уступает современным носителям информации,
энергопотребление выше, чем у флеш-памяти.
11
Вывод
12
Список использованных источников
1. Компьютерные сети // www.sites.google.com/site/komputernyeseti2/peredacainformacii (дата обращения: 9.11.2020)
2. Предыстория информатики2013 //
sites.google.com/site/predystoriainformatiki2013/home/istoria-sredstv-hraneniainformacii/istoria-sredstv-peredaci-informacii (дата обращения: 9.11.2020)
3. Лидовский В. В. Теория информации: Учебное пособие. — М.: Компания
Спутник+, 2004. — 111 с. — ISBN 5-93406-661-7
4. Преобразование, кодировка и передача информации //
book.itep.ru/2/convrs_2.htm (дата обращения: 9.11.2020)
5. Большая российская энциклопедия //
https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/2078256 (дата обращения:
9.11.2020)
6. Основные характеристики систем передачи информации //
https://studopedia.ru/4_78588_osnovnie-harakteristiki-sistem-peredachiinformatsii.html (дата обращения: 9.11.2020)
7. Каналы связи // http://www.skylan.kz/index.php/kanaly-svyazi (дата
обращения: 9.11.2020)
8. Марков А. А. Введение в теорию кодирования. — М.: Наука, 1982. — 192с.
9. Types of Coding // James Irvine, David Harle Data Communications and
Networks. John Wiley & Sons, 2002. pp. 268
10. Сэломон Д. Сжатие данных, изображения и звука. — М.: Техносфера,
2004. — С. 368. — ISBN 5-94836-027-X. 3000 экз.
11. Конхейм А. Г. Основы криптографии. М.: Радио и связь, 1987.
12. Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования.
Методы, алгоритмы, применение / пер. с англ. В. Б. Афанасьева. — М.:
Техносфера, 2006. — 320 с. — (Мир связи). — 2000 экз. — ISBN 5-94836035-0.
13. Устройство и принцип работы флеш-накопителя // https://lumpics.ru/howarranged-flash-drive/#i (дата обращения: 3.10.2020)
14. Магнитные носители информации, их виды //
https://ido.tsu.ru/other_res/hischool/document/634.htm (дата обращения:
3.10.2020)
13
15. Флеш-носители информации // http://www.ebiblio.ru/book/bib/01_informatika/infteh/book/docs/piece037.htm (дата
обращения: 2.10.2020)
16. Эволюция компьютерных носителей информации //
https://gagadget.com/15739-evolyutsiya-kompyuternyih-nositelej-informatsii/
(дата обращения: 2.10.2020)
17. Устройство и принцип работы магнитных дисков // https://inf1.info/disk
(дата обращения: 4.10.2020)
18. Разделы носителя информации в UNIX //
https://lawbooks.news/windows_952/razdelyi-nositelya-informatsii-partitions67836.html (дата обращения: 4.10.2020)
19. Файловая система //
https://studwood.ru/1584127/informatika/faylovaya_sistema (дата обращения:
2.10.2020)
14
Скачать