Характеристики и особенности использования современных носителей информации

РОССИЙСКАЯ  ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ЦЕНТР СЕТЕВЫХ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ «Бухгалтерский учет анализ и аудит»

К О Н Т Р О  Л Ь Н А Я       Р А Б О Т  А

 

По предмету:  Информатика

Тема: «Характеристики  и особенности использования  современных носителей информации»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила:

Студент  1 курса

1 семестр 
 
 
 
 
 

Ташкент, 2010

Содержание 

   Введение..........................................................................................................................3

  1.    Основные типы современных носителей информации...…….………………..4
    1.   Магнитные носители информации…………..……………...……………….....5
      1. . Накопители на гибких дисках..............................................................................6
      2. Накопители на жёстких дисках…………………………………………………8
  2. Оптические носители информации………………………………….……….10
    1. Магнитооптические диски……………………………………………………..11
  3. Электронные носители информации………………………………………….13

  Заключение.....................................................................................................................14

  Список  используемой литературы...............................................................................15 
 
 
 
 
 

 

Введение 
 

     В этой контрольной работе мы рассмотрим классификацию современных носителей информации, основные типы современных носителей информации, использование современных носителей информации.

      Актуальностью темы является то, что в настоящее время весьма ощутимые последствия научно-технического прогресса. Появление на рынках разнообразных современных носителей информации, и их борьбу за обретение статуса нового промышленного стандарта в этой области.

     Целью выполнения контрольной работы является: изучение  характеристик и особенностей  использования современных носителей  информации.

     Из  указанной цели вытекают следующие  задачи:

  1. Изучить основные типы современных носителей информации.
  2. Дать глубокий анализ изученному.

 

  1. Основные  типы современных  носителей информации
 

     Носители  информации по принципу функционирования делят на электронные, магнитные, оптические и смешанные (например, магнитооптические) носители. Электронные носители представляю  собой особые электронные схемы, приспособленные для хранения информации. В магнитных носителях для хранения информации используется некая поверхность, покрытая материалом, обладающим магнитными свойствами. В оптических носителях для считывания и записи информации используется лазерный луч. 
 
 

 

    1. Магнитные носители информации
 
 

   В настоящее время используются 2 вида магнитных носителей: накопители на гибких магнитных дисках (FDD) и накопители на жестких магнитных дисках (HDD). Принцип работы у них одинаков, главным отличием является совмещение у жёстких дисков в одном корпусе  устройств для хранения и считывания/записи информации. Для работы с гибкими  дисками – дискетами требуется  дополнительно устройство для считывания и записи. [1]

 

      1. Накопители  на гибких дисках
 
 

     Как уже отмечалось выше, для работы с дискетами требуется устройство для считывания и записи – дисковод. Основными внутренними элементами дисковода являются дискетная рама, шпиндельный двигатель, блок головок  с приводом и плата электроники.

     Шпиндельный двигатель – плоский многополюсный, с постоянной скоростью вращения 300 об/мин. Двигатель привода блока  головок – шаговый, с червячной, зубчатой или ленточной передачей.

     Для опознания свойств дискеты на плате электроники возле переднего  торца дисковода установлено  три механических нажимных датчика: два – под отверстиями защиты и плотности записи, один – за датчиком плотности – для определения  момента опускания дискеты. Вставляемая  в щель дискета попадает внутрь дискетной  рамы, где с нее сдвигается защитная шторка, а сама рама при этом снимается  со стопора и опускается вниз - металлическое  кольцо дискеты при этом ложится  на вал шпиндельного двигателя, а  нижняя поверхность дискеты –  на нижнюю головку. Одновременно освобождается  верхняя головка, которая под  действием пружины прижимается  к верхней стороне дискеты. На большинстве дисководов скорость опускания  рамы никак не ограничена, из-за чего головки наносят ощутимый удар по поверхностям дискеты, а это сильно сокращает срок их надежной работы. В некоторых моделях предусмотрен замедлитель-микролифт для плавного опускания рамы. Для продления  срока службы дискет и головок  в дисководах без микролифта рекомендуется  при вставлении дискеты придерживать пальцем кнопку дисковода, не давая  раме опускаться слишком резко. На валу шпиндельного двигателя имеется  кольцо с магнитным замком, который  в начале вращения двигателя плотно захватывает кольцо дискеты, одновременно центрируя ее на валу. В большинстве  моделей дисководов сигнал от датчика  опускания дискеты вызывает кратковременный  запуск двигателя с целью ее захвата  и центрирования. [3]

     Дисковод  соединяется с контроллером при  помощи 34-пpоводного кабеля, в котором  четные провода являются сигнальными, а нечетные – общими. Общий вариант  интерфейса предусматривает подключение  к контроллеру до четырех дисководов, вариант для IBM PC – до двух. В общем  варианте дисководы подключаются полностью  параллельно друг другу, а номер  дисковода (0..3) задается перемычками  на плате электроники; в варианте для IBM PC оба дисковода имеют номер 1, но подключаются при помощи кабеля, в котором сигналы выбора (провода 10..16) перевернуты между разъемами 2 дисководов. Иногда на разъеме дисковода  удаляется контакт 6, играющий в этом случае роль механического ключа. Интерфейс  дисковода достаточно прост и  включает сигналы выбора устройства (четыре устройства в общем случае, два - в варианте для IBM PC), запуска  двигателя, перемещения головок  на один шаг, включения записи, считываемые/записываемые данные, а также информационные сигналы  от дисковода - начало дорожки, признак  установки головок на нулевую (внешнюю) дорожку, сигналы с датчиков и т.п. Вся работа по кодированию информации, поиску дорожек и секторов, синхронизации, коррекции ошибок выполняется контроллером.

Дискета или гибкий диск - компактное низкоскоростное  малой ёмкости средство хранение и переноса информации. Различают  дискеты двух размеров: 3.5”, 5.25”, 8” (последние два типа практически  вышли из употребления).

     Конструктивно дискета представляет собой гибкий диск с магнитным покрытием, заключенный  в футляр. Дискета имеет отверстие  под шпиль привода, отверстие  в футляре для доступа головок  записи-чтения (в 3.5” закрыто железной шторкой), вырез или отверстие  защиты от записи. Кроме того, 5.25”  дискета имеет индексное отверстие, а 3.5” дискета высокой плотности - отверстие указанной плотности (высокая/низкая). 5.25” дискета защищена от записи, если соответствующий вырез  закрыт. 3.5” дискета наоборот - если отверстие защиты открыто. В настоящее  время практически используются только 3.5” дискеты высокой плотности, но и они в ближайшем будущем  выйдут из употребления из-за своей  ненадежности, малой ёмкости и  низкой скорости. [5]

 

      1. Накопители  на жёстких дисках
 
 

     Накопители  на жестких дисках объединяют в одном  корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и  интерфейсную часть, называемую собственно контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства - камеры, внутри которой находится  один или более дисковых носителей  насаженных на один шпиндель и блок головок чтения/записи с их общим  приводящим механизмом. Обычно, рядом  с камерой носителей и головок  располагаются схемы управления головками, дисками и, часто, интерфейсная часть и/или контроллер. На интерфейсной карте устройства располагается  собственно интерфейс дискового  устройства, а контроллер с его  интерфейсом располагается на самом  устройстве. С интерфейсным адаптером  схемы накопителя соединяются при  помощи комплекта шлейфов.

     Информация  заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему  носителю. В случае большего, чем  один диск, числа носителей все  дорожки, находящиеся одна под другой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками  цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию.

     Герметичная камера предохраняет носители не только от проникновения механических частиц пыли, но и от воздействия электромагнитных полей. Необходимо заметить, что камера не является абсолютно герметичной  т.к. соединяется с окружающей атмосферой при помощи специального фильтра, уравнивающего  давление внутри и снаружи камеры. Однако, воздух внутри камеры максимально  очищен от пыли, т.к. малейшие частички могут привести к порче магнитного покрытия дисков и потере данных и  работоспособности устройства.

Диски вращаются постоянно, а скорость вращения носителей довольно высокая (от 4500 до 10000 об/мин), что обеспечивает высокую скорость чтения/записи. По величине диаметра носителя чаще других производятся 5.25, 3.14, 2.3 дюймовые диски. На диаметр носителей несменных  жестких дисков не накладывается  никакого ограничения со стороны  совместимости и переносимости  носителя, за исключением форм-факторов корпуса ПК, поэтому, производители  выбирают его согласно собственным  соображениям.

     В настоящее время, для позиционирования головок чтения/записи, наиболее часто, применяются шаговые и линейные двигатели механизмов позиционирования и механизмы перемещения головок  в целом.

     В системах с шаговым механизмом и  двигателем головки перемещаются на определенную величину, соответствующую  расстоянию между дорожками. Дискретность шагов зависит либо от характеристик  шагового двигателя, либо задается серво-метками  на диске, которые могут иметь  магнитную или оптическую природу. Для считывания магнитных меток  используется дополнительная серво-головка, а для считывания оптических –  специальные оптические датчики.[4]

     В системах с линейным приводом головки  перемещаются электромагнитом, а для  определения необходимого положения  служат специальные сервисные сигналы, записанные на носитель при его производстве и считываемые при позиционировании головок. Во многих устройствах для серво-сигналов используется целая поверхность и специальная головка или оптический датчик. Такой способ организации серво-данных носит название выделенная запись серво-сигналов. Если серво-сигналы записываются на те же дорожки, что и данные и для них выделяется специальный серво-сектор, а чтение производится теми же головками, что и чтение данных, то такой механизм называется встроенная запись серво-сигналов. Выделенная запись обеспечивает более высокое быстродействие, а встроенная - повышает емкость устройства.

Линейные  приводы перемещают головки значительно  быстрее, чем шаговые, кроме того, они позволяют производить небольшие  радиальные перемещения "внутри" дорожки, давая возможность отследить  центр окружности серводорожки. Этим достигается положение головки, наилучшее для считывания с каждой дорожки, что значительно повышает достоверность считываемых данных и исключает необходимость временных  затрат на процедуры коррекции. Как  правило, все устройства с линейным приводом имеют автоматический механизм парковки головок чтения/записи при  отключении питания устройства.[4]

 

  1. Оптические  носители информации
 
 

   Первые  лазерные (оптические) диски появились  в 1972 году и продемонстрировали большие  возможности по хранению информации. Объемы хранимой на них информации позволяют использовать их для хранения огромных массивов данных (таких как  базы данных, энциклопедии, коллекции  видео и аудио данных). Один оптический диск, диаметром 12см обладает емкостью до 680 Мбайтов! Такой объем хранимых данных, со временем доступа к диску  около 200мс, скоростью чтения около 1200 килобайтов в секунду (для 8-ми скоростных накопителей) и, что не мало важно, низкая себестоимость таких дисков (порядка  нескольких долларов) сделали их быстро очень распространенными хранителями  информации. Легкая замена этих дисков позволяет носить с собой все  материалы, требуемые для работы, в любом объеме. Оптические диски  имеют очень высокую надежность и долговечность, что позволяет  использовать их для архивного хранения информации. Но трудоемкая процедура  записи и невозможность перезаписи ограничивает применение оптических дисков, как устройства для резервного хранения информации. Но, тем не менее, если разработчик  использует большой объем постоянных (не изменяемых) данных, например, базы данных, различные библиотеки, то он может их записать на диск и использовать его, а не занимать место на винчестере под данную информацию. Таким образом, оптические диски используют как  хранилище больших объемов информации.

   Для подключения накопителя обычно применяется  интерфейс IDE, который так же используется для подключения к компьютеру винчестеров. В комплект входит инсталляционная  программа. Она изменяет конфигурационные файлы системы так, чтобы из файла CONFIG.SYS загружался драйвер, который  служит переводчиком при взаимодействии дисковода и ПК, а из файла AUTOEXEC.BAT запускалась программа MSCDEX.EXE, завершающая  процесс инсталляции накопителя. Это позволяет сконфигурировать систему таким образом, чтобы  накопитель система видела как еще  один логический диск. Таким образом, подключение, настройка и использование  накопителя на лазерных дисках не представляет большой сложности.

   Последнее время появилось множество вариантов  перезаписываемых оптических дисков. Фирмы производители предлагают различные технические решения  данной проблемы. Например, предлагались устройства, способные записывать информацию на оптический диск прямо на рабочем  месте пользователя, но перезапись такой информации оставалась под  вопросом. [1] 

 

    1. Магнитооптические диски
 

Наиболее  жизнеспособными оптическими дисками, обладающие свойствами перезаписи, на сегодняшний день являются магнитооптические (МО) диски. Впервые МО диски появились  в 1988 году и соединили в себе компактность гибких дисков и накопителя Bernoulli Box, скорость среднего жесткого диска, надежность стандартного Компакт Диска и  емкость сравнимую с DAT лентами. Но широкому распространению МО дисков мешает сравнительно дорогая стоимость  и конкуренция современных жестких  дисков. По сравнению с современными жесткими дисками, они более медленны и уступают им по максимальным объемам  хранимой информации. Это делает невозможным  применение МО дисков вместо традиционных винчестеров. При этом МО диски имеют  большие перспективы как вторичные  накопители, применяемые для резервного хранения информации.

     МО  накопитель построен на совмещении магнитного и оптического принципа хранения информации. Записывание информации производится при помощи луча лазера и магнитного поля, а считывание при помощи одного только лазера. В  процессе записи на МО диск лазерный луч  нагревает определенные точки на диске, и под воздействием температуры  сопротивляемость изменению полярности, для нагретой точки, резко падает, что позволяет магнитному полю изменить полярность точки. После окончания  нагрева сопротивляемость снова  увеличивается, но полярность нагретой точки остается в соответствии с  магнитным полем примененным  к ней в момент нагрева. В имеющихся  на сегодняшний день МО накопителях  для записи информации применяются  два цикла: цикл стирания и цикл записи. В процессе стирания магнитное поле имеет одинаковую полярность, соответствующую  двоичным нулям. Лазерный луч нагревает  последовательно весь стираемый  участок и таким образом записывает на диск последовательность нулей. В  цикле записи полярность магнитного поля меняется на противоположную, что  соответствует двоичной единице. В  этом цикле лазерный луч включается только на тех участках, которые  должны содержать двоичные единицы, и оставляя участки с двоичными  нулями без изменений. В процессе чтения с МО диска используется эффект Керра, заключающийся в изменении  плоскости поляризации отраженного  лазерного луча, в зависимости  от направления магнитного поля отражающего  элемента. Отражающим элементом в  данном случае является намагниченная  при записи точка на поверхности  диска, соответствующая одному биту хранимой информации. При считывании используется лазерный луч небольшой  интенсивности, не приводящий к нагреву  считываемого участка, таким образом, при считывании хранимая информация не разрушается. Такой способ в отличие  от обычного, применяемого в оптических дисках, не деформирует поверхность  диска и позволяет повторную  запись без дополнительного оборудования. Этот способ также имеет преимущество перед традиционной магнитной записью  в плане надежности. Так как  перемагничивание участков диска возможно только под действием высокой  температуры, то вероятность случайного перемагничивания очень низкая, в  отличие от традиционной магнитной  записи, к потери которой могут  привести случайные магнитные поля.[1] 

     Механизмы МО накопителей строятся на базе механизмов обычных дисководов с небольшими конструктивными усовершенствованиями. В качестве интерфейса МО накопители оснащаются SCSI адаптерами (16 или 8 битными). Вместе с накопителем поставляются драйвера диска и утилиты форматирования низкого уровня. Многие поставщики также оснащают свои изделия специальными программами для резервного копирования. В настоящее время существуют несколько форматов для форматирования МО дисков CCS (непрерывное комбинированное  слежение) и SS (шаблонное слежение). Первый из форматов разрешен стандартом ANSI, а второй также и ISO. В настоящее  время формат CCS более популярен  и имеет большее распространение. Стандартами определено два размера  сектора 512 и 1024 байт. Некоторые производители  смогли сделать чтение секторов любого размера, но их меньшинство. Большинство  производителей поддерживают размер сектора  равный 512 байтам.

     Область применения МО дисков определяется его  высокими характеристиками по надежности, объему и сменяемости. МО диск можно  использовать для задач, требующих  большого дискового объема, это такие  задачи, как САПР, обработка изображений, звука. Однако небольшая скорость доступа  к данным, не дает возможности применять  МО диски для задач критичных  ко времени. Поэтому МО диски обычно применяются для хранения на них  временной или резервной информации. Для МО дисков очень выгодным использованием является резервное копирование  жестких дисков или баз данных. В отличие от традиционно применяемых  для этих целей стримеров, при  хранении резервной информации на МО дисках, существенно увеличивается  скорость восстановления данных после  сбоя. Это объясняется тем, что  МО диски являются устройствами с  произвольным доступом, что позволяет  быстро восстанавливать данные, в  которых обнаружился сбой. Кроме  этого при таком способе восстановления нет необходимости полностью  останавливать систему до полного  восстановления данных. Эти достоинства  в сочетании с высокой надежностью  хранения информации делают применение МО дисков при резервном копировании  выгодным, хотя и более дорогим  по сравнению со стримерами. Применение МО дисков, также целесообразно при  работе с приватной информацией  больших объемов. Легкая сменяемость  дисков позволяет использовать их только во время работы, не заботясь об охране компьютера в нерабочее время, данные могут храниться в отдельном, охраняемом месте. Это же свойство делает МО диски незаменимыми в ситуации, когда необходимо перевозить большие  объемы с места на место, например, с работы домой и обратно.[1] 

 

  1. Электронные носители информации
 
 

   Согласитесь - удобно иметь в кармане компактный и неприхотливый носитель с несколькими  сотнями мегабайт фотографий, музыки и рабочей информации! Однако карты flash-памяти для этой цели не очень  подходят: для подключения их к  компьютеру необходимо устройство чтения. Но выход был найден - разработаны  модули-брелоки flash-памяти со встроенным интерфейсом USB.

   К основным функциям USB-flash относятся  следующие операции: запись, копирование, долгосрочное хранение и удаление информации. Все эти операции производятся через  операционную систему компьютера путем  обращения к устройству как к  подключенному ресурсу-накопителю. Для операционной системы (например, Ms Windows) USB-flash ничем не отличается от жесткого диска. К дополнительным функциям USB-flash можно отнести поддержку  защиты данных паролем, наличие переключателя  защиты от записи на корпусе устройства, возможность выступать в роли загрузочного системного диска. Кроме  этого, на USB-flash могут быть установлены  полезные программные продукты, например настроенный почтовый клиент, который  позволит быстро и безопасно просмотреть  электронную почту с любого подключенного  к Интернету компьютера без ввода  паролей и подобных операций. Полученная корреспонденция также может  быть сохранена на USB-flash.

   Пожалуй, единственным неудобным моментом в  работе с USB-flash является проблема с  необходимым для различных операционных систем программным обеспечением (драйверами), из-за чего рекомендуется иметь при  себе поставляемый в комплекте CD (рис. 48). Однако в связи со всеобщим переходом  частных пользователей и организаций  на современные операционные системы  постепенно данная проблема решается сама собой.

   Как и любое другое устройство с интерфейсом USB USB flash подключается к свободному порту USB (они легко доступны на современных  корпусах персональных компьютеров  и ноутбуков а для моделей  корпусов, в которых USB-порт находится  на задней панели, для удобства пользования  существуют USB-удлинители). Подключение  возможно как при выключенном, так  и при включенном компьютере! В  случае использования USB-flash с корректно  установленной современной операционной системой (например, Windows ХР) проблем  с установкой нового оборудования обычно не возникает. USB-flash определяется как  «съемный диск», автоматически устанавливается  требуемое программное обеспечение, новому диску присваивается идентификатор (например, F:/), и устройство поступает  в распоряжение пользователя. [2]

 

   Заключение 

   Мы  рассмотрели основные современные носители информации. Для того чтобы составить список современных носителей информации каждого из перечисленных выше типов, достаточно заглянуть в прайс-лист любого компьютерного магазина. Рынок современных носителей информации весьма обширен. После того, как дискета перестала быть самым популярным устройством для переноса информации, производители начали борьбу за пользователя, что привело к росту видов носителей информации. Разнообразные устройства с различными интерфейсами, которые появились и продолжают появляться на рынке, вступают в соревнование за обретение статуса нового промышленного стандарта в этой области.

   Главной целью контрольной работы было понять и изучить характеристики и особенности использования современных носителей информации.

 

   Список  использованной литературы 

  1. Журнал PC Magazine (Russian Edition) N2 1991
 
  1. Кузьмин  А.В., Flash-память и другие современные  носители информации.-Изд.: Горячая  линия-Телеком, 2005
 
  1. Малинина  Л., Основы информатики: Учебник для  ВУЗов, Изд.: Феникс, 2006
 
  1. Мильчин А. Э. Издательский словарь-справочник. - Изд. 3-е, испр. и доп., электронное - М.: ОЛМА-Пресс, 2006.
 
  1. Симонович С.В. Информатика. Базовый курс. 2-е изд. - СПб.: Питер, 2004