САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ 
 
 
 
 

Контрольная работа по дисциплине 

«  Информатика » 
 

Тема: Виды носителей информации. Хранение информации. 
 
 
 

2011 г.

Содержание 

История развития носителей информации………………………3

Виды носителей  информации…………………………………….5 Хранение информации …………………………………………..14

Использованная  литература……………………………………...21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

История развития носителей информации

           Наша цивилизация немыслима в её сегодняшнем состоянии без носителей информации. Наша память ненадёжна, поэтому достаточно давно человечество придумало записывать мысли во всех видах.

Первыми носителями информации были, по всей видимости, стены  пещер. Наскальные изображения и  петроглифы (от греч. petros - камень и glyphe - резьба) изображали животных, охоту и бытовые сцены. На самом деле точно неизвестно, предназначались ли наскальные рисунки для передачи информации, служили простым украшением, совмещали эти функции или вообще нужны были для чего-то ещё. Тем не менее, это самые старые носители информации, известные сейчас.

     В начале XVIII век во Франции в городе Лье текстильных дел мастер Базиль Бушон разработал способ управления станком. Он впервые установил рулон бумаги с проделанными в нужных местах отверстиями в барабан, после чего станок смог воспроизводить заданный рисунок на ткани. Изобретение позволило создавать весьма замысловатые плетения в автоматическом режиме.  Его последователем был Жозеф Мари Жаккар.

      Следующая этапом было изобретение в 30-е годы XIX столетия. В это время жил легендарный математик, философ-аналитик и инженер Чарльз Беббидж. Проект Беббиджа — аналитическая машина — должен был использовать перфокарты для загрузки программы. Изобретатель предложил неслыханную по тем временам концепцию: программа составлялась на бумажной перфокарте, устанавливалась в машину, и та выполняла дальнейшие действия. Гениальный замысел не получилось реализовать технически, лишь в начале XX века последователи собрали по чертежам Беббиджа аналитическую машину.

      Изобретение перфокарты внедрил Герман Холлерит в 1890 год в США в период переписи населения. Герман собрал механизм для  считывания и обработки данных, занесенных на перфокарту. Использование нового подхода позволило завершить  перепись всего за 2,5 года. Впоследствии Холерит основал Tabulating Machine Company, впоследствии переименованную в IBM. К 1937 году 32 машины на заводе IBM в Нью-Йорке печатают по 5-10 млн перфокарт ежедневно. Бумажные носители применялись повсеместно и получили статус официальных документов.

      В период второй мировой войны немецкий инженер Фриц Пфлюмер создал магнитную пленку. Новый носитель состоял из тонкого слоя бумаги, покрытого порошком на основе оксида железа. Пфлюмер продал технологию компании AEG, которая на основе устройства Плюфмера,  разработала первое в мире записывающее и воспроизводящее устройство — Magnetophon. Изобретение тщательно скрывали до капитуляции Германии. Лишь в начале 1950-х магнитная пленка вырвалась за пределы страны.  Инновацию подхватили звукозаписывающие и телевизионные компании, которые стали использовать пленку для записи аудио и видео. (10 000   перфокарт = 1 бобина с пленкой).

     Дальнейшее  развитие носители информации получили в 1967 год, когда руководство IBM поручило одному из инженеров разработать  быстрый и компактный носитель, чтобы  рассылать клиентам обновления софта. Команда Дэвида Ноубла разработала гибкий 8-дюймовый (20 см) диск объемом 80 Кб с возможностью одноразовой записи. Изделие было хрупким и притягивало много пыли. Доработанную    версию упаковали в ткань, запечатали в пластик и назвали FD23. Разработка получила название «флоппи» или «дискета» (пластиковая   упаковка была тонкая и гибкая, носитель как бы «хлопал крыльями», когда его несли в руках или трясли им в воздухе — отсюда и название  floppy, от английского слова flop — хлопать). Дисководами для чтения дискет

начали  оборудовать компьютеры, но путь к  успеху оказался непростым. Дисковод стоил  наравне с самим компьютером, многие продолжали использовать пленочные  кассеты. В 

1972 году  Алан Шугарт разработал Memorex 650 — перезаписываемую дискету объемом 175 Кб. 8-дюймовые дискеты дорабатывали и дальше, доведя объем до 1000 Кб. Однако 8 дюймов для мобильного носителя многовато. Как-то раз два сотрудника из Shugart Associates (основана Аланом Шугартом) сидели в баре вместе с Ан Вэнгом из Wang Laboratories и обсуждали подходящий размер для дискеты. Тогда и родилась идея, что дискета по размеру не должна быть больше салфетки (5,25 дюймов или 13 см). Первые образцы 5,25-дюймовых дискет вмещали до 98 Кб данных. Со временем объем дискеты увеличился до 1200 Кб.

. Современные носители данных отличаются высокой скоростью работы и удобством в использовании. Рассмотрим их более подробно. 

Виды  носителей информации

Основные виды накопителей:

• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
• Флеш память.
• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
• SSD – твердотелый накопитель.
• накопители на оптичиских дисках CD-ROM, CD-RW,  DVD-ROM, DVD-RW, Blu-ray.

Гибкие диски 

Гибкий  магнитный диск- это небольшой, тонкий и гибкий пластиковый диск, на одной или обеих сторонах которого нанесено магнитное покрытие. Диск с покрытием заключается в защитный конверт или оболочку, имеющую отверстия для доступа головки чтения/записи и двигателя дисковода. Данный вид носителей информации уже практически не используются. На смену им пришли flash-накопители. 
 

Флеш - память

Флеш-память (англ. flash memory) — разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти (ПППЗУ).

Она может быть прочитана сколько угодно раз (в  пределах срока хранения данных, типично — 10-100 лет), но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (максимально — около миллиона циклов). Распространена флеш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов перезаписи — намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW.

Не содержит подвижных частей, так что, в отличие  от жёстких дисков, более надёжна и компактна.

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

Существуют несколько  типов карт памяти, используемых в  портативных устройствах:

CF (Compact Flash): карты памяти CF являются старейшим стандартом карт флеш-памяти. Первая CF карта была произведена корпорацией SanDisk в 1994 году. Этот формат памяти очень распространён. Чаще всего в наши дни он применяется в профессиональном фото- и видео-оборудовании, так как ввиду своих размеров (43×36×3,3 мм) слот расширения для Compact Flash-карт физически проблематично разместить в мобильных телефонах или MP3-плеерах. Зато ни одна карта не может похвастаться такими скоростями, объемами и надежностью, как CF. В 2008 году максимальный объём CF достиг 100 Гбайт, а скорость передачи данных увеличена до 66 Мбайт/с.

MMC (Multimedia Card): карта в формате MMC имеет небольшой размер — 24×32×1,4 мм. Разработана совместно компаниями SanDisk и Siemens. MMC содержит контроллер памяти и обладает высокой совместимостью с устройствами самого различного типа. В большинстве случаев карты MMC поддерживаются устройствами со слотом SD.

RS-MMC (Reduced Size Multimedia Card): карта памяти, которая вдвое короче стандартной карты MMC. Её размеры составляют 24×18×1,4 мм, а вес — около 6 г, все остальные характеристики не отличаются от MMC. Для обеспечения совместимости со стандартом MMC при использовании карт RS-MMC нужен адаптер.

DV-RS-MMC (Dual Voltage Reduced Size Multimedia Card): карты памяти DV-RS-MMC с двойным питанием (1,8 и 3,3 В) отличаются пониженным энергопотреблением, что позволит работать мобильному телефону немного дольше. Размеры карты совпадают с размерами RS-MMC, 24×18×1,4 мм.

MMCmicro: миниатюрная карта памяти для мобильных устройств с размерами 14×12×1,1 мм. Для обеспечения совместимости со стандартным слотом MMC необходимо использовать переходник.

SD Card (Secure Digital Card): поддерживается фирмами SanDisk, Panasonic и Toshiba. Стандарт SD является дальнейшим развитием стандарта MMC. По размерам и характеристикам карты SD очень похожи на MMC, только чуть толще (32×24×2,1 мм). Основное отличие от MMC — технология защиты авторских прав: карта имеет криптозащиту от несанкционированного копирования, повышенную защиту информации от случайного стирания или разрушения и механический переключатель защиты от записи. Несмотря на родство стандартов, карты SD нельзя использовать в устройствах со слотом MMC.

SDHC (SD High Capacity, SD высокой ёмкости): Старые карты SD (SD 1.0, SD 1.1) и новые SDHC (SD 2.0) и устройства их чтения различаются ограничением на максимальную ёмкость носителя, 4 Гб для SD и 32 Гб для SDHC. Устройства чтения SDHC обратно совместимы с SD, то есть SD-карта будет без проблем прочитана в устройстве чтения SDHC, но в устройстве SD карта SDHC не будет читаться вовсе. Оба варианта могут быть представлены в любом из трёх форматов физических размеров (стандартный, mini и micro).

miniSD (Mini Secure Digital Card): От стандартных карт Secure Digital отличаются меньшими размерами 21,5×20×1,4 мм. Для обеспечения работы карты в устройствах, оснащённых обычным SD-слотом, используется адаптер.

microSD (Micro Secure Digital Card): являются на настоящий момент (2008) самымикомпактными съёмными устройствами флеш-памяти (11×15×1 мм). Используются, в первую очередь, в мобильных телефонах, коммуникаторах и т. п., так как, благодаря своей компактности, позволяют существенно расширить память устройства, не увеличивая при этом его размеры. Переключатель защиты от записи вынесен на адаптер microSD-SD. Максимальный объём карты microSDHC, выпущенной SanDisk в 2010 году, равен 32 Гб.

Memory Stick Duo: данный стандарт памяти разрабатывался и поддерживается компанией Sony. Корпус достаточно прочный. На данный момент — это самая дорогая память из всех представленных. Memory Stick Duo был разработан на базе широко распространённого стандарта Memory Stick от той же Sony, отличается малыми размерами (20×31×1,6 мм).

Memory Stick Micro (M2): Данный формат является конкурентом формата microSD (по размеру), сохраняя преимущества карт памяти Sony.

Жесткий диск

Накопитель на жестких магнитных дисках –НЖМД  он же Жесткий диск (HDD) - основанный на принципе магнитной записи и является основным накопителем данных  в большинстве компьютеров и делятся на основные и внешние жесткие диски. Основной HDD  бычно находится внутри системного блока, служит для постоянного хранения больших объёмов информации. Но недавно получили распространение внешние HDD.

Внешняя (долговременная) память — это место длительного  хранения данных (программ, результатов  расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной  памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней  памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку  данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные  или глобальные).

Для работы с  внешней памятью необходимо наличие  накопителя (устройства, обеспечивающего  запись и (или) считывание информации) и устройства хранения —носителя.                                                                                                                                           Внешний "винчестер" (HDD) - очень удобная вещь. Во-первых, его можно использовать как флешку (по сравнения с ней вмещает в себя огромные объёмы информации, но не так компактен), то есть подключать к другому компьютеру. Во-вторых, устройство можно подключать только при необходимости. Например, очень удобно хранить фильмы. Хочешь посмотреть - подключи, то есть устройство не работает зря, а поэтому не замедляет работу компьютера. Единственный недостаток внешнего HDD - низкая скорость обмена данными, потому что это уже внешнее устройство, но потери скорости не значительные, поэтому достоинства превосходят недостатки.

Накопители на жестких дисках объединяют в одном  корпусе носитель (носители) и устройство чтения/записи, а также, нередко, и интерфейсную часть, называемую контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства — камеры, внутри которой находится один или более дисковых носителей, помещённых на один ось, 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. В настоящее время используются в основном жёсткие диски ёмкостью от 80 Гб до 2 Тб.

SSD - Полупроводниковый накопитель (англ.  SSD, solid-state drive) — энергонезависимое перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство без движущихся механических частей, в конструкции SSD не присутствует дисков как таковых: накопитель состоит из микросхем памяти и контроллера, подобно флеш-памяти. Следует различать полупроводниковые накопители, основанные на использовании энергозависимой (RAM SSD) и энергонезависимой (NAND или Flash SSD) памяти.

Последние являются перспективной разработкой. Некоторые  аналитики считают, что уже в  ближайшие годы (2011—2013 г.) полупроводниковые накопители NAND займут немалую долю рынка накопителей, отвоевав её у накопителей на жестких магнитных дисках. Сейчас полупроводниковые накопители используются в некоторых моделях компактных ноутбуков, коммуникаторах и смартфонах (например, ноутбуки ASUS Eee PC, Acer Aspire One, ноутбуки фирмы Apple, Lenovo). Полупроводниковые накопители также используются на Международной космической станции.

Накопители  на оптических дисках

CD-ROM — это  оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться  до 650 Мб данных. Доступ к данным  на CD-ROM осуществляется быстрее, чем  к данным на дискетах, но медленнее,  чем на жёстких дисках.

Компакт-диск диаметром 120 мм (около 4,75’’) изготовлен из полимера и покрыт металлической плёнкой. Информация считывается именно с  этой металлической плёнки, которая  покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторонним  носителем информации.

Считывание информации с диска происходит за счёт регистрации  изменений интенсивности отражённого  от алюминиевого слоя излучения маломощного  лазера. Приёмник или фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности, был рассеян или поглощён. Рассеивание  или поглощение луча происходит в  местах, где в процессе записи были нанесены углубления. Фотодатчик воспринимает рассеянный луч, и эта информация в виде электрических сигналов поступает  на микропроцессор, который преобразует  эти сигналы в двоичные данные или звук.

Скорость считывания информации с CD-ROM сравнивают со скоростью  считывания информации с музыкального диска (150 Кб/с), которую принимают  за единицу. На сегодняшний день наиболее распространенными являются 52х-скоростные накопители CD-ROM (скорость считывания 7500 Кб/с).

Накопители CD-R (CD-Recordable) позволяют записывать собственные компакт-диски.Более популярными являются накопители CD-RW, которые позволяют записывать и перезаписывать диски CD-RW, записывать диски CD-R, читать диски CD-ROM, т.е. являются в определённом смысле универсальными.

Аббревиатура DVD расшифровывается как Digital Versatile Disk, т.е. универсальный цифровой диск. Имея те же габариты, что обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно много информации — от 4,7 до 17 Гбайт. Возможно, именно из-за большой емкости он и называется универсальным. Правда, на сегодня реально применяется DVD-диск лишь в двух областях: для хранения видеофильмов (DVD-Video или просто DVD) и сверхбольших баз данных (DVD-ROM, DVD-R).

Разброс ёмкостей возникает так: в отличие от CD-ROM, диски DVD записываются с обеих сторон. Более того, с каждой стороны могут  быть нанесены один или два слоя информации. Таким образом, односторонние  однослойные диски имеют объем 4,7 Гбайт (их часто называют DVD-5, т.е. диски емкостью около 5 Гбайт), двусторонние однослойные — 9,4 Гбайт (DVD-10), односторонние  двухслойные — 8,5 Гбайт (DVD-9), а двусторонние двухслойные — 17 Гбайт (DVD-18). В зависимости  от объема требующих хранения данных и выбирается тип DVD-диска. Если речь идет о фильмах, то на двусторонних дисках часто хранят две версии одной  картины — одна широкоэкранная, вторая в классическом телевизионном  формате.

Blu-ray Disc, BD (англ. blue ray — синий луч и disc — диск; написание blu вместо blue — намеренное) — формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости. Blu-ray (букв. «синий луч») получил своё название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» (технически сине-фиолетового) лазера. С момента появления формата в 2006 году и до начала 2008 года у Blu-ray существовал серьёзный конкурент — альтернативный формат HD DVD. В течение двух лет многие крупнейшие киностудии, которые изначально поддерживали HD DVD, постепенно перешли на Blu-ray. Warner Brothers, последняя компания, выпускавшая свою продукцию в обоих форматах, отказалась от использования HD DVD в январе 2008 года. 19 февраля того же года Toshiba, создатель формата, прекратила разработки в области HD DVD. Это событие положило конец так называемой второй «войне форматов».

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

5 октября 2009 года японская корпорация TDK сообщила о создании записываемого Blu-ray диска ёмкостью 320 гигабайт. Новый десятислойный носитель полностью совместим с существующими приводами, сообщает сайт TechOn.

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

Таким образом, здесь приведён обзор основных устройств  внешней памяти с указанием их характеристик. 
 
 

Хранение  информации

Хранение информации рассмотрим на примере ОС Windows7.  Основным объектом Windows является файл.

Чтобы понять, что  такое файл, проведём некоторую аналогию.

Представим себе вокзал – поезда, перроны, люди …  И конечно на каждом вокзале есть камера хранения. Здесь стоят стеллажи с ячейками, в которых можно  оставить багаж. Каждая ячейка имеет  определённое место в стеллаже и  номер. Так вот файл – это совокупность данных, которые занимают определённое место, подобно тому, как в ячейках камеры хранения хранится багаж пассажиров.

В компьютере информация хранится на жёстком диске, информацию можно также хранить на дискетах, компакт-дисках или флэш-дисках . Каждое из этих устройств имеет логическое имя (обозначается буквой латинского алфавита с последующим двоеточием).

Гибкие диски (дискеты) обозначаются A: . Первый жёсткий диск, с которого обычно загружается операционная система, обозначается буквой C:. Остальные диски, если они имеются в компьютере, обозначаются  следующими буквами латинского алфавита: D:, E:, Х: и. т. д.  

Итак, файл – это объект в виде совокупности данных, хранящихся во внешней памяти компьютера.

Информация в  закодированном виде занимает на диске  определённое место. В одном месте, например, находится текст, в другом – рисунок, в третьем - тоже текст, но уже другого содержания, в четвёртом  – видеоизображение. Чтобы не путать, где и что хранится, каждому файлу присваивается имя. Имя файла состоит из двух частей, разделённых точкой:

Например,

Имя для файла можно придумать любое: со смыслом или без, длинное или короткое (от 1 до 255 символов), состоящее из прописных или строчных букв латинского или русского алфавита, цифр, пробелов и символов ~ ! @  # $  % &  ( ) _ - +  [ ] { } ;

Только несколько  символов запрещено использовать в именах файлов: \ / : * ? “ < > |

Расширение имени файла всегда начинается с точки, содержит преимущественно не более трёх символов, хотя может быть и больше. По расширению имени можно определить, программа в нём содержится или какие-либо данные, и если данные, то какие: текстовые, графические, видеоизображение, звук и т. д., а также о том, в какой программе этот файл был создан.

Основные типы файлов и соответствующие им расширения:

sys – системный; в MS-DOS и операционных системах, основанных на DOS, таких как Windows , эти файлы могут использоваться как конфигурационные для операционной системы. Файлы MSDOS.SYS и CONFIG.SYS содержат различные конфигурационные параметры. Файлы с расширением sys используются в качестве драйверов 

bat – пакетный файл (англ. batch file) — текстовый файл в MS-DOS, OS/2 или Windows, содержащий последовательность команд, предназначенных для исполнения командным интерпретатором. После запуска пакетного файла, программа — интерпретатор (как правило COMMAND.COM или CMD.EXE) читает его строка за строкой и последовательно исполняет команды.

dll - библиотека динамической компоновки - понятие операционных систем Microsoft Windows и IBM OS/2; динамическая библиотека, позволяющая многократное применение различными программными приложениями. K DLL относятся также элементы управления ActiveX и драйверы.

ini – конфигурационные файлы. Файл конфигурации, который содержит настройки для Windows-программ; частично заменяется записями в реестре Windows, а в последнее время XML файлами настроек; может быть отредактирован в любом текстовом редакторе.

exe, com –  расширение исполнимого файла, применяемое в системах DOS, Microsoft Windows, Symbian, и в некоторых других. Кроме объектного кода, может содержать различные метаданные (значок, цифровую подпись).

htm, html – это текстовый файл, содержащий теги (знаки) разметки. Теги разметки указывают веб-браузеру как надо отображать страницу.