Виды носителей информации.
Хранение информации
В первую очередь надо понять
что такое носитель информации и для чего
он, собственно, нужен. Носитель информации – это любая физическая среда,
непосредственно хранящая информацию.
Основным носителем информации для человека
является его собственная биологическая
память (мозг человека). Собственную память
человека можно так же назвать оперативной
памятью. Здесь слово “оперативный” является
синонимом слова “быстрый”. Заученные
знания воспроизводятся человеком мгновенно.
Собственную память мы еще можем назвать
внутренней памятью, поскольку ее носитель
– мозг – находится внутри нас. Про него
так же можно сказать, что Носитель информации — это строго определённая часть
конкретной информационной системы, служащая
для промежуточного хранения или передачи
информации.
Первые носители информации
появились с появлением человека. В каждом
времени Н/И определялись тем, какие требования
к нему предъявлялись.
В древние
времена обмен информацией был
самый примитивный - рисунки на скалах.
Однако их хватало ненадолго: рисунки
смывало дождем или они сами стирались
от старости. Поэтому для увеличения надежности
хранения информации люди стали выбивать
силуэты животных острым камням на скалах,
но и этот способ оставлял желать лучшего,
поскольку был слишком неудобным и долгим.
Следующим этапом человек начал использовать для
записи глину, которая имела свойства
камня (сохранность информации), а её пластичность
и удобство позволяла повысить эффективность
записи. В свою очередь возможность эффективной записи способствует
появлению письменности. Более пяти тысяч
лет назад появляется (достижение шумерской цивилизации,
территория современного Ирака) письменность
на глине (уже не рисунки, а похожие на
буквы значки и пиктограммы). Шумеры выдавливали
знаки на табличках из сырой глины заострённой
тростниковой палочкой, которая называлась
клином, отсюда и выходит название — клинопись. Но глина была
тяжела для больших текстов, а потребность
в них возрастала. Поэтому на смену ей
должен был появиться другой носитель.
И в начале третьего тысячелетия
до н. э. в Египте появляется новый носитель,
обладающий улучшенными параметрами по
сравнению с глиняными табличками. Там
научились делать почти настоящую бумагу
из папируса (высокого травянистого растения).
(От слова «папирус» произошло название
бумаги в некоторых языках: фр. papier — во французском и немецком, англ. paper — в английском). Пучок листьев
папируса похож на лучи солнца (бог Ра),
срез трёхгранного стебля имеет форму
пирамиды, поэтому растение считалось
царским. Однако большим недостатком данного
носителя являлось то, что со временем
он темнел и ломался. Дополнительным недостатком
же стало то, что египтяне ввели запрет
на вывоз папируса за границу.
Недостатки прошлых
носителей информации (глина, папирус,
воск) стимулировали поиск новых решений.
В 105 году в Китае по приказу
императора Лю Чжао был разработан способ
производства бумаги (который не сильно
изменился и по сию пору). Некоторые историки
утверждают, что Цай Лунь подсмотрел процесс
изготовления бумаги у бумажной осы (строит
гнездо из ею пережёванных и смоченных
клейкой слюной волокон древесины). Однако
сейчас найдены свидетельства в пользу
того, что бумагу начали делать ещё раньше.
К слову, в древней Руси, как носитель, использовалась берёста (верхний
слой берёзовой коры). Буквы на ней прорезывали писалом (костяная или металлическая палочка).
К концу XVI века на Руси появляется
своя бумага (в русский язык слово «бумага»
пришло скорее всего из итальянского,
bambagia — хлопок).
Так продолжалось до ХIV века,
когда были изобретены машины, требующие
программирования на определённую задачу.
Так в 1804 году появились первые носители
информации, предназначенные для
использования в системах автоматической
обработки данных. Они были сделаны из
тонкого картона и передавали информацию
наличием или отсутствием отверстий в
определенных позициях.
Такие носители информации
назывались перфокартами. Впервые их стали
применять в ткацких станках Жаккарда (1808) для управления узорами
на тканях. В информатике перфокарты впервые
были применены в «интеллектуальных машинах»
коллежского советника С.Н. Корсакова (1832), механических устройствах
для информационного поиска и классификации
записей. В конце XIX в. началось использование
перфокарт для обработки результатов
переписей населения в США.
Отцом современной
компьютерной перфокарты является американский
изобретатель и предприниматель Герман
Холлерит. В 1890 г. Холлерит, решив механизировать
обработку данных по переписи населения
США, разработал систему табуляции перфокарт.
С помощью ее возросшее население страны
было подсчитано и классифицировано категориям
в три раза быстрее, чем это сумела сделать
целая армия чиновников десятью годами
ранее. По меткому замечанию одного современника
Холлерита, результаты были получены «тогда,
когда они еще представляли интерес».
После триумфа устройства
Холлерита табуляторы с перфорационным
вводом данных стали одним из основных
инструментов американского делового
мира. Сам Холлерит основал компанию по
производству табуляционных машин, которая
впоследствии, слившись с несколькими
другими фирмами, превратилась в корпорацию
IBM - гигант компьютерной индустрии.
Поддержка использования
данного носителя информации вызвала
появление индустрии по производству
широкого класса специализированного
оборудования — раскладочно-подборочных, расшифровочных и других машин.
Перфокарты так же поначалу
использовались в компьютерах первого
поколения, примерно с 1920 по 1950 год. Там
они выполняли роль основного носителя
при хранении и обработке данных.
Обычно карты вводились в компьютер
колодами по несколько сот штук в каждой.
Устройство считывания перфокарт, аналогичное
тому, которое изобрел еще Холлерит, анализировало
каждую карту, прижимая ее к плоской металлической
пластине и проводя по ней чувствительными
щеточками из тонкой проволоки. Когда
щеточки, проходя по поверхности карты,
натыкались на отверстия и входили в контакт
с расположенной под перфокартой металлической
пластинкой, замыкая электрическую цепь,
возникал сигнал. Каждый сигнал компьютер
воспринимал как элемент информации. Специальное
устройство проверяло правильность набитых
оператором данных, а при износе карты
заменяли новыми путем дублирования.
Первой же альтернативой перфокартам,
как носителям данных ввода-вывода, стала
перфорационная бумажная лента; ее преимущество
заключалось в том, что закодированные
данные записывались на непрерывный носитель,
а не на отдельные карты большой колоды.
Существовало много
разных форматов перфокарт; наиболее распространённым
был «формат IBM», введённый в 1928 г. — 12 строк
и 80 колонок. первоначально углы были острые,
а с 1964 г. — скруглённые (впрочем, в СССР
и позже использовали карты с нескруглёнными
углами). К слову, что по приблизительным
подсчетам, гигабайт информации, представленной
в виде перфокарт весил бы примерно 22 тонны.
При работе в двоичном режиме перфокарта
рассматривается как двумерный битовый
массив; допустимы любые комбинации пробивок.
Например, в системах IBM 701 машинное слово состояло из 36 бит; при записи данных
на перфокарты в одной строке пробивок
записывалось 2 машинных слова (последние
8 колонок не использовались), всего на
одну перфокарту можно было записать 24
машинных слова.
При работе с перфокартами в текстовом
режиме каждая колонка обозначает один
символ; таким образом, одна перфокарта
представляет строку из 80 символов. Допускаются
лишь некоторые комбинации пробивок. Наиболее
просто кодируются цифры — одной пробивкой
в позиции, обозначенной данной цифрой.
Буквы и другие символы кодируются несколькими
пробивками в одной колонке. Отсутствие
пробивок в колонке означает пробел (в отличие от перфоленты, где отсутствие пробивок
означает пустой символ). В системе IBM/360 были определены комбинации пробивок
для всех 256 значений байта (например, пустой
символ обозначался комбинацией 12-0-1-8-9),
так что фактически в текстовом режиме
можно было записывать и любые двоичные
данные.
Для удобства работы с текстовыми данными
вдоль верхнего края перфокарты часто
печатались те же символы в обычном читаемом
виде.
Позже, в течение 70-х — начале 80-х, они использовались уже только для
хранения информации и постепенно были
замещены гибкими магнитными дисками
большого размера. В настоящее время перфокарты
не используются нигде, кроме устаревших
систем, однако оставили свой след в компьютерной
технике: отображаемый по умолчанию текстовый видеорежим дисплеев подавляющего большинства компьютерных
устройств содержит по горизонтали 80 знакомест,
ровно столько, сколько их было на стандартной
перфокарте.
Главным преимуществом перфокарт было
удобство манипуляции данными — в любом
месте колоды можно было добавить карты,
удалить, заменить одни карты другими
(т.е. фактически выполнять многие функции,
позже реализованные в интерактивных текстовых редакторах).
Так было до того момента, как появились
магнитные ленты. Обычно началом истории
магнитной ленты, как средства хранения
компьютерных данных считается весна
1952 года, когда лентопротяжка впервые
была подключена к машине, специально
предназначенной для научных расчетов.
Хотя изобретены они были в Германии в 1930е годы. Магнитная
лента — это носитель информации в виде
гибкой ленты, покрытой тонким магнитным
слоем. Информация на магнитной ленте
фиксируется посредством магнитной записи.
Устройства для записи звука и видео на
магнитную ленту называются соответственно
магнитофон и видеомагнитофон.
Магнитная лента произвела революцию
в вещании и записи. Вместо прямых эфиров в телевизионном и радиовещании стало возможным производить
предварительную запись программ для
последующего воспроизведения. Первые многодорожечные магнитофоны позволяли производить
запись на несколько раздельных дорожек
от различных источников, а затем впоследствии сводить их в конечную запись с наложением
необходимых эффектов. Также развитию
компьютерной техники послужила возможность
сохранения данных на длительный период
с возможностью быстрого доступа к ним.
Технологическое разнообразие
ленточных устройств было очень велико,
и все же в качестве критерия классификации
можно выбрать ширину ленты. Младший класс-
ленты широтой 4 миллиметра, средний- 8-миллиметроввые
ленты, старший- полудюймовые ленты.
К младшему классу можно отнести технологии,
построенные на форматах QIC и 4mm DAT. От более
мощных устройств они отличаются не столько
объемами хранения, сколько цифрами, характеризующими
скорость обмена, работоспособность и
надежность хранения. По показателям времени
наработки на отказ они не уступают своим
старшим собратьям, но при этом не предполагается
непрерывная работа, устройство может
быть занято не более 20% времени, количество
циклов использования носителей может
отличаться на порядки, заметно ниже гарантированный
срок работоспособности носителя.
Средний класс использовал ленту шириной
8 миллиметров, в сюда можно объединить
четыре формата:
- Mammoth 1, 2 и 3, разработанные компанией Exabyte
- Variable Speed Architecture (VXA), разработанный в Ecrix
- Advanced Intelligent Tape (AIT), разработанный компанией Sony (S-AIT можно отнести к старшему классу)
- Advanced Digital Recording (ADR), разработанный OnStream, дочерней компанией Philips.
Все эти форматы в той
или иной степени предназначены для видеокамер
и видеомагнитофоном, различающиеся между
собой лишь характеристиками.
Старший класс магнитных
лент представлен сегодня тремя стандартами: DLT (SDLT), LTO (LTO 2) и S-AIT. Все три могут быть
использованы в ленточных библиотеках,
поставляемых их основными производителями,
компаниями Storage Technology и ADIC. S-AIT (Super Advanced Intelligent Tape), являющийся
логическим продолжением восьмимиллиметрового
формата AIT, первым на практике преодолел
терабайтный барьер. Его емкость 500 Гбайт.
На очереди вторая версия SAIT-2; в ней емкость
будет увеличена в два раза, до 1 Тбайт
при скорости обмена 60 Мбайт/с. В каждом
из двух следующих поколений SAIT-3 и SAIT-4
характеристики будут последовательно
удваиваться.
Следующей степенью развития
носителей информации стали дисковые
накопители. Они относятся к машинным
носителям 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.
Такие носители бывают трех
видов:
Накопители на гибких магнитных дисках
(НГМД), они же флоппи-диски, они же дискеты
Накопители на жестких магнитных дисках
(НЖМД), они же винчестеры
Накопители на оптических компакт-дисках:
CD-ROM (Compact Disk ROM)
DVD-ROM
Существуют и другие
разновидности дисковых носителей информации,
например, магнитооптические диски, но
ввиду их малой распространенности мы
их рассматривать не будем.
Некоторое время назад дискеты
были самым популярным средством передачи
информации с компьютера на компьютер,
так как интернет в те времена был большой
редкостью, компьютерные сети тоже, а устройства
для чтения-записи компакт дисков стоили
очень дорого. Дискеты и сейчас используются,
но уже достаточно редко. В основном
для хранения различных ключей (например,
при работе с системой клиент-банк) и для
передачи различной отчетной информации
государственным надзорным службам.