Академия

По дисциплине электроника

По теме: «Альтернативные носители информации»

Введение

Современный человек не в состоянии жить без информации. Но информации имеет такую особенность - ее надо где–то хранить. Систем хранения информации сейчас довольно много. Ее можно хранить на магнитных носителях, можно хранить на оптических и магнитооптических носителях. Но перед человеком в наше время также стоит довольно важная проблема - перенос информации из одного места в другое, а также не менее важная проблема хранения информации, и как следствие, надежность носителей. Именно поэтому так быстро развивались технологии, связанные с хранением информации.

Но именно здесь встает несколько проблем. Первая - это энергопотребление. Современная техника, такая как карманные компьютеры или MP3-плееры, обладает довольно ограниченными энергетическими ресурсами. Память, обычно используемая в ОЗУ компьютеров, требует постоянной подачи напряжения. Дисковые накопители могут сохранять информацию и без непрерывной подачи электричества, зато при записи и считывании данных тратят его за троих. Поэтому требовался носитель, который будет энергонезависимым при хранении и малопотребляющим энергию при записи и считывании информации. И тут хорошим выходом стала флэш–память. Носители на ее основе называются твердотельными, поскольку не имеют движущихся частей. И это еще одно преимущество данного типа памяти.

Сегодня флэш-память можно найти в самых разных цифровых устройствах. Её используют в качестве носителя микропрограмм для микроконтроллеров HDD и CD-ROM, для хранения BIOS в ПК. Флэш-память используют в принтерах, КПК, видеоплатах, роутерах, брандмауэрах, сотовых телефонах, электронных часах, записных книжках, телевизорах, кондиционерах, микроволновых печах и стиральных машинах... список можно продолжать бесконечно. А в последние годы флэш становится основным типом сменной памяти, используемой в цифровых мультимедийных устройствах, таких как mp3-плееры и игровые приставки. А все это стало возможным благодаря созданию компактных и мощных процессоров.

Так что же такое Flash память, каковы ее преимущества и недостатки?

Типы электронной памяти

Компьютерные программы или данные - это совокупность битов информации, представленных в виде последовательности логических нулей и единиц. Для организации хотя бы кратковременного хранения информации необходимо устройство, которое запоминало бы некие состояния, распознаваемые системами компьютера (или любого портативного цифрового устройства, которое, по сути, тоже компьютер), как логические нули и единицы. Понятно, что это должны быть электрические сигналы, раз уж современный компьютер является электронным, а не механическим устройством.

Самый быстродействующий тип электронной памяти - энергозависимая динамическая память. Именно она применяется в компьютерах и других цифровых устройствах в качестве оперативной памяти - ОЗУ. Или RAM - память с прямым доступом.

Информационная ячейка такой памяти представляет собой миниатюрный конденсатор - пару проводников, отстоящих друг от друга на небольшом расстоянии и способных накапливать и удерживать в течение некоторого времени электрический заряд. Наличие заряда в ячейке памяти интерпретируется компьютером, как логическая единица, отсутствие заряда - как логический нуль.

Время удержания заряда невелико и исчисляется миллисекундами. Даже современные материалы, из которых изготавливают разделяющие проводники изоляторы, не увеличивают времени саморазряда микроконденсаторов. Слишком уж невелики физические размеры ячеек и слишком невелики электрические заряды между парами проводников.

Для поддержания уровня зарядов и, соответственно, сохранения информации в ячейках микросхемы контроллер памяти постоянно подзаряжает конденсаторы. При обновлении содержимого памяти одни пары проводников разряжаются, другие, наоборот, получают заряд. Процесс происходит непрерывно, динамически и до тех пор, пока не отключено питание компьютера. Соответственно, и информация в микросхемах оперативной памяти сохраняется только пока компьютер не обесточен.

Остается добавить, что каждая ячейка электронной памяти, независимо от ее типа, имеет строго фиксированный системный адрес. Но доступ к любой ячейке - прямой, компьютеру не приходится последовательно проверять состояние всех ячеек, чтобы считать нужный бит информации.

От ROM к Flash

Флэш-память исторически произошла от полупроводникового ROM, однако ROM-памятью не является, а всего лишь имеет похожую на ROM организацию. Множество источников (как отечественных, так и зарубежных) зачастую ошибочно относят флэш-память к ROM. Флэш никак не может быть ROM хотя бы потому, что ROM (Read Only Memory) переводится как "память только для чтения". Ни о какой возможности перезаписи в ROM речи быть не может!

Небольшая, по началу, неточность не обращала на себя внимания, однако с развитием технологий, когда флэш-память стала выдерживать до 1 миллиона циклов перезаписи, и стала использоваться как накопитель общего назначения, этот недочет в классификации начал бросаться в глаза.

Среди полупроводниковой памяти только два типа относятся к "чистому" ROM - это Mask-ROM и PROM. В отличие от них EPROM, EEPROM и Flash относятся к классу энергонезависимой перезаписываемой памяти (английский эквивалент - nonvolatile read-write memory или NVRWM).

· ROM (Read Only Memory) - память только для чтения. Русский эквивалент - ПЗУ (Постоянно Запоминающее Устройство). Если быть совсем точным, данный вид памяти называется Mask-ROM (Масочные ПЗУ). Память устроена в виде адресуемого массива ячеек (матрицы), каждая ячейка которого может кодировать единицу информации. Данные на ROM записывались во время производства путём нанесения по маске (отсюда и название) алюминиевых соединительных дорожек литографическим способом. Наличие или отсутствие в соответствующем месте такой дорожки кодировало "0" или "1". Mask-ROM отличается сложностью модификации содержимого (только путем изготовления новых микросхем), а также длительностью производственного цикла (4-8 недель). Поэтому, а также в связи с тем, что современное программное обеспечение зачастую имеет много недоработок и часто требует обновления, данный тип памяти не получил широкого распространения.

Преимущества:

1. Низкая стоимость готовой запрограммированной микросхемы (при больших объёмах производства).

2. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.

3. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.

Недостатки:

1. Невозможность записывать и модифицировать данные после изготовления.

2. Сложный производственный цикл.

PROM - (Programmable ROM), или однократно Программируемые ПЗУ. В качестве ячеек памяти в данном типе памяти использовались плавкие перемычки. В отличие от Mask-ROM, в PROM появилась возможность кодировать ("пережигать") ячейки при наличии специального устройства для записи (программатора). Программирование ячейки в PROM осуществляется разрушением ("прожигом") плавкой перемычки путём подачи тока высокого напряжения. Возможность самостоятельной записи информации в них сделало их пригодными для штучного и мелкосерийного производства. PROM практически полностью вышел из употребления в конце 80-х годов.

Преимущества:

1. Высокая надёжность готовой микросхемы и устойчивость к электромагнитным полям.

2. Возможность программировать готовую микросхему, что удобно для штучного и мелкосерийного производства.

3. Высокая скорость доступа к ячейке памяти.

Недостатки:

1. Невозможность перезаписи

2. Большой процент брака

3. Необходимость специальной длительной термической тренировки, без которой надежность хранения данных была невысокой

Различные источники по-разному расшифровывают аббревиатуру EPROM - как Erasable Programmable ROM или как Electrically Programmable ROM (стираемые программируемые ПЗУ или электрически программируемые ПЗУ). В EPROM перед записью необходимо произвести стирание (соответственно появилась возможность перезаписывать содержимое памяти). Стирание ячеек EPROM выполняется сразу для всей микросхемы посредством облучения чипа ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами в течение нескольких минут. Микросхемы, стирание которых производится путем засвечивания ультрафиолетом, были разработаны Intel в 1971 году, и носят название UV-EPROM (приставка UV (Ultraviolet) - ультрафиолет). Они содержат окошки из кварцевого стекла, которые по окончании процесса стирания заклеивают.

EPROM от Intel была основана на МОП-транзисторах с лавинной инжекцией заряда (FAMOS - Floating Gate Avalanche injection Metal Oxide Semiconductor, русский эквивалент - ЛИЗМОП). В первом приближении такой транзистор представляет собой конденсатор с очень малой утечкой заряда. Позднее, в 1973 году, компания Toshiba разработала ячейки на основе SAMOS (Stacked gate Avalanche injection MOS, по другой версии - Silicon and Aluminum MOS) для EPROM памяти, а в 1977 году Intel разработала свой вариант SAMOS.

В EPROM стирание приводит все биты стираемой области в одно состояние (обычно во все единицы, реже - во все нули). Запись на EPROM, как и в PROM, также осуществляется на программаторах (однако отличающихся от программаторов для PROM). В настоящее время EPROM практически полностью вытеснена с рынка EEPROM и Flash.

Достоинство: Возможность перезаписывать содержимое микросхемы.

Снова вернёмся к официальной терминологии и разберёмся с тем, что такое “носитель информации”.

Ну вообще носителем информации может быть не только что угодно , но и кто угодно . Например, носителем информации может быть человек.

Однако мы ведём речь о компьютерах, поэтому будем говорить о компьютерных носителях информации.

Итак, носитель информации - это некое устройство, которое способно хранить информацию в каком-либо формате . Формат данных - это способ хранения данных. Каждый формат имеет какой-то свой набор правил, с помощью которых информация упаковывается в файл. Соответственно, файлы также могут иметь различные форматы (типы).

ВАЖНО!

Оперативная память (ОЗУ) не является носителем информации, так как в ОЗУ данные хранятся только во время работы компьютера. Если после выключения компьютера снять с него ОЗУ, то там будет пусто, так как все данные пропадут сразу после выключения питания.

Если говорить по простому, то носитель информации - это устройство для хранения данных, которое можно носить . То есть устройство, которое можно спокойно снять с компьютера (отключить от компьютера), и никакие данные при этом не потеряются.

ВАЖНО!

В компьютере есть также постоянная память (ПЗУ) - специальные микросхемы, которые сохраняют данные и после выключения питания. Но эта память тоже не является носителем информации, потому что её нельзя просто так снять с компьютера, так как ПЗУ - это специальные микросхемы, которые впаяны в материнскую плату.

А теперь основные виды носителей информации:

Жёсткий диск компьютера (диск вашего компьютера, где хранятся все ваши файлы), его ещё называют “винчестер” или НЖМД - накопитель на жёстких магнитных дисках

CD/DVD-диск

Дискета (их уже практически не используют), они же НГМД - накопитель на гибких магнитных дисках

Флешка

Все перечисленные виды носителей информации представляют собой некие предметы. Некоторые из них, такие как жёсткие диски и флешки - это довольно сложные электронные устройства.

CD/DVD-диски и дискеты - это просто диски, на которые определённым способом записывается информация (на дискеты - путём намагничивания/размагничивания магнитного диска, на CD/DVD-диски - путём прожигания пластикового диска лазерным лучом).

Думаю, что всем понятна простая истина: поскольку все эти предметы материальны, то они могут быть повреждены. Причин может быть много. Например, Вы прольёте кофе на компьютер и жидкость попадёт в винчестер. Или положите дискету рядом с магнитом и её часть размагнитится. Или неправильно отключите флешку от компьютера и она “глюканёт”.

УСТРОЙСТВА ПАМЯТИ КОМПЬЮТЕРА. НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ

Внутреннюю память компьютера составляют постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминаю- щее устройство (ОЗУ) и сверхоперативная память.

(в современной терминологии - ROM: Read Only Memory) предназначено для чтения хранящейся в нём информации. В ПЗУ находят-ся программы, которые записываются туда на заводе-изгото-вителе. Они автоматически запускаются при включении компьютера. Эти программы предназначены для первона-чальной загрузки операционной системы. После выключе-ния питания компьютера информация в ПЗУ сохраняется - это энергонезависимое устройство.

оперативную память (в современной термино-логии - RAM: Random Access Memory). Процессор может мгновенно обращаться к информации, находящейся в опера-тивной памяти, поэтому она называется «быстрой». Элект-рические импульсы, в форме которых информация сохраня-ется в оперативной памяти, существуют только тогда, когда компьютер включен. После выключения источника питания вся информация, содержащаяся в оперативной памяти, раз-рушается - оперативная память энергозависима.

объёма оперативной памяти: чем больше объём памяти, тем боль-шими возможностями по работе с информацией обладает компьютер. Оперативная память компьютера состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых может храниться определенный объем информации, например, один текстовый символ. В наиболее распространённых пер-сональных компьютерах ёмкость ОЗУ 128-256 Мб.

быстродействие, то есть период време-ни, за который происходит операция записи или считыва-ния информации из ячеек памяти. Современные модули па-мяти обеспечивают скорость доступа к информации свыше 10 наносекунд (10~ 9 с).

Внешняя память предназначена для долговременного хранения программ и данных, не используемых в данный момент. Внешняя память, в отличие от оперативной, явля-ется энергонезависимой.

Для работы с внешней памятью необходимо наличие:

1) накопителя, или дисковода, - устройства, обеспечива-ющего запись/считывание информации;

2) носителя - устройства хранения информации.

Основные виды накопителей и соответствующих им носи-телей приведены в следующей таблице:

Основные характеристики накопителей и носителей:

информационная ёмкость;

скорость обмена информацией;

надёжность хранения информации;

стоимость.

Носители внешней памяти обеспечивают транспортиров-ку данных в тех случаях, когда компьютеры не объедине-ны в сети (локальные или глобальные).

Магнитные диски - это круглые пластмассовые или ме-таллические пластины, имеющие магнитное покрытие. Дан-ные, которые поступают в оперативную память (импульсы или их отсутствие), хранятся на таких дисках в виде намаг-ниченных или ненамагниченных областей. Информация на магнитные носители может записываться многократно.

Дискета (флоппи-диск) представляет собой тонкий и гиб- кий пластмассовый диск, покрытый с двух сторон специаль-ным веществом и помещенный в жесткий пластмассовый конверт. Такие диски пользователь сам помещает в диско-вод и вынимает из него. Большинство применяемых сейчас дискет имеют размер 3,5 дюйма. Информационная емкость дискеты - 1,44 Мб. На ней может быть, например, записа-на книга объемом около 600 страниц или несколько качест-венных графических изображений.

Дискеты требуют аккуратного обращения: не следует сги-бать дискету, дотрагиваться до записывающей поверхности. В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо предохранять от воздействия сильных магнит-ных полей и нагревания, так как такие физические воздей-ствия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.

Жесткие диски (винчестеры) сделаны из стекла или ме-талла; они представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью. Же-сткие диски чаще всего постоянно находятся внутри компь-ютера (хотя существуют и внешние жесткие диски). Они вы-полняют точно такие же функции, что и гибкие диски; однако, жесткие диски способны хранить значительно боль-шее количество информации (винчестеры современных компьютеров способны вместить информацию, хранящуюся на десятках тысяч гибких дисков), быстрее вращаются и, в отличие от гибких дисков, их нельзя потерять, они защище-ны от грязи, пыли, влаги, температуры и других внешних воздействий. Наиболее популярны сегодня диски ёмкостью 10-80Гб.

В целях сохранения информации и работоспособности же-сткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изме-нений пространственной ориентации в процессе работы.

В настоящее время широкое распространение получили CD-ROM (от англ. Read Only Memory - память только для чтения), или лазерные диски. Запись и считывание инфор-мации в лазерных дисководах происходит с помощью света. Поэтому лазерные диски иначе называют оптическими.

По своей структуре лазерный диск напоминает слоеный пирог. Первый слой - основной - изготавливается из пластмассы, второй - отражающий - выполнен из металла (алюминия, золота, серебра), третий - защитный - сделан из прозрачного лака, поверх которого наносится декоратив-ное оформление. Основной слой содержит полезную инфор-мацию, закодированную в нанесённых на него микроскопи-ческих углублениях, называемых питами (от англ. pit - ямка, впадина). Информация на лазерном диске записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), со-держащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращаю-щегося диска, интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и интерпрети-руется как 0 или 1. В целях сохранности информации лазер-ные диски необходимо предохранять от механических по-вреждений (царапин), а также от загрязнения.

Для работы с CD важными характеристиками являются время доступа, показывающее, как быстро происходит поиск нужной информации на диске, и скорость чтения данных после того, как файл найден. Последнюю обычно измеряют в единицах, равных скорости считывания информации с аудио СD (около 150 Кб в секунду). На сегодняшний день наиболее распространены 52-скоростные накопители CD-ROM (скорость считывания - 7500 Кб/с).

CD-ROM удобен для хранения неизменяемой информации (словарей, справочников, энциклопедий).

Первое время главным недостатком компакт-диска была невозможность записи на него в домашних условиях. Этот недостаток был устранен с появлением сначала однократно записываемых дисков CD-R (CD-Recordable), а затем дисков для многократной перезаписи CD-RW (CD-ReWritable).

Пластиковая основа для CD-R не несёт полезной инфор-мации - вместо питов на ней отпечатаны пустые дорожки. Сверху нанесена тонкая плёнка органических молекул, спо-собных необратимо менять свои оптические свойства при на-гревании, а затем диск покрывается слоем отражающего ме-талла. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки поверхности, они перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные питам.

В многократно перезаписываемых дисках применяется иная технология. Вместо слоя органических молекул ис-пользуется плёнка сплава редкоземельных металлов, спо-собных обратимо менять своё состояние в зависимости от температуры нагрева лазерным лучом.

Диски, сочетающие в себе достоинства магнитного и опти-ческого носителей и позволяющие многократно перезаписы-вать информацию, хранящуюся на диске, получили название магнитооптических дисков. Их важнейшие достоинства: бо-льшая информационная емкость, компактность, мобиль-ность, возможность перезаписи хранящейся информации.

В последнее время на рынке появились цифровые универса- льные диски DVD. По внешнему виду и внутреннему устройст-ву они сильно похожи на CD: используется аналогичные тех-нологии нанесения на пластиковую основу углублений-питов; регистрации отраженного от металлического покрытия сигна-ла и его интерпретации в виде нулей и единиц. Принципиаль-ное отличие состоит в увеличении плотности записи за счет использования полупроводникового лазера с меньшей длиной волны. В итоге, на самый простой DVD можно записать до 4,7 Гб данных. Диски DVD могут быть двухслойными и двух-сторонними. Это породило несколько типов DVD:

DVD-5 - односторонние однослойные;

DVD-9 - односторонние двухслойные;

DVD-10 - двусторонние однослойные;

DVD-18 - двухсторонние двухслойные.

Основными характеристиками носителей информации яв-ляются скорость доступа к данным и ёмкость - количество информации, которое может храниться на диске. Ёмкость дисков измеряется в мегабайтах и гигабайтах. Ниже приве-дена ёмкость основных машинных носителей информации:

ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА. ПАПКИ И ФАЙЛЫ. ИМЯ, ТИП, ПУТЬ ДОСТУПА К ФАЙЛУ

Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов. Файл - это информация, хранящаяся во внешней памяти как единое целое и обозначенная одним именем.

Файл характеризуется набором параметров (имя, расши-рение, размер, дата создания, дата последней модификации) и атрибутами, используемыми операционной системой для его обработки (архивный, системный, скрытый, только для чтения и др.).

Размер файла выражается в байтах.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, обозначающее его тип (программа, текст, рисунок и так далее). Собственно имя файлу дает пользователь, а расширение обычно задается программой автоматически при создании файла.

В операционных системах семейства DOS имя файла мо-жет содержать от 1 до 8 символов, можно использовать символы латинского алфавита, арабские цифры и некоторые другие символы. В операционной системе Windows имя фай-ла может иметь до 255 символов, причем можно использо-вать буквы национальных алфавитов и пробелы.

Расширение имени файла записывается после точки и мо-жет содержать от 1 до 3 символов в MS DOS и больше 3 - в Windows. Чаще всего в расширение вкладывается опреде-ленный смысл (хотя пользователь может задавать и бес-смысленные расширения) - оно указывает на содержимое файла или на то, какой программой был создан данный файл.

В таблице приведены наиболее распространенные типы файлов и их расширений:

Файловая система - это функциональная часть операци-онной системы, обеспечивающая выполнение операций над файлами.

На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество фай-лов. Для удобства поиска информации файлы, по принад-лежности к какому-либо одному разделу, объединяют в группы, называемые каталогами (DOS) или папками (Win-dows).

Каталог, так же, как и файлы, находится на диске. Ка-талог содержит названия файлов и указание на их место размещения на диске. Каталог также получает собственное имя. Он сам может входить в состав другого, внешнего по отношению к нему каталога. Каждый каталог может содер-жать внутри себя множество файлов и вложенных катало-гов. Таким образом, каталог - это поименованная совокуп-ность файлов и подкаталогов (вложенных каталогов). Каталог самого верхнего уровня называется корневым ка-талогом. Его имеет изначально любой носитель; корневой каталог создается операционной системой без нашего учас-тия.

Файловая структура диска - это совокупность файлов на диске и взаимосвязей между ними. Файловые структуры бывают простыми и многоуровневыми (иерархическими).

Простые файловые структуры могут использоваться для дисков с небольшим (до нескольких десятков) количеством файлов. В этом случае оглавление диска представляет собой линейную последовательность имен файлов.

Многоуровневые файловые структуры используются для хранения большого (сотни и тысячи) количества файлов. Начальный, корневой, каталог содержит файлы и вложен-ные каталоги 1-го уровня. Каждый из каталогов 1-го уров-ня может содержать не только файлы, но и вложенные ката-логи второго уровня и так далее.

Графическое изображение иерархической файловой структуры называется деревом.

Чтобы найти нужный файл в файловой системе, имеющей иерархическую структуру, необходимо указать путь к фай-лу. В путь к файлу входит последовательность имен катало-гов от корневого до того, в котором непосредственно нахо-дится файл, разделяющихся при записи обратной косой чертой (\).

Полное имя файла состоит из пути к файлу (начиная с имени диска) и имени самого файла.

Все файлы можно разделить на исполнимые (программы) и неисполнимые (файлы данных и документов). Исполни-мые файлы могут запускаться операционной системой на выполнение, а неисполнимые файлы могут только изменять свое содержимое в процессе выполнения программы.

Можно разделить файлы на:

основные - их наличие необходимо для работы опера-ционной системы и программных продуктов;

служебные - хранящие конфигурацию и настройки основных файлов;

рабочие - их содержимое изменяется в результате ра-боты основных программных файлов; именно ради них и создаются все остальные файлы;

временные - создающиеся в момент работы основных файлов и хранящие промежуточные результаты.

В зависимости от значений атрибутов файлов операцион-ная система разрешает или запрещает те или иные действия над файлами.

В процессе работы на компьютере над файлами наиболее часто проводятся следующие операции:

копирование (создается копия в другом каталоге или на другом носителе);

перемещение (производится копирование файла в дру-гой каталог или на другой носитель, в исходном ката-логе объект уничтожается);

удаление (в исходном каталоге объект уничтожается);

переименование (изменяется имя файла).

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА КОМПЬЮТЕРА (ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА, ИХ ФУНКЦИИ И ВЗАИМОСВЯЗЬ). ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ.

Компьютер состоит из устройств, выполняющих ряд функций мыслящего человека. В нем есть: устройства ввода информации; память; процессор; устройства вывода инфор-мации; устройства приема/передачи информации.

Функциональную схему компьютера можно представить следующим образом:

Процессор - мозг компьютера. Он состоит из арифмети- ко-логического устройства (АЛУ) и устройства управле- ния (УУ). АЛУ обеспечивает обработку всех видов информа-ции, поступающей в компьютер; функцией УУ является согласование действий всех узлов, входящих в состав компьютера. Каждый процессор способен выполнять неко-торый набор универсальных инструкций - машинных команд. Процессор организует считывание очередной команды, её анализ и выполнение, а также прием данных или отправку результатов работы на требуемое устройство. В процессоре имеются специальные ячейки (регистры) для оперативного хранения обрабатываемых данных и некото-рой служебной информации.

Аппаратно процессор реализуется в виде сверхбольшой интегральной схемы (СБИС), которая на самом деле не яв-ляется «большой» по размеру, а представляет собой, наобо-рот, небольшую плоскую полупроводниковую пластину. Большой она называется потому, что современные техноло-гии позволяют разместить на ней огромное количество (до 10 миллионов) функциональных элементов. Эти элементы образуют сложную структуру, что позволяет процессору производить обработку информации (например, складывать числа) с очень высокой скоростью. Основными характери-стиками процессора являются:

тактовая частота;

разрядность;

адресное пространство.

Рассмотрим эти характеристики более подробно.

Любая операция процессора (машинная команда) состоит из отдельных элементарных действий - тактов. Очередной такт инициируется импульсом, поступающим от генератора тактовой частоты. Очевидно, что чем чаще следуют импуль-сы от генератора, тем быстрее будет выполнена операция, состоящая из фиксированного числа тактов. Количество им-пульсов в секунду определяет тактовую частоту процессора. Тактовая частота измеряется в мегагерцах - миллионах импульсов в секунду. Тактовая частота современных про-цессоров уже превышает 1000 МГц или 1 ГГц (гигагерц).

Разрядность - это максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или переда-ваться одновременно. Характеристика «разрядность» для процессора включает в себя:

разрядность (количество двоичных разрядов) внутрен-них регистров процессора - для современных моделей она равна 32;

разрядность шины данных - от неё зависит скорость передачи информации между процессором и другими устройствами;

разрядность шины адреса, определяющую максималь-ный объем памяти, который способен поддерживать компьютер.

Количество ячеек оперативной памяти, к которым мо-жет адресоваться центральный процессор, называют вели-чиной адресного пространства. При n-разрядной адресной шине адресное пространство равно 2 n . Действительно, п двоичных разрядов позволяют получить именно такое количество неповторяющихся чисел - в данном случае адре-сов памяти.

Для хранения данных и программ их обработки предназ-начена память. Исторически компьютерную память делят на внутреннюю и внешнюю.

Внутреннюю память компьютера составляют постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминаю- щее устройство (ОЗУ) и сверхоперативная память.

Постоянное запоминающее устройство (в современной терминологии - ROM: Read Only Memory) предназначено для чтения хранящейся в нём информации. В ПЗУ находят-ся программы, которые записываются туда на заводе изгото-вителе. Они автоматически запускаются при включении компьютера. Эти программы предназначены для первона-чальной загрузки операционной системы. После выключе-ния питания компьютера информация в ПЗУ сохраняется - это энергонезависимое устройство.

Вся информация, необходимая для работы компьютера, помещается в оперативную память (в современной термино-логии - RAM: Random Access Memory). Процессор может мгновенно обращаться к информации, находящейся в опе-ративной памяти, поэтому она называется «быстрой». Элек-трические импульсы, в форме которых информация сохра-няется в оперативной памяти, существуют только тогда, когда компьютер включён. После выключения источника питания вся информация, содержащаяся в оперативной па-мяти, разрушается - оперативная память энергозависима.

Возможности компьютера во многом зависят от объема оперативной памяти: чем больше объем памяти, тем боль-шими возможностями по работе с информацией обладает компьютер. Оперативная память компьютера состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых может хра-ниться определенный объем информации, например, один текстовый символ. В наиболее распространённых персональ-ных компьютерах ёмкость ОЗУ 128-256 Мб.

Для ускорения вычислений информация из наиболее час-то используемых участков ОЗУ помещается в сверхбыстро-действующие микросхемы памяти - кэш-память. Отсутст-вие кэш-памяти может на 20-30% снизить общую произ-водительность компьютера. В настоящее время широко распространена кэш-память ёмкостью 64-512 Кб.

Второй важной характеристикой модулей оперативной памяти является их быстродействие, то есть период време-ни, за который происходит операция записи или считыва-ния информации из ячеек памяти. Современные модули па-мяти обеспечивают скорость доступа к информации свыше 10 наносекунд (10~ 9 с).

Для долговременного хранения информации используется внешняя память. В качестве устройств внешней памяти ис-пользуются накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) и оптические накопители (CD-ROM и DVD-ROM). В конструкциях устройств внешней памяти имеются механи-чески движущиеся части, поэтому скорость их работы ниже, чем у полностью электронной внутренней памяти. Внешняя память позволяет сохранять огромные объемы информации.

Современные программные системы объединяют внут-реннюю и внешнюю память в единое целое, причем так, что та информация, которая используется реже, попадает в более медленно работающую внешнюю память. Это позво-ляет существенно расширить объем обрабатываемой с по-мощью компьютера информации и увеличить скорость её обработки.

Для ввода числовой и текстовой информации использует-ся клавиатура. Широкое распространение программ с гра-фическим интерфейсом способствовало росту популярности других устройств ввода - манипулятора типа мышь (для настольных персональных компьютеров) и трекбол или тачпад (для портативных компьютеров).

Для ввода в компьютер фотографии или рисунка исполь-зуется специальное устройство - сканер. В настоящее время получают распространение цифровые камеры (фотоаппараты и видеокамеры), которые формируют изображения уже в компьютерном формате.

Для ввода звуковой информации используется микрофон, подключенный к входу специальной звуковой платы, уста-новленной в компьютере.

Для управления компьютерными играми удобнее исполь-зовать специальные устройства - игровые манипуляторы (джойстики).

Наиболее универсальным устройством вывода является монитор, на экране которого высвечивается числовая, тек-стовая, графическая и видеоинформация.

Для сохранения числовой, текстовой и графической ин-формации в виде «твердой копии» на бумаге используется принтер.

Для вывода на бумагу сложных чертежей, рисунков и схем большого формата используется плоттер (графопост-роитель).

Вывод звуковой информации осуществляется с помощью акустических колонок или наушников, подключенных к выходу звуковой платы.

Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по магистрали (системной ши- не), соединяющей все устройства компьютера. Магистраль состоит из трех частей:

шина адреса, по которой передаётся адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет проис-ходить обмен информацией;

шина данных, по которой передается необходимая ин-формация;

шина управления, регулирующая процесс передачи ин-формации.

Магистральная структура позволяет легко подсоединять к компьютеру именно те внешние устройства, которые нуж-ны для данного пользователя. Благодаря ей удается скомпо-новать из стандартных блоков любую необходимую конфи-гурацию компьютера.

Человек постоянно обменивается информацией с окру-жающими его людьми. Компьютер может обмениваться ин-формацией (передавать и получать) с другими компьютера-ми с помощью локальных и глобальных компьютерных сетей. Для этого в его состав включают сетевую плату и модем.

Важнейшей характеристикой компьютера в целом явля-ется его производительность, то есть возможность компь-ютера быстро обрабатывать большие объемы информации. Производительность компьютера во многом определяется быстродействием процессора, быстродействием и объемом памяти.

Ниже приведены основные характеристики современного персонального компьютера:

процессор типа Pentium IV с тактовой частотой не менее 2 ГГц;

оперативная память объемом не менее 256 Мб;

жесткий диск объемом не менее 120 Гб;

дисковод для гибких дисков 3,5", 1,44 Мб;

дисковод DVD±RW/CD-R/RW (запись, пе-резапись, чтение);

монитор 17".

ЭЛЕКТРОННАЯ КОММЕРЦИЯ

Электронная коммерция (e-commerce) - это ускорение большинства бизнес-процессов за счет их проведения электронным образом. Начиная с середины 1990-х гг. во всем мире начала резко расти активность в области электронной торговли. Вслед за крупными компаниями, производящими компьютерное оборудование, в Интернете появились многочисленные продавцы традиционных товаров.

Термин «электронная коммерция» объединяет в себе множество различных технологий:

1) EDI (протокол электронного обмена данными);

2) электронная почта;

3) Интернет;

4) Интранет (обмен информацией внутри компании);

5) Экстранет (обмен информацией с внешним миром).

Наиболее развитой информационной технологией, на которой может базироваться электронная коммерция, считается протокол электронного обмена данными - EDI (Electronic Data Interchange). Данный метод кодировки последовательных транзакций и их обработки в on-line режиме используется уже 25 лет. Преимущество технологии EDI заключается в том, что она устраняет необходимость обработки, почтовой пересылки и повторного ввода в компьютеры бумажных документов. Любая коммерция, в том числе и электронная коммерция в Интернете, подразделяется на две большие категории: business-to-consumer (В2С - «компания-потребитель») и business-to-business (В2В - «компания-компания»). На начальном этапе развития электронной коммерции Web-узлы розничной торговли типа В2С (business-to-consumer) пользовались повышенным вниманием. Основная модель данного типа торговли -это розничные Интернет-магазины.

Во всем мире система business-to-consumer является развитой структурой удовлетворения потребительского спроса, однако в России ее развитие затруднено рядом объективных причин:

1) небольшое количество пользователей и низкая покупательная способность;

2) недостаточный уровень развития систем оплаты продукции и услуг;

3) отсутствие недорогой и надежной системы доставки.

В последние несколько лет электронная коммерция типа В2С в рамках Интернета вошла в новый этап своего развития. Происходит слияние мелких компаний, дублирующих друг друга по ассортименту предлагаемых товаров, или их поглощение более крупными конкурентами. Главная проблема данного этапа - это обеспечение надежности функционирования всей схемы электронной коммерции.

Рынок В2В (business-to-business) был создан специально для организаций с целью поддержки взаимодействия между компаниями и их поставщиками, производителями и дистрибьюторами. Этот рынок открывает намного более широкие возможности, чем сектор В2С-торговли.

Общая схема Интернет-магазина

Основной моделью В2С (business-to-consumer) типа торговли являются розничные Интернет-магазины. Технически любой Интернет-магазин можно рассматривать как совокупность электронной витрины и торговой системы. Для того чтобы купить какой-либо товар в Интернет-магазине, покупатель должен при помощи браузера зайти в Сети на Web-сайт Интернет-, магазина. Web-сайт представляет собой электронную витрину, на которой представлены каталог товаров (с возможностью поиска), а также необходимые интерфейсные элементы для ввода регистрационной информации, формирования заказа, проведения платежей через Интернет, оформления доставки, получения информации о компании-продавце и on-line помощи. Регистрация покупателя в Интернет-магазинах осуществляется или при оформлении заказа, или при входе в магазин. Витрина электронного магазина находится на Интернет-сервере и представляет собой Web-сайт с активным содержанием. В ее основе лежит каталог товаров с указанием цен, который может быть структурирован различными способами (по категориям товаров, по производителям). Такие электронные каталоги содержат полную информацию о каждом товаре.

Электронная витрина выполняет следующие функции:

1) предоставление интерфейса к базе данных продаваемых товаров (в виде каталога, прайс-листа);

2) работа с электронной «корзиной» или «тележкой» покупателя;

3) регистрация покупателей;

4) оформление заказов с выбором метода оплаты и доставки;

5) предоставление on-line помощи покупателю;

6) сбор маркетинговой информации;

7) обеспечение безопасности личной информации покупателей;

8) автоматическая передача информации в торговую систему.

После выбора товара покупателю необходимо заполнить специальную форму, в которой указывается способ оплаты и доставки товара. После того как заказ сформирован, вся собранная информация о покупателе поступает из электронной витрины в торговую систему Интернет-магазина. В торговой системе проверяется наличие необходимого товара. Если товар отсутствует в данный момент, то магазин направляет запрос поставщику, а покупателю сообщается о времени задержки. При оплате товара при передаче покупателю (курьером или наложенным платежом) требуется подтверждение факта заказа. Чаще всего это происходит с помощью электронной почты. Если покупатель может оплатить товар через Интернет, то используется платежная система.

Среди покупок, пользующихся наибольшей популярностью в Интернет-магазинах, можно выделить:

1) программное обеспечение;

2) компьютеры и комплектующие;

3) туристическое обслуживание;

4) финансовые услуги;

5) книги, видеокассеты, диски и т.п.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Существует несколько точек зрения на этапы развития информационных технологий с использованием компьютеров.

Этапизация осуществляется на основе различных признаков деления:

1) выделения этапов по проблемам процесса информатизации общества:

а) 1-й этап (до конца 1960-х гг.) - проблема обработки больших объемов информации в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств;

б) 2-й этап (до конца 1970-х гг.) - проблема отставания программного обеспечения от уровня развития аппаратных средств;

в) 3-й этап (с начала 1980-х гг.) - проблемы максимального удовлетворения потребностей пользователя и создания соответствующего интерфейса работы в компьютерной среде;

г) 4-й этап (с начала 1990-х гг.) - проблемы выработки соглашений и установления стандартов, протоколов для компьютерной связи, организации доступа к стратегической информации и др.;

2) выделения этапов по преимуществу, приносимому компьютерной технологией:

а) 1-й этап (с начала 1960-х гг.) - эффективная обработка информации при выполнении рутинных операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов вычислительных центров;

б) 2-й этап (с середины 1970-х гг.) - появление ПК. Изменился подход к созданию информационных систем-ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для поддержки принимаемых им решений. Используется как централизованная, так и децентрализованная обработка данных;

в) 3-й этап (с начала 1990-х гг.) - развитие телекоммуникационной технологии распределенной обработки информации. Информационные системы предназначены для помощи организации в борьбе с конкурентами;

3) выделения этапов по видам инструментария технологии:

а) 1-й этап (до второй половины XIX в.) - «ручная» информационная технология, инструментарий которой составляли перо, чернильница, бумага;

б) 2-й этап (с конца XIX в.) - «механическая» технология, инструментарий которой составляли пишущая машинка, телефон, диктофон, почта;

в) 3-й этап (1940-60-е гг.) - «электрическая» технология, инструментарий которой составляли большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, ксероксы, портативные диктофоны;

г) 4-й этап (с начала 1970-х гг.) - «электронная» технология, основной инструментарий - большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ) и информационно-поисковые системы (ИПС), оснащенные широким спектром программных комплексов;

д) 5-й этап (с середины 1980-х гг.) - «компьютерная» технология, основной инструментарий - ПК с широким спектром стандартных программных продуктов разного назначения.

ЭТИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ПРАВОВАЯ ОХРАНА ПРОГРАММ И ДАННЫХ

В связи с быстрым ростом количества информации, попа-дающей в компьютер, особенно отчетливо проступают этиче-ские и правовые нормы работы с информацией. Концентра-ция большого количества информации о людях в одной или в связанных сетью базах порождает потенциальную опасность несанкционированного доступа к информации и использова-ния её неподобающим образом. Информация о доходах людей с высоким достатком всегда является объектом внимания криминальных элементов. Медицинские записи, составляю-щие предмет врачебной тайны, могут интересовать работода-телей и служить причиной необоснованных отказов при при-еме на работу. Техническую информацию из компьютеров фирм и предприятий стремятся любой ценой заполучить кон-куренты. Списки e-mail, собранные законным способом (на-пример, при заказе товаров по Интернету), могут попасть в руки нечистоплотных бизнесменов и использоваться для рас-сылки массовой раздражающей людей рекламы. Таким обра-зом, каждый, кто работает с компьютерной информацией, должен отчетливо осознавать свою ответственность за сохра-нение необходимой степени ее конфиденциальности.

При работе в компьютерных сетях необходимо также при-держиваться правовых и этических норм работы с информа-цией и помнить, что рассылка информации осуществляется самими авторами сайтов (это быстро, но, зачастую, имеет место намеренная или ненамеренная необъективность оцен-ки качества информации).

Перечисленные выше проблемы характерны для всех развитых в информационном отношении стран, в том числе и для нашей страны. Кроме того, в России существуют и свои собственные, достаточно специфические нарушения этиче-ских и правовых норм работы с информацией. К сожалению, Россия одна из немногих стран, где в массовом порядке нару-шаются имеющиеся международные и российские законы об охране авторских прав на программное обеспечение. Многие даже не подозревают, что, покупая свободно продаваемые пи-ратские «сборники» ПО, они нарушают закон. Компьютер-ные пираты, нелегально тиражируя программное обеспече-ние, обесценивают труд программистов, делают разработку программ экономически невыгодной. Кроме того, компьютерные пираты зачастую предлагают пользователям недорабо-танные программы или их демоверсии.

Программы по их юридическому статусу можно разде-лить на три большие группы:

лицензионные;

условно бесплатные;

свободно распространяемые.

Лицензионные программы продаются. В соответствии с лицензионным соглашением разработчики программы га-рантируют её нормальное функционирование и несут за это ответственность.

Условно бесплатные программы (shareware ) предлагаются разработчиками бесплатно в целях их рекламы и продвиже-ния на рынок. Эти программы имеют ограниченный срок дей-ствия или ограниченные функциональные возможности. Если пользователь в установленный срок производит оплату, то ему сообщается код, включающий все функции программы.

К свободно распространяемым программам (freeware ) от-носятся: новые еще не доработанные версии программных продуктов; программы, являющиеся частью принципиально новых технологий; дополнения к ранее выпущенным про-граммам; устаревшие версии программ; драйверы к новым устройствам.

Правовая охрана программ для компьютеров и баз данных введена в Российской федерации соответствующим законом с 1992 года. Авторское право на программы для компьютеров возникает автоматически при их создании. Знак охраны ав-торского права состоит из следующих элементов:

буквы С в окружности или круглых скобках;

имени правообладателя;

года первого выпуска программы в свет.
Пользователи, нарушающие авторские права, могут быть

привлечены к уголовной ответственности с выплатой ком-пенсации, размер которой по усмотрению суда определяется в сумме от 5000-кратного до 50 000-кратного размера мини-мальной заработной платы.

Для предотвращения нелегального копирования программ и данных, хранящихся на дискетах и компакт-дисках, может использоваться программная и аппаратная защита.

Программная защита состоит в том, что на оригиналь-ном носителе размещается закодированный программный ключ, без которого программа не может функционировать и который теряется при копировании.

Аппаратная защита может быть реализована с помощью аппаратного ключа, который продается вместе с програм-мным обеспечением и присоединяется обычно к параллель-ному порту компьютера.

Для защиты от несанкционированного доступа к данным, хранящимся в компьютере, используются пароли. При этом компьютер разрешает доступ к своим ресурсам только тем пользователям, которые зарегистрировали и ввели правиль-ный пароль. Каждому конкретному пользователю может быть разрешен доступ только к определенным информаци-онным ресурсам.

Вход по паролю может быть установлен в программе BIOS Setup. При этом компьютер не начнет загрузку опера-ционной системы, если не введен пароль.

Существуют специальные способы защиты информации в Интернете. Для того, чтобы посторонние пользователи не могли случайно или намеренно изменить содержимое чужо-го сайта, доступ к информационным ресурсам сервера (его администрирование) производится по паролю.

Во избежание несанкционированного доступа из Интерне-та в Интранет (локальную сеть) применяют специальные ап-паратные и программные барьеры.

WORLD WIDE WEB

World Wide Web переводится на русский язык как «Всемирная Паутина». WWW является одним из самых совершенных инструментов для работы в Интернете. WWW отличается от остальных инструментов для работы с Интернет тем, что позволяет работать практически со всеми доступными на компьютере форматами данных (текстовые файлы, графика, звуковая и видеоинформация и т.д.). Проект WWW можно охарактеризовать как попытку представления всей информации в Интернете, а также любой локальной информации по выбору пользователя, как набор гипертекстовых документов. Как проект WWW начал разрабатываться в лаборатории CERN в начале 1990-х гг. Несколько позже в другой лаборатории NCSA также стартовал проект разработки интерфейса в WWW.

Ученый Г. Бернерс-Ли выделил три первостепенных компонента технологии WWW:

1) HTML (Hypertext Markup Language) - язык гипертекстовой разметки документов;

2) URL (Universal Resource Locator) - универсальный способ адресации ресурсов в Сети;

3) HTTP (Hypertext Transfer Protocol) - протокол обмена гипертекстовой информацией.

Позже к этим трем компонентам был добавлен четвертый - CGI (Common Gateway Interface).

Язык гипертекстовой разметки HTML был предложен Т. Бернерсом-Ли в 1989 г. в качестве одного из компонентов технологии разработки распределенной гипертекстовой системы World Wide Web. Суть гипертекстовой информационной системы состоит в том, что у пользователя появляется возможность просматривать документы в том порядке, в котором ему это больше нравится, а не последовательно. Поэтому Т. Нельсон, предложивший термин «гипертекст», определил его как нелинейный текст.

URL-адрес - это универсальный адрес, который применяется для обозначения имени каждого объекта хранения в Интернете. Данный адрес имеет определенную структуру: протокол передачи данных: //имя_компьюте-ра/каталог/подкаталог/.. ,/имя_файла, например /doc.html

6.13. Что такое базовая система ввода -вывода (BIOS Автоматизированное рабочее место (АРМ , рабочая станция) - место

Лекция 1 Введение в информатику 1 1 Что такое инфоpматика? (2)

Лекция

структуры . 6.13. Что такое базовая система ввода -вывода (BIOS ), и в каком... приборов с вычислительными блоками. Автоматизированное рабочее место (АРМ , рабочая станция) - место оператора, которое оборудовано всеми...

Интернет-версия пособия " информатика" состоит из двух разделов

Документ

Приведите пример иерархической файловой структуры . 6.13. Что такое базовая система ввода -вывода (BIOS ), и в каком... приборов с вычислительными блоками. Автоматизированное рабочее место (АРМ , рабочая станция) - место оператора, которое оборудовано всеми...

Потребность хранить какую-либо информацию у человека появилась еще в доисторические времена, чему яркий пример - наскальная живопись, которая сохранилась и по сей день. Наскальные рисунки можно по праву назвать самым износостойким носителем информации на данный момент, хотя с портативностью и удобством использования есть некоторые трудности. С появлением ЭВМ (и ПК в частности) разработка емких и удобных в использовании носителей информации стала особенно актуальной.

Бумажные носители

В первых компьютерах использовалась перфокарты и перфорированная бумажная лента, намотанная на бобины, так называемая перфолента. Ее прародителями были автоматизированные ткацкие станки, в частности машина Жаккара, финальный вариант которой был создан изобретателем (в честь которого она и названа) в 1808 году. Для автоматизации процесса подачи нитей использовались перфорированные пластины:

Перфокарты - картонные карточки, которые использовали подобный метод. Их было много разновидностей, как с отверстиями, которые отвечали за "1" в двоичном коде, так и текстового вида. Самым распространенным был формат IBM: размер карты составлял 187х83 мм, на ней инфомация располагалась в 12 строк и 80 столбцов. В современных терминах, одна перфокарта хранила 120 байт информации. Для ввода информации перфокарты нужно было подавать в определенной последовательности.

В перфоленте используется тот же принцип. Информация хранится на ней в виде отверстий. Первые компьютеры, созданные в 40-х годах прошлого века работали как с вводимыми с помощью перфоленты в реальном времени данными, так и использовали некое подобие оперативной памяти, преимущественно с использованием электронно-лучевых трубок. Бумажные носители активно использовались в 20-50 годах, после чего постепенно начали заменяться магнитными носителями.

Магнитные носители

В 50-х годах началось активное развитие магнитных носителей. За основу взято было явление электромагнетизма (образование магнитного поля в проводнике при пропускании тока через него). Магнитный носитель состоит из поверхности, покрытой ферромагнетиком и считывающей/пишущей головки (сердечник с обмоткой). По обмотке протекает ток, появляется магнитное поле определенной полярности (в зависимости от направления тока). Магнитное поле воздействует на ферромагнетик и магнитные частицы в нем поляризуются в направлении действия поля и создают остаточную намагниченность. Для записи данных на разные участки производится воздействие магнитным полем разной полярности, а при считывании данных регистрируются зоны, в которых изменяется направление остаточной намагниченности ферромагнетика. Первыми такими носителями были магнитные барабаны: большие металлические цилиндры, покрытые ферромагнетиком. Вокруг них устанавливались считывающие головки.

После них появился жесткий диск в 1956 году, это был 305 RAMAC компании IBM, который состоял из 50 дисков диаметром 60 см, по размером был соизмерим с большим холодильником современного формата Side-by-Side и весил чуть меньше тонны. Его объем составлял невероятные по тем временам 5 МБ. Головка свободно перемещалась по поверхности диска и скорость работы была выше, чем у магнитных барабанов. Процесс погрузки 305 RAMAC в самолет:

Объем быстро начал увеличиваться и в конце 60-х годов IBM выпустила высокоскоростной накопитель с двумя дисками емкостью по 30 МБ. Производители активно работали над уменьшением габаритов и к 1980 году жесткий диск имел размеры 5.25-дюймового привода. С тех времен конструкция, технологии, объем, плотность и размеры претерпели колоссальных изменений и самыми популярными стали форм-факторы и 3.5, 2.5 дюйма, в меньшей мере - 1.8 дюйма, а объемы уже достигают десятка терабайт на одном носителе.

Некоторое время использовался еще формат IBM Microdrive, который представлял из себя миниатюрный жесткий диск в форм-факторе карты памяти CompactFlash тип II. Выпущен в 2003 году, позже продан компании Hitachi.

Параллельно развивалась магнитная лента. Появилась она вместе с выходом первого американского коммерческого компьютера UNIVAC I в 1951 году. Опять же постаралась компания IBM. Магнитная лента представляла из себя тонкую пластиковую полосу с магниточувствительным покрытием. С тех времен использовалась в самых разных форм-факторах.

Начиная с бобин, ленточных картриджей и заканчивая компакт-кассетами и видеокассетами VHS. В компьютерах использовались начиная с 70 годов и заканчивая 90-ми (уже в значительно меньших количествах). Часто в качестве внешнего носителя к ПК использовался подключаемый магнитофон.

Накопители на магнитной ленте под названием Стримеры применяются и сейчас, преимущественно в промышленности и крупном бизнесе. На данный момент используются бобины стандарта Linear Tape-Open (LTO), а рекорд в этом году поставили IBM и FujiFilm, умудрившись записать на стандартную бобину 154 терабайта информации. Предыдущий рекорд - 2.5 терабайт, LTO 2012 года.

Еще один тип магнитных носителей - дискеты или флоппи-диск. Тут слой ферромагнетика наносится на гибкую, легкую основу и помещается в пластиковый корпус. Такие носители были просты с точки зрения изготовления и отличались невысокой стоимостью. Первая дискета имела форм-фактор 8 дюймов и появилась в конце 60-х. Создатель - опять IBM. К 1975 году емкость достигла 1 МБ. Хотя популярность дискеты заработали благодаря выходцам из IBM, которые основали собственную компанию Shugart Associates и в 1976 году выпустили дискету формата 5.25 дюйма, емкость составляла 110 КБ. К 1984 году емкость уже составляла 1.2 МБ, а Sony подсуетилась с более компактным форм-фактором 3.5 дюйма. Такие дискеты до сих пор можно найти у многих дома.

Компания Iomega выпустила в 1980-х картриджи с магнитными дисками Bernoulli Box, емкостью 10 и 20 МБ, а в 1994 году - так называемые Zip размера 3.5 дюйма объемом 100 МБ, до конца 90-х они достаточно активно использовались, но конкурировать с компакт-дисками им было не по зубам.

Оптические носители

Оптические носители имеют форму дисков, чтение с них ведется с помощью оптического излучения, обычно лазера. Луч лазера направляется на специальный слой и отражается от него. При отражении луч модулируется мельчайшими выемками на специальном слое, при регистрации и декодировании этих изменений восстанавливается записанная на диск информация. Впервые технологию оптической записи с использованием светопропускающего носителя была разработана Дэвидом Полом Греггом в 1958 году и запатентована в 1961 и 1990 годах, а в 1969 году компания Philips создала так называемый LaserDisc , в котором свет отражался. Впервые публике LaserDisc был показан в 1972 году, а в продажу поступил в 1978. По размеру он был близок к виниловым пластинкам и предназначался для фильмов.

В семидесятых годах началась разработка оптических носителей нового образца, в результате Philips и Sony представили в 1980 году формат CD (Compact Disk), который был впервые продемонстрирован в 1980 году. В продажу компакт-диски и аппаратура поступили в 1982 году. Изначально использовались для аудио, помещалось до 74 минут. В 1984 году Philips и Sony создали стандарт CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) для любых типов данных. Объем диска составлял 650 МБ, позже - 700 МБ. Первые диски, которые можно было записывать в домашних условиях, а не на заводе были выпущены в 1988 году и получили названиеCD-R (Compact Disc Recordable), а CD-RW, позволяющие многократную перезапись данных на диске, появились уже в 1997.

Форм-фактор не менялся, увеличивалась плотность записи. В 1996 году появился формат DVD (Digital Versatile Disc), который имел ту же форму и диаметр 12 см, а объем - 4.7 ГБ или 8.5 ГБ у двухслойного. Для работы с DVD-дисками были выпущены соответствующие приводы, обратно совместимые с CD. В последующие годы было выпущено еще несколько стандартов DVD.

В 2002 году миру были представлены два разных и несовместимых формата оптических дисков нового поколения: HD DVD и Blu-ray Disc (BD). В обоих случаях для записи и чтения данных используется голубой лазер с длинной волны 405 нм, что позволило еще увеличить плотность. HD DVD способен хранить 15 ГБ, 30 ГБ или 45 ГБ (один, два или три слоя), Blu-ray - 25, 50, 100 и 128 ГБ. Последний стал более популярен и 2008 году компания Toshiba (один из создателей) отказалась от HD DVD.

Полупроводниковые носители

В 1984 году компания Toshiba предложила полупроводниковые носители, так называемую флэш-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 , флэшках, SSD-накопителях и гибридных жестких дисках.

Технология NAND позволяет создавать чипы с высокой плотностью записи, она компактна, менее энергозатратна в использовании и имеет более высокую скорость работы (в сравнении с жесткими дисками). Основным минусом на данный момент является достаточно высокая стоимость.

Облачные хранилища

С развитием всемирной сети, увеличением скоростей и мобильного интернета появились многочисленные облачные хранилища, в которых данные хранятся на многочисленных распределенных в сети серверах. Данные хранятся и обрабатываются в так называемом виртуальном облаке и пользователь имеет к ним доступ при наличии доступа в интернет. Физически серверы могут находиться удаленно друг от друга. Есть как специализированные сервисы типа Dropbox, так и варианты компаний-производителей ПО или устройств. У Microsoft - OneDrive (ранее SkyDrive), iCloud у Apple, Google Диск и так далее.