Хранение информации — способы, виды и свойства
История развития
С древних времён человечество пыталось запомнить данные и передать их будущим поколениям. Сначала впечатления об окружающем мире первобытные люди рисовали на камнях в пещерах, где жили, потом в процессе эволюции появилась письменность. Этот фактор стал прототипом современных информационных хранилищ.
Количество исписанных листов становилось всё больше, информация накапливалась с каждым днём, проводились исследования, открытия, человечество пыталось найти ответы на главные вопросы. Это привело к научно-техническому прогрессу и развитию информационных технологий. Вместо исписанных тетрадей и потёртых зачитанных книг появились первые электронные носители, позволяющие хранить ведомости, фотографии и видеофайлы в виде цифрового кода, записанного на носитель.
Для считывания данных использовалось специальное устройство, которое со временем только совершенствовалось, увеличивая возможности и место хранения.
Если раньше данные хранились на дискетах, дисках, в памяти компьютера, то сейчас облачное хранение позволяет избавить от ненужных элементов и держать всю информацию на специальных серверах, доступ к которым возможен в любую секунду. Цифровой вид не только уменьшает место хранения, но и помогает быстро провести категоризацию, разместить нужные файлы по отдельным папкам.
Если говорит кратко, то, благодаря развитию информационных технологий, стало возможным хранение большого объёма данных без использования материальных носителей. Конечно, это не отменяет блокноты и тетради, но качественно уменьшает их количество и сужает сферу использования.
Благодаря новым способам хранения данных увеличивается и срок размещения информации на разных платформах.
Магнитные и оптические носители
Магнитная запись была изобретена в XIX веке и первоначально использовалась только для хранения аудиофайлов. Первым носителем была стальная проволока диаметром около 1 мм. Позже стала использоваться стальная катаная лента.
К сожалению, качественные характеристики были недостаточными для частого использования, поэтому учёные начали искать альтернативу. Для записи 14-часовой беседы пришлось использовать примерно 100 кг проволоки, которая имела довольно большую протяжность.
Магнитные носители не только были неудобными в использовании, но и создавали дополнительные трудности в процессе хранения, ведь окружающие факторы могли нарушить качество или даже испортить ленты. В 20-х годах появилась магнитная лента на двух основах:
- Бумажная.
- Лавсановая. На поверхность наносится тонкий слой специального порошка, что защищает ленту и делает качество записи намного лучше.
Вторая половина ХХ века принесла много изменений. Теперь, кроме звука, на ленту стало можно переносить изображения. Это было первым шагом на пути к появлению видео. Дальше технологии развивались быстро, начали выпускаться видеокамеры и видеомагнитофоны, благодаря которым можно было пересматривать первые фильмы — сначала чёрно-белые, а потом и в цветном формате. В рефератах хранение информации описывается как технический процесс, который начал формироваться в ХІХ веке и продолжает совершенствоваться по сегодняшний день.
На смену магнитному пришёл лазерный тип нанесения информации на поверхность носителя. Был изобретён квантовый генератор, с помощью которого и происходила обработка информации для записи. Этот метод повысил плотность записи, благодаря чему диски имеют больший информационный объем, чем другие носители.
Во второй половине 1990-х годов появились универсальные цифровые DVD-диски, благодаря которым повысился объем записи.
Диски занимали немного места, но из-за чувствительной поверхности, которая могла повредиться или поцарапаться, их использование перестало быть практичным. Современные информационные технологии предложили новый метод хранения, без носителя.
Виды цифровой памяти
Способы хранения информации в информатике постоянно совершенствуются, открывая для пользователей новые возможности. Запоминающие устройства для хранения используют разные методы. Стандартным вариантом ещё несколько лет назад были архивы, благодаря которым можно было не только скрыть нужные файлы, но и сжать их обычный размер, тем самым увеличив общее место хранения. Что касается цифровой памяти, то она может быть двух видов:
- Внешняя. К этому типу относятся винчестер, карта памяти и компакт-диск. Последний сейчас практически не используется, его альтернативой стали флеш-карты. Благодаря такой замене резко уменьшилось количество использования дисков, что благоприятно повлияло на экологию. А также код информации часто нарушался из-за повреждений на дисках, поэтому флеш формат более подходящий.
- Внутренняя. Сюда входят оперативные варианты и память кэша.
До конца XX века эти типы хранения считались единственными. Позже появился способ получше, благодаря которому доступ к данным стал возможным в любое время и с любого подходящего для этого цифрового устройства. В рефератах на тему хранения информации отдельная тема посвящена интернету. Во Всемирной паутине можно хранить любое количество данных, используя при этом разные варианты облачных хранилищ.
В последние годы учёные активно работают над созданием специальных дисков, которые смогут хранить на себе достаточное количество информации. Используемые в процессе нанотехнологии работают на уровне атомов и молекул. Одно средство для записи данных, созданное по такой технологии, сможет заменить тысячи дисков, а места на нём должно хватить, чтобы записать каждую секунду человеческой жизни.
Хотя это и звучит как фрагмент фантастического фильма, на самом деле человечество стремительно движется к тому, чтобы создать универсальное хранилище для всей информации.
Использование интернета
Максимально комфортный и доступный для всех способ хранения информации, предоставляющий бесплатные хранилища для данных, используется во всём мире. Использовать интернет можно на любых устройствах, поддерживающих подключение к сети. В докладах и рефератах хранение информации представлено несколькими способами, наиболее эффективный из которых именно интернет.
Чтобы важные ведомости были всегда в зоне доступа, специалисты советуют сделать несколько копий и разместить их в хранилищах и на материальных носителях. Сбои программ, поломки могут навредить информации, поэтому, чтобы не потерять самое важное, необходимо придерживаться простых советов:
- Создание нескольких аккаунтов на разных облачных ресурсах поможет уберечь нужные данные от потерь. Желательно скопировать папку с информацией и разместить данные на компьютере. Если доступ к интернету будет ограничен, можно будет воспользоваться хранилищем на винчестере.
- Использование дополнительных внешних устройств поможет сохранить необходимую информацию. Свой выбор лучше остановить на флеш-картах, так как поверхность дисков может поцарапаться, а тогда считать информацию с носителя будет тяжело.
- «Облачные» сервисы предлагают премиум-аккаунты. Хотя эта опция платная, но, как показывает практика, помогает надёжно защитить информацию и увеличивает свободное пространство.
Благодаря возможности хранения информации люди могут делиться данными и передавать полезные сведения своим детям. Информацию можно использовать многократно без потери качества именно благодаря хранению на облачных ресурсах, передавать в сообщениях через социальные сети или пересылать по электронной почте. Интернет даёт возможность выбора не только в плане вариантов хранения, но и в отношении дальнейшего использования полученных данных.
Развитие информационных технологий в последнее время занимает основную часть работы учёных. Создаются новые варианты хранения информации, проводятся исследования разных нанотехнологических устройств, способных записывать и передавать большие объёмы данных.
Источник
Эволюция носителей информации. Часть 1: от перфокарт до DVD
С древнейших времен люди искали способы записи и хранения различной информации. Сначала они рисовали на скалах и глине. Затем появился пергамент, а позже — бумага. В XX веке с появлением первых компьютеров хранить информацию стало легче, но эволюция носителей информации лишь ускорилась. Казалось бы, еще вчера мы записывали нужные нам файлы на дискеты. А сегодня мы уже пользуемся 256-гигабайтными флешками! В общем, развитие технологий хранения информации не стоит на месте. Поэтому в этот раз мы вспоминаем, с чего же началась история компьютерных носителей информации, и расскажем о том, каких результатов добилась индустрия к концу XX века.
В таком виде сохраняли информацию в былые времена
Станок Жаккара. Перфокарты
История носителей информации берет свое начало в начале XIX века. Причем в роли прародителя запоминающих устройств выступает — кто бы мог подумать! — ткацкий станок. Автором первого изобретения в области хранения данных стал французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар. Долгое время он работал со станками в качестве подмастерья, ткача и наладчика, поэтому богатый опыт значительно помог ему в дальнейшей изобретательской деятельности. Итак, в чем же заключалась инновационная идея Жаккара? Несмотря на то, что производство ткани в то время являлось довольно сложным процессом, по своей сути оно представляло собой постоянное повторение одних и тех же действий. Жаккар пришел к выводу, что этот процесс можно автоматизировать.
Жозеф Мари Жаккар — создатель ткацкого станка, использующего перфокарты
Французский изобретатель придумал такую систему, которая использовала в своей работе специальные твердые пластины с отверстиями. Они и являлись первыми в мире перфокартами. Прежде подобные пластины использовались в станках Вокансона и Бушона, однако эти устройства были слишком дороги в производстве и по этой причине так и не прижились. В своей же разработке Жаккар учел все недостатки этих аппаратов. В пластинах было увеличено количество рядов отверстий, что обеспечило обработку большего числа нитей, а, следовательно, и повышение производительности станка. Кроме этого, был значительно упрощен процесс подачи пластин в считывающее устройство — набор щупов, связанных со стержнями нитей. При проходе пластины щупы проваливались в отверстия, поднимая вверх соответствующие нити и образуя основные перекрытия в ткани. Таким образом, определенная комбинация отверстий на пластине позволяла создать ткань с нужным узором.
Ткацкий станок Жаккара
Первый автоматизированный станок Жаккар создал в 1801 году и на протяжении еще нескольких лет дорабатывал его. За свои достижения изобретатель получил пенсию в 3000 франков и одобрение Наполеона. Однако ни сам Жаккар, ни французский император не имели ни малейшего понятия, насколько важным станет это изобретение в будущем.
В 30-х годах XIX века на разработанные Жаккаром перфокарты обратил внимание английский математик Чарльз Бэббидж. В то время ученый ум трудился над созданием аналитической машины и решил использовать в ее конструкции перфокарты. Для этого англичанин даже совершил путешествие во Францию с целью подробно изучить станки Жаккара. Увы, но из-за низкого уровня технологий и недостатка финансовых средств аналитическая машина Бэббиджа так и не увидела свет. Тем не менее, ее конструкция стала впоследствии прообразом современных компьютеров.
Кроме этого, перфокарты использовались в табуляторе, разработанном в 1890 году Германом Холлеритом. Табулятор являлся механизмом для обработки статистических данных и использовался на благо Бюро переписи населения США. Кстати, созданная Холлеритом компания Tabulating Machine Company в конечном итоге была переименована в International Business Machines (IBM). На протяжении нескольких десятков лет IBM развивала и продвигала технологию перфокарт. В середине XX века они использовались повсеместно, получив особенно широкое распространение в компьютерной технике и различных станках. Закат эпохи перфокарт пришелся на 1980-е годы, когда на смену им пришли более совершенные магнитные носители информации. Интересно, что отдел исследования перфокарт компании IBM существовал вплоть до 2000-х годов. Например, в 2002 году в IBM изучали создание перфокарты размером с почтовую марку, которая могла бы содержать до 25 миллионов страниц информации.
Магнитные диски
Несмотря на то, что перфокарты отличались простотой изготовления, они обладали и целым рядом довольно существенных недостатков. Во-первых, это небольшая емкость. Стандартная перфокарта вмещала в себе около 80 символов, что соответствовало 100 байтам информации. Это очень мало. Судите сами: для хранения одного мегабайта данных потребовалось бы свыше десяти тысяч таких перфокарт. Во-вторых, это низкая скорость чтения и записи. Даже самые совершенные считывающие устройства могли обрабатывать не более одной тысячи перфокарт в минуту. То есть за секунду они считывали лишь 1,6 Кбайт данных. Ну и в-третьих, это невысокая надежность и невозможность повторной записи. Конечно, понятие «надежность» не совсем корректно использовать по отношению к перфокартам. Однако, согласитесь, повредить изготовленную из тонкого картона пластину не составляет никакого труда. Вдобавок к этому делать отверстия в картах нужно было очень аккуратно и внимательно: одна лишняя «дырка» — и перфокарта приходила в негодность, а хранящаяся на ней информация безвозвратно пропадала.
К хранению данных требовался новый подход. И в середине XX века были созданы первые магнитные носители информации. Эпоху данного типа накопителей открыла магнитная пленка, разработанная немецким инженером Фрицем Пфлюмером. Патент на это устройство был выдан еще в 1928 году, но немецкие власти так долго «скрывали» технологию внутри страны, что за пределами державы о ней стало известно лишь после окончания Второй мировой войны. Магнитная пленка изготавливалась из тонкого слоя бумаги, на который напылялся порошок оксида железа. При записи информации пленка попадала под воздействие магнитного поля, и на поверхности ленты сохранялась определенная намагниченность. Это свойство затем и использовали считывающие устройства.
Магнитная лента использовалась в компьютере UNIVAC-I
Впервые магнитная лента была применена в коммерческом компьютере UNIVAC-I, выпущенном в 1951 году. Кстати, его первый экземпляр попал в то же самое Бюро переписи населения США. Магнитная пленка, используемая в UNIVAC-I, была намного более емкой, нежели перфокарты. Ее объем равнялся емкости десяти тысяч перфокарт, то есть он составлял примерно 1 Мбайт.
Развитие технологии магнитных лент продолжалось до 1980-х годов. В течение этого времени подобные накопители использовались в основном в мейнфреймах и мини-компьютерах. Ну а с 80-х годов магнитная лента использовалась лишь для резервного хранения данных. Этому способствовало то, что ленточные картриджи оставались надежным и очень дешевым носителем информации. Но даже несмотря на эти преимущества, к концу 2000-х годов специалисты предрекали конец эпохи магнитных лент — цены на жесткие диски продолжали падать. Вдобавок они предлагали высокую плотность записи. Начиная с 2008 года, рынок ленточных накопителей уменьшался примерно на 14% в год, и даже ярые сторонники технологии признавали, что у нее нет шансов на выживание. Однако ситуация резко изменилась в 2011 году. В Таиланде произошло наводнение, продолжавшееся, по официальным данным, 175 дней. В результате наводнения было затоплено несколько индустриальных зон, где были расположены заводы по производству жестких дисков таких компаний, как Seagate, Western Digital и Toshiba. Как итог, цены на продукцию возросли на 60%, а объемы производства упали. Так магнитная лента получила вторую жизнь.
Магнитная лента IBM
Стоит отметить, что ленточные накопители, как правило, используются в тех сферах, где необходимо хранить очень большое количество информации. Например, в каких-либо крупных исследованиях. Так, магнитную ленту используют для записи результатов исследований на Большом адронном коллайдере. О преимуществах технологии в свое время рассказывал Альберто Пейс (Alberto Pace) — глава подразделения обработки и хранения данных CERN. Он отметил, что магнитная лента имеет четыре основных преимущества над жесткими дисками. Прежде всего, это скорость. Несмотря на то, что специализированному роботу требуется до 40 секунд, чтобы выбрать нужную кассету и вставить ее в считыватель, чтение данных из ленты происходит в четыре раза быстрее, чем с жесткого диска. Еще одним преимуществом магнитной ленты, по словам Пейса, является ее надежность. Если она рвётся, то ее можно легко склеить. В этом случае теряется лишь несколько сотен мегабайт данных. Когда выходит из строя жесткий диск, теряются абсолютно все данные. Глава подразделения CERN привел некоторые статистические данные, касающиеся надежности устройств. Так, в среднем за год в CERN из 100 петабайт данных, хранящихся на магнитных лентах, теряется лишь несколько сотен мегабайт. На жестких дисках располагается около 50 петабайт информации, и каждый год организация теряет до нескольких сотен терабайт в результате неисправностей HDD. Третьим преимуществом магнитной ленты является ее энергоэффективность, а точнее, экономичность. Сами ленты хранятся в неактивном состоянии, следовательно, они не потребляют энергию. Наконец, четвертое — это безопасность. Если злоумышленники получат доступ к жестким дискам, то они смогут уничтожить всю информацию за считанные минуты. В случае с магнитными лентами на это может уйти не один год.
Хранилище магнитных лент в CERN
Еще на два преимущества ленточных накопителей указал Эвангелос Элефтеро — руководитель отдела технологий хранения данных исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе. Он отметил, что магнитные ленты все еще дешевле, чем жесткие диски. 1 Гбайт HDD стоит примерно 10 центов, тогда как стоимость аналогичной емкости магнитной ленты оценивается в 4 цента. Также Элефтеро обратил внимание на долговечность лент. Такой накопитель будет служить верой и правдой даже через 30 лет, в то время как рабочий цикл жесткого диска составляет всего 5 лет.
Тем не менее, стоит понимать, что магнитные ленты уже никогда не будут использоваться как единственная система хранения данных. Они занимают важное место в иерархической структуре хранения информации, но не являются (и не будут) ее основным звеном.
Дискеты
Следующей ступенью развития магнитных носителей информации стала дискета, которая была представлена в 1971 году. Над созданием девайса трудилась компания IBM. В 1967 году у «голубого гиганта» появилась необходимость рассылать клиентам обновления софта, и команда инженеров под руководством Алана Шугарта предложила идею компактного и быстрого гибкого диска. Спустя несколько лет в стенах IBM была создана 8-дюймовая дискета объемом 80 Кбайт с возможностью одноразовой записи. Решение получилось не очень удачным, поскольку притягивало много пыли и было чересчур хрупким для карманного девайса. Поэтому разработчики решили упаковать гибкий диск в защитный пластиковый кожух с тканевой прокладкой.
По своей конструкции дискета представляла собой диск из полимерных материалов, на который наносилось магнитное покрытие. Пластиковый кожух имел несколько отверстий. Центральное предназначалось для шпинделя дисковода, малое отверстие являлось индексным, то есть позволяло определить начало сектора. Наконец, через прямоугольное отверстие с закругленными углами магнитные головки дисковода работали непосредственно с диском.
Источник
