Как найти устройство хранения

Доступ к данным

Чтобы иметь доступ к ячейкам устройств хранения данных ПК, необходимы специальное оборудование. Именно оно обеспечивает произвольное и последовательное считывание.

Сам процесс может быть разделен во времени. Пользователям известны операции записи и чтения. Чтобы процесс прошел корректно, для него выделен специальный механизм — контроллер памяти.

Помимо записи и чтения также есть процесс стирания. В этом случае алгоритм настроен так, что механизм начинает вписывать одинаковые значения.

Устройства

Устройства хранения данных компьютера со временем улучшаются. Одни заменяют других. Но неизменным остается жесткий диск. Без него система не сможет в полной мере функционировать хотя бы потому, что не будет свободного пространства для установки операционной системы.

Не менее важным в современном персональном компьютере считается оперативная память. Ее модули являются неотъемлемой частью системы, поскольку занимаются хранением временных данных.

Еще 10 лет назад популярными считались дискеты. Современные подростки уже не знают об этом устройстве, но его по-прежнему можно отнести к тем, которые хранят данные.

Нельзя не вспомнить об CD- и DVD-дисках. И хотя на улицах и в ларьках до сих пор продают диски с фильмами и музыкой, они давно утратили свою актуальность. А производители потихоньку избавляют пользователей от оптических дисководов.

Устройством долговременного хранения данных принято считать флэш-память. Сюда можно отнести карты-памяти, флешки и другие твердотельные механизмы. Без них сейчас непросто, поскольку требуется постоянный обмен информацией, а той, что имеется в ПК, не всегда хватает.

Функции

Чтобы разобраться в устройствах хранения и обработки данных, необходимо понять функции памяти. Основным ее параметром считается длительное хранение информации. Именно для этого и служит тот же жесткий диск или флеш-карты.

Те, кто знаком с программированием, слышали об архитектуре фон Неймана. Она заложена в основу работы любого современного компьютера. А память и центральный процессор являются ключевыми инструментами.

В свое время память использовали для хранения записанных данных. Программы запоминающих устройств работали только по четкому алгоритму выполняемых последовательностей. В то время любая работа с программированием забирала не только огромное количество времени, а и требовала весомый объем ручной работы.

Все это получилось ускорить за счет архитектуры фон Неймана. Любые данные перевели в биты. Поэтому стало абсолютно неважно, каким образом представлена информация. Ее в любом случае можно было перевести в битовые строки или двоичные числа.

За счет появления устройств хранения программ и данных стало возможно манипулировать данными. Но для этого нужно было бы обеспечить достаточную емкость системы хранения.

Сейчас функциональность всех подобных устройств практически одинакова. Но они все же различаются между собой. Поэтому имеют свои достоинства и недостатки. Пока не получилось разработать универсального устройства, в компьютерах работают сразу несколько их видов.

Исполнение

Устройства, предназначенные для хранения информации, имеют классификацию по типу исполнения.

• Печатные платы. К такому виду относятся модули оперативной памяти и картриджи для старых приставок. Работают очень быстро, однако нуждаются в постоянной подаче энергии, из-за чего их текущее применение носит вспомогательную роль.
• Дисковые. Бывают магнитными и оптическими. Самым популярным представителем считается жесткий диск компьютера. Используются в качестве основного носителя информации.
• Карточные. Вариантов исполнения много. Из последних можно отметить флеш-карты. Ранее этот тип применялся для изготовления перфокарт и их магнитных аналогов.
• Барабанные. Пример – магнитный барабан. Практически не используется.
• Ленточные. Пример – перфорированные или магнитные ленты. В современном мире почти не встречается.

Классификация

Разобраться с видами устройств хранения данных не так просто. На данный момент нет установленной классификации, которая была бы утверждена документально. Поэтому некоторые виды памяти могут находиться сразу в нескольких группах.

Существует понятие классификации памяти, а также классификации запоминающего устройства. В первом случае для дифференциации необходимо понимать параметры, а вот втором — техническую реализацию.

Итоги

Старые накопители были очень большими. Самые первые компьютеры требовали помещения, сравнимого с современными спортивными залами, да еще при этом работали очень медленно. Прогресс не стоит на месте и сейчас устройства хранения информации, даже самые объемные, можно просто положить в карман. Дальнейшее развитие может пойти как по пути поиска новых материалов или способов взаимодействия со старыми, так и по направлению создания постоянной и стабильной связи по всему миру. В таком случае емкие накопители будут расположены в специальных серверных, а все данные пользователь будет получать по «облачной» технологии.

Классификация памяти

Итак, многие привыкли, что устройства хранения данных обычно представлены физическим девайсом. Они могут иметь разную форму, габариты и вес. Но это никак не относиться к самой памяти.

В данном случае необходимо рассматривать ее по следующим параметрам:

• операции;
• доступ;
• организация данных и алгоритмы;
• назначение;
• адресное пространство и т. д.

Как уже упоминалось, память позволяет проводить две основные операции: чтение и запись. Так вот есть некоторые устройства, которые предоставляют только чтение или оба варианта.

Доступ также может характеризовать память. Он бывает последовательным и произвольным. Первый вариант (SAM) дает последовательный доступ: ячейка за ячейкой считываются так, как они расположены. Второй вариант (RAM) дает информацию с любой ячейки, независимо от ее расположения.

Организация данных является параметром памяти и может также классифицироваться в соответствии с классификацией структур данных. Поэтому здесь есть адресуемая, ассоциативная, магазинная, семантическая, объектная и др.

По назначению память может быть:

• буферной — для временного хранения или обмена;
• временной — для промежуточных результатов;
• кэш — для хранения часто используемых данных, для быстрого доступа к ним;
• корректирующей — для хранения адресов, по которым можно найти неисправные ячейки;
• управляющей — для работы соответствующих микропрограмм;
• разделяемой — для обеспечения общего доступа.

Адресное пространство — еще один параметр функциональности памяти. Она бывает реальной — ее адресация приводит к физическому хранилищу; виртуальной — адресация не имеет физического расположения данных; оверлейной — области имеют одинаковые адреса, поэтому в каждый момент доступ осуществляется только к одной из них.

Какой способ хранения информации считается самым надёжным и почему?

Сергей Чаукин 57 2 года назад технический специалист компании Kingston Technology

Хранение информации – тема, актуальная со времен наскальной живописи. В эпоху бурного технического прогресса и разнообразия предложений становится еще сложнее найти однозначно лучшее решение. В зависимости от объемов информации (ЦОД или ПК рядового пользователя), диапазон решений кардинально различается. Про хранение данных на уровне архитектуры ЦОД уже впору писать учебники и научные трактаты, в то время как на пользовательском уровне еще можно ограничиться более-менее лаконичным ответом. Пользователю следует подходить к решению вопроса хранения информации уже с пониманием того, насколько часто она будет востребована и какова степень ее конфиденциальности.

Сразу стоит заметить, что полностью доверять какому-то одному из методов хранения на 100%, как и класть яйца в одну корзину, ни в коем случае нельзя. Следует использовать сразу несколько методов, среди которых стоит выделить бэкапы – без них никуда. Далее можно рассматривать определенные сценарии.

Если речь идет об очень важной информации, доступ к которой не требуется каждый день, то самым радикальным решением было бы использование оптического диска, хранящегося в несгораемом сейфе. Конечно, у этого метода есть и свои недостатки: распространенность оптических приводов сегодня падает, да и если понадобится передать данные, сейф далеко не унесешь.

В ситуациях, когда важна конфиденциальность, может выручить USB-накопитель с возможностью шифрования DataTraveler 2000 (DT2000). Его основным преимуществом является способность шифровать данные «на лету», после чего доступ к ним без пароля становится невозможен. Даже при утере носителя, после 10 попыток ввода пароля, накопитель автоматически стирается. Kingston предлагает большое количество подобных устройств, со списком которых можно ознакомиться на сайте производителя.

Иначе следует действовать, когда речь идет об информации повседневного использования. Обычно это набор рабочих программ, игр, аудио- и видеоконтента. Чаще всего подобная информация хранится на установленном в ПК пользователя HDD или SSD. Сегодня преимущества обычных жестких дисков перед SSD в плане цены за единицу объема уже не так ярко выражены, а по скорости записи/чтения и времени отклика HDD уступают в десятки раз. Следует упомянуть и надежность, которая у SSD на сегодня по многим показателям выше – их отказоустойчивость давно сравнялась с рядовыми жесткими дисками. Не стоит забывать про «облачные» решения, ведь часть важного контента можно доверить сетевым ресурсам. Для того чтобы минимизировать риски попадания информации третьим лицам, рекомендую шифровать контент, который содержится на ПК. Для этого в самой операционной системе уже имеются все необходимые инструменты: для Windows это BitLocker, для Mac OS – FileVault.

Информация на мобильных устройствах обычно хранится на картах форматов SD или microSD. Ассортимент такой продукции безграничен, но предпочтение лучше отдать уже зарекомендовавшим себя на этом рынке брендам. Большая популярность отдельных марок объясняется повышенным уровнем контроля качества, ведь небольшой производитель в угоду низкой цене может и забыть о надежности. У Kingston помимо карт с разной скоростью записи есть и весьма интересное решение – карты, отвечающие промышленным стандартам работы в экстремальных условиях. Они производятся на базе MLC-чипов и могут использоваться в широком температурном диапазоне. Актуальное решение для тех, кто заинтересован в повышенной надежности носителя информации.

Задачу резервного копирования информации на мобильных устройствах можно решить с помощью «облачных» сервисов или подключением к ПК. Но хочется отметить доступный в продаже инструментарий, который позволяет сделать бэкап еще проще. Самым, наверное, востребованным решением для гаджетов на базе ОС Android может стать флешка DataTraveler MicroDuo (DTDUO) с поддержкой функции OTG. Это накопитель с двумя коннекторами: на одном конце у них USB Type-A, на другом – microUSB или USB type-C. Очень удобное решение для полевых условий, когда требуется срочно скинуть информацию или памяти на смартфоне/планшете не хватает. Для гаджетов на базе iOS и прочих у Kingston есть и более радикальное решение – беспроводной кардридер MobileLite Wireless G3. Путем беспроводного соединения можно легко и просто перекинуть необходимые данные на любой USB-накопитель или карту SD. Такой же способ будет актуален для фото/видеотехники.

ДРУГИЕ ОТВЕТЫ АВТОРА 15 0

Классификация запоминающего устройства

Запоминающее устройство (ЗУ) реализует компьютерную память, а соответственно и ее функциональности. Оно может быть классифицировано по разным направлениям. Среди основных стоит отметить:

• форма информации;
• возможность записи;
• назначение;
• энергозависимость;
• тип доступа;
• геометрическое исполнение.

Устройство хранения программ и данных может быть аналоговым или цифровым по форме информации. Практически все современные механизмы относятся к последнему варианту.

По возможности записи различают устройства, на которые была записана информация заводом-производителем. Также есть механизмы, которые позволяют сохранять данные с помощью отдельного устройства. Последний вариант ЗУ — те, которые позволяют любому владельцу хранить информацию (все современные накопители).

По назначению можно выделить несколько вариантов устройств:

• оперативная память — временные данные;
• внутренняя — для долговременного хранения информации;
• внешняя — для резервного хранения или переноса файлов;
• устройства для идентификации и платежей.

Немногие знают, но в компьютере есть энергонезависимая память. Это устройство хранения данных, которое не теряет файлы после отключения питания. Сюда как раз относят жесткий диск. А вот энергозависимой памятью ПК считается оперативная, которая стирает все процессы после выключения системы.

Тип доступа устройства хранения информации может быть последовательным (магнитная лента), произвольным (оперативная память), прямым (жесткий диск) и ассоциативным (устройства для баз данных).

Наконец, по геометрическому исполнению различают дисковые, ленточные, барабанные, карточные и печатные ЗУ.

Определение

Устройство хранения информации представляет собой приспособление, связанное с остальными элементами компьютера и способное воспринимать внешнее воздействие. В современных ЭВМ применяется сразу несколько типов подобных изделий, каждое из которых обладает собственной функциональностью и особенностями работы. Устройства хранения ключевой информации классифицируются по своим принципам работы, требованиям к энергообеспечению и по многим другим параметрам.

Жесткий диск (HDD)

Поскольку речь идет об устройстве компьютера для хранения программ и данных, стоит начать именно с жесткого диска. Винчестер — уже заменимая, но не менее популярная часть системы. Он служит с самого рождения компьютерных систем.

Основывается он на магнитной записи и имеет прямой доступ к данным. Информация в данном случае записывается на алюминиевые пластины. Чтение происходит благодаря считывающей головки

Чтобы различать винчестер от других ЗУ, стоит разобраться с его характеристиками. Некоторые из них встречаются во всех остальных устройствах, а некоторые являются особенными.

Первое, что нужно сделать для работы ЖД — подключить его. Поэтому одним из основных параметров является интерфейс. Благодаря ему два устройства могут взаимодействовать. Сейчас практически все винчестеры в домашних компьютерах подключены с помощью SATA.

Следующим важным параметром жесткого диска считается его емкость. Она помогает определить количество данных, которые будут храниться на устройстве. Этот параметр влияет на выбор покупателя. На данный момент максимальный объем — около 10 Тб. Обычно он используется для серверных систем. Для домашнего ПК пользователи покупают ЖД от 200 Гб и больше.

Форм-фактор характеризует физический размер винчестера. В компьютеры устанавливают 3,5-дюймовые модели, а в ноутбуки — 2,5.

Не менее важным параметром для быстрой работы винчестера считается время произвольного доступа. Именно по этому параметру жесткие диски проигрывают твердотельным. Средний результат 8-10 мс. Для серверных накопителей показатель может быть от 2 мс, а для домашних ПК — до 16 мс.

Этот параметр зависит от еще одного — скорости вращения шпинделя. Измеряется в количестве оборотов в минуту. Оптимальным для среднего ПК считается показатель от 5200 об./мин. Для серверных систем он может превышать 10 000 об./мин.

Среди параметров этого устройства компьютера для хранения программ и данных стоит отметить надежность, количество операций ввода и вывода, потребление энергии, сопротивляемость ударов и пр.

Физический принцип

По физическому принципу работы устройства ввода, вывода, хранения и обработки информации разделяются на:

• Магнитные. Выполняются в виде сердечников, дисков, лент или карт. Пример – жесткий диск. Это не самый быстрый способ обработки информации, однако он позволяет долгое время хранить данные без подачи энергии, что и обеспечивает их текущую популярность.
• Перфорационные. Изготавливаются как ленты или карты. Пример – старинная перфокарта, используемая для записи информации в первых моделях ЭВМ. Из-за сложности изготовления и небольшого количества хранимых данных сейчас такой принцип практически не используется.
• Оптические. CD-диски любого вида. Все они работают на принципе отражения света от своей поверхности. Лазер прожигает дорожки, образуя участки, отличающиеся от общей массы, что позволяет использовать все ту же систему двоичного кода, в которой одно состояние диска обозначается единицей, а другое – нулем.
• Магнитооптические. Диски типа MO. Используются редко, но сочетают в себе преимущества обеих систем.
• Электростатические. Работают по принципу накопления заряда электричества. Примеры – ЭЛТ, конденсаторные запоминающие устройства.
• Полупроводниковые. Используют особенности одноименных материалов для сбора и хранения данных. Так работает флеш-накопитель.

Помимо всего прочего, существуют запоминающие устройства, работающие по другим физическим принципам. Например, на сверхпроводимости или звуке.

Твердотельные накопители (SSD)

Это еще одно устройство хранения данных. Что выбрать лучше — SSD или HDD? Это очень популярный вопрос и многие давно уже ответили на него. Тут важно понимать назначение системы и ее работоспособность. Чтобы определиться в этом вопросе, стоит в сравнении с жестким диском рассмотреть твердотельный накопитель.

Не так давно появился SSD. Считается, что устройство пришло на смену жесткому диску. Но до сих пор не сумело его полностью заменить. И все в нем хорошо, кроме цены.

Это немеханическое ЗУ, которое работает на базе микросхем. Именно благодаря этому удалось добиться высокой скорости работы. В сравнении с винчестером, твердотельный накопитель имеет компактные размеры и меньший вес.

Его главное достоинство — скорость. Если средним показателем произвольного доступа в HDD является 8-10 мс, то в SSD она равен 1 мс. Соответственно устройство быстрее в 8-10 раз. И это нельзя не заметить во время работы с ним.

Основными достоинствами этого современного устройства хранения данных считается:

• бесшумная работы;
• механическая стойкость;
• стабильность;
• скорость чтения и записи;
• низкое энергопотребление;
• компактные размеры и т. д.

Но не все так гладко. Несмотря на явные преимущества, есть у твердотельного накопителя и недостатки:

• ограничение в количестве циклов записи;
• стоимость;
• сложность восстановления данных;
• вероятность выхода из строя электронных элементов;
• бюджетные модели имеют низкую производительность и т. д.

Действия с памятью

Главная задача любого записывающего приспособления заключается в возможностях работы с ним оператора. Все действия разделяются на три типа:

• Хранение. Вся информация, попавшая на записывающее устройство, обязана находиться там до удаления оператором или компьютером. Бывают изделия, способные хранить данные долгое время даже при выключенной ЭВМ. Именно так функционируют стандартные жесткие диски. Другие схожие изделия (оперативная память) содержат только часть данных, чтобы оператор получил к ним доступ максимально быстро.
• Ввод. Информация должна каким-то образом попадать на записывающее устройство. В данном случае разделение может идти по этому принципу. Одни модели работают напрямую с оператором. Другие связаны с иными запоминающими элементами, ускоряя их работу.
• Вывод. Полученные данные выводятся на интерфейс взаимодействия с пользователем или предоставляются для расчетов другим запоминающим приспособлениям.

Все устройства хранения, ввода и вывода информации тем или иным образом связаны в единую сеть в рамках одного компьютера. Все вместе они обеспечивают его работоспособность.

Выбор между HDD и SSD

Оба устройства хранения программных данных по-своему хороши. Поэтому многие решили не делать такой непростой выбор в пользу одного или другого варианта. Поэтому в игровые компьютеры пользователи предпочитают устанавливать оба диска. При этом рекомендуют саму систему загружать на SSD, чтобы она быстрее грузилась.

В интернет-магазинах также можно встретить гибриды HDD/SSD. Но вариантов не так много, как если выбирать каждое устройство по отдельности.

Также стоит обращать внимание на стоимость. Например, средний жесткий диск на 1 Тб будет стоить около 3-4 тысяч рублей, то твердотельный накопитель такого же объема обойдется в 14-15 тысяч рублей.

Оперативная память

Многие считают, что к устройствам хранения данных не относится ОЗУ. Это неправильное утверждение. Оперативная память является частью компьютерной памяти и хранит не файлы пользователя, а машинный код и данные, которые обрабатывает процессор. Как уже упоминалось ранее, это энергонезависимая память.

В большинстве современных компьютеров ОЗУ представлена модулями динамической памяти, которые предоставляют произвольный доступ. Стоит сразу сказать, что динамическая память на данный момент считается дешевле статической. Это связано с более плотным размещение ячеек на кристалле.

Динамическая память (DRAM) использует один конденсатор и транзистор. Поэтому этот тип считают и дешевле, и экономнее. Его недостатком считается медленная работа и проблемы с зарядкой конденсатора.

Статическая память (SRAM) имеет высокую скорость работы. Но из-за особой структуры ее стоимость высокая. Устройство не встречается в обычных ПК.

В домашнем компьютере можно найти модули динамической памяти. Выбирая ее, пользователь первым делом смотри на объем. Устройство хранения данных может иметь от 1 до 64 Гб. Для игровой системы многие выбирают вариант на 16 Гб. Причем он может быть реализован одним-двумя модулями или даже четырьмя.

Также особое внимание стоит уделить типу памяти. В зависимости от него она может работать быстрее. Самым последним считается DDR4 с диапазоном частот от 1600 до 3200 МГц. Это оптимальный вариант для современных систем. Хотя до сих пор некоторые отдают предпочтение устаревшей DDR3. Но скорее всего она скоро будет изъята из производства, поскольку все давно говорят о выходе DDR5.

Помимо рабочей частоты рекомендуется смотреть на показатели таймингов. Этот показатель характеризует время работы микросхем с банком. Чем меньше показатели, тем быстрее работает ОЗУ.

Сетевые накопители

О них обычно узнают крайне редко, поскольку такие устройства рассчитаны для специальных задач. Они очень дорогие, громоздкие и обычно используются в специальных организациях.

NAS — сетевое устройство хранения данных. Оно имеет массу преимуществ. Например, подключение осуществляется не через ПК, а через маршрутизатор. Таким образом можно обеспечить доступ к данным с любого устройства, которое подключено к данной сети.

Стоит сразу сказать, что подобный аппарат для работы требует процессор и оперативную память. Поэтому NAS можно смело назвать отдельным компьютером. Емкость такой системы может быть от 4 до 24 Тб.

Такие сетевые накопители могут значительно отличаться размерами и назначением. Некоторые могут стать семейным медиацентром. Работает устройство в среде Ethernet.

NAS предоставляет доступ к данным и их управлению. Иногда такой вариант выбирают в качестве собственной облачной системы. Обычно устройство используют те, кому необходимо:

• недорогие накопители средней емкости;
• удобная установка и настройка;
• удаленный доступ;
• обеспечение потоковой передачи;
• доступ с нескольких устройств;
• автоматическое резервное копирование и пр.

Как работает хранилище

Термин «хранилище» может относиться как к данным пользователя в целом, так и к интегрированным системам аппаратного и программного обеспечения, используемым для сбора, управления и определения приоритетов данных. Сюда входит информация в приложениях, базах данных, хранилищах данных, архивации, устройствах резервного копирования и «облаках».

Требования к емкости определяют, сколько хранилища необходимо для запуска приложения, набора приложений или наборов данных. Требования к емкости учитывают типы данных. Например, для простых документов может потребоваться емкость в килобайтах, в то время как файлы с большим количеством графики могут занимать мегабайты, а видеофайлы – гигабайты.

Дискета

Это съемное устройство хранения данных, которое было популярно еще 10 лет назад. Носитель использовался для многократной записи и чтения. Для считывания информация необходимо было поместить дискету в дисковод.

К 2021 году сложно будет найти человека, который бы использовал такой накопитель. Это вызвано и его ограниченным объемом, и неудобством использования. Да и производители материнских плат давно перестали помещать специальный интерфейс для подключения дисковода.

Иногда дискеты можно встретить в устаревшем производстве, будь то промышленность или медицина. Для возможности работать с накопителями есть даже специальные эмуляторы.

Практически полностью это съемное устройство хранения данных было полностью заменено на флеш-накопители. Они надежнее, имеют гораздо больший объем и высокую скорость работы.

CD- и DVD-диски

Это оптические носители информации. Нам они знакомы давно. Еще 10-15 лет назад были на пике популярности. Но после активного развития флеш-памяти о них стали забывать. Хотя в свое время их можно было считать основным устройством для долговременного хранения данных. У многих даже сейчас на дисках припрятаны фотографии, музыка и фильмы.

Изначально CD-диск появился как накопитель, который должен был хранить аудиофайлы. Но очень быстро его стали применять для хранения любых данных. Со временем появился CD-R, который позволял не только читать, но и записывать данные. А вот CD-RW позволял это делать неоднократно.

DVD-диск стал развитием CD. Он выглядел практически так же, но имел более плотную структуру. Это означало, что объем хранимой информации стал больше. Этот формат нужен был для замены видеокассет. Поэтому предполагалось, что на него можно будет записывать фильмы. Позже оказалось, что он может хранить данные разных форматов.

Популярность компакт-дисков не такая плачевная, как у дискет. Тем не менее, с каждым годом она становится все меньше. Это связано и с тем, что операционные системы требуют больше ресурсов. Программы стали тяжелее, как и аудио- и видеофайлы. Поскольку компакт-диски имеют ограниченный объем, они становятся бесполезными.

Например, размеры образа Ubuntu давно превысили 700 Мб. Windows 7 перестал поддерживать установку системы с CD-диска. Музыкальные плееры стали компактнее, а значит, избавились от приводов.

Материалы, из которых изготовлены компакт-диски имеют пониженную износостойкость. Когда на пластинах появляются царапины, некоторая информация утрачивается, а чтение данных становится невозможным.

Конспект по дисциплине Архитектура ЭВМ на тему «Устройства хранения информации»

Устройства хранения информации

Устройства долговременного хранения информации являются важной составной частью персонального компьютера и представляют собой весьма разнообразный ассортимент. Их можно классифицировать по различным признакам: по конструктивному исполнению, по виду носителя информации, по многоразовости записи данных, по формату записи и способу чтения данных, по типу интерфейса передачи данных и т.д.

Один из вариантов классификации устройств хранения информации (по типу носителя [22]) приведен на рис. 33.

Первый накопитель на магнитной ленте

(модель IBM 726) появился в 1953 г. Плотность записи составляла 100 символов на дюйм, скорость 75 дюймов в секунду. Носители информации на магнитной ленте по внешнему виду похожи на магнитофонные кассеты и бобины. Отсюда и их название. Для сохранения данных на персональном компьютере используются кассетные накопители на магнитной ленте (КНМЛ). Устройство, предназначенное для записи и считывания данных с КНМЛ, называется
стримером
. Сами же КНМЛ принято называть
картриджами для стримера.
Накопители на магнитной ленте относятся к устройствам с последовательным доступом к данным. Иными словами, поиск начала файла для его считывания или поиск начала свободного места для записи файла осуществляется примерно так же, как и поиск фонограмм на аудио/видео кассете – методом последовательного просмотра. Для описания характеристик ВЗУ в дальнейшем будем использовать следующие понятия:

емкость – максимально возможный объем хранимой информации (Мбайт, Гбайт);

время доступа – средний временной интервал, в течение которого накопитель находит требуемые данные (мс);

скорость обмена данными: передача и запись данных (Кбайт/сек, Мбайт/сек, Гбайт/сек).

Характеристики типичных представителей современных стримеров:

среднее время доступа к данным: 30 – 45 сек;

скорость передачи данных: 165 – 330 Мбайт/мин.

Характеристики одного из современных картриджей для стримеров (модель 24Gb dds-3):

число полных перезаписей – 100;

скорость записи 1 Мбайт/сек (до 2 Мбайт/сек при компрессии 2:1);

вместимость (ёмкость) картриджа – 12 Гбайт данных без использования компрессии или до 24 Гбайт при применении сжатия данных.

Дисковые ВЗУ

. В 1956 г. фирмой IBM были разработаны
плавающие магнитные головки
на воздушной подушке. Изобретение позволило создать новый тип памяти –
дисковые запоминающие устройства
, которые имеют более разнообразный ряд моделей по сравнению с накопителями на магнитной ленте.

К дисковым ВЗУ, используемым в составе ПК, можно отнести:

накопители на жестких магнитных дисках;

накопители на гибких магнитных дисках;

накопители на оптических компакт-дисках (CD – Compact Disk, DVD – Digital Video Disk);

накопители на магнитооптических дисках.

Практически все представители дисковых запоминающих устройств по конструктивному исполнению разделяются на внутренние (встраиваемые непосредственно в системный блок или в устройства быстрой установки в системный блок – Mobil Rack) и внешние (подключаемые к системному блоку через внешние интерфейсы, например, через порт USB).

Накопитель на жестком диске

(HDD – Hard Disk Drive). Первый жесткий диск имел диаметр 24 дюйма, вмещал 5 Мбайт данных и стоил несколько десятков тысяч долларов. Первые ЗУ на дисках появились в машинах IBM 305 и RAMAC-650. Последняя имела пакет, состоящий из 50 металлических дисков с магнитным покрытием, которые вращались со скоростью 1200 об/мин. На поверхности диска размещалось 100 дорожек для записи данных, по 10000 знаков каждая. В 1957 г. в модели IBM 350 RAMAC впервые появилась ЗУ на основе алюминиевых намагниченных дисков диаметром 61 см. В 1962 г. фирма IBM выпустила первые устройства внешней памяти со съемными дисками.

Накопитель на жестком диске (винчестер) предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером. Первые накопители такого класса рассчитывались на два диска по 30 Мбайт каждый. Емкость таких накопителей обозначалась 30/30, подобно калибру охотничьего ружья «Винчестер». Современные винчестеры для ПК имеют емкость десятки Гбайт. Среднее время доступа к данным: чтение – 8.5 мс, запись – 8.8 мс. Внешний вид встраиваемого различными способами в системный блок винчестера представлен на рис. 35.

Накопители на дискетах

(FDD – Floppy Disk Drive). В 1971 г. коллектив фирмы IBM под руководством Алана Шугарта выпускает первый восьмидюймовый
гибкий магнитный диск
емкостью 80 Кбайт. Дискета диаметром 5,25 дюйма появилась в 1976 г. Говорят, что ее размеры соответствуют размерам салфеток для коктейля, которыми пользовались разработчики, обсуждавшие детали нового проекта в одном из бостонских баров. В настоящее время наиболее распространены дискеты размером 3,5 дюйма (89 мм), имеющие емкость 1,44 Мбайт. Среднее время доступа к данным – 84 мс. Скорость вращения диска – 300 об/мин. Скорость передачи данных – 63 Кбайт/сек. Дискеты позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на ПК, делать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске [3]. Для работы с данными на дискетах переназначено специальное устройство часто называемое дисковод (рис. 36). Перед первым использованием дискеты необходимо форматировать (разметить).

98/95/ME/XP/2000.

Оптические запоминающие устройства.

В настоящее время растущей популярностью у владельцев персональных компьютеров пользуются накопители на оптических дисках. В 1982 г. появились музыкальные оптические компакт-диски, которые пришли на смену виниловым пластинкам. Фирмы Sony и Philips сыграли ведущую роль при разработке первой спецификации цифровых компакт-дисков и устройств
CD—ROM
– Compact Disk Read Only Memory для чтения больших объемов информации с оптических (лазерных) дисков, изготовляемых методом литья под давлением со специального шаблона, называемого «мастер–диском». Скорость считывания информации в современных CD-ROM составляет 24х и выше (х – 150 Кбайт/сек). Емкость оптического диска – 650 (700) Мбайт. Усилиями альянса этих же фирм в 1990 г. появилась возможность записывать CD непосредственно на ПК. Современные компьютеры все чаще комплектуются устройствами для DVD (Digital Versatile Disk, рис. 38). Емкость DVD-дисков измеряется в Гбайт. В 1997 г. появились однократно записываемые диски DVD-R, а в 1998 г. разработан первый стандарт перезаписываемых DVD дисков. Обратите внимание, что аббревиатура для оптических носителей схожа с названием обслуживающих их устройств (приводов).

В том случае, если устройство позволяет не только читать, но и записывать информацию на оптический диск, оно обозначается одним из следующих способов:

CD-R, DVD-R (R – Recordable) – возможность однократной записи или дозаписи (мультисессия);

CD-RW, DVD-RW (RW – ReWritable) – возможность многократной перезаписи.

Накопители на магнитооптических дисках

. Магнитооптические накопители CD-MO (Compact Disk-Magneto Optical) сохраняют информацию на специальных носителях, сочетающих свойства магнитного и оптического дисков, с помощью переменного магнитного поля и луча лазера [10]. В настоящее время выпускаются дисководы для МО носителей размером 3,5 и 5,25 дюймов. Эти диски могут быть одно – либо двусторонними. Двухсторонние диски позволяют хранить до 5,2 Гбайт данных.

Магнитооптические носители отличаются высокими скоростью и степенью надежности: срок хранения информации на них достигает 100 лет. Производителями магнитооптических дисководов являются такие известные фирмы, как Fujitsu, Olympus, Sony и др. МО-накопители достаточно дороги, поэтому применяются, главным образом, на предприятиях, занимающихся обработкой графики, монтажом видео, издательской деятельностью и т.д. Магнитооптические дисководы также могут служить средством для резервного копирования данных. Ниже представлены характеристики одного из современных магнитооптических накопителей MO 1.3 Gb Fujitsu (рис. 39):

время доступа 23 мс;

носители – диски 3.5 дюйма емкостью 1.3 Гбайт, 640, 540, 230 и 128 Мбайт;

скорость вращения при использовании дисков – от 3214 до 4558 об/мин.;

скорость передачи данных до 5.92 Мбайт/сек, записи данных – до 1.5 Мбайт/сек, чтения данных – до 4.5 Мбайт/сек;

время загрузки/выгрузки диска: загрузка дисков – от 8 до 12 сек, выгрузка дисков – 4 сек (для всех дисков);

корректно работает под управлением операционных систем: DOS 6.x, Windows 3.1/3.11, 95/98, NT 4.0, OS/2.

Особо следует остановиться на устройствах хранения информации, использующих в качестве носителя данных Flash
память
. Флэш-память — разновидность электростатического программируемого постоянного запоминающего устройства. Ее полное название Flash Erase EEPROM (Electronically Erasable Programmable ROM) можно перевести как «быстро электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство». Другими словами, флэш-память – это энергонезависимая (т.е. не потребляющая энергии при хранении данных) перезаписываемая (т.е
.
данные можно стереть и записать заново при помощи электрического тока) память, содержимое которой можно быстро стереть (Flash Erase). Первые образцы флэш-памяти были разработаны компанией Toshiba еще в 1984 г. [18]. Наибольшей популярностью флэш-память начала пользоваться только в последние годы с появлением цифровых фото и видео камер. Сейчас флэш-память с каждым годом все активнее применяется для хранения и переноса данных, и, несомненно, этот рынок будет активно развиваться в ближайшее время. Сегодня производители выпускают накопители на флэш-памяти двух основных типов:
карты
Compact Flash (CF), SmartMedia (SM), MultiMedia Card (MMC), SecureDigital (SD), Memory Stick PRO (MS PRO), Memory Stick (MS) и xD-Picture (xD), для работы с которыми необходим соответствующий
флэш-накопитель
(картридер) и
USB-флэш-память
(так называемые USB-«ключи»). Последняя «самодостаточна» и не требует применения дополнительных устройств (рис. 40).

Основными характеристиками перечисленных устройств являются быстродействие и емкость флэш-памяти. Проведенные тесты [18] продемонстрировали, что быстродействие флэш-памяти сильно варьируется и зависит от ее типа – разница может достигать 10 раз!

В табл. 9 устройства Flash-памяти распределены по убыванию характеристик быстродействия.

Таблица 9

Сравнительная характеристика Flash-карт

В этом разделе рассмотрены основные носители данных и устройства долговременного хранения информации наряду с которыми пользователи персональных компьютеров могут применять и другие ВЗУ: Jaz Drive, ORB Drive, CLIK! PC Card Drive и т.п.

Флеш-память

Это один из популярных видов периферийного устройства хранения данных. Он представляет собой полупроводниковую технологию, благодаря которой получается перепрограммируемая память.

К флеш-памяти можно отнести твердотельный накопитель, о котором говорилось выше. Ну а самыми популярными устройствами этого типа являются флешки.

Считается, что USB-флеш-накопитель пришел на смену флоппи-дискам. Это запоминающее устройство, которое подключается к компьютеру через интерфейс USB. Это периферийное устройство хранения данных гораздо меньше оптического диска. Оно позволяет не только чтение, а и многократную перезапись информации.

Основная задача флешки — хранение, перенос, обмен файлами, резервное копирование, загрузка систем и пр. Состоит устройство непосредственно из интерфейса USB, контроллера, осциллятора и NAND-чипа, который и хранит информацию.

В большинстве случаев используется особая файловая система. Наиболее популярной является семейство FAT. Если флешка имеет объем больше 64 Гб, то принято форматировать ее в файловую систему NTFS.

Конечно, такое устройство хранения данных имеет и преимущества, и недостатки. К преимуществам стоит отнести:

• компактные размеры и вес;
• бесшумную работу и портативность;
• использование универсального интерфейса (флешку можно подключать к ПК, телевизору, планшету, консолям и другим устройства);
• низкое энергопотребление;
• устойчивость к механическим взаимодействиям и магнитным полям;
• длительное хранение данных в автономном режиме.

В недостаткам USB-флеш-накопителя относят:

• ограниченное количество циклов записи, как в любом другом флеш-устройстве;
• ограничение в скорости передачи из-за пропускной способности USB;
• чувствительны к радиации и электростатическому разряду.

Самая первая флешка появилась в 2000 году. С тех пор она только набирает популярность. И хотя сейчас это один из основных способов передачи и обмена данных, нельзя недооценивать пользу устройства.

С каждым годом стоимость флеш-накопителей уменьшается. Они становятся более емкими и быстрыми. В момент пика популярности устройств производители решили сделать упор на дизайн. Так появилось огромное количество разнообразным форм и размеров. Есть и плюшевые флешки, и очень маленькие. Они имеют внешность любимых персонажей фильмов и мультиков. В интернет-магазине можно встретить флешку в форме ролла или пончика. Все это необходимо для того, чтобы хоть как-то привлечь внимание покупателя.

Форма

Классификация устройств хранения информации по форме записи разделяет их все на две категории: аналоговые и цифровые. Первые в современном мире практически не используются. Ближайшим примером аналогового записывающего устройство является кассета для магнитофона, которая уже давно устарела. Тем не менее некоторые разработки ведутся и в этом направлении. На данный момент уже есть несколько прототипов неплохих по емкости и скорости работы изделий такого типа, однако сравнительно с цифровыми устройствами они значительно проигрывают по стоимости производства. Стандартный жесткий диск для компьютера хранит информацию в виде единиц и нулей. Это цифровое записывающее устройство, как и подавляющее большинство современных изделий такого типа. В основе их функционирования лежит принцип сохранения физического состояния носителя в одной из двух возможных форм (для двоичной системы). Сейчас применяются и более современные варианты, способные использовать троичный или даже десятичный вид записи. Это стало возможно благодаря использованию уникальных свойств разных материалов и появлению новых технологий записи данных на накопители. Человечество постепенно увеличивает объем возможной для сохранения информации с одновременным уменьшеним размера носителя.

Карта памяти

Это еще один флеш-накопитель, о котором стоит рассказать отдельно. Это компактное внешнее устройство хранения данных, которые позволяет читать и записывать цифровую информацию. Несмотря на то, что многие из них построены на основе флеш-памяти, могут использовать совершенно другие технологии.

Карты памяти редко используют для резервного хранения данных и обмена между ПК. Из-за своих компактных размеров их можно потерять. Поэтому их стали использовать так, где нужно экономить место. Флеш-карты попали в фотоаппараты и камеры, смартфоны и планшеты, плееры и другие гаджеты.

В начале 1990-х годов появились PC Card, которые сейчас находятся в сетевых картах, модемах и жестких дисках. Цифровые фотоаппараты и телефоны нуждались в подобных карточках. Но лишь в 2001 году стали известны SM и CF. Уже через пару лет их заменили SD/MMC.

В 2013 году стали известны SDHC. Эти флеш-карты помимо чтения и записи данных позволяли передавать их сразу с одного устройства на другое, без подключения. Такому изобретению несказанно обрадовались фотографы, которым теперь не нужно было подключать фотоаппарат к ПК и переносить данные. Достаточно было использовать сеть Wi-Fi.

Про популярные носители и их надежность

К самым распространенным и популярным способам хранения цифровой информации относится – использование жестких дисков, Flash-носители (SSD диски, флешки и карты памяти), запись оптических дисков (CD, DVD и диски Blu-Ray). Дополнительно, существует масса облачных хранилищ для любых данных (Dropbox, Яндекс Диск, Google Drive и многие другие).

Как вы думаете, что из всего перечисленного является лучшим местом хранения важной информации? Давайте изучим каждый из этих способов.

1. Жесткие диски – на сегодняшний день используются в большинстве настольных ПК, а также нашли применение в качестве портативных хранилищ данных. Обычно, такой носитель исправно работает в течении 3-10 лет и срок его службы зависит от множества внешних факторов и самого качества изготовления.

   

2. Флешки и SSD накопители – такие устройства, в среднем, исправно работают около пяти лет. Многие флешки могут ломаться даже намного раньше, ведь они могут не перенести скачок напряжения или статический разряд, в момент подключения к ПК.

   

3. Оптические диски – это всем известные CD, DVD и Blu-Ray. Пожалуй, это одни, из самых долговременных способов сохранить информацию, в некоторых случаях такой диск будет надежно хранить все записанные данные более чем 100 лет. Но здесь важно учитывать множество разных моментов и далеко не все диски смогут похвастаться таким долгожительством.

   

4. Облачные сервисы – сложно говорить, насколько высока надежность таких хранилищ. Вполне возможно, в таких местах данные будут храниться до тех пор, пока это будет выгодно в коммерческом плане. Если вы прочитаете лицензионное соглашение (которое предоставляется при регистрации), то можете обратить внимание на тот момент, что подобные компании не будут нести никакой ответственности за потерю ваших данных.

   

Как вы поняли, среди самых доступных способов, лучше всего хранить свои данные именно на оптических дисках. Но не все из них способны справиться с течением безжалостного времени и дальше вы узнаете, какие лучше подходят для наших целей. Кроме того, хорошим решением будет использование сразу нескольких, упомянутых способов, одновременно.

Используем оптические диски правильно!

Возможно, некоторые из вас наслышаны о том, как долго можно сохранить информацию на оптических дисках типа CD или DVD. Некоторые, наверное, даже записали определенные данные на них, но через время (несколько лет) не удалось прочесть диски.

На самом деле тут нет ничего удивительного, срок хранения информации на подобных носителях тоже зависит от многих факторов. В первую очередь, важную роль играет качества самого диска и его тип. Кроме этого следует и придерживаться определенных условий хранения и процесса записи.

• Не используйте для долговременного хранения перезаписываемые виды дисков (CD-RW, DVD-RW), они не созданы для этих целей.
• Тестирование показало, что статистически наиболее длительный срок хранения информации именно у CD-R дисков и он превышает 15 лет. Только половина всех проверенных DVD-R показала подобные результаты. Что касается Blu-ray, то тут точную статистику найти не удалось.
• Не стоит гнаться за дешевизной и покупать болванки которые продаются за копейки. Они имеют очень низкое качество и не подойдут для важной информации.
• Записывайте диски на минимальной скорости и делайте все в одну сессию записи.
• Диски должны хранится в защищенном от прямых солнечных лучей месте, со стабильной, комнатной температурой и умеренной влажностью. Не подвергайте их никаким механическим воздействиям.
• В отдельных случаях, на саму запись влияет и качество привода, который «нарезает» болванки.

Какой стоит выбрать диск для хранения данных?

Как вы уже поняли, диски бывают разные. Все главные отличия связанны с отражающей поверхностью, типом поликарбонатной основы и качеством в целом. Даже есть брать продукцию одной и той же фирмы, но изготовленную в разных странах, то даже тут качество может различаться на порядок.

В качестве поверхности, на которую производится запись используют цианиновый, фталоцианиновый или металлизированные слои. Отражающая поверхность создается золотым, серебряным или из сплавов серебра покрытием. Наиболее качественные и долговечные диски изготавливаются именно из фталоцианина с золотым напылением (т. к. золото не подвержено окислению). Но есть диски и с другими комбинациями этих материалов, которые также могут похвастаться хорошей долговечностью.

К большому огорчению привела попытка отыскать специальные диски для хранения данных, у нас их практически не реально встретить. При желании, такие оптические носители можно заказать через интернет (далеко не всегда дешево). Среди лидеров, которые могут сохранить вашу информацию как минимум на столетие можно выделить DVD-R и CD-R Mitsui (этот производитель вообще гарантирует до 300 лет хранения), MAM-A Gold Archival, JVC Taiyu Yuden и Varbatium UltraLife Gold Archival.

К числу самых идеальных вариантов, для хранения цифровой информации можно добавить и Delkin Archival Gold, которые вообще нигде не встретились на территории нашей страны. Но как уже было сказано, все перечисленное можно без особого труда заказать в интернет-магазинах.

Из доступных дисков, которые можно у нас встретить, самым качественными и способными обеспечить сохранность информации как минимум на десятилетие будут:

• Verbatium, Индийского, Сингапурского, ОАЭ или Тайваньского изготовления.
• Sony, которые создаются в том же Тайване.

Но тот факт, что эти все диски умеют долго хранить информацию еще не гарантирует, что она на долго сохранится. Поэтому не забывайте придерживаться тех правил, которые мы выделили еще в самом начале.

Взгляните на следующий график, на нем обозначена зависимость появления ошибок считывания данных, от времени нахождения оптического диска в агрессивной среде. Понятное дело, что график создан именно для маркетингового продвижения товара, но все же обратите внимание, что на нем есть очень любопытная Millenniata, на дисках которой вообще не появляются ошибки. Сейчас мы о ней узнаем больше.

Millenniata M-Disk

Среди продукции этой компании есть диски серии M-Disk DVD-R и M-Disk Blu-Ray способные хранить важные данные сроком до 1000 лет. Такая потрясающая надежность достигается использованием в основе дисков неорганического стеклоуглерода, который в отличии от остальных дисков, где используются органические материалы, не подвержен окислению, разложению под действием света и тепла. Такие диски легко будут переносить попадание кислот, щелочей и растворителей, а также могут похвастаться более высокой стойкостью к механическим воздействиям.

Во время записи, на поверхности, в прямом смысле слово прожигаются небольшие окошки (на обычных дисках происходит пигментация пленки). Основа диска аналогично рассчитана на более серьезные испытания и способна сохранять свою структуру даже под воздействием высоких температур.

У нас не удалось найти такие диски в продаже, но в сети их можно свободно заказать по вполне доступной цене. Оптические диски этой серии прекрасно читаются любыми современными приводами. Вполне возможно, со временем они и у нас начнут появляться в свободной продаже.

Несмотря на то, что подобные носители могут быть прочитаны любым приводом для того, чтобы записать DVD-R нужен особый привод, который сертифицирован и имеет эмблему M-Disk. Это связанно с необходимостью использования более мощного лазера. Чтобы записывать такие Blu-Ray диски, можно использовать любые приводы, способные выполнять запись подобных типов оптических носителей.

Как вы поняли, необходимость использования специального привода (который тоже у нас редкость), является серьезным минусом. Но с другой стороны, иногда ценные фото, видео и другая информация намного более важны и для этих вещей можно раздобыть и привод.

В любом случае, при хранении важной информации придерживайтесь упомянутых правил и тогда вы сможете надолго сохранить воспоминания о каком-либо событии, и сберечь архив важных документов.