реферат. Реферат способы хранения информации по дисциплине информатика
 Скачать 1.51 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ» КАФЕДРА «Прикладной математики» ОЦЕНКА РЕФЕРАТА РУКОВОДИТЕЛЬ
РЕФЕРАТ ВЫПОЛНИЛ
Санкт-Петербург 2020  Способы хранения информации Информация играет решающую роль в любой сфере деятельности. Современный человек имеет доступ к бесчисленному множеству сведений, понятий и фактов. В этой ситуации возникает вопрос: Где сохранить нужные материалы, имея при этом удобный доступ к ним? Для этой цели существуют различные виды носителей. Хранение информации осуществляется записью на носителях и накопителях информации. Носителем данных может являться любой материальный предмет, используемый человеком для записи, хранения, чтения и передачи информации (например, книги, диски, фотографии, flash-карты, облачные хранилища и так далее). Накопителями считаются приспособления позволяющие хранить и дополнять информацию. Сегодня существует большое количество способов хранения информации, имеющих свои плюсы и минусы. Облачные хранилища позволяют нам получать доступ к нужной информации со множества устройств имеющих доступ в интернет, а значит поломка или утеря гаджета не лишит её нас. Но чтобы пользоваться облачным хранилищем нужен постоянный доступ в интернет. Кроме того, конфиденциальные данные содержащиеся в нём могут заполучить злоумышленники. Переносные электронные носители информации обеспечивают доступ к сохраненным на них данным при наличии считывающего устройства, однако в большинстве случаев слабо защищены от потери или повреждения. Существуют так же бумажные носители, которые не нуждаются в считывающем устройстве, ведь прочитать их можно самостоятельно. Но и они имеют минусы. Бумага занимает много места и менее мобильна в отличии от электронного документа, а также затруднено редактирование её содержимого. Технологии связанные с информацией в наше время стремительно развиваются и вместе с ними прогрессируют средства её хранения. Каждый человек может выбрать удобный для себя способ.  Ни для кого не секрет, что в настоящее время из-за обилия различного рода цифровой информации, у нас начинают возникать проблемы с ее упорядочиванием и хранением. Наверняка у Вас были случаи, когда из-за не осторожного обращения с какой либо ценной информацией, Вы теряли ее навсегда. Самой ценной для всех нас, без исключения, является личная или семейная цифровая информация: фотографии, видеозаписи, какие-либо документы, цифровые коллекции музыки, редких фильмов и т.п.  Потеря вышеперечисленных цифровых данных очень сильно выводят нас из душевного равновесия, так как, потеряв личные фото и видеозаписи, мы не сможем их заново скачать из интернета или взять у друзей. Они потеряны НАВСЕГДА. А это память о прошлом, как мы выглядели, с кем были знакомы, какие места посещали. Сколько приходиться пережить неприятных минут, во время которых мы виним себя и весь белый свет, за ту непростительную для нас ошибку, которую совершили по глупости, незнанию или неосторожности. Мы в большинстве своем редко задумываемся о тех последствиях, которые могут произойти из-за нашего халатного отношения к обыденным вещам, но когда мы теряем что-то ценное и невосполнимое, то задумываемся «Как же я допустил(а) это, и как мне избежать этого в будущем». Поэтому и получается, что учимся только на своих ошибках, но цена такого обучения может быть непозволительно высока. Чтобы сей горький опыт больше не повторился или вообще избавиться от получения оного, ниже я приведу несколько советов, соблюдая которые мы будем иметь возможность свести свои возможные потери к минимуму. Никакие современные методы хранения различного рода цифровых данных не дают нам 100% гарантии ее сохранности. А нам так бы хотелось, чтобы такая возможность была! Из этого следует, что необходимо создавать резервные копии той информации, потеряв которую, Вы не сможете восполнить никогда. Использование различных носителей информации Человек хранит информацию в собственной памяти, а также в виде записей на различных внешних носителях: на камне, папирусе, бумаге, магнитных и оптических носителях и др. Благодаря таким записям, информация передается не только в пространстве, но и во времени — из поколения в поколение.  Рассмотрим способы хранения информации более подробно. Информация может храниться в различных видах: в виде записанных текстов, рисунков, схем, чертежей; фотографий, звукозаписей, кино или видеозаписей. В каждом случае применяются свои носители. Носитель — это материальная среда, используемая для записи и хранения информации. Практически носителем информации может быть любой материальный объект. Информацию можно сохранять на камне, дереве, стекле, ткани, песке, теле человека и т. д. Здесь мы не станем обсуждать различные исторические и экзотические варианты носителей. Ограничимся современными средствами хранения информации, имеющими массовое применение. Бумажные носители Носителем, имеющим наиболее массовое употребление, до сих пор остается бумага. Изобретенная во II веке н. э. в Китае бумага служит людям уже 19 столетий. Огромное значение в развитии этого направления имело изобретение книгопечатания. За свою историю человечество накопило огромный объём информации в библиотеках, архивах, периодических изданиях и других письменных документах.   Ленточные носители информации Бумажная лента, перфорированная. Эра компьютеров началась гораздо раньше, чем думает большинство людей. В привычном понимании компьютера сегодня, это были вовсе и не компьютеры, а огромные тугодумающие монстры, выполняющие ничтожно малое количество расчетов при помощи старой доброй бумаги. Вернее, бумажной лены, намотанной на бобины. Информация на оной хранилась в виде аккуратных дырочек. Ранние машины по типу Colossus Mark I (1944 год выпуска) работали с данными в ручном режиме. Бумажные перфорированные ленты вводились как бумага в принтер в реальном времени. Однако, уже более поздние монстро-компьютеры умели считывать программы с ленты, к примеру, Manchester Mark I (1949 г.в.), считывали код с ленты и загружали его в примитивное подобие электронной памяти. Перфорированная лента использовалась для записи и чтения данных свыше тридцати лет. Это было начало новой эры - информационного расцвета человечества.  Магнитная лента В XIX веке человечество изобрело магнитные носители информации. Самым первым носителем магнитной записи была стальная проволока диаметром до 1 мм. Первоначально она использовалась только для сохранения звука. В начале XX столетия для этих целей использовалась также стальная катаная лента. Тогда же (в 1906 г.) был выдан и первый патент на магнитный диск. Качественные характеристики всех этих носителей были весьма низкими. Достаточно сказать, что для производства 14-часовой магнитной записи устных докладов на Международном конгрессе в Копенгагене в 1908 г. потребовалось 2500 км, или около 100 кг проволоки.  В 20-х годах XX века появляется магнитная лента сначала на бумажной, а позднее — на синтетической основе, на поверхность которой наносится тонкий слой ферромагнитного порошка. Во второй половине XX века на магнитную ленту научились записывать изображение, появляются видеокамеры, видеомагнитофоны. На электронно-вычислительных машинах первого и второго поколений магнитная лента использовалась как единственный вид сменного носителя для устройств внешней памяти.  Дисковые носители информации С начала 1960-х годов в употребление входят компьютерные магнитные диски: алюминиевые или пластмассовые диски, покрытые тонким магнитным порошковым слоем толщиной в несколько микрон. Информация на диске располагается по круговым концентрическим дорожкам, на которые она записывается и считывается в процессе вращения диска с помощью магнитных головок. Дисковые носители информации относятся к машинным носителям с прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что ПК может «обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию На первых ПК использовались гибкие магнитные диски (флоппи-диски) — сменные носители информации с небольшим объемом памяти — до 2 Мб. Начиная с 1980-х годов, в ПК начали использоваться встроенные в системный блок накопители на жестких магнитных дисках. Их еще называют винчестерскими дисками.  Винчестерский диск - представляет собой пакет магнитных дисков, надетых на общую ось, которая при работе компьютера находится в постоянном вращении. С каждой магнитной поверхностью пакета дисков контактирует своя магнитная головка. Информационная емкость современных винчестерских дисков измеряется в терабайтах. Термин винчестер возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска емкостью 16 КВ (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром 30/30 известного охотничьего ружья «Винчестер». Накопители на оптических дисках Применение оптического, или лазерного, способа записи информации начинается в 1980-х годах. Его появление связано с изобретением квантового генератора — лазера, источника очень тонкого (толщина порядка микрона) луча высокой энергии. Луч способен выжигать на поверхности плавкого материала двоичный код данных с очень высокой плотностью. Считывание происходит в результате отражения от такой «перфорированной» поверхности лазерного луча с меньшей энергией («холодного» луча). Первоначально на ПК вошли в употребление оптические компакт - диски — CD, информационная емкость которых составляет от 190 Мб до 700 Мб. Во второй половине 1990-х годов появились цифровые универсальные видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) с большой емкостью, измеряемой в гигабайтах (до 17 Гб). Увеличение их емкости по сравнению с CD связано с использованием лазерного луча меньшего диаметра, а также двухслойной и двусторонней записи. Вспомните пример со школьной библиотекой. Весь ее книжный фонд можно разместить на одном DVD. В настоящее время оптические диски (CD и DVD) являются наиболее надежными материальными носителями информации, записанной цифровым способом. Эти типы носителей бывают как однократно записываемыми — пригодными только для чтения, так и перезаписываемыми — пригодными для чтения и записи. Для постоянного хранения данных используют носители информации. Компакт диски и дискеты имеют относительно небольшое быстродействие, поэтому большая часть информации, к которой необходим постоянный доступ, хранится на жестком диске. Вся информация на диске хранится в виде файлов. Для управления доступом к информации существует файловая система. Имеется несколько типов файловых систем. Чтобы данные можно было не только записать на жесткий диск, а потом еще и прочитать, надо точно знать, что и куда было записано. У всех данных должен быть адрес. У каждой книги в библиотеке есть свой зал, стеллаж, полка и инвентарный номер — это как бы ее адрес. По такому адресу книгу можно найти. Все данные, которые записываются на жесткий диск, тоже должны иметь адрес, иначе их не разыскать.  Электронные носители информации В последнее время появилось множество мобильных цифровых устройств: цифровые фото- и видеокамеры, МРЗ-плееры, карманные компьютеры, мобильные телефоны, устройства для чтения электронных книг, GPS-навигаторы и др. Все эти устройства нуждаются в переносных носителях информации. Но поскольку все мобильные устройства довольно миниатюрные, к носителям информации для них предъявляются особые требования. Они должны быть компактными, обладать низким энергопотреблением при работе, быть энергонезависимыми при хранении, иметь большую емкость, высокие скорости записи и чтения, долгий срок службы. Всем этим требованиям удовлетворяют флеш-карты памяти. Информационный объем флеш-карты может составлять несколько десятков гигабайтов. Вообще говоря, все рассмотренные ранее носители тоже косвенно связаны с электроникой. Однако имеется вид носителей, где информации хранится не на магнитных/оптических дисках, а в микросхемах памяти. Эти микросхемы выполнены по FLASH-технологии, поэтому такие устройства иногда называют FLASH-дисками (в народе просто «флэшка»). Микросхема, как можно догадаться, диском не является. Однако операционные системы носители информации с FLASH-памятью определяют как диск (для удобства пользователя), поэтому название «диск» имеет право на существование. Флэш-память (англ. Flash-Memory) — разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Флэш-память может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (обычно около 10 тысяч раз). Несмотря на то, что такое ограничение есть, 10 тысяч циклов перезаписи — это намного больше, чем способна выдержать дискета или CD-RW. Стирание происходит участками, поэтому нельзя изменить один бит или байт без перезаписи всего участка (это ограничение относится к самому популярному на сегодня типу флэш-памяти — NAND). Преимуществом флэш-памяти над обычной является её энергонезависимость — при выключении энергии содержимое памяти сохраняется. Преимуществом флэш-памяти над жёсткими дисками, CD-ROM-ами, DVD является отсутствие движущихся частей. Поэтому флэш-память более компактна, дешева и обеспечивает более быстрый доступ. В 1998 году началась эпоха USB. Неоспоримое удобство USB-девайсов сделало их практически неотъемлемой частью жизни всех ПК-пользователей. С годами они уменьшаются в физических размерах, но становятся все более емкими и дешевыми. Благодаря большой емкости и маленькому размеру USB-накопители стали, пожалуй, самым лучшим носителем информации, придуманных человечеством. Единицы измерения информации С появлением электронно-вычислительной техники информация стала виртуальной и её нельзя измерить с помощью обычной и привычной метрической системы, к которой мы привыкли. Поэтому были введены единицы измерения информации — Биты и Байты. Бит и Байт — основные единицы измерения цифровой информации. Ваш персональный компьютер или ноутбук получает информацию, в основном в виде файлов с различным объёмом данных. Каждый из этих файлов и любой носитель данных на аппаратном уровне получает информацию, обрабатывает, хранит и передаёт её в виде последовательности сигналов. Есть сигнал — 1, нет сигнала — 0. Таким образом вся хранящаяся на жестком диске информация — документы, музыка, фильмы, игры — представлена в виде нулей и единиц. Эта система исчисления называется двоичной. Вот одна единица информации (без разницы 0 это или 1) и называется бит. Что примечательно, в английском языке есть слово bit — немного, кусочек. Таким образом, бит — это самая наименьшая единица объёма информации. Поскольку бит самая маленькая единица в системе измерения информации, пользоваться ею совсем неудобно. В итоге, в 1956 году Владимир Бухгольц ввёл ещё одну единицу измерения — Байт - строка из 8 бит. Таким образом, вот эти 8 бит и есть Байт. Он представляет собой комбинацию из 8 цифр, каждая из которых может быть либо единицей, либо нулем. Всего получается 256 комбинаций. Вот как-то так.   Килобайт, Мегабайт, Гигабайт Со временем, объёмы информации росли, причём в последние годы в геометрической прогрессии. Поэтому, решено было использовать приставки метрической системы СИ: Кило, Мега, Гига, Тера и т.п. Приставка «кило» означает 1000, приставка «мега» подразумевает миллион, «гига» — миллиард и т.д. При этом нельзя проводить аналогии между обычным килобитом и килобайтом. Дело в том, что килобайт — это отнюдь не тысяча байт, а 2 в 10-й степени, то есть 1024 байт. Соответственно, мегабайт — это 1024 килобайт или 1048576 байт. Гигабайт получается равен 1024 мегабайт или 1048576 килобайт или 1073741824 байт. Для сопоставления объемов информации на разных носителях будем пользоваться байтом, считая, что один знак текста «весит» 1 байт. Нетрудно подсчитать информационный объем книги, содержащей 300 страниц с размером текста на странице примерно 2000 символов. Текст такой книги имеет объем примерно 600 000 байтов, или 586 Кб. Средняя школьная библиотека, фонд которой составляют 5000 томов, имеет информационный объем приблизительно 2861 Мб = 2,8 Гб Карты памяти В 1990-х годах появились карты памяти. Флэш карта – это носитель информации, который обеспечивает долговременное хранение данных большого объема, сейчас такой носитель стал очень популярным и используется во многих устройствах. Флэш карта не нуждается в резервных батареях и может перезаписываться более 100000 раз в файловой системе Flash File System. В последние годы активно ведутся работы по созданию еще более компактных носителей информации с использованием нано технологий, работающих на уровне атомов и молекул вещества. В результате один компакт-диск, изготовленный по нано технологии, сможет заменить тысячи оптических дисков. По предположениям экспертов, приблизительно через 20 лет плотность хранения информации возрастет до такой степени, что на носителе объемом примерно с кубический сантиметр можно будет записать каждую секунду человеческой жизни. Оперативная память компьютера Как уже было сказано, в компьютере тоже есть несколько средств для хранения информации. Самый быстрый способ запомнить данные — это записать их в электронные микросхемы. Такая память называется оперативной памятью. Оперативная память состоит из ячеек. В каждой ячейке может храниться один байт данных. У каждой ячейки есть свои адрес. Можно считать, что это как бы номер ячейки, поэтому такие ячейки еще называют адресными ячейками. Когда компьютер отправляет данные на хранение в оперативную память, он запоминает адреса, в которые эти данные помещены. Обращаясь к адресной ячейке, компьютер находит в ней байт данных. Адресная ячейка оперативной памяти хранит один байт, а поскольку байт состоит из восьми битов, то в ней есть восемь битовых ячеек. Каждая битовая ячейка микросхемы оперативной памяти хранит электрический заряд. Заряды не могут храниться в ячейках долго — они «стекают». Всего за несколько десятых долей секунды заряд в ячейке уменьшается настолько, что данные утрачиваются.  |