Поделиться
Лекия к занятию 7.doc
Лекция к занятию 7
Хранение информационных объектов различных видов на различных цифровых носителях
Стремительное развитие информационных технологий ставит все больше задач перед технологиями производственными. Одной из наиболее актуальных задач является создание носителей информации, отвечающих многим и многим требованиям.
А требования к носителям выдвигаются зачастую взаимоисключающие: компактные размеры и способность сохранять большие информационные массивы; низкая цена и высокое качество.
Каким же образом эта задача решалась и как происходила эволюция цифровых носителей информации? Обратимся к недавней истории…
Дискета, флоппик, а иначе – гибкий магнитный диск – покрытая ферромагнитным слоем пластина из гибкого пластика, заключенная в корпус, защищающий носитель от повреждений. Носители UVL пользовались широкой популярностью с начала 70-х годов вплоть до начала нынешнего столетия.
Еще в 1971 году появилась дискета с размером 8”(200 мм). На рынок она так и не попала, дискета распространялась по фирмам и предприятиям, и вскоре была вытеснена из употребления более компактными ГМД.
Первая дискета диаметром 5,25” появилась благодаря стараниям владельца Shugart Associates Алана Шугерта в далеком 1976 году. Объем ее составлял 110 Кб, и в результате совершенствования достиг к 1984 году 1200 кБ. В 1981 году известная своими инновациями фирма Sony представляет дискету 3,5’’, 9 секторов которой вмещали 720 Кб. Позднее появилась версия 1,4 Мб (18 секторов), которая и обрела статус стандарта.
Объем дискет зависел от способа форматирования. Большинство ГМД не содержали жестко сформатированных дорожек, что давало большой простор для экспериментов по их более эффективному использованию . Результатом этих экспериментов стало появление множества форматов, не совместимых даже под одними и теми же операционными системами.
Основным недостатком дискет была их недолговечность. Из-за деформации двигающегося на пружинке защитного кожуха они постоянно застревали в дисководе. Корпус не был надежной защитой от пыли и влаги, и многие помнят, как часто дискеты отказывались работать без видимых объяснимых причин. Закономерно, что массовый исход дискет из обихода начался с появлением более совершенных носителей.
Носители формата Lomega Zip можно назвать промежуточным звеном после дискет.
Lomega Zip – накопители информации на гибких магнитных дисках, аналогичны дискетам, но имеющие больший размер. Были произведены фирмой Lomega в 1994 году.
Объем хранимой информации носителя Zip -100 достигал 100 мегабайт.
Формат был довольно популярен, но к 2000 году продажи резко уменьшились, а к 2007 году практически прекратились.
Родителями компакт-диска считаются компании Sony и Philips. В 1979 была разработана технология производства CD, и уже в 1982 начался массовый выпуск.
Существует и альтернативная версия истории возникновения радужного диска. Еще в 60-х годах американский физик и страстный меломан Джеймс Рассел разработал оптическую технологию, позволяющую избегать механического контакта между носителем и записывающим или воспроизводящим устройством.
Когда лабораторию, в которой работал Рассел, посетили сотрудники Philips и ознакомились с инновацией, они признали изобретение интересным, но коммерчески бесполезным.
Но, как бы то ни было, в 1982 году был выпущен первый коммерческий компакт-диск с записью альбома группы АВВА. Массовое распространение CD по миру началось под красивую музыку.
С технологической точки зрения это поликарбонатный диск толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, покрытый тончайшим слоем металла, защищенного слоем лака. Разработанный Philips формат Red Book позволяет записывать звук с 16-битовой импульсно-кодовой модуляцией в два канала. Благодаря коррекции ошибок, считывание с диска возможно при небольших повреждениях и царапинах.
Поначалу компакт-диск предназначался для записи аудио, но со временем стал использоваться для хранения и других данных. Диски классифицируются, как «диск только для чтения» (CD-ROM, Read only memory), CD-R – диск для однократной записи, CD-RW – позволяет совершать запись многократно. Аудио компакт-диски отличаются форматом от дисков с другой информацией, и многие плееры могут не прочитать, например, диски с записью МР-3. Выпускаемые сейчас модели лишены этого недостатка.
Запись на диск осуществляется в виде спиральной дорожки, состоящей из выдавленных углублений – питов. Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм.
Изначально компакт-диски вмещали 650 Мб информации и были рассчитаны на 74 минуты звучания. Эталоном времени звучания стала Девятая симфония Бетховена. Эти диски были вытеснены с рынка появившимися в 2000 году 700-мегабайтными CD с временем звучания 80 минут. Существуют носители объемом 800 Мб и более, однако, широкого распространения они не получили, так как читаются далеко не всеми приводами.
Не обошлось и без экзотики – так называемые Shape-CD, носитель типа CD-ROM, но не круглой, а произвольной формы. Такие диски могут быть интересны разве что в качестве сувенира, так как при высокой скорости некруглый диск может лопнуть и вывести привод из строя.
Формат нового поколения, разработанный фирмами Sony и Philips. Запись осуществляется с помощью формата DSD, который позволяет добиться более высокого по сравнению с CD-аудио качества звучания.
По существу, формат является записью со сжатием, подобно формату МР-3. Запись может содержать до 6 каналов, и для ее воспроизведения требуется совместимый проигрыватель.
Также на диске может содержаться дополнительный слой, совместимый с обычными проигрывателями. Такие диски называются гибридными, их можно воспроизводить с помощью любых переносных и стационарных проигрывателей.
Около половины всех выпущенных SACD дисков являются гибридными, однако, маркировка о совместимости с обычным проигрывателем на них отcутствует. Приобретая такой диск, необходимо уточнить о совместимости у продавца.
Продолжительность звучания супер-аудио диска может достигать 109 минут.
Аббревиатура поначалу расшифровывалась Digital Video Disc, так как формат был создан для записи видео. Но диск подходил и для хранения произвольной информации, что дало повод назвать его «многоцелевым»
Первые DVD диски и плееры появились в Японии в 1996 году, через год новинка добралась до Соединенных Штатов. Еще в начале десятилетия начались работы над стандартами оптических носителей высокой плотности.
С одной стороны они велись Sony и Philips (стандарт Multimedia Compact Disc), Toshiba и ряд других корпораций разрабатывали стандарт Super Disc. Позже все усилия по разработке были объединены под крылом IBM, что дало возможность избежать «войны стандартов».
Официальное представление DVD состоялось в сентябре 1995 года. Первый поддерживающий запись DVD-R привод появился благодаря усилиям Pioneer осенью 1995 года.
Для записи и воспроизведения используется красный лазер, длина волны 650 нанометров. DVD классифицируются, как DVD-Audio, DVD-Video и DVD-Data, соответственно, для записи аудио с гораздо более высоким качеством, чем на аудио-CD; записи видео и записи любых других данных. DVD позволяет на один диск записывать данные разных типов.
Появление двухслойных DVD значительно увеличило объем содержащейся на диске информации. Более того, имея две рабочих стороны, диск может иметь на каждой из них по два рабочих слоя. Эта многослойность позволила создать диски с объемом 17,1Gb.
Стандарт DVD-R(RW) появился в 1997 году и, казалось бы, удовлетворял всем предъявляемым к нему требованиям. Но в связи со слишком высокой ценой лицензии на него, многие производители отказались от применения DVD-R.
Объединившись в “DVD+RW Alliance”, к середине 2002 года совместными усилиями ими был разработан стандарт DVD+R(RW) с гораздо меньшей ценой лицензии. Все приводы могут читать оба формата, и пока речь об отказе от одного из них в пользу другого не идет.
Формат создан для возможности высококачественного воспроизведения аудиозаписей. Формат дает возможность осуществления записи с разным числом каналов, от моно вплоть до 5.1, что является важным преимуществом перед другими форматами аудиозаписи.
Наличие пяти каналов позволяет распределять звук в трехмерном пространстве, открывая новые возможности использования звуковых эффектов.
Существует две версии формата – DVD-Audio для записи звука, и DVD-Audio-V, позволяющий записывать кроме звука и дополнительную информацию.
Для воспроизведения дисков этого формата нужен DVD привод и декодер MPEG-2, что обеспечивает любой бытовой ди-ви-ди проигрыватель.
Информация на диске сжата с использованием алгоритма MPEG-2 для видео и различных многоканальных форматов для аудио.
Blu-Ray Disc (искаж. англ. blue-ray - голубой луч) получил свое имя от коротковолнового «синего» лазера, используемого при записи. Стандарт был разработан для записи и хранения информации с высокой плотностью. За счет записи при помощи луча с короткой волной удалось сузить дорожку, что увеличило плотность записи информации.
Диски формата Blu-Ray были запущены в продажу весной 2006 года.
Однослойный Blu-Ray диск вмещает 33 Gb информации, двухслойный же может стать хранилищем для 54 Gb. Идут работы над созданием 4- и 6-слойных дисков с емкостью соответственно 100 и 200 Gb. Кроме дисков со стандартным диаметром 120 мм. производятся 80-миллиметровые диски, предназначенные для фото- и видеокамер. В настоящее время можно приобрести диски BD-R и BD-RE, ведутся работы над созданием формата BD-ROM.
По причине того, что информация на диске хранится очень близко к поверхности, первые диски обладали повышенной чувствительностью к любым механическим повреждениям. Это давало повод для сомнений в их конкурентоспособности по отношению к дискам других форматов. В 2004 года компания TDK разработала полимерное покрытие, которое дало дискам гораздо более высокий уровень защиты. Производители утверждают, что защищенные покрытием Durabis диски остаются работоспособными даже будучи поцарапанными отверткой.
Грамматическая ошибка в написании формата умышлена. Дело в том, что фраза ”blue ray”, голубой луч, слишком распространена в англоязычных странах, и не могла быть использована в качестве торговой марки.
Основным соперником Blu-Ray до недавнего времени был HD-DVD (DVD высокой емкости).
Технологические секреты записи оптических дисков высокой емкости были открыты специалистами компаний Toshiba, Sanyo и NEC. Однослойный диск имеет объем 15 Gb, двухслойный – вдвое больший.
Также Toshiba был представлен трехслойный диск, который позволяет хранить до 45 Gb информации. Важным обстоятельством в пользу HD DVD был тот факт, что оборудование, предназначенное для производства DVD без особого труда можно было перенаправить.
Однако, «война форматов» закончилась поражением HD DVD: 19.02.2008 компания Toshiba официально заявила о прекращении поддержки HD DVD. Немаловажным аргументом для принятия этого решения был отказ от HD DVD многих голливудских киностудий.
Формат был создан для записи и хранения высококачественного видео и другой информации. Английская компания New Media Enterprises объявила о новом стандарте в 2006 году.
Одна сторона диска может вместить до 5 Gb контента, многослойность диска (количество слоев достигает20) позволяет довести его емкость до 100 Gb.
Формат для записи высококачественного видео. UDO- носитель – это картридж размером 5,25”, содержащий оптический диск. Разработка стандарта началась в 2000 году, осенью того же года фирма Sony представила первую версию UDO.
Над совершенствованием формата работают такие известные производители, как Verbatim, Hewlett-Packard, и, конечно, инициатор разработки Sony.
Для записи дисков формата UDO может использоваться и красный лазер, и сине-фиолетовый. Во втором случае объем размещаемой на диске информации может достигать 500 Gb.
Когда в начале 1992 года на рынке появился новый носитель, выпустившая минидиск фирма Sony рекламировала его как альтернативу компакт-кассетам, потерявшим к тому времени былую популярность. Формат позволяет хранить и многократно перезаписывать любую цифровую информацию.
У нас минидиск не получил широкого распространения как бытовой аудионоситель. Причиной тому стала недостаточная насыщенность рынка воспроизводящими устройствами.
Однако, в профессиональной музыкальной среде минидиск снискал уважение за компактность, удобство обращения и высокое качество воспроизведения.
Работа магнитооптического диска, что видно из названия носителя, основывается на использовании магнитной и лазерной технологий. Диск покрыт сплавом, сохраняющим магнитное поле.
При записи кристаллы сплава разогреваются лазерным лучом и перемещаются под воздействием пишущей магнитной головки. Считывание информации происходит за счет отражения луча кристаллами.
В настоящее время используются МО диски размеров 5,25’’ и 3,5’’. Диск, содержащийся в пластиковом картридже, надежно защищен от всяческих неблагоприятных воздействий. Емкость дисков 3,5’’ достигает 640 Mb, диски 5,25’’ вмещают 4,6 Gb.
Флэш-память мир получил благодаря сотруднику корпорации Toshiba Фудзи Масуока. Название новому носителю придумал один из его друзей, которому скорость стирания информации показалась такой же быстрой, как фотовспышка (англ. flash).
В 1984 году изобретатель представил свою разработку на выставке International Electronic Devices Meeting, где ею весьма заинтересовалась компания Intel, которая вскоре представила на рынке первый флэш-чип.
Особенностью флэш-памяти является возможность неограниченного количества считываний при ограничении на количество перезаписей. Однако, учитывая, что допустимое количество записи достигает 10 тысяч раз, можно и его признать практически неограниченным. Компактность и низкое потребление энергии позволили широко использовать флэш-память в девайсах, работающих на батарейках и аккумуляторах - мобильных телефонах и смартфонах, КПК, фото- и видеокамерах, МР-3 плеерах.
Несомненным преимуществом флэш-памяти является отсутствие движущихся частей.
В настоящее время выпускается флэш-память двух основных типов – NOR (логика ячеек НЕТ-ИЛИ) и NAND, с логикой ячеек НЕТ-И.
Флэш-память получила известность благодаря применению в USB носителях. Как правило, используется NAND-тип памяти, подключаемый с помощью интерфейса USB MSC, который поддерживается всеми наиболее применяемыми операционными системами.
На флэш-памяти основаны и карты памяти Secure Digital и Memory Stick, которые нашли широкое применение в портативных устройствах.
Память NOR-типа используется в BIOS и ROM-памяти различных устройств, таких, как маршрутизаторы, DSL-модемы и другие. Сейчас идут исследовании, направленные на замену жестких дисков флэш-памятью. Такая замена увеличит срок службы компьютера, так как не будут использоваться движущиеся части.
Существует множество типов карт памяти, используемых в переносных устройствах (мобильные телефоны):
MultiMedia Card, ММС – содержит контроллер памяти и совместима с устройствами разных типов.
Reduced Size MultiMedia Card, RS MMC – для ее использования необходим адаптер, так как карта вдвое короче стандартной ММС, остальные характеристики аналогичны.
Dual Voltage Reduced Size MultiMedia Card, DV RS MMC – карты памяти с двойным питанием, пониженное энергопотребление позволяет устройству работать намного дольше.
Secure Digital Card, SD Card – стандарт является результатом развития стандарта ММС. Карта имеет защиту от несанкционированного копирования и случайного стирания информации.
Mini Secure Digital Card, mini SD – отличается уменьшенными размерами, для работы в устройствах со стандартным слотом применяется адаптер.
Micro Secure Digital Card, micro SD – в настоящее время являются самыми компактными устройствами съемной памяти. Широко применяются в коммуникаторах, телефонах и т.д., благодаря им можно значительно расширить память устройства, не увеличивая его размеры.
Memory Stick Duo, MS Duo – разработанная компанией Sony съемная память, на данное время самая дорогая из всех существующих.
Несомненно, в настоящее время флэш-память стала самым используемым форматом для расширения памяти переносных устройств. Информация, записанная на флэш может храниться до 100 лет, что, несомненно, превышает самые высокие потребительские нужды.
Карты флэш-памяти могут сопротивляться физическим нагрузкам в 5-10 раз превышающие допустимые нагрузки для жестких дисков.
Сейчас устройства флэш-памяти производятся более, чем 50 производителями, что обеспечивает широчайший ассортимент и дает потребителю возможность выбора.
Как мы видим, широта выбора цифровых носителей информации может поставить в тупик даже искушенного потребителя. Какой же тип носителя наиболее оптимален?
Однозначного ответа здесь быть не может. Каждый формат разрабатывался под определенные цели, и область его применения регламентирована. Каждый тип носителя имеет как преимущества перед другими, так и недостатки.
Если за критерий оценки принять объемы продаж, то наиболее популярными на данный момент являются флэш-носители и DVD. Преимущества флэш-памяти не вызывают сомнений, когда речь идет о переносных устройствах. Мобильные телефоны, фотоаппараты, видеокамеры, навигаторы, КПК и многие другие устройства потеряли бы значительную часть своих преимуществ, если бы не съемные флэш-носители.
DVD диски прочно заняли ведущее место как в домашнем обиходе, так и в профессиональном применении. Они удобны, дешевы, их использование не требует приобретения новых приводов и воспроизводящих устройств. Объемы хранимой информации вполне удовлетворяют самые разные запросы.
Немаловажным фактором являются дороговизна либо недоступность воспроизводящих устройств. Так, например, удовлетворяющий многим требованиям формат MiniDisc не получил широкого распространения именно из-за недостаточной насыщенности рынка соответствующей аппаратурой. Компании JVC, Sony, Sharp и по сей день выпускают плееры для минидисков, однако, их использование носит узкопрофессиональный характер. Во многом причиной этому стала неоднозначная маркетинговая политика Sony, которая является автором и правообладателем этого формата.
Стремительность развития технологий в современном мире заставляет потребителя философски относиться к появлению новых девайсов. Выход на рынок нового продукта вовсе не означает стремительного роста его популярности. Многие справедливо решают подождать, ибо скоро наверняка появится что-то новое, более совершенное, дешевое, оптимальное.
Составить таблицу:
|
№ п/п |
Название цифрового носителя |
Годы появления |
Объем памяти |
Краткая характеристика |
|
|
|
|
|
|
Хранение информационных объектов различных видов на различных цифровых носителях.
Определение объемов различных носителей информации. Архив информации.
Информация, закодированная с помощью естественных и формальных языков, а также информация в форме зрительных и звуковых образов хранится в памяти человека.
Однако для долговременного хранения информации, ее накопления и передачи из поколения в поколение используются носители информации.
Материальная природа носителей информации может быть различной:
- молекулы ДНК, которые хранят генетическую информацию;
- бумага, на которой хранятся тексты и изображения;
- магнитная лента, на которой хранится звуковая информация;
- фото- и кинопленки, на которых хранится графическая информация;
- микросхемы памяти, магнитные и лазерные диски, на которых хранятся программы и данные в компьютере, и так далее.
По оценкам специалистов, объем информации, фиксируемой на различных носителях, превышает один эксабайт в год. Примерно 80% всей этой информации хранится в цифровой форме на магнитных и оптических носителях и только 20% - на аналоговых носителях (бумага, магнитные ленты, фото- и кинопленки).
Большое значение имеет надежность и долговременность хранения информации. Большую устойчивость к возможным повреждениям имеют молекулы ДНК, так как существует механизм обнаружения повреждений их структуры (мутаций) и самовосстановления.
Надежность (устойчивость к повреждениям) достаточно высока у аналоговых носителей, повреждение которых приводит к потере информации только на поврежденном участке. Поврежденная часть фотографии не лишает возможности видеть оставшуюся часть, повреждение участка магнитной ленты приводит лишь к временному пропаданию звука и так далее.
Цифровые носители гораздо более чувствительны к повреждениям, даже утеря одного бита данных на магнитном или оптическом диске может привести к невозможности считать файл, то есть к потере большого объема данных. Именно поэтому необходимо соблюдать правила эксплуатации и хранения цифровых носителей информации.
Наиболее долговременным носителем информации является молекула ДНК, которая в течение десятков тысяч лет (человек) и миллионов лет (некоторые живые организмы), сохраняет генетическую информацию данного вида.
Аналоговые носители способны сохранять информацию в течение тысяч лет (египетские папирусы и шумерские глиняные таблички), сотен лет (бумага) и десятков лет (магнитные ленты, фото- и кинопленки).
Цифровые носители появились сравнительно недавно и поэтому об их долговременности можно судить только по оценкам специалистов. По экспертным оценкам, при правильном хранении оптические носители способны хранить информацию сотни лет, а магнитные - десятки лет.
Определение объемов различных носителей информации
Носители информации характеризуются информационной емкостью, то есть количеством информации, которое они могут хранить. Наиболее информационно емкими являются молекулы ДНК, которые имеют очень малый размер и плотно упакованы. Это позволяет хранить огромное количество информации (до 1021 битов в 1 см3), что дает возможность организму развиваться из одной-единственной клетки, содержащей всю необходимую генетическую информацию.
Современные микросхемы памяти позволяют хранить в 1 см3 до 1010 битов информации, однако это в 100 миллиардов раз меньше, чем в ДНК. Можно сказать, что современные технологии пока существенно проигрывают биологической эволюции.
Однако если сравнивать информационную емкость традиционных носителей информации (книг) и современных компьютерных носителей, то прогресс очевиден:
• Лист формата А4 с текстом (набран на компьютере шрифтом 12-го кегля с одинарным интервалом) - около 3500 символов
• Страница учебника - 2000 символов
• Гибкий магнитный диск – 1,44 Мб
• Оптический диск CD-R(W) – 700 Мб
• Оптический диск DVD – 4,2 Гб
• Флэш-накопитель - несколько Гб
• Жесткий магнитный диск – сотни Гб
Таким образом, на дискете может храниться 2-3 книги, а на жестком магнитном диске или DVD - целая библиотека, включающая десятки тысяч книг.
Архив информации
Созданную или полученную каким-либо образом информацию хранят в течение определённого времени, в течение которого её временно или долговременно содержат на различных носителях электронных данных. Если информация представляет интерес для её создателей или правообладателей, то им приходится создавать электронные архивы.
Электронный архив - это файл, содержащий один или несколько файлов в сжатой или несжатой форме и информацию, связанную с этими файлами (имя файла, дата и время последней редакции и т.п.).
Электронные архивы позволяют в любой момент времени извлекать из них необходимые данные для дальнейшего их использования в различных ситуациях (например, для обновления или восстановления утерянных данных). Такие архивы называют страховочными копиями. Их используют в случае утраты или порчи основной машиночитаемой информации, а также для длительного её хранения в месте, которое защищено от вредных воздействий и несанкционированного доступа. Как правило, компьютерными архивами информации являются электронные каталоги, базы и банки данных, а также коллекции любых видов электронной информации.
Для обеспечения надёжности хранения и защиты данных рекомендуют создавать по 2–3 архивные копии последних редакций файлов. В случае необходимости осуществляется разархивирование данных.
Разархивирование - это процесс точного восстановления электронной информации, ранее сжатой и хранящейся в файле-архиве.
Для создания архивных файлов и разархивирования используют специальные программы-архиваторы:
- WinRAR
- 7-Zip File Manager
Основные возможности архиваторов:
• просмотр содержания архива и файлов, содержащихся в архиве
• распаковка архива или отдельных файлов архива;
• создание простого архива файлов (файлов и папок) в виде файла с расширением, определяющим используемую программу-архиватор;
• создание самораспаковывающегося архива файлов (файлов и папок) в виде файла с пусковым расширением EXE;
• создание многотомного архива файлов (файлов и папок) в виде группы файлов-томов заданного размера (раньше - в размер дискеты).
Скачано с www.znanio.ru
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
