Цифровая информация что это такое
Цифровая информация: как много мы ее создаем и где она хранится
Древние люди хранили информацию с помощью наскальных рисунков. Самые старые из них были сделаны 40 000 лет назад. В ходе эволюции и развития человечества, с зарождением первых языков и полноценной письменности, появились и новые варианты хранения информации, в частности фиксация данных на бумаге. Более чем на тысячу лет бумага оставалась главным накопителем информации.
Но за последние 150 лет ситуация кардинально изменилась. Человечество прогрессировало в эти годы куда стремительнее, чем раньше, и одним из важнейших изобретений в новейшей истории стала цифровая электроника.
С момента создания транзисторов в 1947 году и первого интегрированного микрочипа в 1956 жизнь людей принципиально поменялась. Человечество достигло невероятных результатов в плане развития компьютерных технологий, беспроводной связи, интернета, искусственного интеллекта, а вместе с тем медицины, генетики и космической отрасли.
Что не менее важно, цифровой прогресс повлек за собой изобретение новых видов накопителей данных, в частности компьютерных жестких дисков. Это изобретение значительно повлияло на подход людей к хранению и обработке информации. Переходным моментом стал 1996 год, когда цифровые носители стали дешевле в использовании, чем бумага.
Для хранения информации используются разные технологии. Самые распространенные: магнитные жесткие диски (HDD), оптические диски (CD, DVD, Blu-Ray) и полупроводниковые накопители (SSD, флеш-карты). Каждый вид по-своему важен и лучше остальных подходит для решения конкретных задач.
Полупроводниковые носители чаще используются в портативной электронике, на оптических дисках хранят медиаконтент (игры, музыку, кино), а магнитные накопители задействуют, когда нужно где-то содержать большой объем данных (на ПК и серверах в дата-центрах).
Все цифровые хранилища данных работают по одному принципу: информация хранится на дисках в виде единиц и нулей, также известных как «биты» (по 8 битов от байта). Диск поделен на определенное количество областей, каждой из которых присваивается логический нуль или единица. На текущий момент площадь области, которую занимает бит данных, составляет 30 нанометров. Поэтому современные накопители так сложны в разработке – приходится взаимодействовать с материалами, используемыми при создании накопителей, на атомном уровне.
Информации становится больше
Цифровые хранилища данных стали важной составляющей жизни человека и теперь буквально окружают нас со всех сторон. Увеличение количества производимой информации уже невозможно остановить. Каждый день население Земли генерирует 500 миллионов твитов, 294 миллиона электронных писем, 4 миллиона гигабайт данных в Facebook, 65 миллионов сообщений в WhatsApp и 720 000 часов нового контента в YouTube.
В 2018 году общее количество информации в сети составило 33 зеттабайта, то есть 33 триллиона гигабайт. Это количество выросло до 59 зеттабайт в 2020 году. Специалисты предсказывают рост до не укладывающихся в голове 175 зеттабайт уже к 2025 году. Один зеттабайт равен 8 000 000 000 000 000 000 000 бит.
Чтобы проще было визуализировать столь огромный объем данных, можно представить монетки номиналом в один фунт (по толщине они около 2.8 миллиметра). Один зеттабайт, «конвертированный» в фунтовые монетки, может превратиться в башню, которая бы 600 раз достала до звездной системы Альфа Центавра.
Где это все хранится?
Большая часть цифровой информации хранится в трех разных местах. Первое – все гаджеты и компьютеры на планете. Второе – крупные инфраструктуры (банки, государственные хранилища данных). Третье – дата-центры хостинг-провайдеров (AWS, Microsoft Azure, Timeweb и т.п.).
В мире существует как минимум 600 огромных дата-центров, каждый из которых насчитывает более 5000 серверов. 39% из них расположены в США, еще 30% в Китае, Японии, Великобритании, Германии и Австралии.
Самые крупные дата-центры находятся в Китае и США. Самый большой – China Telecom в Хух-Хото, его площадь составляет 994062 квадратных метров. На втором месте – The Citadel в Неваде, его площадь составляет 668901 квадратных метров, а энергопотребление – 815 мегаватт.
Каждый год люди строят десятки новых дата-центров, чтобы где-то хранить постоянно увеличивающийся объем информации. Если брать в расчет нынешние темпы, то через 150 лет количество бит на различных накопителях может превысить количество атомов на планете Земля. А через 110 лет на содержание дата-центров будет уходить столько же электроэнергии, сколько сейчас уходит на содержание всего человечества.
Автор оригинальной статьи: Мелвин Вопсон
Виды информации
Аналоговая и цифровая информация
Информацию можно классифицировать разными способами, и разные науки делают это по-разному. Каждая наука, занимающаяся вопросами, связанными с информацией, вводит свою систему классификации.
Для информатики самым главным вопросом является то, каким образом используются средства вычислительной техники для создания, хранения, обработки и передачи информации, поэтому у информатики особый подход к классификации информации. В информатике отдельно рассматривают аналоговую информацию и цифровую. Это важно, поскольку человек благодаря своим органам чувств привык иметь дело с аналоговой информацией, а вычислительная техника, наоборот, в основном работает с цифровой информацией.
Человек так устроен, что воспринимает информацию с помощью органов чувств.
Свет, звук и тепло — это энергетические сигналы, а вкус и запах — это результат воздействия химических соединений, в основе которого тоже энергетическая природа. Человек испытывает энергетические воздействия непрерывно и может никогда не встретиться с одной и той же их комбинацией дважды. Мы не найдем двух одинаковых зеленых листьев на одном дереве и не услышим двух абсолютно одинаковых звуков — это информация аналоговая. Если же разным цветам дать номера, а разным звукам — ноты, то аналоговую информацию можно превратить в цифровую.
Музыка, когда мы ее слышим, несет аналоговую информацию, но стоит только записать ее нотами, как она становится цифровой.
Разница между аналоговой информацией и цифровой прежде всего в том, что аналоговая информация непрерывна, а цифровая — дискретна. Если у художника в палитре только одна зеленая краска, то непрерывную бесконечность зеленых цветов листьев он передаст очень грубо и все деревья на картине будут иметь одинаковый цвет. Если у художника три разные зеленые краски, то передача цвета уже будет чуть более точной. Для большей точности передачи аналоговой информации о живой природе художники смешивают разные краски и получают большое количество оттенков.
Есть ли какие-то звуки между нотами «ми» и «фа»? Наверное, есть. Но на фортепиано нельзя их исполнить, потому что для них нет клавиши. Переход от ноты «ми» к ноте «фа» происходит скачком, то есть дискретно.
На скрипке можно создать звуки любой высоты — стоит чуть сместить пальцы левой руки, и звук будет выше или ниже. Переход от одного тона к другому происходит плавно и непрерывно.
Таким образом, классификацию видов информатики можно представить в виде следующей схемы:
Устройства аналоговые и цифровые
Органы чувств человека так устроены, что он способен принимать, хранить и обрабатывать аналоговую информацию. Многие устройства, созданные человеком, тоже работают с аналоговой информацией.
1. Телевизор — это аналоговое устройство. Внутри телевизора есть кинескоп. Луч кинескопа непрерывно перемещается по экрану. Чем сильнее луч, тем ярче светится точка, в которую он попадает. Изменение свечения точек происходит плавно и непрерывно.
3. Проигрыватель грампластинок — аналоговое устройство. Чем больше высота неровностей на звуковой дорожке, тем громче звучит звук.
4. Телефон — тоже аналоговое устройство. Чем громче мы говорим в трубку, тем выше сила тока, проходящего по проводам, тем громче звук, который слышит наш собеседник.
Аналоговую информацию можно превратить в цифровую ( для этого достаточно, например, разным цветам присвоить номер или музыку записать нотами) и наоборот.
В вычислительной технике такие преобразования производят специальные устройства, которые называются аналогово-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи – АЦП и ЦАП.
Формы представления информации
Человек воспринимает аналоговую информацию с помощью органов чувств. Он стремится зафиксировать ее таким образом, чтобы она стала понятной другим. При этом одна и та же информация может быть представлена в разных формах.
Любую информацию можно представить в форме, наиболее удобной для восприятия. При этом таких представлений может быть несколько, и все эти формы будут являться различными моделями объектов, процессов или явлений.
Например, одну и ту же функцию можно представить с помощью таблицы, графика, формулы.
Представление информации в различных формах происходит в процессе восприятия окружающей среды живыми организмами и человеком, в процессах обмена информацией между человеком и человеком, человеком и компьютером (ПК), ПК и ПК и т.д. Преобразование информации из одной формы в другую (кодирование) необходимо для того, чтобы живой организм, человек или ПК мог хранить и обрабатывать информацию в удобной для него форме, на понятном для него языке.
§ 1.1. Понятие цифровой информации
Сегодня цифровая информация обращается во всех сферах человеческой деятельности. Без нее немыслимо функционирование и развитие таких важнейших сфер деятельности человека, как строительство и энергетика, медицина и образование, искусство и культура, безопасность и охрана, политика и управление и т.
Понятие «цифровая информация» прочно вошло в нашу повседневную жизнь. Мы не можем себе представить нашу деятельность без таких объектов, как цифровое фото, цифровое видео, цифровое телевидение, цифровая связь, электронно-цифровая подпись, цифровой документ, цифровые технологии и т. д. Словосочетание «цифровая информация» прочно закрепилось в нашей памяти, т. к. включает в себя все вышеперечисленные объекты.
Кроме того, понятие «цифровая информация» оказывает значительное воздействие на правоотношения, складывающиеся в сфере электронной коммерции.
Современные возможности обращения цифровой информации порождают все новые виды преступлений, направленных на завладение и манипулирование ей.
До вступления в силу изменений в УК РФ [5] в редакции Федерального закона от 7 декабря 2011 г. № 420-ФЗ [6] в российском законодательстве отсутствовало легальное определение компьютерной информации. Так, раньше в ст. 272 УК РФ не давалось определения понятия компьютерной информации, а только говорилось о носителях, в которых эта информация циркулирует. Указанный вопрос не учтен также и в основном нормативном акте, регулирующем отношения в сфере обращения информации. Так, Федеральный закон от 27 июля 2006 г. № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» [7] не дает определения понятия компьютерной информации.
До конца 2011 г. в отечественном законодательстве не только не было определения компьютерной информации, но и отсутствовал единый понятийный аппарат в сфере информационных технологий, что препятствовало нормальному развитию информационной индустрии. Так, Ю. А. Угланов указывает, что в российском законодательстве до сих пор отсутствует четкий понятийный аппарат, касающийся информации и информационного обмена. Это дает,
Как нам представляется, в этих предложениях и замечаниях есть серьезное рациональное зерно, требующее скорейшего решения и развития.
В 2010 году Правительство Российской Федерации внесло в Государственную Думу Федерального Собрания Российской Федерации проект №404613-5 Федерального закона «О внесении изменений в некоторые законодательные акты Российской Федерации в связи с принятием Федерального
Вскоре принятый Федеральный закон от 11 июля 2011 г. № 200-ФЗ [13] привел к единообразию положения законодательных актов России, затрагивающих данные вопросы. Принятие закона обусловлено существенными изменениями понятийного аппарата, используемого законодательством Российской Федерации в сфере информационных технологий.
В свою очередь общепризнанного определения цифровой информации в правовой науке пока не выработано. Из смежных терминов наиболее часто используется термин «компьютерная информация».
А. Ю. Чупрова справедливо считает, что указание на форму представления информации в примечании к ст. 272 УК РФ диссонирует с положениями Закона «Об информации, информационных технологиях и о защите информации»
и не учитывает направления развития информационных технологий. В английских и американских научных журналах уже появились сообщения о способах передачи информации с помощью света, т.
Проведем исторический анализ определения компьютерной информации как предмета преступления.
Существует ряд иных сходных определений понятия «компьютерная информация», например, «электронная информация», которые, несомненно,
представляют определенный научный интерес и научную ценность.
На наш взгляд, предметом преступления, посягающего на информацию в телекоммуникационных устройствах, их системах и сетях, следует признавать не компьютерную, а цифровую информацию.
Под информацией в цифровой форме понимается информация в виде цифровой последовательности сигналов.
термин «электронно-цифровая информация» не учитывает волоконно-оптические линии и радиолинии связи, в которых также циркулирует цифровая информация и иные объекты.
По нашему мнению, оригинальным и, в свою очередь, простым и точным представляется определение компьютерной информации, изложенное
Кроме того, В. Б. Вехов указывает на основания классификации компьютерной информации как предмета совершения преступления:
— по юридическому положению (документированная и недокументированная);
Мы солидарны с мнением Н. А. Иванова, указывающего на общепризнанность общественностью понятия «цифровая информация». Он отмечает,
Рассмотрим толкование термина «цифровая информация» с трех позиций: филологической, технической и юридической.
Понятие «цифровая информация» является родовым по отношению к понятиям «компьютерная информация» и «электронная информация». Синонимия таких понятий, как «цифровая», «компьютерная» и «электронная» информация, ведет к неоправданному сужению признаков объективной стороны ст. 272 УК РФ.
В своем исследовании В. М. Гаврилов замечает, что термины «машинная информация», «компьютерная информация» и «электронная информация» не определены в законодательных и нормативных актах Российской Федерации. Эти термины используются только для отражения специфической формы
Под цифровыми объектами понимаются информационно-программные продукты и другие результаты интеллектуальной деятельности, получаемые и используемые главным образом или исключительно в электронном (цифровом)
Также представляется, что основным отличием цифровой информации от аналоговой информации является то, что первую можно без особых проблем
копировать сколь угодное количество раз. При этом качество оригинала не изменится и не пострадает, что нельзя сказать относительно аналоговой информации. Так, при ксерокопировании обычного печатного листа в несколько приемов качество каждого последующего листа будет хуже предыдущего.
Что же касается компьютерной информации, то законодатель определил, что она циркулирует только в компьютерных системах, которые, в свою очередь, являются элементами современных информационно-телекоммуникационных систем. Таким образом, можно констатировать, что компьютерная информация является разновидностью цифровой информации.
Определение понятия цифровой информации в уголовном праве и правильное раскрытие ее содержания важны по нескольким обстоятельствам.
Прежде всего, для определения круга соответствующих преступных деяний и беспробельности правового регулирования. Так, посредством незаконного вмешательства в информационно-телекоммуникационные устройства, их системы и сети, в которых обращается цифровая информация, могут быть совершены преступления, предусмотренные ст. 105, 109, 119, 137, 138, 138.1, 146, 147, 155, 158, 159.1-159.6, 163, 165, 171, 174.1, 183, 187,207, 242, 242.1, 272-274, 275, 276, 282-284, 303, 306, 354 УК РФ.
По нашему мнению, предлагаемое С. П. Кушниренко определение
цифровой информации считать удачным в полной мере нельзя. Оно требует уточнения по следующим основаниям.
Во-первых, в нем ничего не говорится о технических средствах, предназначенных для ввода, обработки, хранения, передачи такой информации. Думается, что к таким средствам с технической точки зрения относятся разнообразные механические, электрические и другие устройства.
Во-вторых, нет необходимости указывать, в каком виде представлена цифровая информация, т. к. уже само название такой информации подразумевает ее цифровой вид.
В-третьих, словосочетание «доступную для ввода, обработки, хранения, передачи» представляется неточным, т. к. доступность ограничивает процесс обращения цифровой информации. Думается, что целесообразнее было бы заменить слово «доступную» на слово «предназначенную».
Прежде чем предлагать свой вариант определения понятия «цифровая информация», необходимо выделить ее отличительные признаки и специфику. Проанализировав все вышеуказанные определения компьютерной и электронной информации, считаем необходимым отметить следующее.
Во-первых, такая информация проста в обрабатывании в информационнотелекоммуникационных устройствах независимо от их назначения, будь это персональный компьютер или сервер, мобильный телефон или планшетный компьютер, цифровая видеокамера или цифровой фотоаппарат.
Во-вторых, данная информация легко передается и обращается в информационно-телекоммуникационных устройствах, их системах и сетях.
В-третьих, эта информация легко создаваема и также легко уничтожаема.
В-четвертых, данная информация может постоянно находиться лишь в информационно-телекоммуникационном устройстве или же временно в каналах и сетях передачи информации.
В-пятых, этот вид информации модифицируется и копируется без особых трудностей.
Такое ограничение представляется не совсем верным, поскольку компьютерная информация могла находиться и в других устройствах, например, в мобильном телефоне.
Таким образом, предметом преступления, посягающего на информацию, обращающуюся в информационно-телекоммуникационных устройствах, их системах и сетях, следует признавать не компьютерную, а цифровую информацию.
В примечании 1 к ст. 272 УК РФ предлагаем дать определение понятия «цифровая информация» вместо более узкого и менее точного понятия «компьютерная информация» в следующей авторской редакции:
«Под цифровой информацией понимаются сведения (сообщения, данные), обращающиеся в информационно-телекоммуникационных устройствах, их системах и сетях».
Учитывая, что термин «цифровая информация» является более полным и точным, чем термин «компьютерная информация», рекомендуем использовать его в соответствующих статьях Особенной части УК РФ и отразить указанное понятие в ст. 2 Федерального закона от 27 июля 2006 г. № 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и о защите информации».
В заключение параграфа следует отметить, что 92,86 % респондентов, принявших участие в социологическом опросе по проблемам уголовно-правового противодействия преступлениям в сфере обращения цифровой информации, считают, что термин «цифровая информация» является более широким по содержанию, чем термин «компьютерная информация» [50] (см. приложения № 1-3).
Конспект по теме «Цифровая информация»
Цифровая информация –это информация, хранение, передача и обработка которой осуществляется средствами ИКТ. Два вида угроз: кража или утечка информации и разрушение, уничтожение информации.
Защита информации – это деятельность по предотвращению утечки защищаемой информации, несанкционированных и непреднамеренных воздействий на защищаемую информацию.
Утечка информации происходила и в «докомпьютерные» времена. Она представляла собой кражу или копирование бумажных документов, прослушивание телефонных разговоров. С распространением цифровых носителей для хранения данных они также становятся объектами краж.
С развитием компьютерных сетей появился новый канал утечки – кража через сети. Если компьютер подключен к глобальной сети. То он потенциально доступен для проникновения в его информационную базу извне. Это могут быть как отдельно заинтересованные лица, конкуренты по бизнесу, государственные структуры: разведка или служба безопасности. Телефонная сотовая связь не лишена таких проблем и не гарантирует стопроцентной безопасности в этой сфере.
Несанкционированное воздействие – это преднамеренная порча или уничтожение информации, а также информационного оборудования со стороны лиц, не имеющих на это права (санкции). К этой категории угроз относится деятельность людей, занимающихся созданием и распространением компьютерных вирусов – вредоносных программных кодов, способных нанести ущерб данным на компьютере или вывести из строя.
Кроме вирусов разрушителей существуют вирусы-шпионы: троянцы. Внедряются в операционную систему компьютера, тайно от пользователя пересылает заинтересованным лицам конфиденциальную информацию пользователя.
К криминальной деятельности относится вмешательство хакеров – «взломщиков» информационных систем с целью воздействия на их содержание и работоспособность. Снимают деньги с чужого счета в банке, уничтожают данные следственных органов и многое другое.
Большой вред корпоративным информационным системам наносят так называемые хакерские атаки – одновременное обращение с большого количества компьютеров на сервер информационной системы. Сервер не справляется с таким валом запросов и приводит к «зависанию» в его работе.
Непреднамеренное воздействие происходит вследствие ошибок пользователя и из-за сбоев в работе оборудования или программного обеспечения. Влияют и внешние факторы: авария электросети, пожар, землетрясение и пр.
Основные правила безопасности отдельного ПК: периодически осуществлять резервное копирование, регулярно осуществлять антивирусную проверку, использовать блок бесперебойного питания.
Для защиты компьютеров, подключенных к глобальной сети, от подозрительных объектов, используют защитные программы – брандмауэры. Критерии подозрительности может задать сам пользователь или определяет сама программа. Пользователь может запретить прием посланий по электронной почте с определенных адресов. Брандмауэры могут предотвращать атаки, фильтровать ненужные рекламные рассылки и т.д.
Информация аналоговая и цифровая
Информация – это знания, которые человек получает в общении с природой и обществом с помощью своих органов чувств.
Эти знания можно разделить на две категории: знание фактов (Я знаю, что…, декларативные знания) и знание правил (Я знаю, как…, процедурные знания). Для того чтобы правильно определить свои действия в конкретной ситуации, равно необходимы и те, и другие.
Все живые существа могут воспринимать образную информацию (запахи, вкусы, шумы и многое другое), это только человек умеет представлять свои знания в знаковом (символьном) виде. Из различных символов (букв, цифр, знаков препинания) состоит текст. Из символов – только уже звуковых (фонем) – состоит устная речь.
Знаковую систему для представления информации называют языком, а полный набор символов языка – его алфавитом. Языки делятся на разговорные (естественные) и формальные. Формальные языки создаются специально, чаще всего для определенной области человеческой деятельности (например, язык математики). В вычислительной технике тоже используются особые формальные языки. Когда информация представлена в виде, пригодном для автоматической обработки, ее называют словом данные.
Информация бывает аналоговой и цифровой.
Рис.1. Аналоговое и цифровое представление информации
Человек воспринимает аналоговую информацию с помощью органов чувств, а вычислительная техника, в основном, работает с цифровой информацией. Поэтому часто аналоговую информацию необходимо преобразовывать в цифровую. В ПК это делает АЦП – аналогово-цифровой преобразователь. Обратную операцию выполняет ЦАП– цифро-аналоговый преобразователь.
Чем ближе цифровая информация к аналоговой, тем больше вычислений приходится выполнять компьютеру (рис. 1).
Примеры аналоговых устройств: телевизор, проигрыватель, телефон.
Цифровые устройства: ПК, музыкальные проигрыватели компакт-дисков, мониторы.
Над информацией (данными) могут выполняться различные операции.
Сбор информации.Сбор информации – это процесс целенаправленного извлечения и анализа информации о предметной области, в роли которой может выступать тот или иной процесс, объект и т. д. Цель сбора – обеспечение готовности информации к дальнейшему продвижению в информационном процессе.
Данная фаза содержит этапы:
1) первичное восприятие информации; здесь осуществляется определение качественных и количественных характеристик предметной области, важных для решаемых потребителем информации задач;
2) разработка системы классификации и кодирования информации, кодирование классов;
3) распознавание и кодирование объектов;
4) регистрация результатов.
Регистрация информации.Собранная информация в обязательном порядке регистрируется, или фиксируется, на каком-либо материальном носителе. Это может быть бумага, машинный носитель (например, магнитный диск) и т. д. Только после регистрации информации образуется сигнал.
Хранение информации. Информация хранится либо в собственной памяти человека – и тогда ею можно воспользоваться сразу, либо на внешних носителях (в книге, блокноте, на магнитном диске и т. п.), откуда ее сначала нужно прочитать. Хранение данных осуществляется с использованием внешней памяти.
Передача информации. Информацияпередается в виде сигналов. Разные виды информации могут передаваться в виде сигналов, имеющих разную физическую природу.
Обработка информации. Почти непрерывно человек обрабатывает информацию: получает новые знания на основе уже известных ему фактов и правил, изменяет форму представления, упорядочивает (сортирует) информацию, ищет ее в большом массиве (словаре, справочнике, картотеке и т. п.). В компьютере обработка информации осуществляется в соответствии с программой, предварительно размещенной в памяти компьютера.
Представление информации.Для представления информации потребителю используются устройства вывода, называемые периферийными устройствами (или периферией), которые в зависимости от вида сигнала–носителя информации делятся на устройства вывода на бумажный носитель и устройства вывода на электронный носитель.
Данные представляют собой зарегистрированные сигналы. При этом физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение их формы или параметров качества поверхностей, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава или химических связей, изменение состояния электронной системы и многое другое. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов.
Чтобы сохранить информацию на длительный срок, необходима дисковая память. Основу дисковой памяти составляют технология записи и способ организации быстрого доступа. Технология магнитной записи аналогична той, что используется во всех других видах переноса информации на магнитный носитель, например аудио и видеокассеты.
Принцип магнитной записи был впервые широко использован для записи звука, т.е. для аналоговой формы информации. Только позднее принцип был приспособлен для цифровой записи, которая теперь применяется в компьютерах, т.к. магнитная запись изначально двоична (намагничено-ненамагничено). Цифровая магнитная запись производится на поверхности магниточувствительного материала. Магнитное покрытие наносится на какую-либо основу, обычно гибкий пластик или алюминиевые пластины.
С помощью устройства, называемого дисководом, с диска можно считать (переслать в ОЗУ) информацию и записать (переслать из ОЗУ) ее на диск (сохранение информации на внешнем носителе).
Дисководы бывают нескольких типов: для дискет, CD-ROM/R/RW, DVD-ROM/R/RW. В компьютере может быть установлено несколько дисководов.
Чтение и запись информации с диска производится с помощью магнитной головки. Перемещение магнитной головки по направлению радиуса диска, вращающегося с постоянной скоростью вокруг своего центра, позволяет установить головку над любой точкой поверхности диска.
Форматирование – разбиение диска на дорожки и секторы. Самая первая дорожка магнитного диска (нулевая) – здесь хранится служебная информация, так называемая таблица размещения файлов(FAT таблица). В этой таблице компьютер запоминает адреса файлов.
У гибкого диска на двух сторонах по 80 дорожек. Каждая дорожка разбита на 18 секторов. Общая емкость гибкого магнитного диска может быть подсчитана
2х80х18х0.5Кбайт=1440 Кбайт = 1,44 Мбайт.
Жесткие диски имеют емкость, которую измеряют в гигабайтах: 1 Гбайт = 1024 Мбайт.
Накопители на жестких дисках (винчестеры) предназначены для хранения большого объема информации и значительно повышают возможности компьютера.
Жесткий диск изготовляется из прочного металла, на поверхность которого наносится магнитный материал. В компьютере обычно устанавливается несколько жестких дисков, расположенных один под другим, которые находятся в постоянном вращении. Жесткий диск вращается со скоростью порядка 3600 – 7200 об/мин (в 10 раз быстрее, чем гибкий диск) внутри герметичного металлического кожуха.
Головки чтения и записи устанавливают на расстоянии нескольких микрометров на воздушной подушке в непосредственной близости от жесткого диска.
Жесткие диски различаются емкостью, т. е. тем, сколько информации помещается на диске. Обычно компьютеры оснащаются жестким диском емкостью 800–2000 Мбайт.
Если на запись адреса файла использовано 16 бит (FAT – 16), то с их помощью можно дать адреса 65536 файлам, самих файлов не может быть больше 65536.
Кластер– минимальный размер адресного пространства.
Величина кластера =емкость диска / 65536.
При переходе на систему записи адреса 4 байтами (32 бита) – FAT – 32, размеры кластеров уменьшаются, а число адресов будет 36,5108=36 000 000 000.
В настоящее время широко используется файловая система FAT – 32.
| Объем диска | Размер кластера |
| 513 Мбайт… 8 Гбайт | 4 Кбайт |
| 8 Гбайт… 16 Гбайт | 8 Кбайт |
Чем больше адресов, тем больше места пропадает из-за несовершенной системы адресации. Для борьбы с нерациональными потерями жесткий диск разбивают на несколько разделов. Каждый такой раздел рассматривают как отдельный логический жесткий диск. Каждый логический диск имеет свою собственную таблицу размещения файлов, поэтому на нем действует своя система адресации. В итоге потери из-за размеров кластеров становятся меньше.
В связи с ростом объемов и сложности программного обеспечения широкое внедрение получили мультимедиа-приложения. Достаточно популярны в последнее время устройства для чтения компакт-дисков (CD-ROM). Эти устройства и сами компакт-диски относительно не дороги и очень надежны. Они могут хранить большие объемы информации (700 Мбайт), поэтому они удобны для записи программ и данных большого объема, например каталогов, перечней энциклопедий, а также обучающих демонстрационных и игровых программ, сочетающих изображения, текст и звук.
Информация на компакт-дисках копируется посредством чередования отражающих и не отражающих свет участков на подложке диска. При промышленном производстве компакт-дисков эта подложка выполняется из алюминия, а не отражающие свет участки делаются с помощью продавливания углублений в подложке специальной пресс-формой. Сверху подложки на компакт-диске находится прозрачное покрытие, защищающее занесенную на компакт-диск информацию от повреждений.
Скорость чтения данных с компакт-дисков значительно меньше, чем с жестких дисков. Одна из основных причин этого состоит в том, что компакт-диски при чтении вращаются не с постоянной угловой скоростью, а так, чтобы обеспечить неизменную линейную скорость прохождения информации под читающей головкой.
Внешне DVD-диск напоминает CD: оба являются оптическими дисками диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Аналогичны они и по принципам записи цифровой информации. Оба состоят из прозрачной полимерной подложки, отражающего слоя и вспомогательного защитного (несущего) слоя, придающего дискам необходимую жесткость. В отражающем слое тем или иным образом формируется своеобразная матрица в виде закрученной в спираль дорожки с “дырками” (питами). Считывание информации производится лазерным лучом, сканирующим отражающую поверхность. При попадании в дырку луч отражается точно на регистрирующий детектор, его сигнал превышает заданный порог, что и соответствует логической единице. При отсутствии дырки луч рассеивается, сигнал с детектора оказывается ниже заданного порога – фиксируется логический ноль. CD- и DVD-диски во многом подобны, но их ключевые физические параметры значительно отличаются.
Главное преимущество DVD-дисков по сравнению с CD – существенно более высокая информационная емкость за счет большей поверхностной плотности пит. Достичь такого показателя позволили новые технологические решения, среди которых в первую очередь стоит отметить следующие:
Рис. 2. Размеры пит и шага спирали
o двухкратное уменьшение геометрических размеров пит (рис. 2);
o более чем двухкратное уменьшение шага спирали между соседними дорожками пит;
o применение лазерного луча с меньшей длиной волны и увеличенной апертурой фокусирующей линзы для надежного считывания сверхмалых пит;
oиспользование более эффективных схем модуляции цифровых данных и улучшенной схемы коррекции ошибок, позволяющих на порядок повысить надежность считывания данных, несмотря на более высокую плотность их записи. Еще одно важное отличие DVD-дисков заключается в том, что они всегда двухсторонние. Два отдельных диска (каждый толщиной 0,6 мм) склеены между собой нерабочими сторонами. В простейшем варианте данные содержит только одна из сторон, а вторая является пустой. С каждой стороны может быть не один, а два рабочих информационных слоя: первый – «основной» – выполняется по стандартной технологии создания пит (прессования или выжигания) и напыления отражающего слоя, а второй – полупрозрачный (коэффициент отражения 40%) – наносится поверх первого. Для считывания двухслойных дисков применяются сложные оптические головки с переменным фокусным расстоянием. Луч лазера, проходя через полупрозрачный слой, сначала фокусируется на внутреннем слое, а после завершения его чтения — на внешнем.
2.2.3. USB-флэшки.В конце прошлого века у магнитных дисков появились активные конкуренты – твердотельные флэш-носители с USB интерфейсом, или, проще говоря, USB флэш-драйвы. Название «флэш» (flash) было введено компанией Toshiba, так как содержимое памяти в таких микросхемах можно стереть мгновенно «in a flash». Флэш–носители являются энергонезависимыми, то есть данные в них не пропадают после отключения питания и теоретически способны храниться до ста лет. Устройства с флэш-памятью миниатюрны, очень легкие, высоконадежные и обладают низким энергопотреблением. Благодаря этим свойствам флэш стала самым популярным носителем для портативных цифровых устройств (цифровые камеры, карманные компьютеры, аудиоплейеры и т. д.). Объем современных флэш-драйвов составляет от 32 Мбайт до 2 Гбайт. В одном корпусе USB-флэшки объединены микросхемы флэш-памяти, контроллер и разъем USB. Большинство флэш-драйвов оснащено специальным светодиодом, который обычно мигает с частотой несколько герц при обращении к флэшке. Аббревиатура USB означает, что для подключения этих устройств не нужно никаких специальных «дисководов» или адаптеров, кроме имеющегося в каждом современном компьютере или ноутбуке USB порта. Размер обычных внешних накопителей (оптические приводы, жесткие диски, магнитооптика и т. д.) по сравнению с компактными флэш – драйвами все-таки достаточно громоздкий. Типичный размер USB-драйва 80x30x20 мм (некоторые чуть больше, некоторые чуть меньше), то есть небольшой брелок, помещающийся в кулаке. Вес обычно не превышает 20–30 г.
Поскольку внутри устройства нет никаких движущихся частей, то USB- драйвы не боятся физических воздействий и более надёжны с точки зрения сохранности данных. Корпуса флэш-драйвов выполняются из прочной (иногда прорезиненной) пластмассы, поэтому в отличие от оптических носителей царапин USB-драйв тоже не боится.
Обычно на флэш-драйве есть специальный механический переключатель защиты от записи. Он обозначается двумя пиктограммами – открытым и закрытым замочками. С помощью специального программного обеспечения часть драйва (или весь драйв) закрывается паролем. И обратиться к этой области или отформатировать ее можно будет, только зная пароль доступа.
Обычно скорость чтения не превышает 1 Мб/с, а скорость записи 0,70 – 0,8 Мб/с.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что USB флэш-драйвы являются одним из самых оптимальных устройств для хранения и переноса данных.
Статьи к прочтению:
08 01 Устройства вывода: Мониторы
Похожие статьи:
В период развития цифровых технологий были разработаны компьютеры самых разных типов. Многие из них давно забыты, но другие оказали сильное влияние на…
Носители информации Информация – вещь нематериальная. Это сведения, которые зафиксированы (записаны) тем или иным расположением (состоянием)…