Носій інформації. Класифікація носіїв інформації
Носій інформації- предмет, який використовується людиною для тривалого зберігання інформації.
Оптичні диски
Носії інформації у формі диска, інформація з яких зчитується за допомогою лазера. Інформація зберігається у вигляді пітів (pit – яма) та лендів (land – земля) на шарі полікарбонату. Якщо світло сфокусувалося між питами (на ленді), фотодіод реєструє максимальний сигнал. Якщо світло потрапляє на піт, фотодіод реєструє меншу інтенсивність світла.
Перше покоління
Компакт-диск (CD)- розроблений компаніями Sony та Phillips у 1979 році, використовується переважно для запису аудіо-файлів. Мають об'єм від 650 Мб до 900 Мб. Поділяються на CD-R (Compact Disc Recordable) для одноразового запису та на CD-RW (Compact Disc ReWritable) для багаторазового запису. Дуже поширені досі.
Друге покоління
Цифровий багатоцільовий диск (DVD)- був анонсований 1995 року. Завдяки щільнішій структурі робочої поверхні та можливості нанесення її на обидві сторони диска, він значно перевершує компакт-диски в об'ємі від (1,46 Гб до 17.08 Гб). Також поділяються на DVD-R та DVD-RW, DVD+R та DVD+RW, які більш досконалі, ніж попередні два, та DVD-RAM, що допускає значно більшу кількість перезаписів, ніж DVD+RW. Найбільш поширені оптичні диски зараз.
Цифровий багатошаровий диск (DMD)- Оптичний диск розроблений компанією D Data Inc. Диск заснований на тривимірній оптичній технології зберігання даних, тобто лазер зчитує з кількох робочих поверхонь одночасно. DMD можуть зберігати від 22 до 32 Гб двійкової інформації. DMD покриті запатентованими хімічними складами, що реагують, коли червоний лазер висвітлює особливий шар. У цей момент хімічна реакція справляє сигнал, який у подальшому буде зчитаний з диска. Завдяки цьому диски можуть потенційно вміщувати до 100 Гб даних.
Флуоресцентний багаторівневий диск (FMD)- формат оптичного носія, розроблений компанією «Constellation 3D», що використовує флуоресценцію замість відображення для зберігання даних, що дозволяє працювати, відповідаючи принципам об'ємної оптичної пам'яті та мати до 100 шарів. Вони дозволяють вмістити об'єм до 1 Тб за розмірів звичайного компакт-диска. Пити на диску заповнені флуоресцентним матеріалом. Коли когерентне світло з лазера фокусується ними, вони спалахують, випромінюючи некогерентні світлові хвилі різних довжин. Поки диск чистий, світло здатне проходити через безліч шарів безперешкодно. Чисті диски мають можливість відфільтровувати світло лазера (базируючись на довжинах хвиль і когерентності), досягаючи при цьому вищого коефіцієнта відношення сигнал/шум, ніж диски, що базуються на відображенні. Це дозволяє мати безліч шарів.
Третє покоління
Blu-ray Disc(BD)- формат оптичного диска, що використовується для запису з підвищеною щільністю цифрових даних. Сучасний варіант цього диска було представлено у 2006 році. Свою назву (blue ray - синій промінь) отримав за технологією запису та читання за допомогою короткохвильового синього лазера, що дозволило ущільнити дані на диску. Може вміщати від 8 до 50 Гб.
DVD високої ємності (HD DVD)- аналог попереднього формату дисків із ємністю до 30 Гб. Не підтримуються з 2008 року, щоб уникнути війни форматів.
Багатоцільові багаторівневі диски високої ємності (HDVMD)- формат цифрових носіїв на оптичних дисках, призначений для зберігання відео високої чіткості та інших високоякісних мультимедійних даних. На одному шарі HD VMD-диска міститься до 5 ГБ даних, але за рахунок того, що диски є багатошаровими (до 20 шарів), їх ємність досягає 100 ГБ. На відміну від попередніх двох форматів, використовує червоний лазер, що дозволяє читати їх дисководам, що підтримують CD і DVD диски.
Четверте покоління
Голографічний багатоцільовий диск (HVD)- Розроблений перспективний формат оптичних дисків, який передбачає значно збільшити обсяг даних, що зберігаються на диску в порівнянні з Blu-Ray і HD DVD. Він використовує технологію, відому як голографія, яка використовує два лазери: один - червоний, а другий - зелений, зведений в один паралельний промінь. Зелений лазер читає дані, закодовані у вигляді сітки з голографічного шару, близького до поверхні диска, в той час як червоний лазер використовується для читання допоміжних сигналів із звичайного компакт-дискового шару в глибині диска. Передбачувана ємність – до 4 Тб.
Жорсткі диски
Накопичувач на жорстких магнітних дисках- запам'ятовуючий пристрій, основний накопичувач у більшості комп'ютерів. Принцип дії заснований на зміні векторів намагніченості доменів (невеликої ділянки диска) магнітного диска під дією змінного струму в котушці на кінці головки, що зчитує. Поширені завдяки дуже високій ємності та швидкості роботи. Багато жорстких дисків видають шум. Побутові диски зазвичай зберігають інформацію обсягом до 1 Тб. Бувають також і зовнішні жорсткі диски, що приєднуються до комп'ютера через USB-порт, вони не забезпечують таку ж швидкість, як і внутрішні, але надають ту ж велику ємність. Крім цього, розробляються гібридні жорсткі диски з елементами флеш-пам'яті.
Носії, які використовують технологію флеш-пам'яті
Флеш пам `ять- Різновид напівпровідникової технології електрично перепрограмованої пам'яті. Принцип роботи напівпровідникової технології флеш-пам'яті ґрунтується на зміні та реєстрації електричного заряду в ізольованій області («кишені») напівпровідникової структури. Достоїнствами таких носіїв є компактність, дешевизна, механічна міцність, великий обсяг, швидкість роботи та низьке енергоспоживання. Серйозним недоліком цієї технології є обмежений термін експлуатації носіїв.
USB-флеш-накопичувач- запам'ятовуючий пристрій, винайдений у 2000 році. Дуже популярне завдяки зручності користування та універсальності. Може зберігати інформацію без електрики до 10 років.
Карта пам'яті- пристрій різних різновидів, що використовуються під певні пристрої, таких як мобільні телефони, КПК, автореєстратори. Найбільш поширений стандарт microSD.
УВАГА!Тут наводиться дуже скорочений текст реферату. Повну версіюреферат з інформатики можна скачати безкоштовно за вказаним вище посиланням.
Види носіїв інформації
Носій інформації- фізичне середовище, що безпосередньо зберігає інформацію. Основним носієм інформації в людини є його власна біологічна пам'ять (мозок людини). Власну пам'ять людини можна назвати оперативною пам'яттю. Тут слово "оперативний" є синонімом слова "швидкий". Завчені знання відтворюються людиною миттєво. Власну пам'ять ми ще можемо назвати внутрішньою пам'яттю, оскільки її носій – мозок – усередині нас.
Носій інформації- суворо певна частина конкретної інформаційної системи, що служить проміжного зберігання чи передачі.
Основа сучасних інформаційних технологій- Це ЕОМ. Коли йдеться про ЕОМ, то можна говорити про носії інформації, як про зовнішні запам'ятовуючі пристрої (зовнішню пам'ять). Ці носії інформації можна класифікувати за різними ознаками, наприклад, за типом виконання, матеріалом, з якого виготовлений носій і т.п. Один із варіантів класифікації носіїв інформації представлений на рис. 1.1.
Список носіїв інформації на рис. 1.1 не є вичерпним. Деякі носії інформації ми розглянемо докладніше у наступних розділах.
Стрічкові носії інформації
Магнітна стрічка- носій магнітного запису, що є тонкою гнучкою стрічкою, що складається з основи і магнітного робочого шару. Робочі властивості магнітної стрічки характеризуються її чутливістю при записі та спотвореннями сигналу в процесі запису та відтворення. Найбільш широко застосовується багатошарова магнітна стрічка з робочим шаром з голчастих частинок магнітно-твердих порошків гамма-окису заліза (у-Fе2О3), двоокису хрому (СrО2) і гамма-окису заліза, модифікованої кобальтом, орієнтованих зазвичай в напрямку.
Дискові носії інформації
Дискові носії інформаціївідносяться до машинних носіїв із прямим доступом. Поняття прямий доступ означає, що ПК може «звернутися» до доріжки, на якій починається ділянка з інформацією, що шукається, або куди потрібно записати нову інформацію.
Накопичувачі на дисках найрізноманітніші:
- Накопичувачі на гнучких магнітних дисках (НГМД), вони ж флоппі-диски, вони ж дискети
- Накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД), вони ж вінчестери (у народі просто «гвинти»)
- Накопичувачі на оптичних компакт-дисках:
- CD-ROM (Compact Disk ROM)
- DVD-ROM
Накопичувачі на гнучких магнітних дисках
Деякий час тому дискети були найпопулярнішим засобом передачі інформації з комп'ютера на комп'ютер, так як інтернет на той час був великою рідкістю. комп'ютерні мережітеж, а пристрої для читання-запису компакт-дисків коштували дуже дорого. Дискети і зараз використовуються, але досить рідко. В основному для зберігання різних ключів (наприклад, при роботі з системою клієнт-банк) та передачі різної звітної інформації державним наглядовим службам.
Дискета- портативний магнітний носій інформації, що використовується для багаторазового запису та зберігання даних порівняно невеликого обсягу. Цей вид носія був особливо поширений у 1970-х – на початку 2000-х років. Замість терміна «дискета» іноді використовується абревіатура ГМД – «гнучкий магнітний диск» (відповідно, пристрій для роботи з дискетами називається НГМД – «накопичувач на гнучких магнітних дисках», жаргонний варіант – флопривід, флопік, флопар від англійської floppy-disk або взагалі " печенюшка"). Зазвичай дискета є гнучкою пластиковою пластинкою, покритою феромагнітним шаром, звідси англійська назва «floppy disk» («гнучкий диск»). Ця пластинка поміщається у пластмасовий корпус, що захищає магнітний шар від фізичних ушкоджень. Оболонка буває гнучкою чи міцною. Запис та зчитування дискет здійснюється за допомогою спеціального пристрою – дисковод (флоппі-дисковод). Дискет зазвичай має функцію захисту від запису, за допомогою якої можна надати доступ до даних тільки в режимі читання. Зовнішній вигляд 3,5” дискети представлено на рис. 1.2.
Накопичувачі на жорстких магнітних дисках
Як накопичувачі на жорстких магнітних дисках стала вельми поширеною в ПК отримали накопичувачі типу «вінчестер».
Термін вінчестервиник із жаргонної назви першої моделі жорсткого диска ємністю 16 КВ (IBM, 1973 р.), що мав 30 доріжок по 30 секторів, що випадково збіглося з калібром 30/30 відомої мисливської рушниці «Вінчестер».
Накопичувачі на оптичних дисках
Компакт диск("CD", "Shape CD", "CD-ROM", "КД ПЗУ") - оптичний носій інформації у вигляді диска з отвором у центрі, інформація з якого зчитується за допомогою лазера. Спочатку компакт-диск був створений для цифрового зберігання аудіо (т. зв. Audio-CD), проте в даний час широко використовується як пристрій зберігання даних широкого призначення (т. зв. CD-ROM). Аудіо-компакт-диски формату відрізняються від компакт-дисків з даними, і CD-плеєри зазвичай можуть відтворювати тільки їх (на комп'ютері, звичайно, можна прочитати обидва види дисків). Трапляються диски, що містять як аудіоінформацію, так і дані - їх можна і послухати на CD-плеєрі, і прочитати на комп'ютері.
Оптичні дискимають зазвичай полікарбонатну або скляну термооброблену основу. Робочий шар оптичних дисків виготовляють у вигляді найтонших плівок легкоплавких металів (телур) або сплавів (телур-селен, телур-вуглець, телур-селен-свинець та ін), органічних барвників. Інформаційна поверхня оптичних дисків покрита міліметровим шаром міцного прозорого пластику (полікарбонату). У процесі запису та відтворення на оптичних дисках роль перетворювача сигналів виконує лазерний промінь, сфокусований на робочому шарі диска пляма діаметром близько 1 мкм. При обертанні диска лазерний промінь слід уздовж доріжки диска, ширина якої також близька до 1 мкм. Можливість фокусування променя в пляму малого розміру дозволяє формувати на диску мітки площею 1-3 мкм. Як джерело світла використовуються лазери (аргонові, гелій-кадмієві та ін.). В результаті щільність запису виявляється на кілька порядків вище за межу, що забезпечується магнітним способом запису. Інформаційна ємність оптичного диска досягає 1 Гбайт (при діаметрі диска 130 мм) та 2-4 Гбайт (при діаметрі 300 мм).
Широке застосування як носія інформації отримали також магнітооптичні компакт-дискитипу RW (Re Writeble). Там запис інформації здійснюється магнітною головкою з одночасним використанням лазерного променя. Лазерний промінь нагріває крапку на диску, а електромагніт змінює магнітну орієнтацію цієї точки. Зчитування проводиться лазерним променем меншої потужності.
У другій половині 1990-х років з'явилися нові, дуже перспективні носії документованої інформації - цифрові універсальні відеодиски DVD (Digital Versatile Disk) DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R з великою ємністю (до 17 Гбайт).
За технологією застосування оптичні, магнітооптичні та цифрові компакт-диски діляться на 3 основні класи:
- Диски з постійною інформацією, що нестирається (CD-ROM). Це пластикові компакт-диски діаметром 4,72 дюйми і товщиною 0,05 дюйми. Вони виготовляються за допомогою скляного диска-оригіналу, на який наноситься фотореєструючий шар. У цьому шарі лазерна система запису формує систему пітів (міток у вигляді мікроскопічних западин), яка потім переноситься на диски-копії, що тиражуються. Зчитування інформації здійснюється лазерним променем в оптичному дисководі персонального комп'ютера. CD-ROM зазвичай мають ємність 650 Мбайт і використовуються для запису цифрових звукових програм, програмного забезпеченнядля ЕОМ тощо;
- Диски, що допускають одноразовий запис та багаторазове відтворення сигналів без можливості їх стирання (CD-R; CD-WORM – Write-Once, Read-Many – один раз записав, багато разів рахував). Використовуються в електронних архівах та банках даних, у зовнішніх накопичувачах ЕОМ. Вони є основою з прозорого матеріалу, на яку нанесений робочий шар;
- Реверсивні оптичні диски, що дозволяють багаторазово записувати, відтворювати та стирати сигнали (CD-RW; CD-E). Це найбільш універсальні диски, здатні замінити магнітні носії практично у всіх сферах застосування. Вони подібні до дисків для одноразового запису, але містять робочий шар, в якому фізичні процеси запису є оборотними. Технологія виготовлення таких дисків складніша, тому вони коштують дорожче за диски для одноразового запису.
Електронні носії інформації
Взагалі кажучи, всі розглянуті раніше носії також опосередковано пов'язані з електронікою. Проте є вид носіїв, де інформації зберігається не так на магнітних/оптичних дисках, а мікросхемах пам'яті. Ці мікросхеми виконані за FLASH-технологією, тому такі пристрої іноді називають FLASH-дисками (у народі просто «флешка»). Мікросхема, як можна здогадатися, не є диском. Однак операційні системи носії інформації з FLASH-пам'яттю визначають як диск (для зручності користувача), тому назва диск має право на існування.
Флеш-пам'ять (англ. Flash-Memory) - різновид твердотільної напівпровідникової енергонезалежної пам'яті, що перезаписується. Флеш-пам'ять може бути прочитана скільки завгодно разів, але писати в таку пам'ять можна лише обмежену кількість разів (зазвичай близько 10 тисяч разів). Незважаючи на те, що таке обмеження є, 10 тисяч циклів перезапису – це набагато більше, ніж здатна витримати дискету чи CD-RW. Стирання відбувається ділянками, тому не можна змінити один біт або байт без перезапису всієї ділянки (це обмеження відноситься до найпопулярнішого на сьогодні типу флеш-пам'яті - NAND). Перевагою флеш-пам'яті над звичайною є її енергонезалежність - при вимиканні енергії вміст пам'яті зберігається. Перевагою флеш-пам'яті над жорсткими дисками, CD-ROM, DVD є відсутність рухомих частин. Тому флеш-пам'ять компактніша, дешевша (з урахуванням вартості пристроїв читання-запису) і забезпечує швидший доступ.
Зберігання інформації
Зберігання інформації- це спосіб поширення інформації у просторі та часі. Спосіб зберігання інформації залежить від її носія (книга – бібліотека, картина – музей, фотографія – альбом). Цей процес такий самий древній, як життя людської цивілізації. Вже в давнину людина зіткнулася з необхідністю зберігання інформації: зарубки на деревах, щоб не заблукати під час полювання; рахунок предметів за допомогою камінчиків, вузликів; зображення тварин та епізодів полювання на стінах печер.
ЕОМ призначена для компактного зберігання інформації з можливістю швидкого доступу до неї.
Інформаційна система- це сховище інформації, забезпечене процедурами введення, пошуку та розміщення та видачі інформації. Наявність таких процедур - головна особливість інформаційних систем, що відрізняють їх від простих накопичень інформаційних матеріалів.
Від інформації до даних
Людина по-різному підходить для зберігання інформації. Все залежить від того, скільки її і як довго її потрібно зберігати. Якщо інформації трохи її можна запам'ятати. Неважко запам'ятати ім'я свого друга та його прізвище. А якщо потрібно запам'ятати його номер телефону та домашню адресу ми користуємося записником. Коли інформація запам'ятана (збережена), її називають дані.
Дані на комп'ютері мають різне призначення. Деякі з них потрібні лише протягом короткого періоду, інші мають зберігатися тривалий час. Взагалі кажучи, в комп'ютері є чимало «хитрих» пристроїв, які призначені для зберігання інформації. Наприклад, регістри процесора, реєстрова КЕШ-пам'ять тощо. Але більшість «простих смертних» навіть не чули таких «страшних» слів. Тому ми обмежимося розглядом оперативної пам'яті (ОЗП) та постійної пам'яті, до якої належать вже розглянуті нами носії інформації.
Оперативна пам'ять комп'ютера
Як уже було сказано, в комп'ютері також є кілька засобів для зберігання інформації. Самий швидкий спосібЗапам'ятати дані - це записати їх в електронні мікросхеми. Така пам'ять називається оперативною пам'яттю. Оперативна пам'ять складається із осередків. У кожному осередку може зберігатися один байт даних.
Кожен осередок має свою адресу. Можна вважати, що це як би номер осередку, тому такі осередки ще називають адресними осередками. Коли комп'ютер надсилає дані на зберігання до оперативної пам'яті, він запам'ятовує адреси, в які ці дані розміщені. Звертаючись до адресного осередку, комп'ютер знаходить у ній байт даних.
Регенерація оперативної пам'яті
Адреса осередок оперативної пам'яті зберігає один байт, а оскільки байт складається з восьми бітів, то в ній є вісім бітових осередків. Кожен бітовий осередок мікросхеми оперативної пам'яті зберігає електричний заряд.
Заряди не можуть зберігатися в осередках довго – вони «стікають». Усього за кілька десятих часток секунди заряд в комірці зменшується настільки, що дані втрачаються.
Дискова пам'ять
Для постійного зберігання даних використовують носії інформації (див. «Види носіїв інформації»). Компакт диски та дискети мають відносно невелику швидкодію, тому більшість інформації, до якої необхідний постійний доступ, зберігається на жорсткому диску. Вся інформація на диску зберігається як файлів. Для керування доступом до інформації існує файлова система. Є кілька типів файлових систем.
Структура даних на диску
Щоб дані можна було не лише записати на жорсткий диск, А потім ще й прочитати, треба точно знати, що й куди було записано. У всіх даних має бути адреса. Кожна книга в бібліотеці має свій зал, стелаж, полку та інвентарний номер - це як би її адреса. За такою адресою можна знайти книгу. Всі дані, які записуються на жорсткий диск, теж повинні мати адресу, інакше їх не знайти.
Файлові системи
Слід зазначити, що структура даних на диску залежить від типу файлової системи. Усі файлові системи складаються із структур, необхідних для зберігання та керування даними. Ці структури зазвичай включають завантажувальний запис операційної системи, каталоги та файли. Файлова система також виконує три основні функції:
- Відстеження зайнятого та вільного місця
- Підтримка імен каталогів та файлів
- Відстеження фізичного розташування кожного файлу на диску.
- FAT (File Allocation Table)
- FAT32 (File Allocation Table 32)
- NTFS (New Technology File System)
- HPFS (High Performance File System)
- NetWare File System
- Linux Ext2 та Linux Swap
FAT
Файлова система FAT використовується DOS, Windows 3.x та Windows 95. Файлова система FAT також доступна у Windows 98/Me/NT/2000 та OS/2.
Файлова система FAT реалізується за допомогою File Allocation Table (FAT - Таблиці розподілу файлів) і кластерів. FAT – серце файлової системи. Для безпеки FAT має дублікат, щоб захистити дані від випадкового стирання або несправності. Кластер – найменша одиниця системи FAT для зберігання даних. Один кластер складається із фіксованого числа секторів диска. У FAT записано, які кластери використовуються, які вільні, і де файли розташовані в межах кластерів.
FAT-32
FAT32 - файлова система, яка може використовуватися Windows 95 OEM Service Release 2 (версія 4.00.950B), Windows 98, Windows Me та Windows 2000. Однак, DOS, Windows 3.x, Windows NT 3.51/4.0, попередні версії Windows 95 та OS/2 не розпізнають FAT32 і не можуть завантажувати або використовувати файли на диску чи розділі FAT32.
FAT32 – розвиток файлової системи FAT. Вона заснована на 32-бітовій таблиці розподілу файлів, швидше, ніж 16-бітові таблиці, що використовуються системою FAT. В результаті FAT32 підтримує диски або розділи набагато більшого розміру (до 2 ТБ).
NTFS
NTFS (Нова Технологія Файлової Системи) доступна лише для Windows NT/2000. NTFS не рекомендується використовувати на дисках розміром менше 400 МБ, тому що вона потребує багато місця для структур системи.
Центральна структура файлової системи NTFS – це MFT (Master File Table). NTFS зберігає безліч копій критичної частини таблиці для захисту від неполадок та втрати даних.
HPFS
HPFS (Файлова система з високою продуктивністю) – привілейована файлова система для OS/2, яка також підтримується старшими версіями Windows NT.
На відміну від файлових систем FAT, HPFS сортує свої каталоги, виходячи з імен файлів. HPFS також використовує ефективнішу структуру для організації каталогу. В результаті доступ до файлу часто швидший і місце використовується більш ефективно, ніж з файловою системою FAT.
HPFS розподіляє дані файлу в секторах, а не в кластерах. Щоб зберегти запис, який має сектори або не використовується, HPFS організовує диск або розділ у вигляді груп по 8 МБ. Таке групування покращує продуктивність, тому що головки читання/запису не повинні повертатися на нульову доріжку щоразу, коли ОС потребує доступу до інформації про доступне місце або розташування необхідного файлу.
NetWare File System
Операційна система Novell NetWare використовує файлову систему NetWare, розроблену спеціально для використання службами NetWare.
Linux Ext2 та Linux Swap
Файлові системи Linux Ext2 та Linux були розроблені для ОС Linux OS (Версія UNIX для вільного розповсюдження). Файлова система Linux Ext2 підтримує диск або розділ із максимальним розміром 4 ТБ.
Каталоги та шлях до файлу
Розглянемо для прикладу структуру дискового простору системи FAT як найпростіший.
Інформаційна структура дискового простору - це зовнішнє уявлення дискового простору, орієнтоване на користувача та визначається такими елементами, як том (логічний диск), каталог (папка, директорія) та файл. Ці елементи використовуються під час спілкування користувача з операційною системою. Спілкування здійснюється за допомогою команд, які виконують операції доступу до файлів та каталогів.
Джерела інформації
- Інформатика: Підручник. - 3-тє перероб. вид. / За ред. Н.В. Макарової. - М.: Фінанси та статистика, 2002. - 768 с.: Іл.
- Вовк В.К. Вивчення функціональної структури пам'яті персонального комп'ютера. Лабораторний практикум Навчальний посібник. Видавництво Курганського державного університету, 2004 р. - 72 с.
Що було відомо першій людині? Як вбити мамонта, бізона чи зловити кабана. В епоху палеоліту вистачало стін у печері, щоби зафіксувати все вивчене. Печерна база даних цілком помістилася б на скромну флешку розміром мегабайт. За 200000 років свого існування ми дізналися про геном африканської жаби, нейронні мережі і більше не малюємо на скелях. Нині ми маємо диски, хмарні сховища. А також інші види носіїв інформації, які здатні зберегти на одному чіпсеті всю бібліотеку МДУ.
Що таке носій інформації
Носій інформації - це фізичний об'єкт, властивості та характеристики якого використовуються для запису та зберігання даних. Прикладами носіїв інформації є плівки, компактні оптичні диски, карти, магнітні диски, папір та ДНК. Носії інформації розрізняються за принципом здійснення запису:
- друкована чи хімічна з нанесенням фарби: книги, журнали, газети;
- магнітна: HDD, дискети;
- оптична: CD, Blu-ray;
- електронна: флешки, твердотільні накопичувачі.
Класифікуються сховища даних формою сигналу:
- аналогові, що використовують для запису безперервний сигнал: аудіо компакт-касети та бобіни для магнітофонів;
- цифрові – з дискретним сигналом у вигляді послідовності чисел: дискети, флешки.
Перші носії інформації
Історія запису та зберігання даних почалася 40 тисяч років тому, коли Homo sapiens прийшла ідея робити ескізи на стінах свого житла. Перша наскальна творчість знаходиться у печері Шове на півдні сучасної Франції. Галерея містить 435 малюнків, що зображають левів, носорогів та інших представників фауни пізнього палеоліту.
На зміну Оріньякській культурі в бронзовому столітті виник новий вид носіїв інформації - туппу́м. Девайс був пластиною з глини і нагадував сучасний планшет. На поверхню за допомогою очеретяної палички – стілусу – наносилися записи. Щоб праця не розмила дощем, туппуми обпалювалися. Усі таблички з стародавньою документацією ретельно сортувалися та зберігалися у спеціальних дерев'яних ящиках.
У Британському музеї є туппум, що містить інформацію про фінансову угоду, що відбулася в Месопотамії за правління царя Ассурбаніпалу. Офіцер зі почту принца підтверджував продаж рабині Арбели. Табличка містить його іменний друк та запис про хід операції.
Кіпу та папірус
З ІІІ тисячоліття до нашої ери в Єгипті починають використовувати папірус. Запис даних відбувається на листи, виготовлені з стебел рослини papyrus. Портативний та легкий вигляд носіїв інформації швидко витіснив свою глиняну попередницю. На папірусі пишуть не лише єгиптяни, а й греки, римляни, візантійці. У Європі матеріал використовували до XII ст. Останній документ, написаний на папірусі, – папський декрет 1057 року.
Одночасно з стародавніми єгиптянами, на протилежному кінці планети інки винаходять стос, або «вузлики, що говорять». Інформація фіксувалася за допомогою зав'язування вузлів на нитках прядильних. Кіпу зберігали дані про податкові збори, чисельність населення. Імовірно використовувалась нечислова інформація, але вченим її треба розгадати.
Папір та перфокарти
З XII до середини XX століття основним сховищем даних був папір. Її використовували для створення друкованих та рукописних видань, книг, засобів мас-медіа. В 1808 з картону почали робити перфокарти - перші цифрові носії інформації. Були аркушами картону з виконаними в певній послідовності отворами. На відміну від книг та газет, перфокарти зчитувалися машинами, а не людьми.
Винахід належить американському інженеру з німецьким корінням Герману Холлеріту. Вперше автор застосував своє дітище для складання статистики смертності та народжуваності у Нью-Йоркській Раді охорони здоров'я. Після пробних спроб перфокарти використовували для перепису населення США в 1890 році.
Але сама ідея робити дірки в папері, щоб записувати інформацію, була далеко не новою. Ще в 1800 році перфокарти впровадив француз Джозеф-Марі Жаккард для управління ткацьким верстатом. Тому технологічний прорив полягав у створенні Холлерита не перфокарт, а табуляційної машини. Це був перший крок на шляху до автоматичного зчитування та обчислення інформації. Компанія TMC Германа Холлеріта з виробництва табуляційних машин у 1924 році була перейменована на IBM.
OMR-картки
Є аркушами щільного паперу з інформацією, записаною людиною у вигляді оптичних міток. Сканер розпізнає мітки та обробляє дані. OMR-картки використовують для складання опитувальників, тестів з опціональним вибором, бюлетенів та форм, які необхідно заповнювати вручну.
Технологія ґрунтується на принципі складання перфокарт. Але машина зчитує не наскрізні отвори, а опуклості або оптичні мітки. Похибка обчислень становить менше 1%, тому OMR-технологію продовжують використовувати державні установи, екзаменаційні органи, лотереї та букмекерські контори.
Перфострічка
Цифровий носій інформації у вигляді довгої паперової смужки з отворами. Перфоровані стрічки були вперше використані Базилом Бушоном у 1725 році для управління ткацьким верстатом та механізування відбору ниток. Але стрічки були дуже крихкими, легко рвалися і дорого коштували. Тож їх замінили на перфокарти.
З кінця XIX століття перфострічка отримала широке застосування в телеграфії, для введення даних в комп'ютери 1950-1960 років і як носії для міні-комп'ютерів і верстатів з ЧПУ. Зараз бобіни з намотаною перфострічкою стали анахронізмом і канули в Лету. На зміну паперовим носіям прийшли потужніші та об'ємні сховища даних.
Магнітна стрічка
Дебют магнітної стрічки як комп'ютерний носій інформації відбувся в 1952 році для машини UNIVAC I. Але сама технологія з'явилася набагато раніше. У 1894 році датський інженер Вольдемар Поульсен виявив принцип магнітного запису, працюючи механіком у Копенгагенській телеграфній компанії. 1898 року вчений втілив ідею в апараті під назвою "телеграфон".
Сталевий дріт проходил між двома полюсами електромагніту. Запис інформації на носій здійснювався у вигляді нерівномірного намагнічування коливань електричного сигналу. Вольдемар Поульсен запатентував свій винахід. На Всесвітній виставці 1900 року в Парижі він мав честь записати голос імператора Франца Йосипа на свій девайс. Експонат з першим магнітним звукозаписом досі зберігається в Датському музеї науки та техніки.
Коли патент Поульсена минув, Німеччина зайнялася покращенням магнітного запису. У 1930 році сталевий дріт був замінений гнучкою стрічкою. Рішення використовувати магнітні смуги належить австрійсько-німецькому розробнику Фріцу Пфлеймеру. Інженер придумав покривати тонкий папір порошком оксиду заліза та здійснювати запис за допомогою намагнічування. З використанням магнітної плівки були створені компакт-касети, відеокасети та сучасні носії інформації для персональних комп'ютерів.
HDD-диски
Вінчестер, HDD або жорсткий диск - це апаратний пристрій з незалежною пам'яттю, що означає повне збереження інформації, навіть при відключеному живленні. Є вторинним пристроєм, що складається з однієї або декількох пластин, на які записуються дані з використанням магнітної головки. HDD знаходяться всередині системного блокуу відсіку дисководів. Підключаються до материнської платиза допомогою кабелю ATA, SCSI або SATA та до блоку живлення.
Перший жорсткий диск був розроблений американською компанією IBM у 1956 році. Технологію застосували як новий вид носіїв інформації для комерційного комп'ютера IBM 350 RAMAC. Абревіатура розшифровується як «метод випадкового доступу до обліку та контролю».
Щоб вмістити девайс у себе вдома, знадобилася б ціла кімната. Усередині диска було 50 алюмінієвих пластин по 61 см у діаметрі та 2,5 см шириною. Розмір системи зберігання даних прирівнювався до двох холодильників. Його вага становила 900 кг. Місткість RAMAC була лише 5МБ. Смішні цифри на сьогоднішній день. Але 60 років тому це розцінювалося як технологія завтрашнього дня. Після анонсування розробки щоденна газета міста Сан Хосе випустила репортаж під назвою «Машина з суперпам'яттю!».
Розміри та можливості сучасних HDD
Жорсткий диск – комп'ютерний носій інформації. Використовується для зберігання даних, включаючи зображення, музику, відео, текстові документита будь-які створені чи завантажені матеріали. Крім того, містять файли для операційної системи та програмного забезпечення.
Перші вінчестери містили до кількох десятків Мбайт. Технологія, що постійно розвивається, дозволяє сучасним HDD зберігати терабайти інформації. Це близько 400 фільмів із середнім розширенням, 80 000 пісень у mp3-форматі або 70 комп'ютерних рольових ігор, аналогічних «Скайрім», на одному пристрої.
Дискета
Floppy, або гнучкий магнітний диск - носій інформації, створений IBM в 1967 році як альтернатива HDD. Дискети коштували дешевше за вінчестери і призначалися для зберігання електронних даних. На ранніх комп'ютерах не було CD-ROM чи USB. Гнучкі диски були єдиним способом встановлення нової програмичи резервного копіювання.
Місткість кожної 3,5-дюймової дискети була до 1,44 Мбайт, коли одна програма «важила» не менше півтора мегабайта. Тому версія Windows 95 з'явилася одразу на 13 дискетах DMF. Floppy disk на 2,88 Мбайт з'явився лише 1987 року. Проіснував цей електронний носій інформації до 2011 року. У сучасній комплектації комп'ютерів відсутні флоппі-дисководи.
Оптичні носії
З появою квантового генератора почалася популяризація оптичних пристроїв. Запис здійснюється лазером, а дані зчитуються за рахунок оптичного випромінювання. Приклади носіїв інформації:
- Blu-ray диски;
- CD-ROM-диски;
- DVD-R, DVD+R, DVD-RW та DVD+RW.
Пристрій є диском, покритим шаром полікарбонату. На поверхні знаходяться мікропоглиблення, які зчитуються лазером під час сканування. Перший комерційний лазерний диск з'явився на ринку в 1978 році, а в 1982 японська компанія SONY і Philips випустили в продаж компакт-диски. Їхній діаметр становив 12 см, а роздільна здатність була збільшена до 16 біт.
Електронні носії формату CD використовувалися виключно для відтворення звукового запису. Але на той час це була передова технологія, за яку в 2009 Royal Philips Electronics отримала нагороду IEEE. А в січні 2015 року CD було нагороджено як найціннішу інновацію.
У 1995 році з'явилися універсальні цифрові диски або DVD, що стали оптичними носіями нового покоління. Для їхнього створення використовувалася технологія іншого типу. Замість червоного лазера DVD використовує більш коротке інфрачервоне світло, що збільшує обсяг носія інформації. Двошарові DVD-диски здатні зберігати до 8,5 Гбайта даних.
Flash-пам'ять
Флеш-пам'ять - це інтегральна мікросхема, яка вимагає постійної потужності для збереження даних. Інакше кажучи, це енергонезалежна напівпровідникова комп'ютерна пам'ять. Запам'ятовувачі з флеш-пам'яттю поступово завойовують ринок, витісняючи магнітні носії.
Переваги Flash-технології:
- компактність та мобільність;
- великий обсяг;
- висока швидкість роботи;
- низьке енергоспоживання.
До запам'ятовуючих пристроїв Flash типу відносять:
- USB флешки. Це найпростіший і найдешевший носій інформації. Використовується для багаторазового запису, зберігання та передачі даних. Розміри варіюються від 2 Гбайт до 1 Тбайт. Містить мікросхему пам'яті у пластиковому або алюмінієвому корпусі з USB-роз'ємом.
- Карти пам'яті. Розроблено для зберігання даних на телефонах, планшетах, цифрових фотоапаратах та інших електронних девайсах. Відрізняються розміром, сумісністю та обсягом.
- SSD. Твердотільний накопичувач з енергонезалежною пам'яттю. Це альтернатива стандартному жорсткому диску. Але на відміну від вінчестерів у SSD немає магнітної головки, що рухається. За рахунок цього вони забезпечують швидкий доступ до даних, що не видають скрипів, як HDD. З недоліків – висока ціна.
Хмарні сховища
Хмарні онлайн-сховища - це сучасні носії інформації, які є мережею з потужних серверів. Вся інформація зберігається віддалено. Кожен користувач може отримувати доступ до даних у будь-який час і з будь-якої точки світу. Брак повної залежності від інтернету. Якщо у вас немає підключення до мережі або Wi-Fi, доступ до даних закрито.
Хмарні сховища набагато дешевші від своїх фізичних аналогів і мають великий обсяг. Технологія активно використовується в корпоративному та освітньому середовищі, розробці та проектуванні веб-додатків комп'ютерного софту. На хмарі можна зберігати будь-які файли, програми, резервні копіївикористовувати їх як середовище розробки.
З усіх перерахованих видів носіїв інформації найперспективнішими є хмарні сховища. Також все більше користувачів ПК переходять із магнітних жорстких дисківна твердотільні накопичувачі та носії з Flash-пам'яттю. Розвиток голографічних технологій та штучного інтелекту обіцяє поява принципово нових девайсів, які залишать флешки, SDD та диски далеко позаду.
Для зберігання та перенесення інформації з одного комп'ютера на інші зручно використовувати зовнішні носії. Як носії інформації найчастіше виступають оптичні диски (CD, DVD, Blu-Ray), флеш-накопичувачі (флешки) та зовнішні жорсткі диски. У цій статті ми розберемо види зовнішніх носіїв інформації та відповімо на запитання «На чому зберігати дані?»
Наразі оптичні диски поступово відходять на другий план і це зрозуміло. Оптичні диски дозволяють записати відносно невелику кількість інформації. Також зручність використання оптичного диска залишає бажати краще, до того ж диски можна легко пошкодити, подряпати, що призводить до втрати читання диска. Однак для тривалого зберігання медіаінформації (фільмів, музики) оптичні диски підходять як інший зовнішній носій. Усі медіацентри та відеопрогравачі, як і раніше, відтворюють оптичні диски.
Флешки
Флеш-накопичувачі або «флешка» зараз користується найбільшим попитом у користувачів. Її малий розмір та значні обсяги пам'яті (до 64Гб і більше) дозволяють використовувати для різних цілей. Найчастіше флешки підключаються до комп'ютера або медіацентру через порт USB. Відмінною особливістюфлешок є висока швидкість читання та запису. Флешка має пластиковий корпус, всередину якого вміщено електронну плату з чіпом пам'яті.
USB-флешки
До різновидів флешок можна віднести карти пам'яті, які з картриддером є повноцінною USB-флешкою. Зручність використання такого тандему дозволяє зберігати значні обсяги інформації на різних картах пам'яті, які займатимуть мінімум місця. До того ж, ви завжди можете прочитати карту пам'яті вашого смартфона, фотоапарата.
Флешки зручно використовувати у повсякденному житті – переносити документи, зберігати та копіювати різні файли, переглядати відео та прослуховувати музику.
Зовнішні жорсткі диски
Зовнішні жорсткі диски технічно є жорстким диском, поміщеним в компактний корпус з USB адаптером і системою захисту від вібрації. Як відомо жорсткі диски мають вражаючі обсяги дискового простору, що в поєднанні з мобільністю робить їх дуже привабливими. На зовнішньому жорсткому диску ви зможете зберігати всю свою відео та аудіоколекцію. Однак для оптимальної роботи зовнішнього жорсткого дискапотрібна підвищена потужність живлення. Один роз'єм USB не може забезпечити повноцінне живлення. Ось чому на зовнішніх жорстких дисках є подвійний USB-кабель. За габаритами зовнішні жорсткі диски дуже невеликі, і можуть легко поміститися в звичайній кишені.
HDD бокси
Існують HDD бокси, призначені для використання як носій інформації звичайний жорсткий диск (HDD). Такі бокси є коробкою з контролером USB, до якого підключаються найпростіші жорсткі диски стаціонарного комп'ютера.
Таким чином, ви легко можете переносити інформацію безпосередньо з жорсткого диска комп'ютера безпосередньо, без додаткового копіювання та вставки. Такий варіант буде набагато дешевшим за покупку зовнішнього жорсткого диска, особливо якщо перенести на інший комп'ютер потрібно майже весь розділ жорсткого диска.
Історія
Необхідність обміну інформацією, збереження письмових свідчень про своє життя тощо існувала в людини завжди. За всю історію людства було перепробовано багато носіїв інформації. Оскільки носій має низку параметрів, еволюція носія інформації визначалася тим, які вимоги щодо нього пред'являлися.
Стародавні часи
Стародавні люди на скелях зображували звірів, на яких полювали. Проте вугільні, глиняні, крейдяні малюнки змивало дощем, і збільшення надійності зберігання інформації первісні художники стали вибивати силуети тварин на скелях гострим каменем . Хоча камінь підвищив безпеку інформації, її швидкість запису та передача залишали бажати кращого. Людина почала використовувати для запису глину, яка мала властивості каменю (збереження інформації), а її пластичність, зручність запису дозволяла підвищити ефективність запису.
Можливість ефективного запису сприяє появі писемності. Понад п'ять тисяч років тому з'являється (досягнення шумерської цивілізації, територія сучасного Іраку) писемність на глині (вже не малюнки, а схожі на літери значки та піктограми). Шумери видавлювали знаки на табличках із сирої глини загостреної «клином» очеретяною паличкою (звідси й назва - клинопис). У ящиках (папках) зберігалися великі документи з десятків глиняних сторінок.
Глина була важка для великих текстів, потреба у яких зростала. Тому на зміну їй мав з'явитися інший носій
Єгипет: папірус
На початку третього тисячоліття до зв. е. в Єгипті з'являється новий носій, що має поліпшені деякі параметри в порівнянні з глиняними табличками. Там навчилися робити майже справжній папір з папірусу (високої трав'янистої рослини). Від слова «папірус» походить назва паперу деякими мовами: фр. papier- у французькій та німецькій, англ. paper- в англійській, вик. papel- в іспанській, білор. папера- у білоруському. Пучок листя папірусу схожий на промені сонця (бог Ра), зріз тригранного стебла має форму піраміди, тому рослина вважалася царською.
Недоліком цього носія було те, що згодом він темнів і ламався. Додатковим недоліком стало те, що єгиптяни запровадили заборону на вивезення папірусу за кордон.
Азія
Недоліки носіїв інформації (глина, папірус, віск) стимулювали пошук нових носіїв. Цього разу спрацював принцип «все нове – добре забуте старе»: у Персії для письма з давніх-давен використовувався дефтер – висушені шкури тварин (в турецькому та споріднених йому мовах слово «дефтер» і зараз означає зошит), про що згадали греки.
Жителі грецького міста Пергам (першими перейняли стародавню технологію) удосконалили процес вироблення шкур і у II столітті до н. е. почали виробництво пергаменту. Достоїнства нового носія - висока надійність зберігання інформації (міцність, довговічність, не темнів, не пересихав, не тріскався, не ламався), багаторазовість (наприклад, в молитовнику Х століття, що зберігся, вчені виявили кілька шарів записів, зроблених вздовж і поперек, стертих, а за допомогою рентгена там виявився найдавніший трактат Архімеда). Книги на пергаменті - палімпсести (від грец. παλίμψηστον - рукопис, писаний на пергаменті за змитим або зіскобленим текстом).
Як і в інших країнах, у Південно-Східній Азії випробували безліч різних способів запису та збереження інформації:
- випалювання на вузьких бамбукових пластинах зі скріпленням шнурами в «бамбукові книги» (брак - займають багато місця, низька зносостійкість шнурів);
- лист на:
- шовку (недолік - дорожнеча шовку),
- листя пальм, що зшиваються в «книгу» (паперовий лист сучасної книги називається так на згадку про свій пальмовий прототип).
Через недоліки попередніх носіїв китайський імператор Лю Чжао наказав знайти їм гідну заміну, і один із чиновників (Цай Лунь) у 105 році н. е. розробив спосіб виробництва паперу (який не сильно змінився і досі) з деревних волокон, соломи, трави, моху, ганчір'я, клоччя, рослинних відходів і т.п. будує гніздо з нею пережованих і змочених клейкою слиною волокон деревини). Однак зараз знайдено свідчення на користь того, що папір почали робити ще раніше.
Європа
На території Європи високорозвинені народи (греки та римляни) намацували свої способи запису. Змінюються безліч різних носіїв: свинцеві листи, кістяні платівки тощо.
Починаючи з VII ст. до н. е. запис проводиться гострою паличкою - стілусом (як і на глині) на дерев'яних дощечках, покритих шаром податливого воску (т.з. таблички). Стирання інформації (ще одна перевага даного носія) проводилося зворотним тупим кінцем стілус. Скріплювали такі дощечки по чотири штуки (звідси й слово «зошит», бо грец. τετράς у перекладі з грецької - чотири).
Однак на воску написи недовговічні, і проблема збереження записів була дуже актуальною.
Америка
У XI-XVI століттях корінні народи Південної Америки вигадали вузликовий лист «кіпу» (quipu в перекладі з мови індіанців кечуа - вузол). З мотузок (до них прив'язували ряди шнурків) складалися повідомлення. Тип, число вузликів, кольору та кількості ниток, їх розташування та переплетення являв собою «кодування» («алфавіт») стос.
Нанизаними на шнури невеликими мушлі кодували свої повідомлення індіанські племена Північної Америки. Цей вид писемності називався «вампум» - від індіанського слова wampam (скорочене від wampumpeag) - білі намиста. Переплетення шнурів утворювали смужку, яку зазвичай носили як пояс. Комбінацією кольорових черепашок і малюнків ними могли складатися цілі послання.
Стародавня Русь
Як носій використовувалася береста (верхній шар березової кори). Букви прорізували писалом (кістяна або металева паличка).
До кінця XVI століття на Русі з'являється свій папір (у російську мову слово «папір» прийшло швидше за все з італійської, bambagia – бавовна).
Види носіїв інформації: (якщо запитає!)
- Жорсткий магнітний диск, ЗМД, НЖМД (hard disk, HD). Застосовується як основний стаціонарний носій в комп'ютерах. Велика ємність, висока швидкість доступу. Іноді зустрічаються моделі зі знімним диском, який можна вийняти з комп'ютера та заховати із сейф. Такий вигляд має НЖМД.
- Гнучкий магнітний диск, ГМД (floppy disk, FD) чи дискета (diskette). Основний змінний носій для персональних комп'ютерів Невелика ємність, низька швидкість доступу, та й вартість теж низька. Основна перевага – транспортабельність.
- Лазерний компакт-диск (CD, CD-ROM). Велика ємність, середня швидкість доступу, але відсутня можливість запису інформації. Запис здійснюється на спеціальному устаткуванні. Такий вигляд має CD-привід.
- лазерний компакт-диск, що перезаписується (CD-R, CD-RW). В одних випадках можливий лише запис (без перезапису), в інших - також обмежена кількість циклів перезапису даних. Ті ж характеристики, що і для стандартного компакт-диска.
- DVD-диск. Аналогічний CD-ROM, але має більшу щільність запису (в 5-20 разів). Є пристрої як для зчитування, так і для запису (перезапису) DVD.
- Змінний магнітний диск типу ZIP або JAZZ. Схожий на дискету, але має значно більшу ємність. Так виглядає ZIP-диск та привід для нього.
- Магнітооптичний або т.зв. флоптичний диск. Змінний носій великої ємності. Так виглядає магнітооптичний диск та привід для нього.
- Касета з магнітною стрічкою – змінний носій для стримеру (streamer) – приладу спеціально призначеного для зберігання великих обсягів даних. Деякі моделі комп'ютерів пристосовані для запису інформації на стандартні магнітофонні касети. Касета має велику ємність і високу швидкість запису-зчитування, але повільний доступ до довільної точки стрічки. Так виглядає стример та його касети.
- Перфокарти – нині майже використовуються.
- Перфострічка – нині майже використовується.
- Касети та мікросхеми ПЗП (read-only memory, ROM). Характеризуються неможливістю або складністю перезапису, невеликою ємністю, відносно високою швидкістю доступу, а також стійкістю до зовнішніх впливів. Зазвичай застосовуються в комп'ютерах та інших електронних пристроях спеціалізованого призначення, таких як ігрові приставки, модулі керування різних приладів, принтери і т.д.
- Магнітні картки (смужки). Маленька ємність, транспортабельність, можливість поєднання машинно-читаної та звичайної текстової інформації. Кредитні картки, перепустки, посвідчення тощо.
- Існує велика кількість спеціалізованих носіїв, що застосовуються у різних малопоширених приладах. Наприклад, магнітний дріт, голограма.
Початок почав (еволюція носіїв інформації)
XVIII століття, Франція, місто Льє. Текстильних справ майстер Базіль Бушон розробив елегантний спосіб керування верстатом. Він вперше встановив рулон паперу з виконаними в потрібних місцях отворами в барабан, після чого верстат зміг відтворювати заданий малюнок на тканині. Винахід дозволило створювати досить хитромудрі плетіння в автоматичному режимі.
Тут треба зробити ліричний відступ. Месьє Бушон був сином збирача органів, ці музичні інструменти працюють за схожим принципом. Спостерігаючи за роботою батька, юнак вигадав технологію, яка згодом перевернула світ. Бушон першим знайшов спосіб збереження команд на окремому носії з можливістю заміни та багаторазового використання.
Час минав, винахід отримав подальший розвиток. Спочатку Жан-Батіст Фалкон запропонував замість рулону паперу використовувати прямокутні ділянки, з'єднані разом, потім Жак Вакансон удосконалив верстат Бушона-Фалкона і зробив його автоматичним – участь людини стала непотрібною. До речі, рукам кмітливого винахідника належать перші у світі роботи (робот-флейтист та качка). На жаль, вони були втрачені.
Всесвітній успіх і популярність прийшли текстильному верстату 1801 року, коли Жозеф Марі Жаккард доопрацював технологію вкотре. Навіщо ми приділяємо так багато часу розповідам про текстильні машини? Справа в тому, що верстат Жаккарда увійшов до історії як прообраз обчислювальної машини. Механічна конструкція, звичайно, не могла проводити обчислення, але зміна режимів роботи за допомогою перфокарт лягла в основу технологій програмування. У контексті нашого дослідження насамперед цікавий спосіб збереження команд на носії – папері (у вигляді перфокарти).
Наступна зупинка нашої машини часу – 30-ті роки XIX століття. У цей час жив легендарний математик, філософ-аналітик та інженер Чарльз Беббідж. Він відомий як перший архітектор обчислювальної системи. У 1822 році він приступив до збирання машини відмінностей (автоматизація обчислень). За задумом Беббіджа, машина повинна розраховувати значення поліномів (багаточленів) - цей процес забирав багато часу і приводив до великої кількості помилок. На жаль, технічні проблеми не дозволили закінчити розпочате.
Ще один проект Беббіджа – аналітична машина – мав використовувати перфокарти для завантаження програми. Винахідник запропонував нечувану на той час концепцію: програма складалася на паперовій перфокарті, встановлювалася в машину, та виконувала подальші дії. До речі, створювати програми на перфокартах допомагала Ада Лавлейс, яка увійшла до історії як перший програміст (у 1970-х роках на її честь назвали мову програмування). Геніальний задум не вдалося реалізувати технічно, лише на початку XX століття послідовники зібрали за кресленнями Беббіджа аналітичну машину.
Подальша доля носіїв даних тісно пов'язана з діяльністю Германа Холеріта. На 1890 в США було намічено черговий перепис населення. Упорядкування результатів попереднього перепису зайняло сім років. Уряд вирішив оптимізувати процес та випробувати метод, запропонований Холеритом. Герман зібрав механізм для зчитування та обробки даних, занесених на перфокарту. Використання нового підходу дозволило завершити перепис лише за 2,5 роки.
Згодом Холеріт заснував Tabulating Machine Company і зайнявся продажем. Справа виявилася прибутковою, в 1911 до Германа приєдналися ще три компанії, що утворили Computing Tabulating Recording Corporation, згодом перейменовану в IBM.
До 1937 року 32 машини на заводі IBM у Нью-Йорку друкують по 5-10 млн перфокарт щодня. Паперові носії застосовувалися повсюдно та набули статусу офіційних документів. Цілком можливо, що перфокарти пішли в історію раніше, але світ захлеснула Друга світова війна.
Епоха магнітних стрічок
У цей час німецький інженер Фріц Пфлюмер створив магнітну плівку. Новий носій складався із тонкого шару паперу, покритого порошком на основі оксиду заліза. Пфлюмер продав технологію компанії AEG, яка розробила перший у світі записуючий та відтворювальний пристрій - Magnetophon. Винахід ретельно приховували до капітуляції Німеччини. Лише на початку 1950-х магнітна плівка вирвалася за межі країни.
Інновацію підхопили звукозаписні та телевізійні компанії, які почали використовувати плівку для запису аудіо та відео. У світ комп'ютерів технологія прийшла в 1951 році, коли Eckert-Mauchly випустила систему UNIVAC I. Насамперед комп'ютер потрапив у те саме бюро, з якого почалася історія IBM - в бюро з перепису населення. Магнітна плівка, що використовується в UNIVAC, зберігала набагато більше інформації в порівнянні з паперовими перфокартами (10 000 перфокарт = 1 бобіна з плівкою). IBM не залишилася осторонь і перейшла на новий тип носія. Щоб перекласти дані з перфокарт, що накопичилися, Eckert-Mauchly і IBM представили автоматичні перетворювачі.
Згодом бобіни з плівкою обернули на пластикові коробки, саме в такому вигляді «касети» дійшли до наших днів. Плівка стала стандартом де-факто для запису даних, відео та музики.
Настав 1967, керівництво IBM доручило одному з інженерів розробити швидкий і компактний носій, щоб розсилати клієнтам оновлення софту. Команда Девіда Ноубла розробила гнучкий 8-дюймовий (20 см) диск об'ємом 80 Кб із можливістю одноразового запису. Виріб був тендітним і притягував багато пилу. Доопрацьовану версію упаковали у тканину, запечатали у пластик та назвали FD23. Розробка отримала назву «флоппі» або «дискета» (пластикова упаковка була тонка і гнучка, носій як би «плескав крилами», коли його несли в руках або трясли їм у повітрі – звідси і назва floppy, від англійського слова flop – плескати). Дисководами для читання дискет почали обладнати комп'ютери, але шлях до успіху виявився непростим. Дисковод коштував нарівні з самим комп'ютером, багато хто продовжував використовувати плівкові касети.
У 1972 році Алан Шугарт залишив IBM і перейшов до Memorex. Там інженер розробив Memorex 650 - дискету, що перезаписується, об'ємом 175 Кб. 8-дюймові дискети допрацьовували й надалі, довівши обсяг до 1000 Кб.
Однак 8 дюймів для мобільного носія забагато. Якось два співробітники з Shugart Associates (заснована Аланом Шугартом) сиділи в барі разом з Ан Венгом з Wang Laboratories і обговорювали відповідний розмір для дискети. Тоді й народилася ідея, що дискета за розміром не повинна бути більшою за серветку (5,25 дюймів або 13 см). Перші зразки 5,25-дюймових дискет містили до 98 Кб даних. Це був перший формат, який просунула не IBM. Згодом обсяг дискети збільшився до 1200 Кб.
Оптичні технології перемагають
У 1979 році Philips та Sony об'єднали зусилля, щоб створити революційний носій на основі оптичних технологій. Дослідження було розпочато ще в 1977 році інженерами Philips, перший компакт-диск (CD) з'явився на світ у 1982 році.
В основу методу запису лягла концепція нагрівання поверхні диска та утворення на ній точок зі строго певними інтервалами. Зміна точки на рівну поверхню означає одиницю, відсутність зміни – нуль. Щодо розміру диска ходять різні легенди. Кажуть, що діаметр 120 мм обраний не випадково - на диску такого розміру міститься рівно 74 хвилини аудіо при 16-бітному кодуванні та якості 44,1 кГц. Ну а 74 хвилини – це тривалість 9-ї симфонії Людвіга Ван Бетховена.
17 серпня на заводі Philips вийшов альбом шведського гурту ABBA на CD, тоді ж на ринку з'явилися і плеєри. До 1985 року багато звукозаписних компаній перейшли на CD, ціни на програвачі падали. Ще б пак, адже компактний і легкий диск вагою всього 16 г мав товщину 1,2 мм, вміщуючи при цьому 74-90 хвилин якісного звуку.
Стало зрозуміло, що CD можна використовувати для запису даних. У 1985 році Sony та Philips розробили стандарт CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), що дозволяє записувати на диск дані. Записувати CD могли лише виробники на заводах. Незважаючи на переваги CD, дискети залишалися популярними.
Обмеження та недоліки 5,25-дюймових дискет очевидні - носії досить великі і тендітні, в щілини легко проникав бруд. Декілька компаній взялися за розробку нових стандартів. В результаті з'явилися різні модифікації, несумісні один з одним. Проблему вирішила Sony, представивши порівняно просту по конструкції 3,5-дюймову дискету з шторкою, що відсувається. Декілька компаній, включаючи Apple, підтримали розробку Sony. Згодом обсяг дискет збільшився з 400 Кб до 1,44 Мб.
У 1991 році на арені з'явилася компанія Insite Peripherals з Floptical. Інженери поєднали стандартний флоппі-дисковод з інфрачервоним діодом для позиціонування головки, що зчитує, що дозволило збільшити об'єм дискети до 21 Мб. У цьому дисковод міг читати звичайні дискети. Єдиний недолік Floptical – підключення через дорогий інтерфейс SCSI. Через три роки Iomega показала Zip. Незважаючи на схожий формат і розміри 3,5 дюйми, нові дисководи не вміли читати звичайні дискети. Iomega представила дискети обсягом 100, 250 і навіть 750 Мб, але технічні проблеми та дорожнеча носіїв зробили свою справу, про Zip ніхто вже не згадує.
Компакт-диски стали як ніколи популярними ближче до середини 1990-х, коли з'явилися спеціальні формати для запису відео (Video CD, Super Video CD) та фото (Photo CD, Picture CD). На початку 90-х Sony та Philips представили CD-R (Compact Disk Recordable) – компакт-диски з можливістю одноразового запису. Наступна відправна точка - 1998 рік, коли все та ж парочка Sony і Philips розробили диск CD-RW (Compact-Disk Rewritable), що перезаписується. У цей час на горизонті замаячив DVD-формат...
Лазерний диск
Першим оптичним носієм даних став так званий Laserdisk (LD), продемонстрований компаніями Philips та МСА у 1972 році. Величезний 30-сантиметровий диск спробували проштовхнути як заміну для відеокасет формату VHS. Laserdisk був практично повністю аналоговий носій з цифровим звуком, диски вміщали до 60 хвилин відео. Зазвичай, виробники випускали кіно на подвійних носіях.
Спочатку диск доводилося перевертати через 60 хвилин на інший бік. Потім виробники техніки випустили плеєри, в яких головка, що зчитує, навчилася переміщатися з одного боку на іншу, при цьому глядачеві все одно доводилося чекати, коли почнеться зчитування. Фільми на двох і більше дисках – окрема історія. Спеціально для таких комплектів Pioneer випустила програвач із двома лотками.
Технологію кілька разів перейменовували, але врятувати її не вдалося. Плеєри з підтримкою LD з'являлися до 2003 року. Нині це раритет.
Замість епілогу
Що було далі, знають усі - з'явилися записувані та перезаписувані DVD, об'ємні флеш-накопичувачі тощо. Зараз на ринку носіїв даних йдуть запеклі війни між HD-DVD та Blu-ray, технологіями нового покоління. А в майбутньому на нас очікують голографічні диски об'ємом від 300 Гб на платівку.
