Устройство для хранения информации

Носитель информации (информационный носитель) – любой материальный объект, используемый человеком для хранения информации. Это может быть, например, камень, дерево, бумага, металл, пластмассы, кремний (и другие виды полупроводников), лента с намагниченным слоем (в бобинах и кассетах), фотоматериал, пластик со специальными свойствами (напр., в оптических дисках) и т. д., и т. п.

Носителем информации может быть любой объект, с которого возможно чтение (считывание) имеющейся на нём информации.

Носители информации применяются для:

  • записи;
  • хранения;
  • чтения;
  • передачи (распространения) информации.

Зачастую сам носитель информации помещается в защитную оболочку, повышающую его сохранность и, соответственно, надёжность сохранения информации (например, бумажные листы помещают в обложку, микросхему памяти – в пластик (смарт-карта), магнитную ленту – в корпус и т. д.).

К электронным носителям относят носители для однократной или многократной записи (обычно цифровой) электрическим способом:

  • оптические диски (CD-ROM, DVD-ROM, Blu-ray Disc);
  • полупроводниковые (флеш-память, дискеты и т. п.);
  • CD-диски (CD – Compact Disk, компакт диск), на который может быть записано до 700 Мбайт информации;
  • DVD-диски (DVD – Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск), которые имеют значительно большую информационную ёмкость (4,7 Гбайт), так как оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно;
  • диски HR DVD и Blu-ray, информационная ёмкость которых в 3–5 раз превосходит информационную ёмкость DVD-дисков за счёт использования синего лазера с длиной волны 405 нанометров.

Электронные носители имеют значительные преимущества перед бумажными (бумажные листы, газеты, журналы):

  • по объёму (размеру) хранимой информации;
  • по удельной стоимости хранения;
  • по экономичности и оперативности предоставления актуальной (предназначенной для недолговременного хранения) информации;
  • по возможности предоставления информации в виде, удобном потребителю (форматирование, сортировка).

Есть и недостатки:

  • хрупкость устройств считывания;
  • вес (масса) (в некоторых случаях);
  • зависимость от источников электропитания;
  • необходимость наличия устройства считывания/записи для каждого типа и формата носителя.

Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск – запоминающее устройство (устройство хранения информации), основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала – магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной («парковочной») зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации.

Оптические (лазерные) диски в настоящее время являются наиболее популярными носителями информации. В них используется оптический принцип записи и считывания информации с помощью лазерного луча.

DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8,5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию. Кроме того, информационная емкость DVD-дисков может быть еще удвоена (до 17 Гбайт), так как информация может быть записана на двух сторонах.

Накопители оптических дисков делятся на три вида:

  • без возможности записи — CD-ROM и DVD-ROM (ROM – Read Only Memory, память только для чтения). На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна;
  • с однократной записью и многократным чтением – CD-R и DVD±R (R – recordable, записываемый). На дисках CD-R и DVD±R информация может быть записана, но только один раз;
  • с возможностью перезаписи – CD-RW и DVD±RW (RW – Rewritable, перезаписываемый). На дисках CD-RW и DVD±RW информация может быть записана и стерта многократно.

Основные характеристики оптических дисководов:

  • емкость диска (CD – до 700 Мбайт, DVD – до 17 Гбайт)
  • скорость передачи данных от носителя в оперативную память – измеряется в долях, кратных скорости 150 Кбайт/сек для CD-дисководов;
  • время доступа – время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах (для CD 80–400 мс).

В настоящее время широкое распространение получили 52х-скоростные CD-дисководы – до 7,8 Мбайт/сек. Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32х-кратной). Поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость чтения х скорость записи CD-R х скорость записи CD-RW» (например, «52х52х32»).
DVD-дисководы также маркируются тремя числами (например, «16х8х6»).

При соблюдении правил хранения (хранение в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.

Флеш-память (flash memory) – относится к полупроводникам электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Благодаря техническим решениям, невысокой стоимости, большому объёму, низкому энергопотреблению, высокой скорости работы, компактности и механической прочности, флеш-память встраивают в цифровые портативные устройства и носители информации. Основное достоинство этого устройства в том, что оно энергонезависимое и ему не нужно электричество для хранения данных. Всю хранящуюся информацию во флэш-памяти можно считать бесконечное количество раз, а вот количество полных циклов записи, к сожалению, ограничено.

У флеш-памяти есть как свои преимущества перед другими накопителями (жесткие диски и оптические накопители), так и свои недостатки, с которыми вы можете познакомиться из таблицы, расположенной ниже.

Тип накопителя Преимущества Недостатки
Жесткий диск Большой объём хранимой информации. Высокая скорость работы. Дешевизна хранения данных (в расчете на 1 Мбайт) Большие габариты. Чувствительность к вибрации. Шум. Тепловыделение
Оптический диск Удобство транспортировки. Дешевизна хранения информации. Возможность тиражирования Небольшой объём. Нужно считывающее устройство. Ограничения при операциях (чтение, запись). Невысокая скорость работы. Чувствительность к вибрации. Шум
Флеш-память Высокая скорость доступа к данным. Экономное энергопотребление. Устойчивость к вибрациям. Удобство подключения к компьютеру. Компактные размеры Ограниченное количество циклов записи

Флэш-носители информации

Носитель информации, использующий флэш-память (англ. Flash – «быстрый, мгновенный»), представляет микросхему с электронной энергонезависимой памятью, способную хранить записанную информацию в течение неограниченного времени и сохранять своё состояние до подачи на выводы электрического сигнала иной полярности. Это высококачественные универсальные перезаписываемые носители информации, ориентированны на изделия бытовой электроники и компьютерное оборудование нового поколения.

Выпускается флеш-память следующих типов: CompactFlash, SmartMedia, MemoryStick, FloppyDisks, MultiMediaCards и др.

Карты MultiMedia, например, имеют вес менее двух грамм, размер почтовой марки при объёме памяти от 8 до 64 Mб. Такие карты могут заменить не только дискеты, но магнитооптические, небольшие жёсткие диски и перезаписываемые компакт-диски. Современные флеш-карты обладают ёмкостью, кратной два в степени: 26 = 64, 27 = 128, 256 = 28 Мбайт и так далее. Предполагается, что максимальная ёмкость таких карт достигнет единиц Гбайт. Подобные сменные карты используются в цифровых диктофонах, портативных плеерах, видеокамерах, автомагнитолах, карманных компьютерах (КПК), сотовых телефонах и мультимедиа проекторах.

Носители информации различают по физической структуре (магнитные, полупроводниковые, диэлектрические и др.), типу материала (бумажные, пластмассовые, металлические, комбинированные), форме представления данных (печатные, рукописные, магнитные, перфорационные), принципу считывания данных (механические, оптические, магнитные, электрические), конструктивному исполнению (ленточные, дисковые, карточные). Носители информации можно классифицировать и по виду хранящихся на них сообщений, а материалы носителей информации характеризуются по назначению их использования.

По назначению использования материалы носителей данных можно отнести к материалам, применяемым для записи, представления и сохранения текстовых, цифровых, графических данных, статических и динамических изображений, звука (магнитные и немагнитные) или их комбинации, например, мультимедиа данных. Обе классификации тесно взаимосвязаны между собой, более того – невозможно однозначно классифицировать материалы носителей. Виды различных сообщений представлены в таблице 5-1.

Таблица 5-1

Виды различных сообщений

Вид сообщения

Носитель информации

Текст

Документ

Звук

Фонограмма

Изображение

(статическое)

Фотография, графика, рисунок и т.п., диапозитив (слайд), голограмма, сканированная с помощью ПК статическая изобразительная или текстовая информация

Изображение

(динамическое)

Мультипликация, видеофильм, кинофильм, ТВ

Комбинация различных видов информации

Мультимедиа

В качестве статических носителей изображений используются: картины, офорты, рисунки и т.п. на холсте, картоне, бумаге, плёнке и т.п.; видеокассеты с магнитными лентами для видеомагнитофонов и видеоплейеров; магнитные виниловые дискеты; съёмные и несъёмные жёсткие и магнито-оптические диски; компактные пластмассовые или стеклянные лазерные диски (CD, DVD), используемые в компьютерах; слайды и диапозитивы, фотографические материалы, голографические пластины, пластины с памятью для цифровых фотоаппаратов типа флеш-памяти и др.

Для работы аудиовидеотехнических средств в качественосителей звука и (или) динамических изображений используются: плёнки и пластмассовые граммофонные пластинки, магнитные аудио- и аудиовизуальные ленты, киноплёнки, виниловые дискеты, накопители на жёстких магнитных, магнитооптических дисках, компакт-диски, пластины с памятью для цифровых кинокамер и фотоаппаратов, голографические пластины и др.).

Носителями мультимедиа данных считаются магнитные аудио- и аудиовизуальные ленты, дискеты, накопители на жёстких магнитных, магнитооптических дисках, компакт-диски, пластины с памятью.

К носителям информации предъявляются разные требования по их эксплуатации и хранению (климатические, санитарно-гигиенические, противопожарные, технические, технологические и др.).

Рассмотрим основные материалы носителей информации и их формы.

Носители изображений:

1. Бумага. Историки утверждают, что бумага была изобретена в Китае около 2000 лет назад. Однако, гораздо раньше (примерно начиная с VIII века нашей эры), древние египтяне изготавливали свитки из папирусов, откуда и произошло слово, обозначающее бумажный носитель «папир». Затем основой бумажных носителей были рисовая солома, бамбук, тряпьё,древесина и другие материалы.

Синтетическая (полиэтиленовая) бумага промышленно стала использоваться за рубежом с апреля 1967 года. Волокна материала, получившего название «Тайвек» (Tyvek) имеют толщину (диаметр) 0,5–1 мкм. Это гладкий и непрозрачный материал, вобравший в себя лучшие свойства плёнки, бумаги и ткани. Он имеет небольшой удельный вес, высокую прочность, стойкость к проколам, раздиру и истиранию, паропроницаемость, водоотталкивающие свойства, стойкость к гниению и биологическую инертность. Специалисты утверждают, что данный материал может заменить традиционную бумагу, особенно при изготовлении конвертов и выполнении любой печати.

Материал невосприимчив к воздействию большинства химикатов, пригоден для нанесения лаков, ламинированию, термосварке и склеиванию. Он сохраняет прочность и гибкость до температуры 73°С. Считается, что наиболее он пригоден для уличной рекламы, обложек учебных пособий, географических карт, путеводителей и т.п., так как не перетирается на сгибах и не портится от воды. Однако для печати на таком материале приходится использовать специальные краски.

Аналогичный материал «Полилит» (Polylith) ввезён в Россию в 1998 году. Он изготавливается из полипропиленовой смолы, прошедшей минеральное упрочнение с помощью смеси нейтрального кальция и двуокиси титана для придания белизны и матовости. Он самый дешёвый из синтетических материалов, обладает устойчивостью к воздействию воды, тепла, масла и химических реактивов. Ещё одним подобным материалом является «Робускин» (Robuskin), важной отличительной особенностью которого является возможность печатать на нём обычными красками практически не переналаживая печатное оборудование, используемое для обычной бумаги. Существуют, конечно, и другие синтетические материалы, в том числе с самоклеящейся основой.

Бумажную основу используют в книгах, рукописях, картах, схемах и других подобных документах. С начала появления рукописей, книг и до середины XIX века они создавались преимущественно на бумаге из хлопковых и льняных волокон. Это «долговечная» бумага. С конца XIX и в XX веках в качестве бумажного носителя использовалась, главным образом, сульфитная целлюлоза и древесная масса. Современные книги в основном в качестве носителя используют целлюлозные материалы.

2. Холст, картон, оргалит и другие художественные материалы, на которых пишутся картины, печатаются гравюры и офорты обычно являются специально обработанными материалами деревообрабатывающих (картон, оргалит) и ткацких (холст) производств. Кроме того, для этих целей используют в качестве материала отходы древесины (первые) и лён или т.п. (вторые). При этом холст перед нанесением на него красок покрывается специальным составом (грунтуется).

3. Фотографические материалы (негатив, позитив) используются для таких носителей, как фотопластина, фотоплёнка, киноплёнка или диафильм, диапозитив или слайд, микрофильм или микрофиша. Для этих носителей в основном применяются плёнки на целлюлозной, полиэфирной основе.

4. Грампластинка обычно изготавливается методом прессования из пластической массы (винил). Представляет круглый диск, на поверхности которого нанесены концентрические (по спирали) бороздки, идущие от внешней стороны диска к его центру. Различаются диски по диаметру, скорости записи, количеству звуковых каналов и содержанию.

По размеру эти диски делятся на три вида:

1. «Гигант» – диаметром 30 см (время звучания одной стороны 25–30 мин.).

2. «Гранд» – диаметром 25 см (время звучания одной стороны 12–15 мин.).

3. «Миньон» – диаметром 17,5 см (время звучания одной стороны 6–8 мин.).

По скорости вращения диска грампластинки бывают 4-х видов: 16, 33, 45, 78 об/мин.

По виду записи пластинки делятся на: монофонические, стереофонические и долгоиграющие. В долгоиграющих пластинках более узкие канавки и расстояние между ними (шаг) меньше, чем у обычных, что позволяет увеличивать продолжительность звучания. Стереофонические пластинки содержат двухканальную запись (левый и правый канал вдоль левой и правой стенок канавки).

5. Голограмма – пластина, с кристаллами ниобата лития или фотополимерная плёнка. Голографическая память, в отличие от технологии компакт-дисков, представляет весь объём запоминающей среды носителя, при этом элементы данных накапливаются и считываются параллельно. Она позволяет разместить 1 Тб (триллион байт) в кристалле размером с кубик сахара, то есть информацию объёмом более 1000 компакт-дисков. Современные голографические устройства хранения получили название HDSS (holographicdatastoragesystem).

6. Магнитные ленты в аудио- и видеокассетах, стримерах, магнитные дискив дискетах для ПКвыполняются из синтетических материалов с магнитным слоем (как правило, окись железа) на лавсановой или виниловой основе. Диски в НЖМД изготавливают из легкого металла (алюминий) или стекла и покрывают с двух сторон магнитным слоем.

7. Магнитооптические диски (МО-диски) помещают в пластмассовый корпус. Запись лазером с температурой примерно в 200оС на магнитный слой происходит одновременно с изменением магнитного поля. Это свойство обеспечивает высокую надёжность хранения записанной информации.

8. В оптических (лазерных) дисках – компакт-диски для аудиовидеозаписей и другой машиночитаемой информации. В качестве материала носителя в CD используют поликарбонат, полихлорвинил или специальное стекло с отражающим (напылённым) слоем алюминия. Используют оптический способом записи. Их можно классифицировать как среду, носитель различных текстовых, цифровых, звуко- и видеозаписей, мультимедиа и т.п.

Различают: AudioCD CD-ROM, CD-R, CD-RW и др.

CD-ROM. Технология тиражирования CD-ROM похожа на производство грампластинок – печать (штамповка) с матриц. В процессе записи лазер воздействует на фоторезист, оставляя на нём чёрточки-отметины. Фоторезистивный слой проявляют и металлизируют. Затем методом гальванопластики с оригинала делают второй – полностью металлический, а с него штамповкой создают промежуточные копии. С них создаётся множество матриц, с которых тиражируют изготовленную продукцию на компакт-диски.

CD-R используется для однократной лазерной записи или однократной записи с добавлением нескольких записей на этот же диск в виде сессий (дозаписи).

CD-RW позволяют многократно (сотни и тысячу раз) стирать и записывать на них информацию.

Компакт-диски отличаются высокой плотностью записи (порядка 300 тыс. страниц текста в формате А4), возможностью быстрого поиска хранящейся на них информации (несколько миллисекунд), долговечностью носителя (десятки лет).

Этот носитель имеет до четырёх регистрирующих слоёв и ёмкость от единиц (4,7) до десятков (17) Гб. При этом длительность записи возрастает до 8 часов. Повышение информационной ёмкости диска достигается за счёт использования лазера с более короткой длиной волны излучения (0,635–0,66 вместо 0,78 мкм), а также технологии сжатия видеоданных в стандартах MPEG, что позволило повысить плотность записи данных на эти диски и скорость считывания с них информации. Так, например, скорость передачи цифровых видеоданных равна 1,3 Мб/с, что обеспечивает высокое качество видео (лучше, чем VHS), причём на мониторе лучше, чем на телевизионном приёмнике.

Существует много разновидностей компакт-дисков, отличающихся использованием различных материалов носителей информации, способов записи и др. Среди новых устройств следует отметить «Blu-rayDisc».

Технология Blu-rayDisc разработана в конце 2001 года. С февраля 2002 года её спецификация поддерживается рядом известных зарубежных компаний. Диски диаметром 12 мм имеют ёмкость 23,3; 25 и 27 Гбайт, толщину прозрачного защитного слоя 0,1 мм, а ширину дорожки – 0,32 мм, что позволило не только обеспечить бóльшую ёмкость, но и повысить скорость чтения/записи. Базовая скорость устройств для работы с этими дисками (1х) составляет 36 Мбит/с (5,5 Мбайт/с). Напомним, что у DVD этот параметр составляет 1,3 Мб/с, а у CD – 150 Кбайт/с соответственно. По мнению разработчиков, эти диски хорошо подходят для записи телевизионных и видеопрограмм, транслируемых в цифровом формате.

9.Flash-память – твёрдотельная встроенная и сменная тонкая пластина памяти из полупроводниковых материалов. Содержит чип флэш-памяти с выведенными наружу контактами. Эти карты получают электропитание из устройств, к которым они подключаются. Объём сохраняемой информации – от 16 Мб до 4 Гб.

Информация на разные носители записывается и хранится различными методами. Формы хранения и носители информации представлены в табл. 5-2.

Таблица 5-2

Формы хранения и носители информации

Форма информации

Носитель информации

Метод записи информации

Механическая

пластинка

аналоговый

Оптическая

бумага

знаково-символьный

кино-фотоплёнка

аналоговый

лазерный аудио диск CD-A

аналоговый

лазерный диск CD-ROM, DVD

цифровой

Магнитная

аудиовидео плёнка

аналоговый

гибкие диски

цифровой

жёсткие диски

цифровой

Возможности применения различных носителей и их материалов для записи и использования даже одного вида данных весьма разнообразны. Так, текст может быть записан практически на любой носитель информации, представлен как статическое или динамическое изображение на следующих материалах носителей информации (Рис. 5-2).

Рис. 5-2. Материалы носителей текстовой информации

Звук, записанный на различные носители информации, является важной компонентой различных фондов и коллекций. Такие носители могут предоставляться пользователям и использоваться в служебных целях; храниться непродолжительно или долговременно и т.д.

Аудиозаписи и грампластинки, имеющиеся в одном экземпляре, не рекомендуется выдавать пользователям на дом. Информационным службам, обслуживающим пользователей, лучше приобретать звукозаписи как минимум в двух экземплярах, чтобы хранить один из них в резервном фонде. Если в них имеются грампластинки в одном единственном экземпляре, то их целесообразно переписать, например, на магнитную ленту, дискету или диск для пополнения основного фонда звукозаписей, предоставляемого пользователям, а первый экземпляр хранить в резервном фонде.

Звук записывается и сохраняется на носителях информации, представленных на Рис. 5-3.

Рис. 5-3. Носители звуковой информации

При наличии в обслуживающих пользователей информационных службах высококачественных магнитофонов или музыкальных центров приобретенный один экземпляр звукозаписи на магнитной ленте хранят в резервном фонде, а с него собственными силами делают копии, которые выдаются пользователям.

Статическая видеоинформация, получаемая в процессе фотографирования и обработки фотоматериалов (проявление и печать). До середины 30-х годов ХХ века многие фотографические материалы производились на целлюлозно-нитратной основе (кинопленка на нитратной основе производилась до 1951 года). В конце 1940-х годов появилась бессеребряная порошковая фотография – ксерография. В 1950-е годы появился способ создания недолговечных копий – термография.

Разновидностью фотографии является микрография. Фотографическая запись позволяет хранить документы в виде микрофильмов и микрофишей, т.е. микроформ – микроносителей. Микроносители – полученные фотографическим способом уменьшенные в десятки и сотни раз копии с различных оригиналов (рукописей, чертежей, рисунков, печатных текстов и т. п.).

Микроформы служат защитной копией подлинника. Основа микрографической пленки – plastic bases. Она является важнейшим фактором, определяющим долговечность и сохранность плёнки. В страховых (архивных) фондах хранят эталонные негативы первого поколения (мастер-негативы), которые используются при микрофильмировании рукописей, архивных материалов и редких изданий.

В микрографии также используют везикулярные, фототермопластичные и электрофотографические плёнки. Они применяются, главным образом, для рабочих микроформ. Микроносители применяется в информационных центрах, архивах, библиотеках, научно-исследовательских, проектно-конструкторских и других учреждениях.

Относительно дешёвым и широко распространенным видом носителя аудиовидеоданных являются магнитные ленты и диски. Они удобны в эксплуатации. Разработаны надёжные способы физической защиты магнитных носителей от повреждений, возникновения ошибок при считывании и самопроизвольного исчезновения данных. Так, рекомендуется каждые шесть месяцев проводить тщательную намотку, очистку и перемотку магнитных лент в обе стороны, а копирование – каждые 12 месяцев. Государственное агентство Великобритании по ЭВМ считает, что при нормальных условиях магнитные ленты могут храниться до трёх лет, но рекомендует осуществлять проверку образцов через каждые 18 месяцев.

Современным способом записи представляемых пользователям аудиовизуальных данных является их «оцифровка» с последующей записью на компакт-диски. Работы по созданию способа цифровой записи и воспроизведения звука интенсивно велись с начала 70-х годов ХХ века. В конце 1982 года в продаже появились первые компакт-диски.

Срок службы компакт-дисков значительно сокращают чрезмерно высокая температура, влажность или прямой солнечный свет. Поэтому рекомендуется хранить диски в прохладном, тёмном и сухом месте.

Устройство хранения информации

Устройство хранения информации НЖМД объёмом 45 Мб 1980-х годов выпуска, и 2000-х годов выпуска Модуль оперативной памяти, вставленный в материнскую плату

Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и ЦП, является неизменной частью компьютера с 1940-х.

На бытовом уровне слово «память» имеет более узкое значение — полупроводниковая память с произвольным доступом (RAM), используемая в качестве ОЗУ персонального компьютера (планка или модуль памяти). Однако понятие памяти гораздо шире.

Память компьютера всегда имела иерархическую структуру и предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.

Наиболее известны средства машинного хранения данных, используемые в персональных компьютерах: модули оперативной памяти, жёсткие диски (винчестеры), дискеты (гибкие магнитные диски), CD- или флеш-памяти.

  • 1 Функции памяти
  • 2 Физические основы функционирования
  • 3 Классификация
    • 3.1 Иерархическая
    • 3.2 По возможности записи и перезаписи
    • 3.3 По энергозависимости
    • 3.4 По виду физического носителя и принципа рЕМА
    • 3.5 По назначению, организации памяти и-или доступа
    • 3.6 Первичная и вторичная память
    • 3.7 Произвольный и последовательный доступ
    • 3.8 Блочный и файловый доступ
  • 4 Типы запоминающих устройств
  • 5 См. также
  • 6 Литература

Функции памяти

Компьютерная память обеспечивает поддержку одной из функций современного компьютера, — способность длительного хранения информации. Вместе с центральным процессором запоминающее устройство являются ключевыми звеньями так называемой архитектуры фон Неймана, — принципа заложенного в основу большинства современных компьютеров общего назначения.

Первые компьютеры использовали запоминающие устройства исключительно для хранения обрабатываемых данных. Их программы реализовывались на аппаратном уровне в виде жёстко заданных выполняемых последовательностей. Любое перепрограммирование требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации, перестройки блоков и устройств и т. п. Использование архитектуры фон Неймана, предусматривающей хранение компьютерных программ и данных в общей памяти, коренным образом переменило ситуацию.

Любая информация может быть измерена в битах и потому, независимо, на каких принципах функционирует цифровой компьютер (а современные компьютеры как правило работают в двоичной системе счисления), числа, текстовая информация, изображения, звук, видео и другие виды данных можно представить последовательностями битовых строк или двоичными числами. Это позволяет компьютеру легко манипулировать данными при условии достаточной ёмкости системы хранения. Например, для хранения целого романа достаточно иметь устройство памяти общим объёмом около одного мегабайта.

К настоящему времени создано множество разнообразных устройств, предназначенных для хранения данных, многие из которых основаны на использовании самых разных физических эффектов. Универсального решения не существует, каждое содержит те или иные недостатки. Поэтому компьютерные системы обычно оснащаются несколькими видами систем хранения, основные свойства которых обуславливают их использование и назначение.

Физические основы функционирования

В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям. В современной компьютерной технике часто используются физические свойства полупроводников, когда прохождение тока через полупроводник или его отсутствие трактуются как наличие логических сигналов 0 или 1. Устойчивые состояния, определяемые направлением намагниченности, позволяют использовать для хранения данных разнообразные магнитные материалы. Наличие или отсутствие заряда в конденсаторе также может быть положено в основу системы хранения. Отражение или рассеяние света от поверхности CD, DVD или Blu-ray диска также позволяет хранить информацию.

Классификация

Иерархическая

В зависимости от назначения и особенностей реализации устройств компьютерной памяти, по-разному подходят и к вопросам их классификации.

Так, при рассмотрении удалённости и доступности памяти для центрального процессорного устройства различают: первичную, вторичную или третичную память.

Способность или неспособность к хранению данных в условиях отключения внешних источников питания определяют энергонезависимость или энергозависимость устройств хранения данных.

Особенности механизмов чтения-записи отличают устройства памяти только для чтения (ПЗУ), доступные для (WORM) или пригодные для полноценного выполнения операций чтения-записи. Порядок выборки определяет память произвольного или последовательного доступа с блочной или файловой адресацией.

Исторически сложилось так, что наименования конкретных устройств и типов памяти отражают (или даже не отражают вовсе) какую-либо их особенность, хотя исходно термин принадлежит к более широкому классу устройств. Общеизвестный пример такого рода — «микросхемой CMOS» в IBM PC называют энергонезависимое устройство, хранящее настройки BIOS и содержащее часы. Хотя по технологии CMOS могут быть изготовлены и многие другие части компьютера. Поэтому довольно часто к вопросу классификации подходят проще, например, различая устройства в зависимости от используемого типа носителя — полупроводниковая память, оптическая память, магнитооптическая память, магнитная память и т. п.

По возможности записи и перезаписи

Иногда память, содержимое которой не меняется в процессе штатной работы устройства по прямому назначению, называется ПЗУ (англ. Read-Only Memory, ROM) по способу использования в устройстве, а не по внутреннему её устройству или организации (например, такую роль может выполнять дискета, флеш-карта или жёсткий диск, на которых установлена защита от записи). В этом случае изменение её содержимого может производиться и пользователем, например, в специальном режиме, в частности «обновление прошивки (англ. Upgrade firmware)», а также в сервис-центре или производителем оборудования на этапе производства.

В зависимости от возможности записи и перезаписи данных, устройства памяти подразделяется на следующие типы:

ЗУ с записью-считыванием (англ. read-write memory) — тип памяти, дающей возможность пользователю помимо считывания данных производить их исходную запись, стирание и-или обновление. К этому виду могут быть отнесены оперативная память, ОЗУ (англ. random access memory, RAM), кэш-память (англ. cache memory), а также программируемое постоянное запоминающее устройство, ППЗУ (англ. programmable read only memory, PROM).

Постоянное запоминающее устройство, ПЗУ — тип памяти ЗУ, предназначенный для хранения и считывания данных, которые никогда не изменяются. Запись данных на ПЗУ производится в процессе его изготовления, поэтому пользователем изменяться не может. Наиболее распространены ПЗУ, выполненные на интегральных микросхемах (БИС, СБИС) и оптических дисках CD-ROM и DVD-ROM.

Программируемое постоянное запоминающее устройство, ППЗУ — тип памяти, в котором возможна запись или смена данных путём воздействия на носитель информации электрическими, магнитными и-или электромагнитными (в том числе ультрафиолетовыми или другими) полями, часто под управлением специальной программы. Различают ППЗУ с однократной записью и стираемые ППЗУ (англ. EPROM, Erasable PROM), в том числе:

  • Электрически программируемое ПЗУ, ЭППЗУ (англ. Electrically Alterable Read Only Memory, EAROM)
  • Электрически стираемое программируемое ПЗУ, ЭСПЗУ (англ. Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, англ. flash memory), отличающиеся высокой скоростью доступа и возможностью быстрого стирания данных

    По энергозависимости

    Энергонезависимая память (англ. nonvolatile storage) — ЗУ, записи в которых не стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относятся все виды ПЗУ и ППЗУ.

    Энергозависимая память (англ. volatile storage) — ЗУ, записи в которых стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относится ОЗУ, кэш-память.

    (англ. dynamic storage) — разновидность энергозависимой полупроводниковой памяти, в которой хранимая информация с течением времени разрушается, поэтому для сохранения записей необходимо производить их периодическое восстановление (регенерацию), которое выполняется под управлением специальных внешних схемных элементов.

    (англ. static storage) — разновидность энергозависимой полупроводниковой памяти, которой для хранения информации достаточно сохранения питающего напряжения, а регенерация не требуется.

    По виду физического носителя и принципа рЕМА

    Некоторые виды памяти могут носить сразу два и более «родовых» наименования по принципу работы.

    Акустическая память (англ. acoustic storage) — в качестве среды для записи и хранения данных используются замкнутые акустические линии задержки.

    Голографическая память (англ. holographic storage) — в качестве среды для записи и хранения используется пространственная графическая информация, отображаемая в виде интерференционных структур.

    Емкостная память (англ. capacitor storage) — вид ЗУ, использующий в качестве среды для записи и хранения данных элементы электрической цепи — конденсаторы.

    Криогенная память (англ. cryogenic storage) — в качестве среды для записи и хранения данных используются материалы, обладающие сверхпроводимостью.

    Лазерная память (англ. laser storage) — вид памяти, в котором запись и считывание данных производятся лучом лазера (CD-R/RW, DVD+R/RW, DVD-RAM).

    Магнитная память (англ. magnetic storage) — вид памяти, использующий в качестве среды для записи и хранения данных магнитный материал. Наиболее широко использующимися устройствами реализации магнитной памяти в современных ЭВМ являются накопители на магнитных лентах (НМЛ), магнитных (жестких и гибких) дисках (НЖМД и НГМД). Некоторые разновидности имеют собственные наименования:

    • Память на магнитной проволоке (англ. plated wire memory) — на ней строится автоматика авиационных «чёрных ящиков» благодаря высокой сохранности даже повреждённого носителя при аварийных ситуациях.
    • Память на магнитной пленке (англ. thin-film memory), наносимой на некоторую подложку, например стеклянную.
    • Ферритовая память (англ. core storage) — на ферритовых сердечниках, через которые пропущены тонкие медные проводники.
    • Память на цилиндрических магнитных доменах — использует генерацию и управляемое перемещение в неподвижном магнитном материале областей намагниченности (доменов). Имеет последовательный доступ, энергонезависима. Долгое время сохраняла лидерство в плотности хранения информации среди энергонезависимых устройств.
    • Магнитооптическая память (англ. magnetooptics storage) — вид памяти, использующий магнитный материал, запись данных на который возможна только при нагреве до температуры Кюри (порядка 1450 °C), осуществляемом в точке записи лучом лазера (объём записи на стандартные 3,5 и 5,25 дюймовые гибкие диски составляет при этом соответственно до 600 Мб и 1,3 Гб, существовали и MO диски меньшего объёма). В 2002 году компания Fujitsu выпустила магнитооптические накопители DynaMO 2300U2 и дискеты к ним (стандартный размер дискет — 3,5 дюйма) ёмкостью 2,3 Гбайт.
    • Сегнетоэлектрическая память англ. Ferroelectric RAM) — статическая оперативная память с произвольным доступом, ячейки которой сохраняют информацию, используя сегнетоэлектрический эффект («ferroelectric» переводится «сегнетоэлектрик, сегнетоэлектрический», а не «ферромагнетик», как можно подумать). Ячейка памяти представляет собой две токопроводящие обкладки, и плёнку из сегнетоэлектрического материала. В центре сегнетоэлектрического кристалла имеется подвижный атом. Приложение электрического поля заставляет его перемещаться. В случае, если поле «пытается» переместить атом в положение, например, соответствующее логическому нулю, а он в нём уже находится, через сегнетоэлектрический конденсатор проходит меньший заряд, чем в случае переключения ячейки. На измерении проходящего через ячейку заряда и основано считывание. При этом процессе ячейки перезаписываются, и информация теряется(требуется регенерация). Исследованиями в этом направлении занимаются фирмы Hitachi совместно с Ramtron, Matsushita с фирмой Symetrix. По сравнению с флеш-памятью, ячейки FRAM практически не деградируют — гарантируется до 1010 циклов перезаписи.

    Молекулярная память (англ. molecular storage) — вид памяти, использующей технологию атомной тунельной микроскопии, в соответствии с которой запись и считывание данных производится на молекулярном уровне. Носителями информации являются специальные виды плёнок. Головки, считывающие данные, сканируют поверхность плёнки. Их чувствительность позволяет определять наличие или отсутствие в молекулах отдельных атомов, на чём и основан принцип записи-считывания данных. В середине 1999 года эта технология была продемонстрирована компанией Nanochip. В основе архитектуры устройств записи-считывания лежит технология MARE (Molecular Array Read-Write Engine). Достигнуты следующие показатели по плотности упаковки: ~40 Гбит/см² в устройствах чтения/записи и 128 Гбит/см² в устройствах с однократной записью, что считается в 6 раз выше, чем у экспериментальных образцов, которые основаны на классической технологии магнитной записи, и более чем в 25 раз превосходит лучшие её образцы, находящиеся в серийном производстве. Однако текущие (2008 год) достижения в скорости записи и считывания информации таким способом не позволяют говорить о массовом применении этой технологии.

    Полупроводниковая память (англ. semiconductor storage) — вид памяти, использующий в качестве средств записи и хранения данных микроэлектронные интегральные схемы (БИС и СБИС). Преимущественное применение этот вид памяти получил в ПЗУ и ОЗУ ЭВМ, поскольку он характеризуется высоким быстродействием. Сравнительно недавно объём памяти, реализуемой на одной твердотельной (полупроводниковой) плате, ограничивался единицами Мбайт. Однако в настоящее время (2008 год) технологические достижения позволяют говорить о массовом использовании памяти в единицы и десятки гигабайт, а также о применении полупроводниковой памяти в качестве внешних носителей.

    • Исторически первыми были устройства, в которых состояние сохранялось в триггере — комбинации из двух и более транзисторов или, ранее, электронных ламп.
    • В дальнейшем большей плотности хранения при большем быстродействии достигли устройства емкостной памяти.

    Фазоинверсная память (англ. Phase Change Rewritable storage, PCR) — разновидность лазерной (дисковой) памяти, использующей свойства некоторых полимерных материалов в точке лазерного нагрева в зависимости от температуры изменять фазовое состояние вещества (в частности кристаллизоваться или плавиться с возвращением в исходное состояние), а вместе с ним — и характеристики отражения. Указанная технология позволяет создавать оптические диски (650 Мб) для многократной перезаписи данных. Разработкой данной технологии занимается ряд компаний, включая Panasonic и Toshiba. Дальнейшее развитие этих принципов привело к развитию DVD, Blue-Ray технологий.

    Электростатическая память (англ. electrostatic storage) — вид памяти, в котором носителями данных являются накопленные заряды статического электричества на поверхности диэлектрика.

    По назначению, организации памяти и-или доступа

    Автономное ЗУ (англ. off-line storage) — вид памяти, не допускающий прямого доступа к ней со стороны центрального процессора: обращение к ней, а также управление ею производится вводом в систему специальных команд и через посредство оперативной памяти.

    Адресуемая память (англ. addressed memory) — вид памяти, к которой может непосредственно обращаться центральный процессор.

    Ассоциативное ЗУ, АЗУ (англ. associative memory, content-addressable memory, CAM) — вид памяти, в котором адресация осуществляется на основе содержания данных, а не их местоположения, чем обеспечивается ускорение поиска необходимых записей. С указанной целью поиск в ассоциативной памяти производится на основе определения содержания в той или иной её области (ячейке памяти) слова, словосочетания, символа и т. п., являющихся поисковым признаком.

    Существуют различные методы реализации АЗУ, в том числе использующие методы поиска основанные на «точном совпадении», «близком совпадении», «маскировании» слова-признака и т. д., а также различные процедуры реализации поиска, например, кэширования с целью производства «наилучшей оценки» истинного адреса, за которой следует проверка содержимого ячейки с вычисленным адресом. Некоторые ассоциативные ЗУ строятся по принципу последовательного, другие — параллельного сравнения признаков поиска (так называемые ортогональные ЗУ). Параллельные ассоциативные ЗУ нашли применение в организации кэш-памяти и виртуальной памяти. Ассоциативные ЗУ, потенциально, являются базой для построения высокоэффективных Лисп-процессоров и систем.

    Буферное ЗУ (англ. buffer storage) — вид ЗУ, предназначенный для временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами ЭВМ

    Виртуальная память (англ. virtual memory):

    • Способ организации памяти, в соответствии с которым часть внешней памяти ЭВМ используется для расширения её «внутренней» (основной, оперативной) памяти. Например, содержимое некоторой области, не используемой в данный момент времени «внутренней» памяти, хранится на жёстком диске и возвращается в оперативную память по мере необходимости.
    • Область (пространство) памяти, предоставляемая отдельному пользователю или группе пользователей и состоящая из основной и внешней памяти ЭВМ, между которыми организован так называемый постраничный обмен данными. С указанной целью всё адресное пространство делится на страницы памяти. Поиск адресов страниц производится в ассоциативной памяти.

    Временная память (англ. temporary storage) — специальное запоминающее устройство или часть оперативной памяти или внешней памяти, резервируемые для хранения промежуточных результатов обработки.

    Вспомогательная память (англ. auxiliary storage) — часть памяти ЭВМ, охватывающая внешнюю и наращенную оперативную память.

    Вторичная память (англ. secondary storage) — вид памяти, который в отличие от основной памяти имеет большее время доступа, основывается на блочном обмене, характеризуется большим объёмом и служит для разгрузки основной памяти.

    Гибкая память (англ. elastic storage) — вид памяти, позволяющей хранить переменное число данных, пересылать (выдавать) их в той же последовательности, в которой принимает, и варьировать скорость вывода.

    Дополнительная память (англ. add-in memory) — вид устройства памяти, предназначенного для увеличения объёма основной оперативной или внешней памяти на жёстком магнитном диске (ЖМД), входящих в основной комплект поставки ЭВМ.

    Иерархическая память (англ. hierarchical storage) — вид памяти, имеющей иерархическую структуру, на верхнем уровне которой используется сверхоперативное запоминающее устройство, а на нижнем уровне — архивное ЗУ сверхбольшой ёмкости.

    Кеш-память (англ. cache memory) — часть архитектуры устройства или программного обеспечения, осуществляющая хранение часто используемых данных для предоставления их в более быстрый доступ, нежели кешируемая память.

    Коллективная память, память коллективного доступа (англ. shared memory):

    • Память, доступная множеству пользователей, которые могут обращаться к ней одновременно или последовательно.
    • Память, связанная одновременно с несколькими процессорами для обеспечения их взаимодействия при совместно решаемых ими задачах и использовании общих для них программных средств.

    Корректирующая память (англ. patch memory) — часть памяти ЭВМ, предназначенная для хранения адресов неисправных ячеек основной памяти. Также используются термины «relocation table» и «remap table».

    Локальная память (англ. local memory) — «внутренняя» память отдельного устройства ЭВМ (процессора, канала и т. п.), предназначенная для хранения управляющих этим устройством команд, а также сведений о состоянии устройства.

    Магазинная (стековая) память (англ. pushdown storage) — вид памяти, являющийся аппаратной реализацией магазинного списка — стека, запись и считывание в котором осуществляются через одну и ту же ячейку — вершину стека. Это память абстрактного типа.

    Матричная память (англ. matrix storage) — вид памяти, элементы (ячейки) которой имеют такое расположение, что доступ к ним осуществляется по двум или более координатам.

    Многоблочная память (англ. multibunk memory) — вид оперативной памяти, организованной из нескольких независимых блоков, допускающих одновременное обращение к ним, что повышает её пропускную способность. Часто употребляется термин «интерлив» (калька с англ. interleave — перемежать) и может встречаться в документации некоторых фирм «многоканальная память» (англ. Multichanel).

    Многовходовая память (англ. multiport storage memory) — устройство памяти, допускающее независимое обращение с нескольких направлений (входов), причём обслуживание запросов производится в порядке их приоритета.

    Многоуровневая память (англ. multilevel memory) — организация памяти, состоящая из нескольких уровней запоминающих устройств с различными характеристиками и рассматриваемая со стороны пользователей как единое целое. Для многоуровневой памяти характерна страничная организация, обеспечивающая «прозрачность» обмена данными между ЗУ разных уровней.

    Непосредственно управляемая (оперативно доступная) память (англ. on-line storage) — память, непосредственно доступная в данный момент времени центральному процессору.

    Объектно-ориентированная память (англ. object storage) — память, система управления которой ориентирована на хранение объектов. При этом каждый объект характеризуется типом и размером записи.

    Оверлейная память (англ. overlayable storage) — вид памяти с перекрытием вызываемых в разное время программных модулей.

    Память параллельного действия (англ. parallel storage) — вид памяти, в которой все области поиска могут быть доступны одновременно.

    Перезагружаемая управляющая память (англ. reloadable control storage) — вид памяти, предназначенный для хранения микропрограмм управления и допускающий многократную смену содержимого — автоматически или под управлением оператора ЭВМ.

    Перемещаемая память (англ. data-carrier storage) — вид архивной памяти, в которой данные хранятся на перемещаемом носителе. Непосредственный доступ к ним от ЭВМ отсутствует.

    Память последовательного действия (англ. sequential storage) — вид памяти, в которой данные записываются и выбираются последовательно — разряд за разрядом.

    Память процессора, процессорная память (англ. processor storage) — память, являющаяся частью процессора и предназначенная для хранения данных, непосредственно участвующих в выполнении операций, реализуемых арифметико-логическим устройством и устройством управления.

    Память со встроенной логикой, функциональная память (англ. logic-in-memory) — вид памяти, содержащий встроенные средства логической обработки (преобразования) данных, например их масштабирования, преобразования кодов, наложения полей и др.

    Рабочая (промежуточная) память (англ. working (intermediate) storage):

    • Часть памяти ЭВМ, предназначенная для размещения временных наборов данных.
    • Память для временного хранения данных.

    Реальная память (англ. real storage) — вся физическая память ЭВМ, включая основную и внешнюю память, доступная для центрального процессора и предназначенная для размещения программ и данных.

    Регистровая память (англ. register storage) — вид памяти, состоящей из регистров общего назначения и регистров с плавающей запятой. Как правило, содержится целиком внутри процессора.

    Свободная (доступная) память (англ. free space) — область или пространство памяти ЗУ, которая в данный момент может быть выделена для загрузки программы или записи данных.

    Семантическая память (англ. semantic storage) — вид памяти, в которой данные размещаются и списываются в соответствии с некоторой структурой понятийных признаков.

    Совместно используемая (разделяемая) память (англ. shareable storage) — вид памяти, допускающий одновременное использование его несколькими процессорами.

    Память с защитой, защищённое ЗУ (англ. protected storage) — вид памяти, имеющий встроенные средства защиты от несанкционированного доступа к любой из его ячеек.

    Память с последовательным доступом (англ. sequential access storage) — вид памяти, в которой последовательность обращённых к ним входных сообщений и выборок данных соответствует последовательности, в которой организованы их записи. Основной метод поиска данных в этом виде памяти — последовательный перебор записей.

    Память с прямым доступом, ЗУ с произвольной выборкой (ЗУПВ) (англ. Random Access Memory, RAM) — вид памяти, в котором последовательность обращённых к ним входных сообщений и выборок данных не зависит от последовательности, в которой организованы их записи или их местоположения.

    Память с пословной организацией (англ. word-organized memory) — вид памяти, в которой адресация, запись и выборка данных производится не побайтно, а пословно.

    Статическая память (англ. static storage) — вид памяти, в котором положение данных и их значение не изменяются в процессе хранения и считывания. Разновидностью этого вида памяти является статическое ЗУПВ .

    Страничная память (англ. page memory) — память, разбитая на одинаковые области — страницы. Обмен с такой памятью осуществляется страницами.

    Управляющая память (англ. control storage) — память, содержащая управляющие программы или микропрограммы. Обычно реализуется в виде ПЗУ.

    Различные типы памяти обладают разными преимуществами, из-за чего в большинстве современных компьютеров используются сразу несколько типов устройств хранения данных.

    Первичная и вторичная память

    Первичная память характеризуется наибольшей скоростью доступа. Центральный процессор имеет прямой доступ к устройствам первичной памяти; иногда они даже размещаются на одном и том же кристалле.

    В традиционной интерпретации первичная память содержит активно используемые данные (например, программы, работающие в настоящее время, а также данные, обрабатываемые в настоящее время). Обычно бывает высокоскоростная, относительно небольшая, энергозависимая (не всегда). Иногда её называют основной памятью.

    Вторичная память также называется периферийной. В ней обычно хранится информация, не используемая в настоящее время. Доступ к такой памяти происходит медленнее, однако объёмы такой памяти могут быть в сотни и тысячи раз больше. В большинстве случаев энергонезависима.

    Однако это разделение не всегда выполняется. В качестве основной памяти может использоваться диск с произвольным доступом, являющийся вторичным запоминающим устройством (ЗУ). А вторичной памятью иногда называются отключаемые или извлекаемые ЗУ, например, ленточные накопители.

    Во многих КПК оперативная память и пространство размещения программ и данных находится физически в одной памяти, в общем адресном пространстве.

    Произвольный и последовательный доступ

    ЗУ с произвольным доступом отличаются возможностью передать любые данные в любом порядке. Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ и винчестер — примеры такой памяти.

    ЗУ с последовательным доступом, напротив, могут передавать данные только в определённой последовательности. Ленточная память и некоторые типы флеш-памяти имеют такой тип доступа.

    Блочный и файловый доступ

    На винчестере, используются 2 типа доступа. Блочный доступ предполагает, что вся память разделена на блоки одинаковых размеров с произвольным доступом. Файловый доступ использует абстракции — папки с файлами, в которых и хранятся данные. Другой способ адресации — ассоциативная использует алгоритм хеширования для определения адреса.

    Типы запоминающих устройств

    • Полупроводниковая:
      • EPROM
      • Флеш-память
      • NVRAM
      • RAM ОЗУ ЗУПВ
      • ROM ПЗУ
      • WRAM
      • Кэш-память
      • Память на линиях задержки
      • Магнитный барабан
      • Память на магнитных сердечниках
      • Core rope memory
      • Магнитная лента
      • Дисковая память:
        • НГМД
        • НЖМД винчестер
      • Магнитооптическая
      • Оптическая:
        • CD-ROM
        • DVD-RAM
        • DVD-ROM
        • DVD-R
        • DVD+R
        • DVD-RW
        • HD DVD
        • Blu-ray
      • Голографическая память
      • Память на ЦМД ЦМД-ЗУ
      • Магнитный диск
      • Memory stick
      • Mylar tape
      • Перфолента
      • Перфокарта
      • Smartdisk
      • Thin film memory
      • Селектроновая трубка (электростатическая запоминающая трубка)
      • Трубка Вильямса, запоминающая ЭЛТ

      См. также

      • Виртуальная память
      • Защита от записи
      • Защита памяти
      • Носитель информации
      • Распределение памяти
      • Режим ожидания
      • Управление памятью
      • Утечка памяти
      • Файл
      • Форматы файлов
      • Программы тестирования производительности
      • Абстрактные типы памяти
      • memtest

      Литература

      • Память // Словарь компьютерных терминов = Dictionary of Personal Computing / Айен Синклер; Пер. с англ. А. Помогайбо — М.: Вече, АСТ, 1996. — С. 177, ISBN 5-7141-0309-2.

      Ссылки

      • Глава 1. Общие принципы организации памяти ЭВМ

Устройства хранения информации.

Устройства хранения информации — любые аппаратные средства, способные к хранению информации или временно или постоянно.

Есть два типа устройств хранения, используемых в компьютерах: первичные устройства памяти, такие как RAM и вторичные устройства хранения, такие как жесткий диск. Вторичные устройства хранения информации могут быть съемными, внутренними, или внешними.

Без устройства хранения информации Ваш компьютер был бы не в состоянии сохранять любые настройки или информацию считался бы простым терминалом.

Примеры устройств хранения информации.

Магнитные устройства хранения информации.

Жесткий диск

Сегодня, магнитное хранение — один из наиболее распространенных типов хранения, используемый с компьютерами, и является технологией, которую используют компьютерные жесткие диски.

  • Дискета
  • Жесткие диски
  • SuperDisk
  • Кассеты с лентой
  • Дискеты zip

Оптические устройства хранения информации.

CD диски

Еще одним из основных методов хранения информации является оптическое хранение, которое использует лазеры и световые сигналы как метод чтения и записи данных.

  • Диски Blu-ray
  • Диски CD-ROM
  • Диски CD-R и CD-RW
  • DVD-R, DVD+R, DVD-RW и диски DVD+RW

Устройства флэш-памяти.

USB флэш накопитель

  • Флэш-память начинает заменять магнитные носители, поскольку эта технология становится более дешевой, более эффективной и надежно.
  • Флэш накопители
  • Карты памяти
  • Memory stick
  • SSD

Онлайн и облако.

Хранить данные онлайн и в «облачных» хранилищах становится популярным, поскольку людям необходимо получать доступ к своим данным больше чем с одного устройства.

  • «Облачные» хранилища
  • Сетевые среды передачи данных (Network media)

Бумажное хранение

На заре своего развития компьютеры не имели вышеупомянутых технологий для того, чтобы хранить информацию и должны были полагаться на бумагу. Сегодня, эти формы хранения редко встречаются или используются.

  • OMR
  • Перфокарта

При сохранении чего-либо на компьютере он может спросить у Вас, куда сохранить информацию. По умолчанию большая часть информации сохраняется на Вашем компьютерном жестком диске. Если Вы захотите переместить информацию на другой компьютер, сохраните ее на съемное устройство хранения, такое как карта флэш-памяти.

Примечание Следует иметь в виду, что, несмотря на то, что эти устройства действительно отправляют и получают информацию, их не считают устройствами ввода данных или устройствами вывода.

Технологии и средства хранения и обработки данных

Защитите бизнес от информационных рисков:

  • конфиденциальность корпоративных данных;
  • разграничение доступов;
  • управление паролями каждого сотрудника.

Для того чтобы узнать, почему падает посещаемость сайта и снижаются позиции в поиске — следует провести технический аудит.
Где можно заказать технический аудит?
Согласно последним требованиям поисковых систем наличие адаптивного сайта является одним из важных условий выхода на топовые позиции.
Где можно заказать адаптивный сайт «под ключ»?
Успех бизнеса в интернете напрямую связан с показателями конверсии — чем больше активных пользователей, тем выше продажи.
Как можно повысить конверсию?
Получить новый сайт можно с льготным годовым администрированием.
Разработка и поддержка проектов…
Корпоративные социальные сети способны повышать лояльность сотрудников компании и отражать настроение внутри коллектива.
Ознакомиться с соцсетью для бизнеса…
Система DynaAds — это сочетание полезного контента и нативной рекламы, отвечающих потребностям целевой аудитории.
Как работает DynaAds?

Надежное хранение данных – задача, которую приходится решать каждой организации. Проблемы возникают, когда повышаются объемы информации и растут требования к ее защите. Современные системы хранения данных – это сложные программно-аппаратные комплексы, каждый из которых специально разрабатывается под нужды конкретного заказчика.

Что именно нужно компаниям, чтобы организовать работу с информацией наилучшим образом? Сориентироваться на высокотехнологичном рынке – непростая, но разрешимая задача. Давайте разбираться по порядку.

Что такое СХД и почему в ней возникла необходимость

Система хранения данных (СХД) представляет собой конгломерат программного обеспечения и специализированного оборудования, предназначенный для хранения и передачи информации больших объемов. Особенностью СХД является оптимальное распределение ресурсов при хранении информации на дисковых площадках

Необходимость в СХД возникла, когда массивы хранимой и передаваемой информации превысили все мыслимые на тот момент пределы. Согласно данным TAdviser, c 2010 г. объем хранимой информации каждый год возрастает примерно на 50% от ее первоначального объема. Растет и стоимость информации, поскольку от нее напрямую зависят все бизнес-процессы. TAdviser отмечает, что в России в третьем квартале 2014 года наблюдался рост емкости систем хранения данных на 22,3%, а стоимость СХД, поставленных на российском рынке, превысила $114,38 млн.

Надежное хранение данных и быстродействие доступа к ним требуют организации средств хранения, как отдельной подсистемы вычислительных комплексов. Эта подсистема должна быть грамотно спроектирована и внедрена, чтобы обеспечить возможность восстановления утраченных данных.

Применение СХД

Системы хранения данных в настоящее время применяются повсеместно: от хранения архивов видеонаблюдения в магазинах до работы с информацией в госструктурах, банках и на крупных предприятиях. В качестве отдельных примеров организации современных многоуровневых СХД последнего времени можно привести проекты агропромышленного холдинга «Разгуляй», «Банка Хоум Кредит», «Райффайзенбанка», телекоммуникационной компании «Мегафон».

Разработчики систем хранения данных

Наиболее авторитетны на рынке разработчики, располагающие обширными партнерскими и сервисными сетями по всему миру, вкладывающие крупные средства в создание и маркетинг новой продукции, имеющие миллиардные обороты в секторе СХД. Это такие известные и уважаемые бренды, как Dell, EMC, Fujitsu, Hitachi, HP, Violin, Symantec, NetApp, Oracle. Они контролируют около 80% рынка.

Организация системы хранения данных

СХД должна быть масштабируемой, то есть гибкой, отказо- и катастрофоустойчивой. Необходимо обеспечивать ее соответствие стандартам и требованиям информационной и физической безопасности.

В случаях, когда требуется хранение больших объемов данных, важно не просто создать СХД, но и сделать ее оптимальной для решения конкретных задач компании.

Варианты подключений

  • «Внутреннее» (подключения устройств и жестких дисков внутри одного хранилища: SCSI, Serial Attached SCSI (SAS), Serial ATA (SATA), Fibre Channel (FC). Накопитель устанавливается непосредственно на сервер.
  • «Внешнее» (FC, Fibre Channel over Ethernet (FCoE), SCSI, iSCSI. Накопитель подключается к серверу с помощью шины).
  • Кластерное (Infiniband). Подключение, организованное на основе кластеров (подсетей). Позволяет передавать данные с высокими скоростями за счет оптимальной маршрутизации

Основные элементы

СХД состоит из накопителей информации, серверов, инфраструктуры, обеспечивающей связь между ними, и системы управления.

Типы СХД

Системы хранения данных по типу накопителей информации делятся на три больших группы.

  • Дисковые. Используются самые первые, распространенные и недорогие накопители. В современных условиях существенным недостатком становится то, что скорость передачи информации ограничивается скоростью вращения шпинделя, на котором закреплены пластины жесткого диска, однако современные дисковые СХД очень экономичные и «умные» в сравнении с их предшественниками.
  • Ленточные (кассетные). Мобильность кассет в сочетании с возможностью длительного хранения и восстановления информации делают их популярным средством для создания надежного электронного архива с физическим ограничением доступа к информации. Широко используются в мультимедийных библиотеках, где особенно важна низкая стоимость терабайта информации.
  • Флэш. Полупроводниковые накопители отличаются высочайшей скоростью работы. Если у жесткого диска на обработку запроса уходит в среднем 6–7 мс, то для флэш-накопителей этот показатель достигает 0,1 мс. Таким образом, количество транзакций в секунду возрастает на 1–2 порядка. До недавнего времени флэш-накопители считались дорогими и использовались в гибридных системах вместе с дисковыми. Сейчас ситуация меняется и все чаще внедряются СХД полностью на флэш-накопителях, которые позволяют существенно сэкономить пространство серверов.

Технологии хранения

Говоря о технологиях хранения, невозможно обойти вниманием термин RAID. Redundant array of independent disks — избыточный массив независимых дисков — это технология виртуализации данных, которая объединяет несколько дисков в логический элемент для повышения производительности. В зависимости от выбранного типа RAID, технологии хранения делятся на два класса:

  • С использованием аппаратного RAID. Более дорогое и не всегда оправданное решение, связанное с покупкой дополнительного компьютерного «железа» с собственной памятью и выделенным процессором. Аппаратный RAID требуется при наличии в системе как минимум четырех и более накопителей.
  • С использованием программного RAID. В этой технологии используются контроллеры на материнской плате, которые не имеют своей памяти и выделенного процессора. Они используют от 2-5% ресурсов центрального процессора сервера. Не менее надежны, чем аппаратные решения, используются в небольших системах.

Устройства хранения

  • DAS. Накопители ставятся непосредственно в сервер для получения дополнительного пространства со сравнительно быстрым доступом. Самый простой и недорогой вариант.
  • NAS. Хранилище, подключаемое по сети. Отличается гибкостью и централизованным управлением, однако скорость доступа ограничена скоростью сети.
  • SAN. Хранилище, подключаемое через оптико-волоконный кабель. Сочетает в себе все плюсы NAS с высокой скоростью доступа.

Создание системы хранения данных

Для создания хранилищ данных требуется разработка логической модели, которая будет полностью отражать ожидания клиента и возможности разработчика. После этого можно рассматривать технологические аспекты – например, размеры хранилища. Логическая модель может содержать тысячи атрибутов и связей.

Стоимость СХД варьируется в зависимости от масштаба, логической модели и оборудования. В одних случаях речь идет о сотнях тысяч рублей, в других – о десятках миллионов. На создание СХД может уйти от одного месяца до полугода. Важным фактором, который следует учитывать, является необходимость сервисной поддержки оборудования. Ее можно заказать непосредственно в представительстве мирового производителя или у локальной IT-компании. Во втором случае стоимость владения СХД заметно снизится.