Главная > Программы > Сообщение о носители информации магнитные оптические диски. Реферат "носители информации"

Сообщение о носители информации магнитные оптические диски. Реферат "носители 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

Что было известно первому человеку? Как убить мамонта, бизона или поймать кабана. В эпоху палеолита хватало стен в пещере, чтобы зафиксировать все изученное. Пещерная база данных целиком бы уместилась на скромную флешку размером мегабайт. За 200000 лет своего существования мы узнали о геноме африканской лягушки, нейронных сетях и больше не рисуем на скалах. Сейчас у нас есть диски, облачные хранилища. А также другие виды носителей информации, способные сохранить на одном чипсете всю библиотеку МГУ.

Что такое носитель информации

Носитель информации - это физический объект, свойства и характеристики которого используются для записи и хранения данных. Примерами носителей информации являются пленки, компактные оптические диски, карты, магнитные диски, бумага и ДНК. Носители информации различаются по принципу осуществления записи:

  • печатная или химическая с нанесением краски: книги, журналы, газеты;
  • магнитная: HDD, дискеты;
  • оптическая: CD, Blu-ray;
  • электронная: флешки, твердотельные накопители.

Классифицируются хранилища данных по форме сигнала:

  • аналоговые, использующие для записи непрерывный сигнал: аудио компакт-кассеты и бобины для магнитофонов;
  • цифровые - с дискретным сигналом в виде последовательности чисел: дискеты, флешки.

Первые носители информации

История записи и хранения данных началась 40 тысяч лет назад, когда Homo sapiens пришла идея делать эскизы на стенах своих жилищ. Первое наскальное творчество находится в пещере Шове на юге современной Франции. Галерея содержит 435 рисунков, изображающих львов, носорогов и других представителей фауны позднего палеолита.

На смену Ориньякской культуре в бронзовом веке возник принципиально новый вид носителей информации - туппу́м. Девайс представлял собой пластину из глины и напоминал современный планшет. На поверхность с помощью тростниковой палочки - стилуса - наносились записи. Чтобы труд не размыло дождем, туппумы обжигались. Все таблички с древней документацией тщательно сортировались и хранились в специальных деревянных ящиках.

В Британском музее есть туппум, содержащий информацию о финансовой сделке, произошедшей в Месопотамии во времена правления царя Ассурбанипала. Офицер из свиты принца подтверждал продажу рабыни Арбелы. Табличка содержит его именную печать и записи о ходе операции.

Кипу и папирус

С III тысячелетия до нашей эры в Египте начинают использовать папирус. Запись данных происходит на листы, изготовленные из стеблей растения papyrus. Портативный и легкий вид носителей информации быстро вытеснил свою глиняную предшественницу. На папирусе пишут не только египтяне, но и греки, римляне, византийцы. В Европе материал использовали до XII века. Последний документ, написанный на папирусе, - папский декрет 1057 года.

Одновременно с древними египтянами, на противоположном конце планеты инки изобретают кипу, или «говорящие узелки». Информация фиксировалась с помощью завязывания узлов на прядильных нитях. Кипу хранили данные о налоговых сборах, численности населения. Предположительно использовалась нечисловая информация, но ученым ее только предстоит разгадать.

Бумага и перфокарты

С XII до середины XX века основным хранилищем данных была бумага. Ее использовали для создания печатных и рукописных изданий, книг, средств масс-медиа. В 1808 году из картона начали делать перфокарты - первые цифровые носители информации. Представляли собой листы картона с проделанными в определенной последовательности отверстиями. В отличие от книг и газет, перфокарты считывались машинами, а не людьми.

Изобретение принадлежит американскому инженеру с немецкими корнями Герману Холлериту. Впервые автор применил свое детище для составления статистики смертности и рождаемости в Нью-Йоркском Совете здравоохранения. После пробных попыток, перфокарты использовали для переписи населения США в 1890 году.

Но сама идея проделывать дырки в бумаге, чтобы записывать информацию, была далеко не новой. Еще в 1800 году перфокарты ввел в обиход француз Джозеф-Мари Жаккард для управления ткацким станком. Поэтому технологический прорыв заключался в создании Холлеритом не перфокарт, а табуляционной машины. Это был первый шаг на пути к автоматическому считыванию и вычислению информации. Компания TMC Германа Холлерита по производству табуляционных машин в 1924 году была переименована в IBM.

OMR-карты

Представляют собой листы плотной бумаги с информацией, записанной человеком в виде оптических меток. Сканер распознает метки и обрабатывает данные. OMR-карты используют для составления опросников, тестов с опциональным выбором, бюллетеней и форм, которые необходимо заполнять вручную.

Технология основана на принципе составления перфокарт. Но машина считывает не сквозные отверстия, а выпуклости, или оптические метки. Погрешность исчислений составляет менее 1 %, поэтому OMR-технологию продолжают использовать государственные учреждения, экзаменационные органы, лотереи и букмекерские конторы.

Перфолента

Цифровой носитель информации в виде длинной бумажной полоски с отверстиями. Перфорированные ленты были впервые использованы Базиле Бушоном в 1725 году для управления ткацким станком и механизирования отбора нитей. Но ленты были очень хрупкими, легко рвались и при этом дорого стоили. Поэтому их заменили на перфокарты.

С конца XIX века перфолента получила широкое применение в телеграфии, для ввода данных в компьютеры 1950-1960 годов и в качестве носителей для мини-компьютеров и станков с ЧПУ. Сейчас бобины с намотанной перфолентой стали анахронизмом и канули в Лету. На смену бумажным носителям пришли более мощные и объемные хранилища данных.

Магнитная лента

Дебют магнитной ленты в качестве компьютерного носителя информации состоялся в 1952 году для машины UNIVAC I. Но сама технология появилась гораздо раньше. В 1894 году датский инженер Вольдемар Поульсен обнаружил принцип магнитной записи, работая механиком в Копенгагенской телеграфной компании. В 1898 году ученый воплотил идею в аппарате под названием "телеграфон".

Стальная проволока проходила между двумя полюсами электромагнита. Запись информации на носитель осуществлялась посредством неравномерного намагничивания колебаний электрического сигнала. Вольдемар Поульсен запатентовал свое изобретение. На Всемирной выставке 1900 года в Париже он имел честь записать голос императора Франца-Иосифа на свой девайс. Экспонат с первой магнитной звукозаписью по сей день хранится в Датском музее науки и техники.

Когда патент Поульсена истек, Германия занялась улучшением магнитной записи. В 1930 году стальная проволока была заменена гибкой лентой. Решение использовать магнитные полосы принадлежит австрийско-немецкому разработчику Фрицу Пфлеймеру. Инженер придумал покрывать тонкую бумагу порошком оксида железа и осуществлять запись посредством намагничивания. С использованием магнитной пленки были созданы компакт-кассеты, видеокассеты и современные носители информации для персональных компьютеров.

HDD-диски

Винчестер, HDD или жесткий диск - это аппаратное устройство с энергонезависимой памятью, что означает полное сохранение информации, даже при отключенном питании. Является вторичным запоминающим устройством, состоящим из одной или нескольких пластин, на которые записываются данные с использованием магнитной головки. HDD находятся внутри системного блока в отсеке дисководов. Подключаются к материнской плате с помощью кабеля ATA, SCSI или SATA и к блоку питания.

Первый жесткий диск был разработан американской компанией IBM в 1956 году. Технологию применили в качестве нового вида носителей информации для коммерческого компьютера IBM 350 RAMAC. Аббревиатура расшифровывается как «метод случайного доступа к учету и контролю».

Чтобы вместить девайс у себя дома, потребовалась бы целая комната. Внутри диска было 50 алюминиевых пластин по 61 см в диаметре и 2,5 см шириной. Размер системы хранения данных приравнивался к двум холодильникам. Его вес составлял 900 кг. Емкость RAMAC была всего лишь 5МБ. Смешная цифра на сегодняшний день. Но 60 лет назад это расценивалось как технология завтрашнего дня. После анонсирования разработки, ежедневная газета города Сан Хосе выпустила репортаж под названием «Машина с суперпамятью!».

Размеры и возможности современных HDD

Жесткий диск - компьютерный носитель информации. Используется для хранения данных, включая изображения, музыку, видео, текстовые документы и любые созданные или загруженные материалы. Кроме того, содержат файлы для операционной системы и программного обеспечения.

Первые винчестеры вмещали до нескольких десятков Мбайт. Постоянно развивающаяся технология позволяет современным HDD хранить терабайты информации. Это около 400 фильмов со средним расширением, 80 000 песен в mp3-формате или 70 компьютерных ролевых игр, аналогичных «Скайрим», на одном устройстве.

Дискета

Floppy, или гибкий магнитный диск, - носитель информации, созданный IBM в 1967 году как альтернатива HDD. Дискеты стоили дешевле винчестеров и предназначались для хранения электронных данных. На ранних компьютерах не было CD-ROM или USB. Гибкие диски были единственным способом установки новой программы или резервного копирования.

Вместительность каждой 3,5-дюймовой дискеты была до 1,44 Мбайт, когда одна программа «весила» не менее полутора мегабайт. Поэтому версия Windows 95 появилась сразу на 13 дискетах DMF. Floppy disk на 2,88 Мбайт появился только в 1987 году. Просуществовал этот электронный носитель информации до 2011 года. В современной комплектации компьютеров отсутствуют флоппи-дисководы.

Оптические носители

С появлением квантового генератора началась популяризация оптических запоминающих устройств. Запись осуществляется лазером, а считываются данные за счет оптического излучения. Примеры носителей информации:

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

Устройство представляет собой диск, покрытый слоем поликарбоната. На поверхности находятся микроуглубления, которые считываются лазером при сканировании. Первый коммерческий лазерный диск появился на рынке в 1978 году, а в 1982 году японская компания SONY и Philips выпустили в продажу компакт-диски. Их диаметр составлял 12 см, а разрешение было увеличено до 16 бит.

Электронные носители информации формата CD использовались исключительно для воспроизведения звуковой записи. Но на то время это была передовая технология, за которую в 2009 году Royal Philips Electronics получила награду IEEE. А в январе 2015 года CD был награжден как ценнейшая инновация.

В 1995 году появились цифровые универсальные диски или DVD, ставшие оптическими носителями нового поколения. Для их создания использовалась технология другого типа. Вместо красного лазер DVD использует более короткий инфракрасный свет, что увеличивает объем носителя информации. Двухслойные DVD-диски способны хранить до 8,5 Гбайта данных.

Flash-память

Флеш-память - это интегральная микросхема, которая не требует постоянной мощности для сохранения данных. Другими словами, это энергонезависимая полупроводниковая компьютерная память. Запоминающие устройства с флеш-памятью постепенно завоевывают рынок, вытесняя магнитные носители.

Преимущества Flash-технологии:

  • компактность и мобильность;
  • большой объем;
  • высокая скорость работы;
  • низкое энергопотребление.

К запоминающим устройствам Flash-типа относят:

  • USB-флешки. Это самый простой и дешевый носитель информации. Используется для многократной записи, хранения и передачи данных. Размеры варьируются от 2 Гбайт до 1 Тбайта. Содержит микросхему памяти в пластиковом или алюминиевом корпусе с USB-разъёмом.
  • Карты памяти. Разработаны для хранения данных на телефонах, планшетах, цифровых фотоаппаратах и других электронных девайсах. Отличаются размером, совместимостью и объемом.
  • SSD. Твердотельный накопитель с энергонезависимой памятью. Это альтернатива стандартному жесткому диску. Но в отличие от винчестеров у SSD нет движущийся магнитной головки. За счет этого они обеспечивают быстрый доступ к данным, не издают скрипов, как HDD. Из недостатков - высокая цена.

Облачные хранилища

Облачные онлайн-хранилища - это современные носители информации, представляющие собой сеть из мощных серверов. Вся информация хранится удаленно. Каждый пользователь может получать к данным доступ в любое время и из любой точки мира. Недостаток в полной зависимости от интернета. Если у вас нет подключения к Сети или Wi-Fi, доступ к данным закрыт.

Облачные хранилища гораздо дешевле своих физических аналогов и обладают большим объемом. Технология активно используется в корпоративной и образовательной среде, разработке и проектировании веб-приложений компьютерного софта. На облаке можно хранить любые файлы, программы, резервные копии, использовать их как среду разработки.

Из всех перечисленных видов носителей информации самыми перспективными являются облачные хранилища. Также все больше пользователей ПК переходят с магнитных жестких дисков на твердотельные накопители и носители с Flash-памятью. Развитие голографических технологий и искусственного интеллекта обещает появление принципиально новых девайсов, которые оставят флешки, SDD и диски далеко позади.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

МАГНИТНЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ И ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРАКТИКЕ ОРГАНИЗАЦИЙ

Введение

Заключение

Список используемых источников и литературы

Введение

Актуальность

Информационное общество характеризуется многими чертами, одной из которых является то, что информация становиться важнейшим фактором развития общества.

Сохранение, развитие и рациональное использование документного ресурса имеют огромное значение для любого общества и государства.

Отличительной чертой сегодняшнего этапа развитие человека является представление информации не только в печатной и других аналоговых формах, но и электронной, цифровой форме, что позволяет принципиально иначе создавать, хранить, организовывать доступ и использовать электронные документы.

В природе естественным носителем информации является человеческая память. И все же с давних лет человек пользуется посторонними подсобными средствами для хранения информации, которые в начале были самыми примитивными (камнями, ветками, перьями, бусами). Историческими вехами на пути развития средств хранения информации явились создание письменности, изобретение сначала папируса, потом - пергамента и бумаги, а затем и книгопечатания.

В наше же время количество материальных носителей значительно возросло. Одно осталось неизменным требования к хранению, равно как и объем хранимой информации с развитием человечества только увеличивается, а точное время, когда информация обесценится, как правило, не известна.

Исходя из того общество стремиться всегда выбрать лучшие носители, чтобы сохранить важную информацию. Но так ли легко осуществить выбор материального носителя?

Цель работы дать характеристику магнитного и оптического документов, а также обосновать их использование в работе организаций.

Объект исследования: магнитный и оптический документы.

Предмет исследования: использование магнитного и оптического документов в работе организаций.

1. Способы хранения информации

1.1 Древнейшие способы хранения информации

Первыми носителями информации были стены пещер в эпоху палеолита. Сначала люди рисовали на стенах пещер, камнях и скалах, такие рисунки и надписи называются петроглифами. Самые древние наскальные изображения и петроглифы (от греч. petros - камень и glyphe - резьба) изображали животных, охоту и бытовые сцены. К числу самых древних изображений на стенах пещер эпохи палеолита относятся и оттиски рук человека, и беспорядочные переплетения волнистых линий, продавленных в сырой глине пальцами той же руки. Обращает внимание, какими живыми, яркими были изображения зверей в пещерах позднего периода древнего каменного века. Их создатели хорошо знали поведение животных, их повадки. Они замечали в их движениях такие чёрточки, которые ускользают от современного наблюдателя. Примечательно, что, изображая зверей, древние мастера использовали для моделировки их тел неровности скалы, впадины, выступы, имеющие сходство с очертаниями фигур. Изображение как бы ещё не отделилось от окружающего его пространства, не стало самостоятельным.

Люди древнего каменного века не знали орнамента. На изображениях животных и людей из кости иногда видны ритмично повторяющиеся штрихи или зигзаги, похожие на орнамент. Но, присмотревшись, видишь, что это - условное обозначение шерсти, птичьих перьев или волос. Как изображение животного «продолжает» скальный фон, так и эти похожие на орнамент мотивы ещё не стали самостоятельными, отделёнными от вещи условными фигурками, которые можно наносить на любую поверхность. Следует полагать, что самые старые носители информации служили не только простым украшением, наскальные рисунки предназначались для передачи информации или совмещали эти функции.

Одним из первых доступных материалов стала использоваться глина. Глина - материальный носитель знаков письма, который обладал достаточной прочностью (сохранность информации), к тому же был недорогим и легко доступным, а пластичность, удобство записи позволяла повысить эффективность записи, можно было без особого труда, ясно и отчетливо изображать знаки письма. Природный писчий материал был найден древнейшими обитателями Двуречья, жившими на самом юге этой страны - шумерийцами. Главным естественным богатством этого района была глина: местные жители строили из нее свои жилища, храмы богов, изготовляли из нее посуду, светильники, гробы. Согласно древнему шумерскому мифу даже человек был сотворен из глины. Запасы этого материала были практически неисчерпаемы. Поэтому в районе Южного Двуречья материальным носителем знаков письменности стали глиняные таблички, широко употреблявшиеся здесь уже в начале III тыс. до н. э.

Возможность эффективной записи способствует появлению письменности. Более пяти тысяч лет назад появляется (достижение шумерской цивилизации, территория современного Ирака) письменность на глине (уже не рисунки, а похожие на буквы значки и пиктограммы).

Глиняные таблетки стали материальной основой высоко развитой письменности. Во второй половине III тысячелетия до н. э. в шумерийской литературе были представлены самые разнообразные жанры: мифы и эпические сказания в стихах, гимны богам, поучения, басни о животных, пословицы и поговорки. Американскому шумерологу Сэмюелу Крамеру посчастливилось открыть древнейший в мире «библиотечный каталог», помещенный на табличке в 6,5 см длины и около 3,5 см ширины. Писец сумел на этой крохотной табличке написать названия 62 литературных произведений. «По крайней мере, 24 названия из этого каталога относятся к произведениям, которые частично или полностью дошли до нас», -- пишет С.Я. Крамер.

Более доступный материал для письма был придуман в Древнем Риме. Это были специальные восковые таблички, которыми человечество пользовалось более 1500 лет. Готовились эти таблички из дерева или слоновой кости. От краев дощечки на расстоянии 1--2 см делали углубление на 0,5--1 см., а затем по всему периметру заполняли его воском. На дощечке писали, нанося на воск знаки острой металлической палочкой -- стилусом, который был с одной стороны заостренным, а другой его конец имел форму лопатки и мог стирать надпись. Складывались такие восковые дощечки воском вовнутрь и соединялись по две (диптих) или три (триптих) штуки или по нескольку штук кожаным ремешком (полиптих) и получалась книжка, прообраз средневековых кодексов и дальний предок современных книг. В античном мире и Средневековье восковые таблички использовались в качестве записных книжек, для хозяйственных пометок и для обучения детей письму. Подобные вощеные таблички были и на Руси и назывались они церы.

В условиях жаркого климата записи на восковых дощечках были недолговечны, однако некоторые оригиналы восковых табличек сохранились до наших дней (например, с записями французских королей). Из русских цер сохранился так называемый Новгородский кодекс, датируемый XI в. - это полиптих, состоящий из четырех восковых страниц.

Огромным шагом вперед явилось употребление папируса, введенное древними египтянами. Наиболее древний папирусный свиток относится к XXV веку до н. э. Позднее греки и римляне переняли от египтян письмо на папирусе. Писали на нем при помощи специального пера.

Папирус - писчий материал получивший распространение в Египте и во всем Средиземноморье, для изготовления которого использовалось растение семейства осоковых.

Сырьем для изготовления папируса служил тростник, растущий в долине реки Нил. Стебли папируса очищали от коры, сердцевину разрезали вдоль на тонкие полоски. Получившиеся полоски раскладывали внахлёст на ровной поверхности. На них выкладывали под прямым углом ещё один слой полосок и помещали под большой гладкий камень, а потом оставляли под палящим солнцем. После сушки лист папируса шлифовали и выглаживали при помощи раковины или куска слоновой кости. Листы в окончательной форме имели вид длинных лент и потому сохранялись в свитках, а в более позднее время -- соединялись в книги.

В античную эпоху папирус был основным писчим материалом во всём греко-римском мире. Производство папируса в Египте было весьма велико. И при всех своих хороших качествах папирус все же был непрочным материалом. Папирусные свитки не могли храниться более 200 лет. До наших дней сохранились папирусы только в Египте исключительно благодаря уникальному климату этой местности.

В качестве материального носителя информации папирус использовался не только в Древнем Египте, но и в других странах Средиземноморья, причем в Западной Европе - вплоть до XI века. А последним историческим документом, написанным на папирусе, стало послание папы римского в начале XX века.

Недостатком данного носителя являлось то, что со временем он темнел и ломался. Дополнительным недостатком стало то, что египтяне ввели запрет на вывоз папируса за границу.

Недостатки носителей информации (глина, папирус, воск) стимулировали поиск новых носителей. На этот раз сработал принцип «всё новое -- хорошо забытое старое». Люди начали производство материала для письма из кожи животных - пергамента. Пергамент постепенно вытеснял папирус. Достоинства нового носителя -- высокая надёжность хранения информации (прочность, долговечность, не темнел, не пересыхал, не трескался, не ломался), многоразовость (например, в сохранившемся молитвеннике Х века учёные обнаружили несколько слоёв записей, сделанных вдоль и поперёк, стёртых и зачищенных, а с помощью рентгена там обнаружился древнейший трактат Архимеда). Книги на пергаменте -- палимпсесты (от греческого языка рблЯмшзуфпн -- рукопись, писанная на пергаменте по смытому или соскобленному тексту).

Название материала происходит от города Пергам, где стали впервые изготавливать этот материал. С древности и до наших дней пергамент известен у евреев под названием «гвиль», как канонический материал для записи Синайского Откровения в рукописных свитках Торы. На более распространённом виде пергамента «клаф» писались также отрывки из Торы для тфил и мезуз. Для изготовления этих разновидностей пергамента используются исключительно шкуры кошерных видов животных.

Пергамент представляет собой недубленую выделанную кожу животных - овечью, телячью или козью.

По свидетельству греческого историка Ктесия в V в. до н. э. кожа уже в то время издавна употреблялась в качестве материала для письма у персов. Откуда она под именем «дифтера» перешла в Грецию, где наряду с папирусом употреблялись для письма обработанные овечьи и козьи шкуры.

Другим материалом растительного происхождения, использовавшимся, главным образом, в экваториальной зоне (в Центральной Америке с VIII века, на Гавайский островах) была тапа. Она изготавливалась бумажного шелковичного дерева, в частности, из лыка, луба. Лыко промывалось, очищалось от неровностей, затем отбивалось молотком, разглаживалось и просушивалось.

Древние германцы писали свои рунические тексты на буковых дощечках (Buchenholz), откуда и слово «Buch», книга. Знаки наносились процарапыванием (Writan), откуда и происходит английский глагол write, писать (одного корня с немецким ritzen, царапать).

Римляне в самую раннюю пору своей истории, когда письменность только входила у них в употребление, писали на древесном лыке (liber): этим же словом у них стала называться книга. Носители информации римского письма на этом материале не сохранились, но ближайшим аналогом могут, по-видимому, послужить берестяные грамоты.

Береста - широкое распространение с XII века

В поисках более практичных носителей информации люди пробовали писать на дереве, его коре, листьях, коже, металлах, кости. В странах с жарким климатом часто использовали высушенные и покрытые лаком пальмовые листья. На Руси же самым распространенным материалом для письма была береста - определенные слои коры березы.

Так называемая берестяная грамота, кусок бересты с выцарапанными знаками, была найдена археологами 26 июля 1951 года на раскопках в Новгороде. О том, что береста использовалась в древней Руси для письма, имелись и письменные свидетельства -- об этом упоминает Иосиф Волоцкий в рассказе об обители Сергия Радонежского.

Археологи обнаружили даже миниатюрную берестяную книжечку их 12 страниц размером 5 x 5 см, в которой двойные листы сшиты по сгибу. Подготовка бересты к процессу записи была не сложной. Предварительно ее кипятили, затем соскабливали внутренний слой коры и обрезали по краям. В результате получался материал основы документа в виде ленты или прямоугольника. Обычно использовалась для письма внутренняя сторона бересты, более гладкая. Грамоты сворачивались в свиток. При этом текст оказывался с наружной стороны. Тексты берестяных писем выдавливались с помощью специального инструмента -- стилоса, изготовленного из железа, бронзы или кости.

Из-за недостатков предыдущих носителей китайский император Лю Чжао приказал найти им достойную замену. Пока в западном мире шла конкуренция между восковыми табличками, папирусом и пергаментом в Китае во II веке до н.э. была изобретена бумага.

Сначала бумагу в Китае делали из бракованных коконов шелкопряда, затем стали делать бумагу из пеньки. Затем в 105 году н.э. Цай Лунь начал изготавливать бумагу из растолченных волокон шелковицы, древесной золы, тряпок и пеньки. Все это он смешивал с водой и получившуюся массу выкладывал на форму (деревянную раму и сито из бамбука). После сушки на солнце, он эту массу разглаживал с помощью камней. В результате получились прочные листы бумаги. Уже тогда бумага получила в Китае разнообразное и широкое применение. После изобретения Цай Луня, процесс производства бумаги стал быстро совершенствоваться. Стали добавлять для повышения прочности крахмал, клей, естественные красители и т. д.

В начале VII века способ изготовления бумаги становится известным в Корее и Японии. А еще через 150 лет, через военнопленных попадает к арабам. Рожденное в Китае бумажное производство медленно продвигается на Запад, постепенно внедряясь в материальную культуру других народов.

1.2 Изобретение современных носителей информации

Начиная с 19 столетия, в связи с изобретением новых способов и средств документирования (фото-, кино, аудиодокументирования и др.), широкое распространение получили многие принципиально новые носители документированной информации. В зависимости от качественных характеристик, а также от способа документирования, их можно классифицировать следующим образом:

бумажные;

фотографические носители;

носители механической звукозаписи;

магнитные носители;

оптические (лазерные) диски и другие перспективные носители информации.

Важнейшим материальным носителем информации по-прежнему пока остаётся бумага. На отечественном рынке в настоящее время имеются сотни различных видов бумаги и изделий из неё. При выборе бумаги для документирования необходимо учитывать свойства бумаги, обусловленные технологическим процессом её производства, композиционным составом, степенью отделки поверхности и т.п.

Любая бумага, изготовленная традиционным способом, характеризуется определёнными свойствами, которые необходимо принимать во внимание в процессе документирования. К числу таких важнейших свойств и показателей относятся:

композиционный состав, т.е. состав и род волокон (целлюлоза, древесная масса, льнопеньковые, хлопковые и др. волокна), их процентное соотношение, степень размола;

масса бумаги (масса 1 кв. м бумаги любого сорта). Масса выпускаемой для печати бумаги составляет от 40 до 250 г/кв. м;

толщина бумаги (может быть от 4 до 400 мкм);

плотность, степень пористости бумаги (количество бумажной массы в г/см Ё);

структурные и механические свойства бумаги (в частности, направление ориентации волокон в бумаге, светопроницаемость, прозрачность бумаги, деформации под воздействием влаги и т.п.);

гладкость поверхности бумаги;

светопрочность;

сорность бумаги (результат использования при её производстве загрязнённой воды) и некоторые другие свойства бумаги.

В зависимости от свойств бумага делится на классы (для печати, для письма, для машинописи, декоративная, упаковочная и др.), а также на виды (типографская, офсетная, газетная, мелованная, писчая, картографическая, ватманская, документная и т.д.). Так, бумага с поверхностной плотностью от 30 до 52 г/м¦ и с преобладанием в её композиционном составе древесной массы называется газетной. Типографская бумага имеет поверхностную плотность от 60 до 80 г/м¦ и изготавливается на основе древесной целлюлозы. Ещё большую плотность имеет картографическая бумага (от 85 до 160 г/м¦). Для технического документирования используется высокосортная белая чертёжная ватманская бумага, которая производится на основе механически обработанного тряпья. Для печатания денежных знаков, облигаций, банковских чеков и других важных финансовых документов используется документная бумага, устойчивая к механическим воздействиям. Она изготавливается на основе льнопеньковых и хлопковых волокон, зачастую с водяными знаками94.

Для механической записи кодированной информации и дальнейшего её использования в информационно-поисковых системах, в перфорационно-вычислительных машинах применялись перфорационные ленты. Они изготавливались из плотной бумаги толщиной около 0,1 мм и шириной 17,5; 20,5; 22,5; 25,5 мм.

Важное значение в документоведении и документационном обеспечении управления имеют форматы бумаги. Ещё в 1833 г. в России был установлен единый размер листа бумаги, а в 1903 г. союз бумажных фабрикантов принял 19 её форматов. Но одновременно существовали многочисленные форматы, возникшие стихийно по инициативе бумажных фабрик и исходя из пожеланий потребителей95. В 1920-е годы после решения большевистского руководства о переходе к метрической системе были упорядочены и форматы бумаги, а впоследствии принят ГОСТ 9327-60 "Бумага и изделия из бумаги. Потребительские форматы". В основу новых форматов была положена система размеров бумаги, впервые предложенная Германской стандартизационной организацией DIN примерно в 1920 году. В 1975 г. эта система стала международным стандартом (ISO 216), будучи принята Международной организацией по стандартизации. Она действует и в России.

Стандарт ISO 216 состоит из трёх серий: A, B и C. В качестве основной установлена серия (ряд) А. Здесь каждый лист бумаги имеет ширину, равную результату деления его длины на корень квадратный из двух (1:1,4142). Площадь основного формата (А0) равна 1 м¦, а его стороны составляют 841х1189 мм. Остальные форматы получаются путём последовательного деления пополам предшествующего формата, параллельно его меньшей стороне. В результате все полученные форматы геометрически подобны. Каждый формат обозначается двумя символами: буквой А, указывающей на принадлежность серии А, и цифрой, обозначающей количество делений исходного формата А0.

Форматы А-серии ISO 216:

4А0 1682х2378 ; 2А0 1189х1682 ; А0 841х1189 ; А1 594х841; А2 420х594 ; А3 297х420 ;

А4 210х297 ; А5 148х210 ; А6 105х148 ; А7 74х105 ; А8 52х74 ; А9 37х52 ; А10 26х37.

Форматы В-серии используются в тех случаях, когда А-серия не имеет подходящего формата. Формат В-серии является средним геометрическим между форматами Аn и А(n+1).

Форматы С-серии стандартизуют конверты. Формат С-серии является средним геометрическим между форматами А и В серий с одним и тем же номером. Например, документ на листе А4 хорошо укладывается в конверт формата С4.

С учётом размеров бумаги по системе ISO созданы копировальные машины, т.е. привязаны к отношению 1:v2. Этот принцип используется также в кино- и фотолабораториях. Копировальные машины снабжены соответствующими наиболее часто используемыми средствами масштабирования, например:

71 % v0,5 А3>А4

141 % v2 А4>А3 (также А5> А4)

Форматы бумаги ISO в настоящее время широко используются во всех промышленно развитых странах, за исключением Соединёных Штатов Америки и Канады, где в офисной работе распространены другие, хотя и очень схожие форматы: "Letter" (216х279 мм), "Legal" (216х356 мм), "Executive" (190х254 мм) и "Ledger/Tabloid" (279х432 мм)97.

Отдельные виды бумаги предназначены специально для репрографических процессов. Главным образом это светочувствительные бумажные носители. Среди них термобумага (термореактивная и термокопировальная бумага); диазобумага (диазотипная или светокопировальная бумага), чувствительная к ультрафиолетовым лучам; калька - прозрачная, прочная, из чистой целлюлозы бумага, предназначенная для копирования чертежей; бумага многослойная для электроискрового копирования и др.

Бумага толщиной свыше 0,5 мм и массой 1 кв. м более 250 г называется картоном. Картон может быть однослойным и многослойным. В делопроизводстве он используется, в частности, для изготовления обложек первичных комплексов документов (дел), регистрационных карточек и т.п.

До недавнего времени широко использовались картонные перфорационные носители цифровой кодированной информации - перфокарты. Они представляли собой прямоугольники размером 187,4х82,5 мм и изготавливались из тонкого, механически прочного картона.

На основе машинных перфокарт изготавливались апертурные карты - карты с вмонтированным кадром микрофильма или отрезком неперфорированной плёнки. Они использовались обычно для хранения и поиска изобразительно-графической технической документации и патентной информации.

Фотоматериалы представляют собой гибкие плёнки, пластинки, бумаги, ткани. Они представляют собой по существу многослойные полимерные системы, состоящие, как правило, из: подложки (основы), на которую наносится подслой, а также светочувствительный эмульсионный слой (галогенид серебра) и противоореольный слой.

Цветные фотоматериалы имеют более сложное строение. Они содержат также сине-, жёлто-, зелёно-, красночувствительные слои. Разработка в 1950-е годы многослойных цветных материалов явилась одним из качественных скачков в истории фотографии, предопределив быстрое развитие и широкое распространение цветной фотографии.

К числу важнейших характеристик фотографических материалов, в частности, фотоплёнок, относятся: светочувствительность, зернистость, контрастность, цветочувствительность.

Киноплёнка является фотографическим материалом на гибкой прозрачной подложке, имеющей с одной или обеих краёв отверстия - перфорации. Исторически первые светочувствительные ленточные носители были на бумажной основе. Использовавшаяся на первых порах нитратцеллюлозная лента представляла собой очень горючий материал. Однако уже в 1897 г. немецким учёным Вебером была изготовлена плёнка с негорючей основой из триацетата целлюлозы, получившая широкое распространение, в том числе в отечественной киноиндустрии. Впоследствии подложка стала изготавливаться из полиэтилентерефталата и других эластичных полимерных материалов.

По сравнению с фотоплёнкой кинолента обычно состоит из большего количества слоёв. На подложку наносится подслой, который служит для закрепления светочувствительного слоя (или нескольких слоёв) на основе. Кроме того, киноплёнка обычно имеет противоореольный, противоскручивающий, а также защитный слой.

Киноплёнки бывают чёрно-белые и цветные. Они делятся также на:

негативные;

позитивные (для контактного и проекционного печатания);

обращаемые (могут использоваться для получения негативов и позитивов);

контратипные (для копирования, например, для массового изготовления фильмокопий);

гидротипные;

фонограммные (для фотографической записи звука).

Чёрно-белая фотографическая плёнка шириной 16 и 35 мм представляет собой наиболее распространённый носитель для изготовления микрофильмов. Основными типами микрофильмов являются микрофильмы рулонные и в отрезке. Микрофильмы в отрезке - это часть рулонной плёнки длиной не менее 230 мм, на которой размещается до нескольких десятков кадров. Микрокарты, микрофиши и ультрамикрофиши являются фактически плоскими форматными микрофильмами. В частности, микрофиша - это лист фотоплёнки формата 105х148 мм.

За более чем вековую историю механической звукозаписи неоднократно менялись и материалы, и форма носителей звуковой информации. Первоначально это были фонографические валики, представлявшие собой полые цилиндры диаметром около 5 см и длиной около 12 см. Они покрывались так называемым "отверждённым воском", на который наносилась звуковая дорожка. Фоновалики быстро изнашивались, их практически невозможно было тиражировать. Поэтому вполне закономерно уже вскоре они оказались вытесненными граммофонными пластинками.

Грампластинки должны были удовлетворять весьма жёстким требованиям, так как в процессе воспроизведения фонозаписи остриё иглы давит на дно канавки с силой около 1 т/см¦. Первая граммофонная пластинка, записанная в 1888 г., представляла собой цинковый диск с выгравированной фонограммой. Затем грампластинки стали отливать из целлулоида, каучука, эбонита. Однако гораздо более дешёвыми, упругими и прочными оказались пластмассовые диски на основе полихлорвинила и винилита. Они имели и лучшее качество звука.

Граммофонные пластинки изготавливались путём прессования, штамповки или литья. Оригиналом грампластинки служил восковый диск, а впоследствии - металлический (никелевый) диск, покрытый специальным лаком (лаковый диск)99.

По типу записи грампластинки, выпускавшиеся в нашей стране, подразделялись на обычные, долгоиграющие и стереофонические. За рубежом, кроме того, были разработаны квадрафоничские пластинки и видеогрампластинки. Кроме того, грампластинки классифицируются по размеру, частоте вращения, тематике записи. В частности, стереофонические пластинки, производство которых в СССР началось с 1958 г., также как и долгоиграющие, выпускались форматом (диаметром) 174, 250 и 300 мм. Частота их вращения обычно составляла 33 об/мин.

С начала 1990-х гг. производство грампластинок в России фактически прекратилось, уступив место другим, более качественным и эффективным способам звукозаписи (электромагнитной, цифровой)

1.3 Влияние типа носителя на долговечность и стоимость документа

Передача документированной информации во времени и пространстве непосредственно связана с физическими характеристиками её материального носителя. Документы, будучи массовым общественным продуктом, отличаются сравнительно низкой долговечностью. Во время своего функционирования в оперативной среде и особенно при хранении они подвергаются многочисленным негативным воздействиям, вследствие перепадов температуры, влажности, под влиянием света, биологических процессов и т.д. К примеру, в настоящее время известно около 400 видов грибов и насекомых, обнаруженных на документах и книгах, способных поражать бумагу, кальку, ткани, дерево, кожу, металл, кинофотоплёнку и другие материалы. Поэтому не случайно проблема долговечности материальных носителей информации во все времена привлекала внимание участников процесса документирования. Уже в древности наблюдается стремление зафиксировать наиболее важную информацию на таких сравнительно долговечных материалах, как камень, металл. К примеру, законы вавилонского царя Хаммурапи были высечены на каменном столбе. И в наши дни эти материалы используются для длительного сохранения информации, в частности, в мемориальных комплексах, на местах захоронений и т.п. В процессе документирования наблюдалось стремление использовать качественные, стойкие краски, чернила. В значительной степени благодаря этому до нас дошли многие важные текстовые исторические памятники, документы прошлого. И, напротив, использование недолговечных материальных носителей (пальмовые листья, деревянные дощечки, берёста и т.п.) привели к безвозвратной утрате большинства текстовых документов далёкого прошлого.

Однако, решая проблему долговечности, человек сразу же вынужден был заниматься и другой проблемой, заключавшейся в том, что долговечные носители информации были, как правило, и более дорогостоящими. Так, книги на пергаменте нередко приравнивались по цене к каменному дому или даже к целому поместью, вносились в завещание, наряду с другим имуществом, а в библиотеках приковывались цепями к стене. Поэтому постоянно приходилось искать оптимальное соотношение между долговечностью материального носителя информации и его стоимостью. Эта проблема до сих пор остаётся весьма важной и актуальной.

Наиболее распространённый в настоящее время материальный носитель документированной информации - бумага - обладает относительной дешевизной, доступностью, удовлетворяет необходимым требованиям по своему качеству и т.д. Однако в то же время бумага является горючим материалом, боится излишней влажности, плесени, солнечных лучей, нуждается в определённых санитарно-биологических условиях. Использование недостаточно качественных чернил, краски приводят к постепенному угасанию текста на бумаге. По мнению специалистов, в середине 19 столетия наступил первый кризисный период в истории бумажного документа. Он был связан с переходом к изготовлению бумаги из древесины, с использованием синтетических красителей, с широким распространением машинописи и средств копирования. В результате долговечность бумажного документа сократилась с тысяч до двухсот - трёхсот лет, т.е. на порядок. Особенно недолговечны документы, изготовленные на бумаге низких по качеству видов и сортов (газетной и т.п.).

В конце 20-го века с развитием компьютерных технологий и использованием принтеров для вывода информации на бумажный носитель вновь возникла проблема долговечности бумажных документов. Дело в том, что многие современные распечатки текстов на принтерах водорастворимы и выцветают. Более долговечные краски, в частности, для струйных принтеров, естественно, являются и более дорогими, а значит - менее доступными для массового потребителя. Использование в России "пиратских" перезаряженных картриджей и тонеров только усугубляет ситуацию.

Материальные носители документированной информации требуют, таким образом, соответствующих условий для их хранения. Однако это далеко не всегда соблюдалось и соблюдается. В результате из ведомственных архивов на государственное хранение в нашей стране документы поступают с дефектами. В 1920-е годы количество дефектов достигало 10-20 %, с 1950-х годов стало уменьшаться от 5 до 1 %, в 1960-1980-е годы было на уровне 0,3-0,5 % (хотя в абсолютных цифрах это составляло 1-2,5 млн. документов). В 1990-е годы хранение документов в ведомственных архивах вновь ухудшилось, как и в первые десятилетия существования советской власти. Всё это оборачивается значительными материальными потерями, поскольку в архивах и библиотеках приходится создавать и содержать дорогостоящие лаборатории, которые занимаются реставрацией бумажных носителей. Приходится также изготавливать архивные копии документов с угасающим текстом и т.п.

В Советском Союзе в своё время была даже создана правительственная программа, предусматривавшая разработку и выпуск отечественных долговечных бумаг для документов, специальных стабильных средств письма и копирования, а также ограничение с помощью нормативов применения недолговечных материалов для создания документов. В соответствии с этой программой, к 1990-м годам были разработаны и стали выпускаться специальные долговечные бумаги для делопроизводства, рассчитанные на 850 и 1000 лет. Был также скорректирован состав отечественных средств письма. Однако дальнейшая реализация программы в современных российских условиях оказалась невозможна, вследствие радикальных социально-политических и экономических преобразований, а также в результате очень быстрой смены способов и средств документирования.

Проблема долговечности и экономической эффективности материальных носителей информации особенно остро встала с появлением аудиовизуальных и машиночитаемых документов, также подверженных старению и требующих особых условий хранения. Причём процесс старения таких документов является многосторонним и существенно отличается от старения традиционных носителей информации.

Во-первых, аудиовизуальные и машиночитаемые документы, равно как и документы на традиционных носителях, подвержены физическому старению, связанному со старением материального носителя. Так, старение фотоматериалов проявляется в изменении свойств их светочувствительности и контрастности при хранении, в увеличении так называемой фотографической вуали, повышении хрупкости плёнок. У цветных фотоматериалов происходит нарушение цветового баланса, т.е. выцветание, проявляющееся в виде искажения цветов и снижения их насыщенности. Особенно нестойкими были кинофотодокументы на нитроплёнке, являвшейся вдобавок ещё и крайне горючим материалом. Очень быстро выцветали первые цветные кинофотодокументы. Надо заметить, что вообще срок сохранности цветных кинодокументов в несколько раз меньше, чем чёрно-белых, вследствие нестойкости красителей цветного изображения. Вместе с тем плёночный носитель является сравнительно долговечным материалом. Не случайно в архивной практике микрофильмы по-прежнему остаются важным способом хранения резервных копий наиболее ценных документов, поскольку могут храниться, по расчётам специалистов не менее 500 лет.

Срок службы граммофонных пластинок определяется их механическим износом, зависит от интенсивности использования, условий хранения. В частности, пластмассовые диски (грампластинки) могут деформироваться при нагревании.

В отличие от традиционных текстовых и графических документов, аудиовизуальные и машиночитаемые документы подвержены техническому старению, связанному с уровнем развития оборудования для считывания информации. Быстрое развитие техники приводит к тому, что возникают проблемы и порой труднопреодолимые препятствия для воспроизведения ранее записанной информации, в частности, с фоноваликов, пластинок, кинолент, поскольку выпуск оборудования для их воспроизведения либо давно прекратился, либо действующее оборудование рассчитано на работу с материальными носителями, обладающими иными техническими характеристиками. К примеру, в настоящее время уже трудно найти компьютер для считывания информации с флоппи-дисков диаметром 5,25", хотя минуло всего лишь пять лет с тех пор, как их вытеснили 3,5-дюймовые дискеты.

Наконец, имеет место логическое старение, которое связано с содержанием информации, программным обеспечением и стандартами сохранности информации. Современные технологии цифрового кодирования позволяют, по мнению учёных, сохранять информацию "практически вечно". Однако для этого необходима периодическая перезапись, например, компакт-дисков - через 20-25 лет. Во-первых, это дорого. А, во-вторых, компьютерная техника развивается настолько быстро, что имеет место нестыковка аппаратуры старых и новых поколений. Например, когда американские архивисты однажды решили ознакомиться с данными переписи населения 1960 г., хранившимися на магнитных носителях, то выяснилось, что эту информацию можно было воспроизвести лишь с помощью двух компьютеров во всём мире. Один из них находился в США, а другой - в Японии.

Техническое и логическое старение приводит к тому, что значительная масса информации на электронных носителях безвозвратно утрачивается. Чтобы не допустить этого, в Библиотеке Конгресса США, в частности, образовано специальное подразделение, где в рабочем состоянии содержатся все устройства для чтения информации с устаревших электронных носителей.

В настоящее время продолжается интенсивный поиск информационно ёмких и одновременно достаточно стабильных и экономичных носителей. Известно, к примеру, об экспериментальной технологии Лос-Аламосской лаборатории (США), которая позволяет записывать ионным пучком кодированную информацию в 2 Гбайт (1 млн. машинописных страниц) на отрезке проволоки длиной всего лишь 2,5 см. При этом прогнозируемая долговечность носителя оценивается в 5 тыс. лет при очень высокой износостойкости. Для сравнения: чтобы записать информацию со всех бумажных носителей Архивного фонда Российской Федерации, потребовалось бы только 50 тыс. таких булавок, т.е. 1 ящик115. На одной из научных конференций, состоявшейся также в США, был продемонстрирован изготовленный из никеля "вечный диск" Rosetta. Он позволяет сохранять в аналоговом виде до 350000 страниц текста и рисунков в течение нескольких тысяч лет.

Таким образом….Проведя сравнение материальных носителей можно сказать, что с развитием науки и техники будут появляться новые, более совершенные, информационно ёмкие, надёжные и доступные по цене носители документированной информации, которые будут вытеснять устаревшие носители информации, которые мы используем сейчас.

2. Характеристика магнитных и оптических носителей информации

2.1 Материальные носители информации

Самым первым носителем магнитной записи, который использовался в аппаратах Поульсена на рубеже 19-20 вв., была стальная проволока диаметром до 1 мм. В начале 20 столетия для этих целей использовалась также стальная катаная лента. Тогда же (в 1906 г.) был выдан и первый патент на магнитный диск. Однако качественные характеристики всех этих носителей были весьма низкими. Достаточно сказать, что для производства 14-часовой магнитной записи докладов на Международном конгрессе в Копенгагене в 1908 г. потребовалось 2500 км или около 100 кг проволоки.

Лишь со второй половины 1920-х гг., когда была изобретена порошковая магнитная лента, началось широкомасштабное применение магнитной записи. Первоначально магнитный порошок наносился на бумажную подложку, затем - на ацетилцеллюлозу, пока не началось применение в качестве подложки высокопрочного материала полиэтилентерефталата (лавсана). Совершенствовалось также и качество магнитного порошка. Стали использоваться, в частности, порошки оксида железа с добавкой кобальта, металлические магнитные порошки железа и его сплавов, что позволило в несколько раз увеличить плотность записи.

В 1963 г. фирмой Philips была разработана так называемая кассетная запись, позволившая применять очень тонкие магнитные ленты. В компакт-кассетах максимальная толщина ленты составляет всего 20 мкм при ширине 3,81 мм. В конце 1970-х гг. появились микрокассеты размером 50 х 33 х 8 мм, а в середине 1980-х гг. - пикокассеты - втрое меньше микрокассет.

С начала 1960-х гг. широкое применение получили магнитные диски - прежде всего в запоминающих устройствах ЭВМ. Магнитный диск - это алюминиевый или пластмассовый диск диаметром от 30 до 350 мм, покрытый магнитным порошковым рабочим слоем толщиной в несколько микрон. В дисководе, как и в магнитофоне, информация записывается с помощью магнитной головки, только не вдоль ленты, а на концентрических магнитных дорожках, расположенных на поверхности вращающегося диска, как правило, с двух сторон. Магнитные диски бывают жёсткими и гибкими, сменными и встроенными в персональный компьютер. Их основными характеристиками являются: информационная ёмкость, время доступа к информации и скорость считывания подряд.

Алюминиевые магнитные диски - жёсткие (винчестерские) несъёмные диски - в ЭВМ конструктивно объединены в едином блоке с дисководом. Они компонуются в пакеты (стопки) от 4 до 16 штук. Запись данных на жёсткий магнитный диск, также как и чтение, осуществляется на скорости до 7200 оборотов в минуту. Ёмкость диска достигает свыше 9 Гбайт. Эти носители предназначены для постоянного хранения информации, которая используется при работе с компьютером (системное программное обеспечение, пакеты прикладных программ и др.).

Гибкие пластмассовые магнитные диски (флоппи-диски, от англ. floppy - свободно висящий) изготавливаются из гибкого пластика (лавсана) и размещаются по одному в специальных пластиковых кассетах. Кассета с флоппи-диском называется дискетой. Наиболее распространены дискеты с флоппи-дисками диаметром 3,5 и 5,25 дюйма. Ёмкость одной дискеты составляет обычно от 1,0 до 2,0 Мбайт. Однако уже разработана 3,5-дюймовая дискета ёмкостью 120 Мбайт. Кроме того, выпускаются дискеты, предназначенные для работы в условиях повышенной запылённости и влажности.

Широкое применение, прежде всего в банковских системах, нашли так называемые пластиковые карты, представляющие собой устройства для магнитного способа хранения информации и управления данными. Они бывают двух типов: простые и интеллектуальные. В простых картах имеется лишь магнитная память, позволяющая заносить данные и изменять их. В интеллектуальных картах, которые иногда называют смарт-картами (от англ. smart -умный), кроме памяти, встроен ещё и микропроцессор. Он даёт возможность производить необходимые расчёты и делает пластиковые карты многофункциональными.

Следует заметить, что, кроме магнитного, существуют и другие способы записи информации на карту: графическая запись, эмбоссирование (механическое выдавливание), штрих-кодирование, а с 1981 г. - также и лазерная запись (на специальную лазерную карточку, позволяющую хранить большой объём информации, но пока очень дорогую).

Для записи звука в цифровых диктофонах используются, в частности, миникарты, имеющие подобие дискет с объёмом памяти 2 или 4 Мбайт и обеспечивающие запись в течение 1 часа.

В настоящее время материальные носители магнитной записи классифицируют:

по геометрической форме и размерам (форма ленты, диска, карты и т.д.);

по внутреннему строению носителей (два или несколько слоёв различных материалов);

по способу магнитной записи (носители для продольной и перпендикулярной записи);

по виду записываемого сигнала (для прямой записи аналоговых сигналов, для модуляционной записи, для цифровой записи).

Технологии и материальные носители магнитной записи постоянно совершенствуются. В частности, наблюдается тенденция к увеличению плотности записи информации на магнитных дисках при уменьшении его размеров и снижении среднего времени доступа к информации.

2.2 Оптические носители информации

Развитие материальных носителей документированной информации в целом идёт по пути непрерывного поиска объектов с высокой долговечностью, большой информационной ёмкостью при минимальных физических размерах носителя. Начиная с 1980-х годов, всё более широкое распространение получают оптические (лазерные) диски. Это пластиковые или алюминиевые диски, предназначенные для записи и воспроизведения информации при помощи лазерного луча.

Впервые оптическая запись звуковых программ для бытовых целей была осуществлена в 1982 г. фирмами "Sony" и "Philips" в лазерных проигрывателях на компакт-дисках, которые стали обозначаться аббревиатурой CD (Compact Disc). В середине 1980-х годов были созданы компакт-диски с постоянной памятью - CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory). C 1995 стали использоваться перезаписываемые оптические компакт-диски: CD-R (CD Recordable) и CD-E (CD Erasable).

Оптические диски имеют обычно поликарбонатную или стеклянную термообработанную основу. Рабочий слой оптических дисков изготавливают в виде тончайших плёнок легкоплавких металлов (теллур) или сплавов (теллур-селен, теллур-углерод, теллур-селен-свинец и др.), органических красителей. Информационная поверхность оптических дисков покрыта миллиметровым слоем прочного прозрачного пластика (поликарбоната). В процессе записи и воспроизведения на оптических дисках роль преобразователя сигналов выполняет лазерный луч, сфокусированный на рабочем слое диска в пятно диаметром около 1 мкм. При вращении диска лазерный луч следует вдоль дорожки диска, ширина которой также близка к 1 мкм. Возможность фокусировки луча в пятно малого размера позволяет формировать на диске метки площадью 1-3 мкм¦. В качестве источника света используются лазеры (аргоновые, гелий-кадмиевые и др.). В результате плотность записи оказывается на несколько порядков выше предела, обеспечиваемого магнитным способом записи. Информационная ёмкость оптического диска достигает 1 Гбайт (при диаметре диска 130 мм) и 2-4 Гбайт (при диаметре 300 мм).

В отличие от магнитных способов записи и воспроизведения, оптические методы являются бесконтактными. Лазерный луч фокусируется на диск объективом, отстоящим от носителя на расстоянии до 1 мм. При этом практически исключается возможность механического повреждения оптического диска106. Для хорошего отражения лазерного луча используется так называемое "зеркальное" покрытие дисков алюминием или серебром.

Широкое применение в качестве носителя информации получили также магнитооптические компакт-диски типа RW (Re Writeble). На них запись информации осуществляется магнитной головкой с одновременным использованием лазерного луча. Лазерный луч нагревает точку на диске, а электромагнит изменяет магнитную ориентацию этой точки. Считывание же производится лазерным лучом меньшей мощности.

Во второй половине 1990-х годов появились новые, весьма перспективные носители документированной информации - цифровые универсальные видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) типа DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R с большой ёмкостью (до 17 Гбайт). Увеличение их ёмкости связано с использованием лазерного луча меньшего диаметра, а также двухслойной и двусторонней записи.

По технологии применения оптические, магнитооптические и цифровые компакт-диски делятся на 3 основных класса:

диски с постоянной (нестираемой) информацией (CD-ROM). Это пластиковые компакт-диски диаметром 4,72 дюйма и толщиной 0,05 дюйма. Они изготавливаются с помощью стеклянного диска-оригинала, на который наносится фоторегистрирующий слой. В этом слое лазерная система записи формирует систему питов (меток в виде микроскопических впадин), которая затем переносится на тиражируемые диски-копии. Считывание информации осуществляется также лазерным лучом в оптическом дисководе персонального компьютера. CD-ROM обычно обладают ёмкостью 650 Мбайт и используются для записи цифровых звуковых программ, программного обеспечения для ЭВМ и т.п.;

диски, допускающие однократную запись и многократное воспроизведение сигналов без возможности их стирания (CD-R; CD-WORM - Write-Once, Read-Many - один раз записал, много раз считал). Используются в электронных архивах и банках данных, во внешних накопителях ЭВМ. Они представляют собой основу из прозрачного материала, на которую нанесён рабочий слой;

реверсивные оптические диски, позволяющие многократно записывать, воспроизводить и стирать сигналы (CD-RW; CD-E). Это наиболее универсальные диски, способные заменить магнитные носители практически во всех областях применения. Они аналогичны дискам для однократной записи, но содержат рабочий слой, в котором физические процессы записи являются обратимыми. Технология изготовления таких дисков сложнее, поэтому они стоят дороже дисков для однократной записи.

Для магнитных носителей (лент, дисков, карт и др.) характерна высокая чувствительность к внешним электромагнитным воздействиям. Они также подвержены физическому старению, изнашиванию поверхности с нанесённым магнитным рабочим слоем (так называемое "осыпание"). Магнитная лента со временем растягивается, в результате чего искажается записанная на ней информация. информация носитель документ

По сравнению с магнитными носителями оптические диски более долговечны, поскольку срок их службы определяется не механическим износом, а химико-физической стабильностью среды, в которой они находятся. Оптические диски нуждаются в хранении также в условиях стабильных комнатных температур и с относительной влажностью в пределах, установленных для магнитных лент. Для них противопоказаны чрезмерная влажность, высокая температура и резкие её колебания, загрязнённый воздух. Разумеется, оптические диски следует оберегать и от механических повреждений. При этом надо иметь в виду, что наиболее уязвимой является "нерабочая" окрашенная сторона диска.

3. Использование магнитных и оптических носителей информации

3.1 Использование носителя в практике работы организаций

Носитель в практике организации важен. Важен тип носителя, его долговечность. Этот выбор зависит от вида электронного документа и срока его хранения. Наиболее распространенный способ хранения информационных ресурсов в организациях - хранение файлов на жестких дисках компьютеров или серверах. Иногда возникает необходимость переноса электронных документов на внешние носители. Для хранения же объемных и сложноструктурных баз данных и других информационных ресурсов (например, научно-технических или издательских), чтобы не нарушать целостности данных, лучше использовать емкие электронные носители: оптические диски, съемные жесткие диски, RAID-массивы и т.п.

Для архивного хранения электронных документов в пределах 5 лет любые современные носители электронной информации (магнитные дискеты, магнитные ленты, магнитные, магнитооптические и оптические диски) вполне надежны.

При долговременном хранении электронных документов на внешних носителях лучшим решением будет использование оптических компакт-дисков CD. Они непритязательны в хранении и вполне надежны в течение 15-20 лет. По истечении этого срока неизбежно придется или переписывать файлы на другой тип носителя (т.к. невозможно будет считать информацию с CD), или конвертировать электронные документы в другие форматы и также переписывать на более современные и емкие носители.

Второй и третий аспекты обеспечения сохранности гораздо сложнее. Они связаны с быстрой сменой и устареванием аппаратного и программного компьютерного обеспечения. Со временем устройства, с помощью которых информация считывается с внешних носителей, изнашиваются и морально устаревают. Так, например, исчезли 5-дюймовые магнитные дискеты, а вслед за ними компьютеры перестали оснащать дисководами для их считывания. В ближайшее время подобная судьба ожидает 3-дюймовые дискеты и многие современные модели ПК уже выпускают без дисководов к ним. Устройства для считывания информации с оптических дисков скорее всего также со временем изменятся. Приблизительный жизненный цикл подобных технологий - 10-15 лет. Эти технологические изменения нужно учитывать при организации долговременного хранения электронных документов.

3.2 Использование магнитных и оптических носителей в практике работы организаций

Воспроизведение электронных документов зависит в первую очередь от применяемого программного обеспечения: ОС, СУБД, браузеров, других прикладных приложений. Смена программной платформы может привести к полной утрате документа из-за невозможности его просмотреть. Впрочем, для основной массы делопроизводственных и финансовых электронных документов со сроком хранения до 5 лет этот фактор не так существенен: жизненный цикл программного обеспечения оценивается в 5-7 лет. В кратковременной перспективе для доступа и воспроизведения большинства текстовых, графических и видео документов (но не баз данных или сложных конструкторских систем и мультимедиа) использование таких конверторов достаточно.

...

Подобные документы

    Компьютерные средства документирования. Разновидности носителей документов. Способы и средства изменения, тиражирования и физической обработки документов. Основные стандарты мобильной связи. Принцип работы современных телефаксов, новая аппаратура.

    курсовая работа , добавлен 19.11.2014

    Изобретение из области радиотехники, его сущность, способ применения. Недостатки определителей номера стандарта FSK. Основные преимущества электронных цифровых АТС с программным управлением, значение их использования для предприятий и организаций.

    реферат , добавлен 12.05.2009

    Изучение назначения волоконно-оптических кабелей как направляющих систем проводной электросвязи, использующих в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического диапазона. Характеристика и классификация оптических кабелей.

    реферат , добавлен 11.01.2011

    Устройства записи и воспроизведения информации - неотъемлемая часть ЭВМ. Процесс восстановления информации по изменениям характеристики носителя. Коэффициент детонации. Требования, предъявляемые к точности изготовления деталей механизма транспортировки.

    реферат , добавлен 13.11.2010

    Изучение радиотехнических систем передачи информации. Назначение и функции элементов модели системы передачи (и хранения) информации. Помехоустойчивое кодирование источника. Физические свойства радиоканала как среды распространения электромагнитных волн.

    реферат , добавлен 10.02.2009

    Изучение особенностей беспроводных сетей, предоставление услуг связи вне зависимости от места и времени. Процесс использования оптического спектра широкого диапазона как среды для передачи информации в закрытых беспроводных коммуникационных системах.

    статья , добавлен 28.01.2016

    Расчёт чувствительности оптического приемного модуля, длины регенерационного участка волоконно-оптической системы передачи информации по энергетическому потенциалу. Шумовой ток приемного оптоэлектронного модуля. Сопротивление нагрузки фотодетектора.

    контрольная работа , добавлен 21.01.2014

    Измерительная техника на сетях современных телекоммуникаций. Состояние развития рынка измерительной техники. Системное и эксплуатационное измерительное оборудование. Типовые каналы и тракты первичной сети. Современные оптические системы передачи.

    дипломная работа , добавлен 01.06.2012

    Проектирование помещения для хранения ценной информации. Возможные каналы утечки данных. Характеристики средств защиты информации. Съем информации за счет электромагнитных излучений проводных линий 220 B, выходящих за пределы контролируемой зоны.

    курсовая работа , добавлен 14.08.2015

    Запись голосовой информации. Применение диктофонной техники в качестве промежуточного звена регистрации информации при создании машинописных документов. Технологии создания электронных документов, автоматический ввод текста с диктофона в компьютер.


Накопители на гибких магнитных дисках: принцип действия, технические характеристики, основные компоненты. Накопители на жестких магнитных дисках: форм-факторы, принцип работы, типы, основные характеристики, режимы работы. Конфигурирование и форматирование магнитных дисков. Утилиты обслуживания жестких магнитных дисков. Логическая структура и формат магнитооптических и компакт-дисков. Приводы CD-R (RW), DVD-R (RW), ZIP: принцип действия, основные компоненты, технические характеристики. Магнитооптические накопители, стримеры, флэш-диски. Обзор основных современных моделей.

Студент должен знать:

Принцип действия и основные компоненты дисковода FDD;

Характеристики и режимы работы накопителя на жестких магнитных дисках;

Принцип работы приводов магнитооптических и компакт-дисков;

Форматы оптических и магнитооптических дисков;

Студент должен уметь:

Записывать информацию на различные носители;

Использовать программные средства технического обслуживания жесткого диска;

Определять основные характеристики накопителей;

Цели занятия:

Ознакомить студентов с основными компонентами накопителями информации.

Изучить типы накопителей информации их характеристики.

Воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.

Развитие познавательных интересов, навыков самоконтроля, умения конспектировать.

Ход занятия :

Теоретическая часть.

Хранение данных на магнитных носителях

Практически во всех персональных компьютерах информация хранится на носителях, использующих магнитные или оптические принципы. При использовании магнитных устройств хранения двоичные данные “превращаются” в небольшие металлические намагниченные частички, расположенные на плоском диске или ленте в виде “узора”. Этот магнитный “узор” впоследствии может быть расшифрован в поток двоичных данных.

В основе работы магнитных носителей - накопителей на жестких и гибких дисках - лежит электромагнетизм. Суть его состоит в том, что при пропускании через проводник электрического тока вокруг него образуется магнитное поле (рис. 1). Это поле воздействует на оказавшееся в нем ферромагнитное вещество. При изменении направления тока полярность магнитного поля также изменяется. Явление электромагнетизма используется в электродвигателях для генерации сил, воздействующих на магниты, которые установлены на вращающемся валу.

Однако существует и противоположный эффект: в проводнике, на который воздействует переменное магнитное поле, возникает электрический ток. При изменении полярности магнитного поля изменяется и направление электрического тока (рис. 2).

Головка чтения/записи в любом дисковом накопителе состоит из U-образного ферромагнитного сердечника и намотанной на него катушки (обмотки), по которой может протекать электрический ток. При пропускании тока через обмотку в сердечнике (магнитопроводе) головки создается магнитное поле (рис. 3). При переключении направления протекающего тока полярность магнитного поля также изменяется. В сущности, головки представляют собой электромагниты, полярность которых можно очень быстро изменить, переключив направление пропускаемого электрического тока.

Рис. 1. При пропускании тока через проводник вокруг него образуется магнитное поле

Рис. 2. При перемещении проводника в магнитном поле в нем генерируется электрический ток

Рис. 3. Головка чтения/записи

Магнитное поле в сердечнике частично распространяется в окружающее пространство благодаря наличию зазора, “пропиленного” в основании буквы U. Если вблизи зазора располагается другой ферромагнетик (рабочий слой носителя), то магнитное поле в нем локализуется, поскольку подобные вещества обладают меньшим магнитным сопротивлением, чем воздух. Магнитный поток, пересекающий зазор, замыкается через носитель, что приводит к поляризации его магнитных частиц (доменов) в направлении действия поля. Направление поля и, следовательно, остаточная намагниченность носителя зависят от полярности электрического поля в обмотке головки.

Гибкие магнитные диски обычно делаются на лавсановой, а жесткие - на алюминиевой или стеклянной подложке, на которую наносится слой ферромагнитного материала. Рабочий слой в основном состоит из окиси железа с различными добавками. Магнитные поля, создаваемые отдельными доменами на чистом диске, ориентированы случайным образом и взаимно компенсируются на любом сколько-нибудь протяженном (макроскопическом) участке поверхности диска, поэтому его остаточная намагниченность равна нулю.

Если участок поверхности диска при протягивании вблизи зазора головки подвергается воздействию магнитного поля, то домены выстраиваются в определенном направлении и их магнитные поля больше не компенсируют друг друга. В результате на этом участке появляется остаточная намагниченность, которую можно впоследствии обнаружить. Выражаясь научным языком, можно сказать: остаточный магнитный поток, формируемый данным участком поверхности диска, становится отличным от нуля.

Конструкции головок чтения/записи

По мере развития технологии производства дисковых накопителей совершенствовались и конструкции головок чтения/записи. Первые головки представляли собой сердечники с обмоткой (электромагниты). По современным меркам их размеры были огромными, а плотность записи - чрезвычайно низкой. За прошедшие годы конструкции головок прошли долгий путь развития от первых головок с ферритовыми сердечниками до современных типов.

Чаще всего используются головки следующих четырех типов:

ü ферритовые;

ü с металлом в зазоре (MIG);

ü тонкопленочные (TF);

ü магниторезистивные (MR);

ü гигантские магниторезистивные (GMR).

· Ферритовые головки

Классические ферритовые головки впервые были использованы в накопителе Winchester 30-30 компании IBM. Их сердечники делаются на основе прессованного феррита (на основе окиси железа). Магнитное поле в зазоре возникает при протекании через обмотку электрического тока. В свою очередь, при изменениях напряженности магнитного поля вблизи зазора в обмотке наводится электродвижущая сила. Таким образом, головка является универсальной, т.е. может использоваться как для записи, так и для считывания. Размеры и масса ферритовых головок больше, чем у тонкопленочных; поэтому, чтобы предотвратить их нежелательные контакты с поверхностями дисков, приходится увеличивать зазор.

За время существования ферритовых головок их первоначальная (монолитная) конструкция была значительно усовершенствована. Были разработаны, в частности, так называемые стеклоферритовые (композитные) головки, небольшой ферритовый сердечник которых установлен в керамический корпус. Ширина сердечника и магнитного зазора таких головок меньше, что позволяет повысить плотность размещения дорожек записи. Кроме того, снижается их чувствительность к внешним магнитным помехам.

· Головки с металлом в зазоре

Головки с металлом в зазоре (Metal-In-Gap - MIG) появились в результате усовершенствования конструкции композитной ферритовой головки. В таких головках магнитный зазор, расположенный в задней части сердечника, заполнен металлом. Благодаря этому существенно уменьшается склонность материала сердечника к магнитному насыщению, что позволяет повысить магнитную индукцию в рабочем зазоре и, следовательно, выполнить запись на диск с большей плотностью. Кроме того, градиент магнитного поля, создаваемого головкой с металлом в зазоре, выше, а это означает, что на поверхности диска формируются намагниченные участки с более четко выраженными границами (уменьшается ширина зон смены знака).

Эти головки позволяют использовать носители с большой коэрцитивной силой и тонкопленочным рабочим слоем. За счет уменьшения общей массы и улучшения конструкции такие головки могут располагаться ближе к поверхности носителя.

Головки с металлом в зазоре бывают двух видов: односторонние и двусторонние (т.е. с одним и с двумя металлизированными зазорами). В односторонних головках прослойка из магнитного сплава расположена только в заднем (нерабочем) зазоре, а в двусторонних - в обоих. Слой металла наносится методом вакуумного напыления. Индукция насыщения магнитного сплава примерно вдвое больше, чем у феррита, что, как уже отмечалось, позволяет осуществлять запись на носители с большой коэрцитивной силой, которые используются в накопителях высокой емкости. Двусторонние головки в этом отношении лучше односторонних.

· Тонкопленочные головки

Тонкопленочные (Thin Film - TF) головки производятся почти по той же технологии, что и интегральные схемы, т.е. путем фотолитографии. На одной подложке можно “напечатать” сразу несколько тысяч головок, которые получаются в результате маленькими и легкими.

Рабочий зазор в тонкопленочных головках можно сделать очень узким, причем его ширина регулируется в процессе производства путем наращивания дополнительных слоев немагнитного алюминиевого сплава. Алюминий полностью заполняет рабочий зазор и хорошо защищает его от повреждений (сколов краев) при случайных контактах с диском. Собственно сердечник делается из сплава железа и никеля, индукция насыщения которого в 2–4 раза больше, чем у феррита.

Формируемые тонкопленочными головками участки остаточной намагниченности на поверхности диска имеют четко выраженные границы, что позволяет добиться очень высокой плотности записи. Благодаря небольшому весу и малым размерам головок можно значительно уменьшить просвет между ними и поверхностями дисков по сравнению с ферритовыми и MIG-головками: в некоторых накопителях его величина не превышает 0,05 мкм. В результате, во-первых, повышается остаточная намагниченность участков поверхности носителя и, во-вторых, увеличивается амплитуда сигнала и улучшается соотношение “сигнал–шум” в режиме считывания, что в итоге сказывается на достоверности записи и считывания данных.

В настоящее время тонкопленочные головки используются в большинстве накопителей высокой емкости, особенно в малогабаритных моделях, практически вытеснив головки с металлом в зазоре. Их конструкция и характеристики постоянно улучшаются, но, скорее всего, в ближайшее время они будут вытеснены магниторезистивными головками.

· Магниторезистивные головки

Магниторезистивные (Magneto-Resistive - MR) головки появились сравнительно недавно. Они разработаны компанией IBM и позволяют добиться самых высоких значений плотности записи и быстродействия накопителей. Впервые магниторезистивные головки были установлены в накопителе на жестких дисках емкостью 1 Гбайт (3,5") компании IBM в 1991 году.

Все головки являются детекторами, т.е. регистрируют изменения в зонах намагниченности и преобразуют их в электрические сигналы, которые могут быть интерпретированы как данные. Однако при магнитной записи существует одна проблема: при уменьшении магнитных доменов носителя уменьшается уровень сигнала головки и существует вероятность принять шум за “настоящий” сигнал. Для решения этой проблемы необходимо иметь эффективную головку чтения, которая более достоверно сможет определить наличие сигнала.

Магниторезистивные головки дороже и сложнее головок других типов, поскольку в их конструкции есть добавочные элементы, а технологический процесс включает несколько дополнительных этапов. Ниже перечислены основные отличия магниторезистивных головок от обычных:

v к ним должны быть подведены дополнительные провода для подачи измерительного тока на резистивный датчик;

v в процессе производства используется 4–6 дополнительных масок (фотошаблонов);

v благодаря высокой чувствительности магниторезистивные головки более восприимчивы к внешним магнитным полям, поэтому их приходится тщательно экранировать.

Во всех рассмотренных ранее головках в процессе записи и считывания “работал” один и тот же зазор, а в магниторезистивной головке их два - каждый для своей операции. При разработке головок с одним рабочим зазором приходится идти на компромисс при выборе его ширины. Дело в том, что для улучшения параметров головки в режиме считывания нужно уменьшать ширину зазора (для увеличения разрешающей способности), а при записи зазор должен быть шире, поскольку при этом магнитный поток проникает в рабочий слой на большую глубину (“намагничивая” его по всей толщине). В магниторезистивных головках с двумя зазорами каждый из них может иметь оптимальную ширину. Еще одна особенность рассматриваемых головок заключается в том, что их записывающая (тонкопленочная) часть формирует на диске более широкие дорожки, чем это необходимо для работы считывающего узла (магниторезистивного). В данном случае считывающая головка “собирает” с соседних дорожек меньше магнитных помех.

· Гигантские магниторезистивные головки

В 1997 году IBM анонсировала новый тип магниторезистивных головок, обладающих намного большей чувствительностью. Они были названы гигантскими магниторезистивными головками (Giant Magnetoresistive - GMR). Такое название они получили на основе используемого эффекта (хотя по размеру были меньше стандартных магниторезистивных головок). Эффект GMR был открыт в 1988 году в кристаллах, помещенных в очень сильное магнитное поле (приблизительно в 1 000 раз превышающее магнитное поле, используемое в накопителях на жестких дисках).

Способы кодирования данных

Данные на магнитном носителе хранятся в аналоговой форме. В то же время сами данные представлены в цифровом виде, так как являются последовательностью нулей и единиц. При выполнении записи цифровая информация, поступая на магнитную головку, создает на диске магнитные домены соответствующей полярности. Если во время записи на головку поступает положительный сигнал, магнитные домены поляризуются в одном направлении, а если отрицательный - в противоположном. Когда меняется полярность записываемого сигнала, происходит также изменение полярности магнитных доменов.

Если во время воспроизведения головка регистрирует группу магнитных доменов одинаковой полярности, она не генерирует никаких сигналов; генерация происходит только тогда, когда головка обнаруживает изменение полярности. Эти моменты изменения полярности называются сменой знака. Каждая смена знака приводит к тому, что считывающая головка выдает импульс напряжения; именно эти импульсы устройство регистрирует во время чтения данных. Но при этом считывающая головка генерирует не совсем тот сигнал, который был записан; на самом деле она создает ряд импульсов, каждый из которых соответствует моменту смены знака.

Чтобы оптимальным образом расположить импульсы в сигнале записи, необработанные исходные данные пропускаются через специальное устройство, которое называется кодером/декодером (encoder/decoder). Это устройство преобразует двоичные данные в электрические сигналы, оптимизированные в аспекте размещения зон смены знака на дорожке записи. Во время считывания кодер/декодер выполняет обратное преобразование: восстанавливает из сигнала последовательность двоичных данных. За прошедшие годы было разработано несколько методов кодирования данных, причем главной целью разработчиков было достижение максимальной эффективности и надежности записи и считывания информации.

При работе с цифровыми данными особое значение приобретает синхронизация. Во время считывания или записи очень важно точно определить момент каждой смены знака. Если синхронизация отсутствует, то момент смены знака может быть определен неправильно, в результате чего неизбежна потеря или искажение информации. Чтобы предотвратить это, работа передающего и принимающего устройств должна быть строго синхронизирована. Существует два пути решения данной проблемы. Во-первых, синхронизировать работу двух устройств, передавая специальный сигнал синхронизации (или синхросигнал) по отдельному каналу связи. Во-вторых, объединить синхросигнал с сигналом данных и передать их вместе по одному каналу. Именно в этом и заключается суть большинства способов кодирования данных.

Хотя разработано великое множество самых разнообразных методов, на сегодняшний день реально используются только три из них:

ü частотная модуляция (FM);

ü модифицированная частотная модуляция (MFM);

ü кодирование с ограничением длины поля записи (RLL).

Частотная модуляция (FM)

Метод кодирования FM (Frequency Modulation - частотная модуляция) был разработан прежде других и использовался при записи на гибкие диски так называемой одинарной плотности (single density) в первых ПК. Емкость таких односторонних дискет составляла всего 80 Кбайт. В 1970-х годах запись по методу частотной модуляции использовалась во многих устройствах, но сейчас от него полностью отказались.

Модифицированная частотная модуляция (MFM)

Основной целью разработчиков метода MFM (Modified Frequency Modulation - модифицированная частотная модуляция) было сокращение количества зон смены знака для записи того же объема данных по сравнению с FM-кодированием и соответственно увеличение потенциальной емкости носителя. При этом способе записи количество зон смены знака, используемых только для синхронизации, уменьшается. Синхронизирующие переходы записываются только в начало ячеек с нулевым битом данных и только в том случае, если ему предшествует нулевой бит. Во всех остальных случаях синхронизирующая зона смены знака не формируется. Благодаря такому уменьшению количества зон смены знака при той же допустимой плотности их размещения на диске информационная емкость по сравнению с записью по методу FM удваивается.

Вот почему диски, записанные по методу MFM, часто называют дисками двойной плотности (double density). Поскольку при рассматриваемом способе записи на одно и то же количество зон смены знака приходится вдвое больше “полезных” данных, чем при FM-кодировании, скорость считывания и записи информации на носитель также удваивается.

Кодирование с ограничением длины поля записи (RLL)

На сегодняшний день наиболее популярен метод кодирования с ограничением длины поля записи (Run Length Limited - RLL). Он позволяет разместить на диске в полтора раза больше информации, чем при записи по методу MFM, и в три раза больше, чем при FM-кодировании. При использовании этого метода происходит кодирование не отдельных битов, а целых групп, в результате чего создаются определенные последовательности зон смены знака.

Метод RLL был разработан IBM и сначала использовался в дисковых накопителях больших машин. В конце 1980-х годов его стали использовать в накопителях на жестких дисках ПК, а сегодня он применяется почти во всех ПК.

Измерение емкости накопителя

В декабре 1998 года Международная электротехническая комиссия (МЭК), занимающаяся стандартизацией в области электротехники, представила в качестве официального стандарта систему названий и символов единиц измерения для использования в области обработки и передачи данных. До недавнего времени при одновременном использовании десятичной и двоичной систем измерений один мегабайт мог быть равен как 1 млн байт (106), так и 1 048 576 байт (220). Стандартные сокращения единиц, используемые для измерения емкости магнитных и других накопителей, приведены в табл. 1.

В соответствии с новым стандартом 1 MiB (mebibyte) содержит 220 (1 048 576) байт, а 1 Мбайт (мегабайт) - 106 (1 000 000) байт. К сожалению, не существует общепринятого способа отличать двоичные кратные единицы измерения от десятичных. Другими словами, английское сокращение MB (или M) может обозначать как миллионы байтов, так и мегабайты.

Как правило, объемы памяти измеряются в двоичных единицах, но емкость накопителей - и в десятичных и в двоичных, что часто приводит к недоразумениям. Заметьте также, что в английском варианте биты (bits) и байты (Bytes) отличаются регистром первой буквы (она может быть строчной или прописной). Например, при обозначении миллионов битов используется строчная буква “b”, в результате чего единица измерения миллион битов в секунду обозначается Mbps, в то время как MBps означает миллион байтов в секунду.

Что такое жесткий диск

Самым необходимым и в то же время самым загадочным компонентом компьютера является накопитель на жестком диске. Как известно, он предназначен для хранения данных, и последствия его выхода из строя зачастую оказываются катастрофическими. Для правильной эксплуатации или модернизации компьютера необходимо хорошо представлять себе, что же это такое - накопитель на жестком диске.

Основными элементами накопителя являются несколько круглых алюминиевых или некристаллических стекловидных пластин. В отличие от гибких дисков (дискет), их нельзя согнуть; отсюда и появилось название жесткий диск (рис. 4). В большинстве устройств они несъемные, поэтому иногда такие накопители называются фиксированными (fixed disk). Существуют также накопители со сменными дисками, например устройства Iomega Zip и Jaz.

Новейшие достижения

Почти за 20 лет, прошедших с того времени, как жесткие диски стали привычными компонентами персональных компьютеров, их параметры радикально изменились. Чтобы дать некоторое представление о том, как далеко зашел процесс усовершенствования жестких дисков, приведем самые яркие факты.

Максимальная емкость 5,25-дюймовых накопителей увеличилась от 10 Мбайт (1982 год) до 180 Гбайт и больше для 3,5-дюймовых накопителей половинной высоты (Seagate Barracuda 180). Емкость 2,5-дюймовых дисководов с высотой не более 12,5 мм, которые используются в портативных компьютерах, выросла до 32 Гбайт (IBM Travelstar 32GH). Жесткие диски объемом менее 10 Гбайт в современных настольных компьютерах практически не используются.

Скорость передачи данных увеличилась от 85–102 Кбайт/с в компьютере IBM XT (1983 год) до 51,15 Мбайт/с в наиболее быстродействующих системах (Seagate Cheetah 73LP).

Среднее время поиска (т.е. время установки головки на нужную дорожку) уменьшилось от 85 мс в компьютере IBM XT (1983 год) до 4,2 мс в одном из самых быстродействующих на сегодняшний день дисководе (Seagate Cheetah X15).

В 1982 году накопитель емкостью 10 Мбайт стоил более 1500 долларов (150 долларов за мегабайт). В настоящее время, стоимость жестких дисков снизилась до половины цента за мегабайт.

Рис. 4. Вид накопителя на жестких дисках со снятой верхней крышкой

Принципы работы накопителей на жестких дисках

В накопителях на жестких дисках данные записываются и считываются универсальными головками чтения/записи с поверхности вращающихся магнитных дисков, разбитых на дорожки и секторы (512 байт каждый), как показано на рис. 5.

В накопителях обычно устанавливается несколько дисков, и данные записываются на обеих сторонах каждого из них. В большинстве накопителей есть по меньшей мере два или три диска (что позволяет выполнять запись на четырех или шести сторонах), но существуют также устройства, содержащие до 11 и более дисков. Однотипные (одинаково расположенные) дорожки на всех сторонах дисков объединяются в цилиндр (рис. 6). Для каждой стороны диска предусмотрена своя дорожка чтения/записи, но при этом все головки смонтированы на общем стержне, или стойке. Поэтому головки не могут перемещаться независимо друг от друга и двигаются только синхронно.

Жесткие диски вращаются намного быстрее, чем гибкие. Частота их вращения даже в большинстве первых моделей составляла 3 600 об/мин (т.е. в 10 раз больше, чем в накопителе на гибких дисках) и до последнего времени была почти стандартом для жестких дисков. Но в настоящее время частота вращения жестких дисков возросла. Например, в портативном компьютере Toshiba диск объемом 3,3 Гбайт вращается с частотой 4 852 об/мин, но уже существуют модели с частотами 5 400, 5 600, 6 400, 7 200, 10 000 и даже 15 000 об/мин. Скорость работы того или иного жесткого диска зависит от частоты его вращения, скорости перемещения системы головок и количества секторов на дорожке.

При нормальной работе жесткого диска головки чтения/записи не касаются (и не должны касаться!) дисков. Но при выключении питания и остановке дисков они опускаются на поверхность. Во время работы устройства между головкой и поверхностью вращающегося диска образуется очень малый воздушный зазор (воздушная подушка). Если в этот зазор попадет пылинка или произойдет сотрясение, головка “столкнется” с диском, вращающимся “на полном ходу”. Если удар будет достаточно сильным, произойдет поломка головки. Последствия этого могут быть разными - от потери нескольких байтов данных до выхода из строя всего накопителя. Поэтому в большинстве накопителей поверхности магнитных дисков легируют и покрывают специальными смазками, что позволяет устройствам выдерживать ежедневные “взлеты” и “приземления” головок, а также более серьезные потрясения.


Рис. 5. Дорожки и секторы накопителя на жестких дисках

Рис. 6. Цилиндр накопителя

на жестких дисках


Дорожки и секторы

Дорожка - это одно “кольцо” данных на одной стороне диска. Дорожка записи на диске слишком велика, чтобы использовать ее в качестве единицы хранения информации. Во многих накопителях ее емкость превышает 100 тыс. байт, и отводить такой блок для хранения небольшого файла крайне расточительно. Поэтому дорожки на диске разбивают на нумерованные отрезки, называемые секторами.

Количество секторов может быть разным в зависимости от плотности дорожек и типа накопителя. Например, дорожка гибких дисков может содержать от 8 до 36 секторов, а дорожка жесткого диска - от 380 до 700. Секторы, создаваемые с помощью стандартных программ форматирования, имеют емкость 512 байт, но не исключено, что в будущем эта величина изменится.

Нумерация секторов на дорожке начинается с единицы, в отличие от головок и цилиндров, отсчет которых ведется с нуля. Например, дискета HD (High Density) формата 3,5 дюйма (емкостью 1,44 Мбайт) содержит 80 цилиндров, пронумерованных от 0 до 79, в дисководе установлены две головки (с номерами 0 и 1), и каждая дорожка цилиндра разбита на 18 секторов (1–18).

При форматировании диска в начале и конце каждого сектора создаются дополнительные области для записи их номеров, а также прочей служебной информации, благодаря которой контроллер идентифицирует начало и конец сектора. Это позволяет отличать неформатированную и форматированную емкости диска. После форматирования емкость диска уменьшается, и с этим приходится мириться, поскольку для обеспечения нормальной работы накопителя некоторое пространство на диске должно быть зарезервировано для служебной информации.

В начале каждого сектора записывается его заголовок (или префикс - prefix portion), по которому определяется начало и номер сектора, а в конце - заключение (или суффикс - suffix portion), в котором находится контрольная сумма (checksum), необходимая для проверки целостности данных. В большинстве новых дисководов вместо заголовка используется так называемая запись No-ID, вмещающая в себя больший объем данных. Помимо указанных областей служебной информации, каждый сектор содержит область данных емкостью 512 байт.

Для наглядности представьте, что секторы - это страницы в книге. На каждой странице содержится текст, но им заполняется не все пространство страницы, так как у нее есть поля (верхнее, нижнее, правое и левое). На полях помещается служебная информация, например названия глав (в нашей аналогии это будет соответствовать номерам дорожек и цилиндров) и номера страниц (что соответствует номерам секторов). Области на диске, аналогичные полям на странице, создаются во время форматирования диска; тогда же в них записывается и служебная информация. Кроме того, во время форматирования диска области данных каждого сектора заполняются фиктивными значениями. Отформатировав диск, можно записывать информацию в области данных обычным образом. Информация, которая содержится в заголовках и заключениях сектора, не меняется во время обычных операций записи данных. Изменить ее можно, только переформатировав диск.

Форматирование дисков

Различают два вида форматирования диска:

ü физическое, или форматирование низкого уровня;

ü логическое, или форматирование высокого уровня.

При форматировании гибких дисков с помощью программы Explorer Windows 9x или команды DOS FORMAT выполняются обе операции, но для жестких дисков эти операции следует выполнять отдельно. Более того, для жесткого диска существует и третий этап, выполняемый между двумя указанными операциями форматирования, - разбивка диска на разделы. Создание разделов абсолютно необходимо в том случае, если вы предполагаете использовать на одном компьютере несколько операционных систем. Физическое форматирование всегда выполняется одинаково, независимо от свойств операционной системы и параметров форматирования высокого уровня (которые могут быть различными для разных операционных систем). Это позволяет совмещать несколько операционных систем на одном жестком диске.

При организации нескольких разделов на одном накопителе каждый из них может использоваться для работы под управлением своей операционной системы либо представлять отдельный том (volume), или логический диск (logical drive). Том, или логический диск, - это то, чему система присваивает буквенное обозначение.

Таким образом, форматирование жесткого диска выполняется в три этапа.

1. Форматирование низкого уровня.

2. Организация разделов на диске.

3. Форматирование высокого уровня.




Похожие статьи

OZON получил $150 млн инвестиций от АФК «Системы» и «МТС Начальник смены приема и размещения

OZON получил $150 млн инвестиций от АФК «Системы» и «МТС Начальник смены приема и размещения

Ялтинская конференция трех держав

Ялтинская конференция трех держав

Как изменить имя пользователя правильно

Как изменить имя пользователя правильно

×
Close