Что относится к характеристике носителей информации. Цифровое забвение. Иные устройства ввода

26.04.2013

Записывая ценные данные на современные носители, мы особо не задумываемся, сколько лет сможем на них рассчитывать. Уходят в небытие личные архивы, интересные далеко не только членам одной семьи. Для того чтобы понять, как выбраться из такой ситуации, стоит бросить ретроспективный взгляд на особенности различных носителей и способов представления информации.

аписывая ценные данные на современные носители, мы особо не задумываемся, сколько лет сможем на них рассчитывать. О цифрах и сроках рассказывает Юрий Ревич.

Каждой семье в какой-то момент приходится решать, что делать с унаследованными от родителей коллекциями виниловых пластинок или магнитофонных катушек, с рулончиками фотопленки и альбомами, набитыми пожелтевшими фотографиями. Трижды на памяти представителей старшего поколения происходила смена физических принципов звукозаписи, а звуковые носители (и, конечно, устройства для их воспроизведения) изменялись 6 раз! Еще в 50-е годы прошлого века это были шеллаковые пластинки (78 об/мин), затем их сменили виниловые «долгоиграющие» диски (33,3 об/мин). Почти одновременно возникли бытовые катушечные магнитофоны, а затем появились и кассетные. В середине 1980-х годов все аналоговые устройства скопом были вытеснены цифровыми оптическими компакт-дисками. А пять–десять лет назад появились универсальные миниатюрные флеш-карты, причем основным каналом распространения звукозаписей вообще становятся нематериальные сущности – файлы, скачиваемые через Интернет.

Смены носителей видеопродукции совершались еще быстрее. Пленка для любительских кинокамер (8- и 16-мм), ставших общедоступными в конце 1950-х–начале 1960-х годов, уже в 1980-х годах была вытеснена бытовыми видеокассетами формата VHS. Потребители еще только начали обзаводиться видеотеками на кассетах, как появились DVD, аналогичные по устройству звуковому компакт-диску. В конце концов, любительская видеозапись пришла, подобно звукозаписи, к компактным компьютерным форматам файлов, которые легко распространять через Сеть.

У многих при взгляде на это разнообразие опускаются руки – так уходят в небытие личные архивы, интересные далеко не только членам одной семьи. Для того чтобы понять, как выбраться из такой ситуации, стоит бросить ретроспективный взгляд на особенности различных носителей и способов представления информации.

Долговечность аналоговых носителей

Как ни странно, чем более носитель продвинут с технической точки зрения, тем меньше срок его службы. И данное правило почти не имеет исключений. Книги и рукописи на пергаменте могут храниться тысячелетиями, не говоря уже о глиняных табличках или надписях на камне. Правда, библиотеки, случается, горят, а недавно весь мир увидел воочию, что и камень не устоит, если кто-то захочет целенаправленно уничтожить памятники культуры - в 2001 г. талибы взорвали простоявшие больше полутора тысяч лет Бамианские статуи Будды, оправдав этим поступком в глазах всего мира вторжение западных войск в Афганистан.

Если исключить столь радикальные методы воздействия, беречь от влаги, света, грызунов и насекомых, то бумажные издания, выпущенные до начала XIX века, могут храниться сотни лет. В конце XVIII века, к огорчению архивистов, изобрели способ изготовления дешевой бумаги из древесины на автоматических или полуавтоматических машинах. Такая бумага намного дешевле старинной, но желтеет и становится ломкой за несколько десятилетий, а синтетические красители на ней выцветают. Причем на свету это происходит гораздо быстрее, но «древесная» бумага портится в любом случае, независимо от тщательности хранения, по «внутренним» причинам.

Интересно, что в Советском Союзе действовала правительственная программа по выпуску долговечных бумаг для важных документов. К 1990-м годам начался выпуск бумаги для делопроизводства, рассчитанной на хранение до 850 и 1000 лет. Однако компьютерная революция сделала реализацию такой программы ненужной – документы стали хранить на электронных носителях, к чему мы еще вернемся.

В ходе технологической революции конца XIX–середины ХХ века появились принципиально новые носители информации, но бумага, даже ухудшенная массовым производством, осталась в этом ряду одним из самых надежных. Единственная разновидность носителей, сравнимая по долговечности с бумагой, – черно-белая фотопленка на полиэфирной основе, которую начали производить примерно с 1960-х годов. Век же целлулоидной пленки, выпускавшейся до этого, даже короче, чем у газетной бумаги. Целлулоид содержит летучие вещества, которые со временем постепенно испаряются, из-за чего пленка коробится, деформируется и теряет прозрачность.

Основная слабость аналоговой фотографии заключается в ее главном компоненте – желатиновом слое. Для примера можно привести оригиналы цветных фотографий Сергея Прокудина-Горского, сделанных в начале XX века, каждая из которых представляет собой набор из трех цветоделенных негативов на стеклянной подложке. Они хранятся в щадящих условиях Библиотеки Конгресса (США) с 1948 г., но при совмещении каждый из трех цветов приходится «подтягивать» компьютерными методами – настолько они деформировались менее чем за сто лет. Желатин имеет свойство пересыхать и деформироваться со временем и, кроме всего прочего, не выносит даже слабого нагревания. Изображение на негативных пленках, которые, в отличие от отпечатков, не подвергают специальному дублению, можно просто смыть горячей водой из-под крана.

Цветные красители в пленке и отпечатках имеют свойство самопроизвольно выцветать даже при хранении в темноте. Цветная кинопленка отечественного производства, особенно произведенная до 1970–1980-х годов, хранится не более нескольких десятилетий. В конце 2000-х по телевидению показали неотреставрированную копию «Кавказской пленницы», которая менее чем за полвека выцвела почти полностью. Особенно это было заметно в эпизодах с преобладанием светлых тонов.

Достаточно капризны и магнитофонные ленты, причем в первую очередь те, на которых хранятся самые ценные и редкие записи 1950–60-х годов, времени возникновения отечественной авторской песни и рока, когда в нашей стране еще в ходу были катушечные магнитофоны под примитивную ленту «Тип 2». Эти ленты пересыхают и осыпаются – знатоки советуют перед перезаписью дать такой катушке отлежаться в герметичном пакетике вместе с увлажненной ваткой (однако долго держать во влажной атмосфере ленты тоже нельзя!). Неотъемлемый недостаток всех магнитофонных лент – способность к так называемому копир-эффекту, когда намагниченный слой в одном витке рулона со временем «отпечатывается» в соседних витках. Для уменьшения этого эффекта ленты следует хранить в холодильниках и изредка перематывать. Держать при пониженных температурах полезно также для того, чтобы предотвратить самопроизвольное снижение намагниченности из-за теплового движения атомов в частицах магнитного слоя.

Частая эксплуатация магнитофонных лент и кинопленок способствует их быстрому изнашиванию. Износ при эксплуатации – вообще характерное свойство аналоговых носителей. Особенно ярким примером этого служат шеллаковые пластинки первой половины ХХ века. На примитивных механических граммофонах они выдерживали всего несколько десятков циклов воспроизведения. О силе воздействия на носитель можно судить по тому факту, что после каждого проигрывания приходилось заменять стальную иглу, истиравшуюся от трения о дорожку. Пришедшие на смену шеллаку виниловые диски, подобно черно-белой пленке, могут теоретически вечно храниться в архивах, но также быстро портятся при проигрывании. Показательно, что несколько десятилетий, с момента выпуска первого «винила» фирмой Columbia в 1948 г., прогресс в этой области шел в сторону не усовершенствования носителей, а конструирования устройств воспроизведения, оказывающих как можно меньшее давление на иглу.

Устройства для воспроизведения информации

Новый аналоговый формат записи звука или видео всегда предполагал и новое устройство для его воспроизведения. При необходимости приходится это устройство искать, а еще лучше – предусматривать возможность чтения старых и новых форматов в одном устройстве. Прогресс электроники сделал этот процесс простым для производителя, но усложнил его для пользователя. Ярким примером могут служить бытовые видеомагнитофоны. Традиционно они поддерживают не менее пяти стандартов интерфейсов: компонентный, композитный, S-Video, SCART и HDMI (причем давно устаревший S-Video встречается в нескольких типах разъемов). Компьютерные видеоустройства расширяют это разнообразие до полной необозримости. В них можно встретить и аналоговый VGA, и различные модные цифровые интерфейсы, среди которых есть распространенные DVI (причем трех разновидностей – DVI-A, DVI-I и DVI-D) и IEEE 1394, и экзотические DisplayPort, DVB, SDI и UDI.

К счастью, многие из этих интерфейсов совместимы между собой на уровне переходников. Например, можно превратить цифровой DVI в цифровой же HDMI, а также аналоговый VGA в аналоговый S-Video. Но, к сожалению, столь простым способом нельзя превратить аналоговый интерфейс в цифровой. Поэтому приходится сохранять в составе видеоустройств множество интерфейсов, зачастую уже и не нужных, зато обеспечивающих совместимость со всем имеющимся оборудованием, включая древние телеприемники начала 1980-х годов.

Такие же трудности могут возникнуть и с компьютерными цифровыми данными – за последние 20 лет успели уйти в прошлое не только дискеты, но и стримеры, и магнитооптические диски (Iomega Zip и др.), успевшие распространиться в среде науки и финансов. В 2008 г. в Национальном агентстве США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) обсуждались планы новых лунных экспедиций. Ученым потребовались данные о свойствах лунной пыли, собранные во время экспедиций «Апполонов» в конце 1960-х годов. Эти сведения были записаны на 173 магнитных лентах, но их оригиналы в NASA оказались утраченными. К счастью, копии сохранились в Сиднейском университете. Однако для их чтения был нужен специальный накопитель на магнитных лентах – IBM 729 Mark V, выпускавшийся в 1950--1960-е годы. Оказалось, что некогда популярные ленты (с многодорожечным параллельным форматом представления данных) прочесть уже не на чем. Впрочем, на счастье исследователей, пригодный экземпляр накопителя сыскался в Австралийском компьютерном музее.

Похожая история произошла и с американскими архивистами в 1990-е годы, когда они вознамерились ознакомиться с данными переписи населения 1960 г., хранившимися на магнитных носителях. Нашлось всего два компьютера в мире, способных прочесть эти данные. Один из них находился в США, другой - в Японии. Наученная этим опытом, крупнейшая в мире Библиотека Конгресса (США) создала специальное подразделение, в котором хранятся устройства для чтения информации с устаревших электронных носителей. Однако нет никакой уверенности, что где-нибудь в архиве не отыщется носитель в таком оригинальном формате, что для его чтения не сохранилось ни устройств, ни программного обеспечения.

Цифровые носители

Цифровые носители, пришедшие на смену всем этим виниловым дискам, пленкам и магнитофонным лентам, в плане долговечности также оставляют желать лучшего – многие из них выходят из строя просто при хранении. Даже если вы найдете считывающий привод для 5-дюймовых дискет, они, скорее всего, уже не прочитаются – ни вовсе, ни частично. Правда, мне не так давно пришлось прочесть 5-дюймовую дискету «Изот» болгарского производства, записанную на компьютере «Правец-16» в конце 1980-х годов. Представьте себе, данные на ней оказались целехоньки (не зря же компьютерные компоненты советской эпохи проходили военную приемку!), но в общем случае рассчитывать на такое не стоит. А 3-дюймовые дискеты, более стойкие в процессе эксплуатации, все же менее долговечны, чем 5-дюймовые, поскольку информация на них записана с более высокой плотностью.

Жесткий диск (винчестер) имеет срок службы около пяти лет, хотя производители декларируют гораздо больший. Нередко он выходит из строя еще быстрее – особенно когда греется в процессе работы. И такое его состояние скорее обычное, чем исключение. Исследователи из университета Карнеги-Меллона еще в 2007 г. обследовали примерно 100 тыс. дисков разных производителей и обнаружили, что основной показатель надежности – среднее время наработки на отказ (mean-time before failure, MTBF) - завышается производителями приблизительно в 15 раз. По их данным, ежегодно выходит из строя не 1% дисков, а 2–4%, причем пики отказов наблюдаются в первый год эксплуатации, а также после пятого–седьмого года. Производителей, чьи диски показали самый высокий процент отказов, исследователи не назвали. Но оказалось, что накопители, как ориентированные на массовый рынок, так и предназначенные для профессионального сектора (а следовательно, более дорогие), позиционируемые не только как высокопроизводительные, но и как обладающие повышенной надежностью, в действительности демонстрируют сходные показатели.

Самыми стойкими из оптических дисков (CD и DVD) считаются штампованные. Они, как заявляют изготовители, способны работать без сбоев более 30 лет при хранении в хороших условиях. А записываемые и особенно перезаписываемые CD и DVD могут потерять данные уже в первое десятилетие своего существования. Причем из-за особенностей представления информации звуковые компакты (Audio CD) надежнее дисков с данными, содержащих настоящую файловую систему.

Можно считать, что долговечность флеш-накопителей информации такая же, как у штампованных оптических дисков. Следует отметить, что надежность хранения информации на флешках значительно увеличивается, если ее периодически, как минимум один раз в несколько лет, перезаписывать заново.

Форматы данных

Как уже было отмечено, для аналоговых носителей видео и звука проблема форматов данных – это поиск нужного оборудования. Достаточно вспомнить, что с момента изобретения видеомагнитофона в 1956 г. в видеозаписи использовалось около 30 различных несовместимых форматов, что вынуждает вещательные организации и архивы «на всякий случай» хранить множество аппаратов. Для цифровых форматов, существующих в виде компьютерных файлов (т.е. для всех, кроме классического Audio CD, где файлы как таковые отсутствуют), чтение устаревших или редких форматов обеспечивается проще. Кроме того, аналоговое преобразование и копирование данных всегда сопровождаются потерями информации. А преобразование данных из одного цифрового формата в другой – полностью автоматизируемая процедура, и этот процесс, в принципе, может протекать без потерь. Потери могут сопровождать преобразования сжатых форматов, но они не так существенны, как при копировании аналоговой информации, и их уровень легко контролируется.

Простота чтения и преобразования цифровых форматов оборачивается тем, что их становится слишком много. Например, одних архиваторов, помимо общеизвестных ZIP и RAR, существует несколько десятков разновидностей. Причем некоторые из них, создававшиеся в расчете на конкретное применение, вне определенной ограниченной области не употребляются. Но если для носителей старых типов понадобится специальное устройство чтения (возможно, подобно магнитофонам или кинопленке, основанное на уже не использующихся физических принципах), то для чтения файла старого формата нужна лишь соответствующая программа. И если она отсутствует, то ее несложно разыскать, в крайнем случае – написать заново, что обойдется дешевле создания целого устройства воспроизведения.

Чем больший объем занимает данная разновидность информации, тем большее разнообразие типов цифровых данных наблюдается для нее. На практике употребляется всего несколько текстовых форматов – «чистый текст», пара-тройка форматов Microsoft (DOC, DOCX и RTF), Open Document Format (ODF), а также веб-формат HTML и еще «иллюстрированный текст» PDF. Остальные разновидности представления текста относятся в основном к различным фирмам–производителям электронных ридеров, наплодившим около полутора десятков разных форматов, приспособленных к конкретным устройствам. И потому в быту сейчас уже совсем редко возникают проблемы с текстовыми форматами – в основном они касаются преобразования различных языковых кодировок.

Сравнительно немного форматов употребляется на практике и для представления статических изображений. Их список практически исчерпывается пятью разновидностями: TIFF, JPEG, GIF, BMP и PNG. Остальные существующие форматы в основном привязаны к конкретным областям применения или графическим программам. Нужно отметить, что для звука форматов существенно больше, чем для текста и изображений, а для представления видео разнообразие еще больше, причем именно среди употребляющихся на практике. Это связано с тем, что звук и видеофайлы занимают значительно больший объем, чем тексты или статические изображения, и для представления в приемлемом для пользовательских целей объеме их приходится сжимать различными методами. При этом методы сжатия различаются в зависимости от цели кодировки – в Интернете видео и звук надо представить максимально компактно, даже жертвуя качеством. А вот для записи на DVD и тем более в формате Blu-Ray можно размахнуться и пошире.

И потому не так уж редки случаи, когда видеодиск, записанный на бытовом плейере, отказывается проигрываться на компьютере, или наоборот. Кроме того, следует учитывать, что распространенные типы видеофайлов вроде AVI, OGG или MPEG-4 – это еще не форматы, а так называемые «контейнеры». Контейнер представляет собой оболочку для собственно содержимого, которое может быть представлено в самых разных форматах. Контейнерами являются не только видеоформаты, но и многие привычные типы текстовых, звуковых файлов или изображений (скажем, PDF, WAV или BMP – также контейнеры). Именно в области видеопродукции проблема разнообразия форматов стоит наиболее остро. Скажем, разработчики стандарта MPEG-4 оставили частным разработчикам определенную свободу в определении способов и приемов сжатия видеоряда. Потому не следует удивляться тому, что видеодиск, записанный на одном компьютере, не «захочет» воспроизводиться на другом, на котором отсутствует подходящая для данного формата программа-кодек.

Архивисты относительно просто и дешево решают проблему форматов. Путем проб и ошибок хранители архивов развитых стран выработали ряд решений, и главным из них стало хранение информации в машинно-независимых стандартизированных формах. Базовым таким форматом стал, естественно, текстовый – то, что в компьютерных программах называется «чистый текст». Цифровые таблицы очищаются от всех дополнительных данных, которыми они сопровождаются при создании в конкретных программах вроде Excel, и представляются в виде последовательности чисто текстовых знаков.

Впрочем, в архивах не исключается и использование собственных форматов. На входе вся документация преобразуется в формат, оптимальный для хранения, а на выходе, при передаче конкретному пользователю, производится обратная процедура - конвертирование данных в формат, наиболее удобный пользователю.

Вывод простой: цифровые данные на современных носителях имеют огромное преимущество перед старинными аналоговыми – они просто и быстро переписываются без потерь, причем копия идентична оригиналу. Потому долговечность цифровых носителей не так важна, поскольку своевременная перезапись информации позволяет хранить ее практически вечно. Данные стоит хранить в цифровом виде на современных носителях и менять последние, когда возникает опасность их устаревания и исчезновения из обихода. Это также требует времени и средств, но гораздо меньших, чем создание условий для хранения уникальной информации, записанной на аналоговых носителях в предыдущие века.

Как же все это делать, чтобы было и надежно, и удобно?

Что делать ?

Для воспроизведения устаревших носителей информации в быту решение, примененное в Библиотеке Конгресса, практически неприемлемо. Никто не будет хранить огромный катушечный магнитофон или кинопроектор только для того, чтобы раз в несколько лет, под настроение, прослушать старинные записи или просмотреть семейную кинохронику. Единственный способ обойти это препятствие – не пожалеть времени и денег, оцифровать архивы и хранить их на современных носителях в цифровой форме. Для государственных и других крупных архивов это тоже единственный путь для сохранения старых оригиналов, представленных в аналоговых форматах. Мало того, преобразование в «цифру» делает информацию доступнее – появляется возможность ее обнародовать, пересылать и копировать без риска для оригинала (вспомним, что кинопленки и магнитные записи деградируют при копировании, бумага изнашивается и рвется, а краски на старинных картинах выцветают от экспозиции на свету).

Объем работы в этой области предстоит грандиозный, и во всем мире оцифрована пока лишь малая часть старой информации. Заметим, что значительное количество информации продолжает выпускаться в традиционной форме. Например, отечественное книгоиздание выпускает примерно 50–60 тыс. наименований книжной продукции в год в печатном виде, в то время как крупнейшие русскоязычные электронные библиотеки (вроде знаменитого «Либрусека») содержат не больше 100–200 тыс. оцифрованных книг, т.е. объем выпуска за два-три года. Следовательно, огромная часть информационного массива в недалеком будущем, когда состоится переход к электронным носителям, скорее всего, останется недоступной. Кстати, существующее законодательство об интеллектуальной собственности отнюдь не облегчает эту задачу, а скорее мешает ее решению.

Постепенно мир движется к информации без носителей. Многие компании предлагают хранение данных в облаке, т.е. в распределенном хранилище без определенного местонахождения. Но едва ли стоит доверять таким сервисам полностью. Хранилище, управляемое из единого центра, не намного надежнее, чем локальное хранение копий на компьютерах пользователей, что легко показать на примерах.

На массовых электронных почтовых службах или на таких сервисах, как Google Docs, постоянно случаются сбои, прерывающие доступ. Глобальный сбой подобных служб с безвозвратной утерей данных – сценарий гипотетический, но отнюдь не фантастический. Кроме того, централизованное хранилище в любой момент можно отключить от доступа пользователей, и это уже политический вопрос. Кстати, вопрос безопасности в таких хранилищах в принципе не решаем: любую компьютерную защиту можно взломать.

А вот еще сценарий, от которого не застрахован никто: недавно мне случилось безвозвратно потерять архив весьма ценных фотографий, сделанных по моей просьбе на конференции, где в одном месте собрались многие заслуженные деятели компьютерной отрасли еще советских времен. У девушки-фотографа полетел диск, на котором хранились снимки. При этом копий ни она, ни я не делали, понадеявшись на фотохостинг Picasa компании Google. Но к моменту обнаружения поломки выложенная там галерея оказалась уже недоступной, потому что никто не озаботился обратить внимание на ограниченность срока хранения. Стечение обстоятельств, как видите, совсем не уникальное.

Из этих примеров следует, в общем-то, простой, хотя и довольно громоздкий в исполнении рецепт для тех, кто озабочен сохранностью своих архивов.

Для начала нужно все аналоговые оригиналы перевести в цифровой вид. Чаще всего это проще сказать, чем сделать. Так, оцифровку фотографий (включая и негативы со слайдами) сейчас предлагают практически на каждом углу, а вот с любительскими кинопленками и магнитофонными записями ситуация уже гораздо сложнее и выйти из нее значительно дороже.

Однако, решив эту проблему, стоит вспомнить, что цифровая форма сама по себе еще не гарантирует сохранности. Долговечность цифровых носителей даже меньше, чем у традиционной бумаги или пленки, они лишь позволяют без лишних затрат и усилий сделать сколько угодно копий без потери качества. Вот этим преимуществом цифры и стоит воспользоваться на полную катушку.

Храните ценные данные в виде не менее чем трех копий. Одну рабочую, с которой вы манипулируете ежедневно, и еще одну для оперативного восстановления единичных папок и файлов, причем разместите ее на отдельном жестком диске (или даже в отдельном компьютере). И, наконец, еще одну копию стоит хранить в виде образа целого файлового раздела для аварийного восстановления при капитальных поломках. Такой «бэкап» удобно хранить в специальном файловом хранилище с RAID-массивом (известном под названием NAS – Network Attached Storage, сетевое подключаемое хранилище). Но если интернет-канал позволяет, то, конечно, неплохо закачивать образ и куда-нибудь в облако, необходимо только следить за его сохранностью и своевременным обновлением. Тогда у вас есть шанс восстановить данные даже в случае, если при пожаре или другом стихийном бедствии все ваши устройства будут уничтожены.

Носитель информации -- предмет, используемый человеком для длительного хранения информации.

Оптические диски

Носители информации в форме диска, информация с которых считывается при помощи лазера. Информация хранится в виде питов(pit - яма) и лендов(land - земля) на слое поликарбоната. Если свет сфокусировался между питами (на ленде), то фотодиод регистрирует максимальный сигнал. В случае, если свет попадает на пит, фотодиод регистрирует ме́ньшую интенсивность света.

Первое поколение

Компакт-диск(CD) - разработан компаниями Sony и Phillips в 1979 году, используется преимущественно для записи аудио-файлов. Имеют объём от 650 Мб до 900 Мб. Разделяются на CD-R(Compact Disc Recordable) для однократной записи и на CD-RW(Compact Disc ReWritable)для многократной записи. Весьма распространены до сих пор.

Второе поколение

Цифровой многоцелевой диск(DVD) - был анонсирован в 1995 году. Благодаря более плотной структуре рабочей поверхности и возможности нанесения её на обе стороны диска, он значительно превосходит компакт-диски в объёме от (1,46 Гб до 17.08 Гб). Также делятся на DVD-R и DVD-RW, DVD+R и DVD+RW, которые более совершенны, чем предыдущие два, и DVD-RAM, допускающий значительно большее количество перезаписей, чем DVD+RW. Наиболее распространённые оптические диски на данный момент.

Цифровой Многослойный Диск(DMD) - оптический диск, разработанный компанией D Data Inc. Диск основан на трехмерной оптической технологии хранения данных, то есть лазер считывает с нескольких рабочих поверхностей одновременно. DMD могут хранить от 22 до 32 Гб двоичной информации. DMD покрыты запатентованными химическими составами, которые реагируют, когда красный лазер освещает особый слой. В этот момент химическая реакция производит сигнал, который в последующем будет считан с диска. Благодаря этому диски могут потенциально вмещать до 100 Гб данных.

Флуоресцентный многоуровневый диск(FMD) - формат оптического носителя, разработанный компанией «Constellation 3D», использующий флуоресценцию вместо отражения для хранения данных, что позволяет работать, соответствуя принципам объёмной оптической памяти и иметь до 100 слоёв. Они позволяют вместить объём до 1 Тб при размерах обычного компакт-диска. Питы на диске заполнены флуоресцентным материалом. Когда когерентный свет из лазера фокусируется на них, они вспыхивают, излучая некогерентные световые волны разных длин. Пока диск чист, свет способен проходить через множество слоёв беспрепятственно. Чистые диски имеют возможность отфильтровывать свет лазера (базируясь на длинах волн и когерентности), достигая при этом более высокого коэффициента отношения сигнал/шум, чем диски, основанные на отражении. Это позволяет иметь множество слоёв.

Третье поколение

Blu-ray Disc(BD) - формат оптического диска, используемый для записи с повышенной плотностью хранения цифровых данных. Современный вариант этого диска был представлен в 2006 году. Своё название(blue ray - синий луч) получил по технологии записи и чтения с помощью коротковолнового синего лазера, что и позволило уплотнить данные на диске. Может вмещать от 8 до 50 Гб.

DVD высокой ёмкости(HD DVD) - аналог предыдущего формата дисков с ёмкостью до 30 Гб.Не поддерживаются с 2008 года, чтобы избежать войны форматов.

Многоцелевые многоуровневые диски высокой ёмкости(HDVMD) - формат цифровых носителей на оптических дисках, предназначенный для хранения видео высокой чёткости и другого высококачественных мультимедийных данных. На одном слое HD VMD-диска помещается до 5 ГБ данных, но за счёт того, что диски являются многослойными (до 20 слоёв) их ёмкость достигает 100 ГБ. В отличие от предыдущих двух форматов использует красный лазер, что позволяет читать их дисководам, поддерживающих CD и DVD диски.

Четвёртое поколение

Голографический многоцелевой диск(HVD) - разрабатываемый перспективный формат оптических дисков, который предполагает значительно увеличить объём хранимых на диске данных по сравнению с Blu-Ray и HD DVD. Он использует технологию, известную как голография, которая использует два лазера: один - красный, а второй - зелёный, сведённые в один параллельный луч. Зелёный лазер читает данные, закодированные в виде сетки с голографического слоя близкого к поверхности диска, в то время как красный лазер используется для чтения вспомогательных сигналов с обычного компакт-дискового слоя в глубине диска. Предполагаемая ёмкость - до 4 Тб.

Жёсткие диски

Накопитель на жёстких магнитных дисках - запоминающее устройство, основной накопитель в большинстве компьютеров. Принцип действия основан на изменении векторов намагниченности доменов(небольшого участка диска)магнитного диска под действием переменного тока в катушке на конце считывающей головки. Распространены благодаря очень высокой ёмкости и скорости работы. Многие жёсткие диски издают шум. Бытовые диски обычно хранят информацию в объёме до 1 Тб. Бывают также и внешние жёсткие диски, присоединяемые к компьютеру через USB-порт, они не обеспечивают такой же скорости, как и внутренние, но предоставляют ту же большую ёмкость. Помимо это разрабатываются гибридные жёсткие диски с элементами флэш-памяти.

Носители, использующие технологию флеш-памяти

Флеш-память - разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти. Принцип работы полупроводниковой технологии флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области («кармане») полупроводниковой структуры. Достоинствами таких носителей являются компактность, дешевизна, механическая прочность, большой объём, скорость работы и низкое энергопотребление. Серьёзным недостатком данной технологии является ограниченный срок эксплуатации носителей.

USB-флэш-накопитель - запоминающее устройство, изобретённое в 2000 году. Очень популярное, благодаря удобству пользования и универсальности. Может хранить информацию без электричества до 10 лет.

Карта памяти - запоминающее устройство разных разновидностей, используемые под определённые устройство, таких как мобильные телефоны, КПК, авторегистраторы. Наиболее распространён стандарт microSD.

Носитель информации – физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Основным носителем информации для человека является его собственная биологическая память (мозг человека). Собственную память человека можно назвать оперативной памятью. Здесь слово “оперативный” является синонимом слова “быстрый”. Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память мы еще можем назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель – мозг – находится внутри нас.

Носитель информации - строго определённая часть конкретной информационной системы, служащая для промежуточного хранения или передачи информации.

Основа современных информационных технологий – это ЭВМ. Когда речь идет об ЭВМ, то можно говорить о носителях информации, как о внешних запоминающих устройствах (внешней памяти). Эти носители информации можно классифицировать по различным признакам, например, по типу исполнения, материалу, из которого изготовлен носитель и т.п. Один из вариантов классификация носителей информации представлен на рис. 1.1.

Список носителей информации на рис. 1.1 не является исчерпывающим. Некоторые носители информации мы рассмотрим более подробно в следующих разделах.

Хранение информации - это способ распространения информации в пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга - библиотека, картина - музей, фотография - альбом). Этот процесс такой же древний, как и жизнь человеческой цивилизации. Уже в древности человек столкнулся с необходимостью хранения информации: зарубки на деревьях, чтобы не заблудиться во время охоты; счет предметов с помощью камешков, узелков; изображение животных и эпизодов охоты на стенах пещер.

ЭВМ предназначена для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней.

Информационная система - это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур - главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов.

диск файл накопитель информация

ЛЕНТОЧНЫЕ НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ

Магнитная лента - носитель магнитной записи, представляющий собой тонкую гибкую ленту, состоящую из основы и магнитного рабочего слоя. Рабочие свойства магнитной ленты характеризуются её чувствительностью при записи и искажениями сигнала в процессе записи и воспроизведения. Наиболее широко применяется многослойная магнитная лента с рабочим слоем из игольчатых частиц магнитно-твёрдых порошков гамма-окиси железа (у-Fе2О3), двуокиси хрома (СrО2) и гамма-окиси железа, модифицированной кобальтом, ориентированных обычно в направлении намагничивания при записи.

ДИСКОВЫЕ НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ

Дисковые носители информации относятся к машинным носителям с прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что ПК может «обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию .

Накопители на дисках наиболее разнообразны:

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), они же флоппи-диски, они же дискеты

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), они же винчестеры (в народе просто «винты»)

Накопители на оптических компакт-дисках:

CD-ROM (Compact Disk ROM)

Имеются и другие разновидности дисковых носителей информации, например, магнитооптические диски, но ввиду их малой распространенности мы их рассматривать не будем.Накопители на гибких магнитных дисках

Некоторое время назад дискеты были самым популярным средством передачи информации с компьютера на компьютер, так как интернет в те времена был большой редкостью, компьютерные сети тоже, а устройства для чтения-записи компакт дисков стоили очень дорого. Дискеты и сейчас используются, но уже достаточно редко. В основном для хранения различных ключей (например, при работе с системой клиент-банк) и для передачи различной отчетной информации государственным надзорным службам.

Дискета - портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема.

Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х - начале 2000-х годов. Вместо термина «дискета» иногда используется аббревиатура ГМД - «гибкий магнитный диск» (соответственно, устройство для работы с дискетами называется НГМД - «накопитель на гибких магнитных дисках», жаргонный вариант - флоповод, флопик, флопарь от английского floppy-disk или вообще "печенюшка"). Обычно дискета представляет собой гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферромагнитным слоем, отсюда английское название «floppy disk» («гибкий диск»). Эта пластинка помещается в пластмассовый корпус, защищающий магнитный слой от физических повреждений. Оболочка бывает гибкой или прочной. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью специального устройства - дисковод (флоппи-дисковод). Дискета обычно имеет функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения. Внешний вид 3,5” дискеты представлен на рис. 1.2.

Электронные носители информации

Технология записи информации на магнитные носители появилась сравнительно недавно - примерно в середине 20-го века (40-ые - 50-ые годы). Но уже несколько десятилетий спустя - в 60-ые - 70-ые годы - это технология стала очень распространённой во всём мире.

Магнитная лента состоит из полоски плотного вещества, на которую напыляется слой ферромагнетиков. Именно на этот слой "запоминается" информация. Процесс записи также похож на процесс записи на виниловые пластинки - при помощи магнитной индукционной катушки вместо специального аппарата на головку подаётся ток, который приводит в действие магнит. Запись звука на плёнку происходит благодаря действию электромагнита на плёнку. Магнитное поле магнита меняется в такт со звуковыми колебаниями, и благодаря этому маленькие магнитные частички (домены) начинают менять своё местоположение на поверхности плёнки в определённом порядке, в зависимости от воздействия на них магнитного поля, создаваемого электромагнитом. А при воспроизведении записи наблюдается процесс обратный записи: намагниченная лента возбуждает в магнитной головке электрические сигналы, которые после усиления поступают дальше в динамик.

Компамкт-кассемта (аудиокассемта или просто кассемта) -- носитель информации на магнитной ленте, во второй половине XX века -- распространённый медианоситель для звукозаписи. Применялся для записи цифровой и аудиоинформации. Впервые компакт-кассета была представлена в 1964 году компанией Philips. По причине своей относительной дешевизны долгое время (с начала 1970-х по 1990-е годы) компакт-кассета была самым популярным записываемым аудионосителем, однако, начиная с 1990-х годов,

была вытеснена компакт-дисками.

Сейчас в мире присутствует множество различных типов магнитных носителей: дискеты для компьютеров, аудио- и видеокассеты, бобинные ленты и.т.д. Но постепенно открываются новые законы физики, и вместе с ними - новые возможности записи информации. Всего пару десятков лет назад появилось множество носителей информации, базирующихся на новой технологии - считывания информации при помощи линз и лазерного луча.

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.

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

1. 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.

2. 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.

3. Цифровые универсальные видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) типа DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R с большой ёмкостью (до 17 Гбайт).

Название оптических дисков определяется методом записи и считывания информации. Информация на дорожке создается мощным лазерным лучом, выжигающим на зеркальной поверхности диска впадины, и представляет собой чередование впадин и отражающих участков. При считывании информации зеркальные островки отражают свет лазерного луча и воспринимаются как единица (1), впадины не отражают луч и соответственно воспринимаются как ноль (0). Этот принцип позволяет достичь высокой плотности записи информации, а следовательно и большой емкости при минимальных размерах. Компакт-диск является идеальным средством хранения информации - дешев до смешного, практически не подвержен каким-либо влияниям среды, информация записанная на нем не исказится и не сотрется, пока диск не будет уничтожен физически, имеет ёмкость 700 Мбайт.

Магнитооптический диск -- носитель информации, сочетающий свойства оптических и магнитных накопителей. Диск изготовлен с использованием ферромагнетиков. Магнитооптические диски при всех своих достоинствах имеют серьёзные недостатки: относительно низкую скорость записи, вызванную необходимостью перед записью стирать содержимое диска, а после записи--проверкой на чтение; высокое энергопотребление - для разогрева поверхности требуются лазеры значительной мощности, а следовательно и высокого энергопотребления. Это затрудняет использование пишущих МО приводов в мобильных устройствах.

DVD (ди-ви-дим, англ. Digital Versatile Disc -- цифровой многоцелевой диск) -- носитель информации в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить бомльший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков. Первые диски и проигрыватели DVD появились в ноябре 1996 в Японии и в марте 1997 в США. Они предназначались для записи и хранения видеоизображений. Интересно, что первые DVD-"болванки" объёмом 3,95 Гб стоили тогда 50$ за штуку. В настоящее время существует шесть разновидностей подобных дисков ёмкостью от 4,7 до 17,1 Гб. Они используются для записи и хранения любой информации: видео, аудио, данных.

Работа с информацией в наше время не мыслима без компьютера, так как он изначально создавался как средство обработки информации и только теперь он стал выполнять множество других функций: хранение, преобразование, создание и обмен информацией. Но прежде чем принять привычную сейчас форму компьютер претерпел три революции.

Первая компьютерная революция свершилась в конце

50-х годов; ее суть можно описать двумя словами: компьютеры появились.

Изобретены они были не менее чем за десять лет до этого, но именно в то время начали выпускаться серийные машины, эти машины перестали быть объектом исследований для ученых и диковинкой для всех остальных. Через полтора десятилетия после этого ни одна крупная организация не могла себе позволить обходиться без вычислительного центра. Если тогда заходила речь о компьютере, сразу же представлялись заполненные стойками машинные залы, в которых напряженно думают люди в белых халатах. И тут свершилась вторая революция. Практически одновременно несколько фирм обнаружили, что развитие техники достигло такого уровня, когда вокруг компьютера не обязательно воздвигать вычислительный центр, а сам он стал небольшим. Это были первые мини-ЭВМ. Но прошло еще десять с небольшим лет, и наступила третья революция - в конце 70-х возникли персональные компьютеры. За короткое время, пройдя путь от настольного калькулятора до полноценной небольшой машины, ПК заняли свои места на рабочих столах индивидуальных пользователей.

В тот самый момент, когда первый компьютер впервые обработал несколько байт данных моментально встал вопрос: где и как хранить полученные результаты? Как сохранять результаты вычислений, текстовые и графические образы, произвольные наборы данных?

Прежде всего, должно быть устройство с помощью которого компьютер будет запоминать информацию, затем требуется носитель информации, на котором ее можно будет переносить с места на место, причем другой компьютер должен также легко прочитать эту информацию. Рассмотрим некоторые из этих устройств.

1. Устройство чтения перфокарт: предназначено для хранения программ и наборов данных с помощью перфокарт - картонных карточек с пробитыми в определенной последовательности отверстиями. Перфокарты были изобретены задолго до появления компьютера, с их помощью на ткацких станках получали очень сложные и красивые ткани, потому что они управляли работой механизма. Изменишь набор перфокарт и рисунок ткани будет совсем другим - это зависит от расположения отверстий на карте. Применительно к компьютерам был использован тот же принцип, только вместо рисунка ткани отверстия задавали команды компьютеру или наборы данных. Такой способ хранения информации не лишен недостатков: - очень низкая скорость доступа к информации; - большой объем перфокарт для хранения небольшого количества информации; - низкая надежность хранения информации; - к тому же от перфоратора постоянно летели маленькие кружочки картона, которые попадали на руки, в карманы, застревали в волосах и уборщицы были страшно недовольны. Перфокартами люди были вынуждены пользоваться не потому что этот способ как-то особенно нравился им, или он имел какие-то неоспоримые достоинства, вовсе нет, он вообще не имел достоинств, просто в то время ничего другого еще не было, выбирать было не из чего, приходилось выкручиваться.

2. Накопитель на магнитной ленте (стриммер): основан на использовании устройства магнитофонного типа, и кассет с магнитной пленкой. Этот способ накопления информации известен давно и успешно применяется и сегодня. Это объясняется тем, что на небольшой кассете помещается довольно большой объем информации, информация может храниться продолжительное время и скорость доступа к ней гораздо выше, чем у устройства чтения перфокарт. С другой стороны стриммер пригоден только для накопления, хранения больших массивов информации, резервирования данных. Обрабатывать информацию с помощью стриммера практически невозможно: стример - устройство последовательного доступа к данным: чтобы получить 5-й файл мы должны промотать четыре. А если нужен 7529-й?

3. Накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД - дисковод). Это устройство использует в качестве носителя информации гибкие магнитные диски - дискеты, которые могут быть 5-ти или 3-х дюймовыми. Дискета - это магнитный диск вроде пластинки, помещенный в картонный конверт. В зависимости от размера дискеты изменяется ее емкость в байтах. Если на стандартную дискету размером 5"25 дюйма помещается до 720 Кбайт информации, то на дискету 3"5 дюйма уже 1,44 Мбайта. Дискеты универсальны, подходят на любой компьютер того же класса оснащенный дисководом, могут служить для хранения, накопления, распространения и обработки информации. Дисковод - устройство параллельного доступа, поэтому все файлы одинаково легко доступны. К недостаткам относятся маленькая емкость, что делает практически невозможным долгосрочное хранение больших объемов информации, и не очень высокая надежность самих дискет.

4. Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД - винчестер): является логическим продолжением развития технологии магнитного хранения информации. Имеют очень важные достоинства: - чрезвычайно большая емкость; - простота и надежность использования; - возможность обращаться к тысячам файлов одновременно; - высокая скорость доступа к данным.

5. Уже рассмотренные нами CD и DVD-диски.

Но так как потоки информации только увеличиваются то для ее создания, обработки, хранения и передачи необходимо разрабатывать все новые и новые средства и приспособления.

Мы уже рассматривали выше хранение данных на CD и DVD-дисках. Несмотря на их удобство, в связи с необходимостью использования максимально большого объема информации, уже начинается процесс их вытеснения. В ближайшие годы в таких устройствах персональной вычислительной техники, как компьютер, флэш-память будет грозным соперником жёстких дисков.

6. Флеш-память (англ. Flash-Memory) -- разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.

Благодаря своей компактности, дешевизне и низкой потребности в электроэнергии флеш-память уже широко используется в портативных устройствах, работающих на батарейках и аккумуляторах -- цифровых фотокамерах и видеокамерах, цифровых диктофонах, MP3-плеерах, КПК, мобильных телефонах, а также смартфонах. Кроме того, она используется для хранения встроенного программного обеспечения в различных периферийных устройствах (маршрутизаторах, мини-АТС, коммуникаторах, принтерах, сканерах). Не содержит подвижных частей, так что, в отличие от жёстких дисков, более надёжна и компактна.

Основное слабое место флеш-памяти -- количество циклов перезаписи. Она может быть прочитана сколько угодно раз, но писать в такую память можно лишь ограниченное число раз (обычно около 10 тысяч раз). Несмотря на то, что такое ограничение есть, 10 тысяч циклов перезаписи -- это намного больше, чем способна выдержать дискета или компакт-диск. Флеш-память наиболее известна применением в USB флеш-носителях (англ. USB flash drive). Благодаря большой скорости, объёму и компактным размерам USB флеш-носители уже вытесняют с рынка компакт-диски.

Носитель информации (data medium ) - материальный объект или среда, предназначенный для хранения данных. В последнее время носителями информации называют преимущественно устройства для хранения файлов данных в компьютерных системах, отличая их от устройств для ввода-вывода информации и устройств для обработки информации.

Классификация носителей информации

Цифровые носители информации - компакт-диски, дискета, карты памяти

Аналоговые носители информации - магнитофонная и бабинна кассеты

По форме сигнала , используемый для записи данных, различают аналоговые и цифровые носители. Для перезаписи информации с аналогового носителя на цифровой или наоборот необходимо сигнала.

По назначению различают носители

• Для использования на различных устройствах
• Вмонтированы в определенное устройство

По устойчивости записи и возможностью перезаписи:

• Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), содержание которых не может быть изменен конечным пользователем (например, CD-ROM, DVD-ROM). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.
• Записываемые устройства, в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R, DVD-R,DVD + R, BD-R).
• Перезаписываемые устройства (например, CD-RW, DVD-RW, DVD + RW, BD-RE, магнитная лента и т.п.).
• Оперативные устройства обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе ее обработки. Быстрые, но дорогие ОЗУ (SRAM, статические ОЗУ) строятся на основе триггеров, медленные, но дешевые разновидности (DRAM, динамические ОЗУ) строятся на основе конденсатора. В обоих видах оперативной памяти информация исчезает после отключения от источника тока. Динамические ОЗУ требуют периодического обновления содержимого - регенерации.

По физическому принципу

• перфорационные (с отверстиями или вырезами) - перфокарта, перфолента
• магнитные - магнитная лента, магнитные диски
• оптические - оптические диски CD, DVD, Blu-ray Disc
• магнитооптические - магнитооптический компакт-диск (CD-MO)
• электронные (используют эффекты полупроводников) - карты памяти, флэш-память

По конструктивным (геометрическими) особенностями

• Дисковые (магнитные диски, оптические диски, магнитооптические диски)
• Ленточные (магнитные ленты, перфоленты)
• Барабанные (магнитные барабаны)
• Карточные (банковские карты, перфокарты, флеш-карты, смарт-карты)

Иногда носителями информации также называют объекты, чтение информации из которых не требуют специальных устройств - например бумажные носители .

Емкость носителя информации

Емкость цифрового носителя означает количество информации, которую на него можно записать, ее измеряют в специальных единицах - байтах, а также в их производных -килобайтах, мегабайтах и т.д., или же в кибибайтах, мебибайтах подобное. Например, емкость распространенных CD -носителей составляет 650 или 700 МБ, DVD-5 - 4,37 ГБ, двухслойных DVD 8,7 гб, современных жестких дисков - до 10 Тб (на 2009 год).