Перспективы развития носителей информации кратко

Обновлено: 04.07.2024

Привет. Носители информации прошли долгий путь, эволюционировав от глиняных табличек до современных твердотельных цифровых накопителей, еще не так давно перфокарты были чем-то гениальным, хотя признаться и сейчас оно не менее гениально, просто малоэффективно.

Магнитные носители и приводы

Вообще, жесткие диски и другие магнитные накопители тоже не стоит обделять вниманием, они еще не в тупике своего развития. Привод считывающий данные с магнитных дисков/ленты напоминает кое-что. Я не специалист в биологии, но оно почему-то напоминает мне чтение ДНК/РНК. Да, цифровые бионосители информации - это как по мне интересная идея, конечно очень много подводных камней, это весьма хрупкий вариант носителя информации, ДНК человека если обобщить содержит около гигабайта информации, но это лишь одна молекула, вот и посудите сами - какой объем можно напихать в коробочку из под спичек, например. Но да, повторюсь, это очень хрупкий, не очень долговечный и очень неудобный носитель.

Другое направление развития жестких дисков, развитие гибридных жестких дисков (твердотельный + жесткий). Но в целом - оно существует уже сейчас, и достаточно неплохо, это будущее уже наступило. Память твердотельных накопителей используется как кэш память для быстрого доступа наиболее часто используемых данных - в целом, конструкция SSD + HDD что-то очень похожее, но главное отличие в том, пользователь сам с помощью специального софта управляет данными, создает гибридные тома или просто ставит наиболее требовательные к записи/чтению приложения или систему на SSD.

Оптические носители

Многообещающая затея, всем знакомые оптические диски. Информация с них считывается благодаря специальному приводу раскручивающему диск и считывающего лазеру, который по отражающемуся от диска свету понимает данные, которые там записаны и отправляет их через систему ввода/вывода в нашу машинку. Было многое, были и перезаписываемые диски, и неперезаписываемые, и Blue-Ray и тд. и тп. Но все ли покончено с оптическими носителями информации? Я думаю, что нет. Лично у меня есть одна идея, в каком виде эти носители информации могут возродиться в обозримом или не очень будущем.

Представьте себе, что вы поймали солнечный луч в банку и разрезали его на огромное количество черточек и точек, а потом принесли эту банку, открыли и прочитали черточки(1) и точки (0). Да, это кстати в теории возможно, при температурах около абсолютного нуля при определенных условиях даже свет начинает двигаться медленнее, а если сделать цикличную ловушку из системы зеркал/кристаллов, чтобы заставить двигаться его по кругу, он может храниться очень длительное время. У этого способоа есть один большой минус и один большой плюс. Плюс - в луч света спокойного можно записать весь текущий интернет, невероятный объем информации. Минус - этот носитель одноразовый.

Где же такое можно применять? Очевидно - при колонизации планет, изучении дальнего космоса, можно брать с собой всю имеющуюся информацию интернета, и распаковать при постройке необходимой для этой информации инфраструктуры.

Твердотельные носители информации

Всеми любимые флешки и SSD. Появились относительно недавно и уже стали чем-то прорывным и невероятным. И у них есть огромный потенциал для повышения объем и скорости обработки. Например - атомный накопитель данных, где информация буквально записывается последовательностью атомов в ячейках. Более того, один такой накопитель уже существует. Подробнее здесь .

Я думаю, такими шагами не так уж далеко и до квантовых носителей, что было бы очень интересно. Но пока мне даже сложно вообразить как такое может работать, но что я знаю точно, это то что скорость обработки будет супербыстрой и объем памяти будет неприлично гигантским, если это будет возможно.

Будущее уже кажется не таким уж невозможным, в чем я уверен точно, что увеличение объема хранения данных откроет невообразимые перспективы, даст толчок развитию ИИ, компьютерной техники и исследования дальнего космоса. А есть ли у вас какие-то мыли по этому поводу? Интересно было бы услышать.

Развитие носителей записи информации идет в 3 основных направлениях:

- увеличение объема полезной информации на конкретном носителе (особенно актуально для оптических дисков);

- улучшение качества технического оборудования (время доступа к информации, скорость передачи данных);

- постепенное повышение уровня сочетаемости различных форматов используемых носителей.

В первом направлении настоящий прорыв в увеличении объемов записываемой информации сделали DVD-диски (Digital Video Disk). На обычный CD-ROM практически невозможно с хорошим качеством записать 1,5-часовой видеофильм. Для этого необходим, как минимум, диск в 2 раза большей площади. Однако развитие техники позволило решить подобную проблему.

Еще в 1994 г. "Sony" и "Philips" объявили о выпуске нового оптического диска - DVD, способного содержать 135 мин. видео MPEG2 (со скоростью передачи данных порядка 3 Мбит/с). Это было объявлением новой войны стандартов. Если эти фирмы предлагали максимальный объем информации на таком диске в 7,4 Гб, то их конкуренты - консорциум Toshiba, Pioneer, Thomson и Matsushita - предложили конкурирующий стандарт SDD (Super Density Disk) с объемом до 5,2 Гб. После определенных споров и длительных переговоров, конкуренты пришли к выводу: лучше иметь единый стандарт, тогда прибыли будут надежнее и выше. В результате носитель DVD имеет стандартный объем в 4,7 Гб. С мая 1997 г. в сети Internet создан специальный DVD-форум, позволявший любой компании принять участие в работе над стандартом и его внедрением.

Диски, созданные по этой технологии, так же как и традиционные компакт-диски, используют для хранения данных углубления, расположенные в виде спиральной дорожки, завитой по всей поверхности диска. Так же, как и в случае с СD, при считывании информации точно сфокусированный лазерный диод испускает луч, который, отражаясь от углублений на вращающемся диске, попадает на светочувствительный элемент. Таким образом, действуя по двоичной системе ("есть сигнал - нет сигнала"), компьютер считывает информацию с носителя. По размерам диски DVD и CD практически одинаковы - DVD немного тоньше. DVD диски также могут иметь 2 размера - 12 см (4,7 дюйма) и 8 см (3,1 дюйма). Наиболее распространен 12 см размер.

В чем же разница CD и DVD? У последних меньший диаметр углублений, на дорожке они размещены с меньшим "шагом", а самих дорожек гораздо больше. Углубления меньшего диаметра стали возможны потому, что лазер в CD-ROM проигрывателе имеет длину волны в 780 нм, а в DVD использован лазер с длиной волны в 650 и менее нм, что позволяет делать в 2 раза больше "насечек" на одной дорожке и в 2 раза больше дорожек. Кроме того, поверхность диска, отведенная для хранения данных, немного больше, чем у CD-ROM; DVD предусматривает новый формат секторов и более надежный код исправления ошибок. Все эти нововведения позволили достичь примерно в 7 раз большей емкости дисков DVD, чем традиционных CD. Но семикратный прирост емкости диска далеко не предел. В DVD технологиях возможно создание двухсторонних и двухслойных дисков.

Двухсторонний диск делается просто: так как толщина диска DVD может составлять лишь 0,6 мм (половина толщины обычного CD-ROM), появляется возможность соединить два диска тыльными сторонами и получить двухсторонний DVD. Сегодня его приходится вручную переворачивать, но с развитием DVD технологий появятся приводы, способные читать обе стороны без вмешательства пользователя.

Технология создания двухслойных дисков чуть сложнее: данные записываются в двух слоях - нижнем и полупрозрачном верхнем. Работая на одной частоте, лазер считывает данные с полупрозрачного слоя, работая на другой - получает данные "со дна".

Всевозможные комбинации всех вышеперечисленных технологий породили довольно много типов дисков DVD. Существуют односторонние (SS - Single Sided) и двухсторонние DVD (DS), однослойные (SL - Single Layer) и двухслойные (DL).

Следует отметить, что вместимость двухслойных DVD-дисков не в 2 раза больше, чем в однослойных, а намного меньше.

Емкость различных DVD-носителей

Тип носителя

Емкость в Гбайтах

Продолжительность видео

DVD-5 (12 см, SS/SL)
DVD-9 (12 cм, SS/DL)
DVD-10 (12 cм, DS/SL)
DVD-18 (12 см, DS/DL)
DVD-8 см SS/SL
DVD-8 см SS/DL
DVD-8 см DS/SL
DVD-8 см DS/DL
DVD-R (12 cм, SS/SL)
DVD-R (12 см, DS/SL)
DVD-R( 8 см, SS/SL)
DVD-R (8 см, DS/SL)
DVD-RAM (12 см SS/SL)
DVD RAM (12 см DS/SL)

более 2 часов
около 4 часов
около 4,5 часов
более 8 часов
около 30 мин
1,3 часа
1,4 часа
2,5 часа
нет данных
-
-
-
-
-

В принципе приводы DVD имеют довольно медленную скорость вращения дисков, но так как данные на них размещены более плотно, чем на CD, то скорость передачи информации составляет 1,3 Мб/с. Такие дисководы DVD называют двухскоростными.

Второе поколение устройств DVD будет иметь удвоенную скорость. Это не повлияет на качество просматриваемого видео (1,3 Мб вполне достаточно для обеспечения ровного и четкого видеоряда), зато увеличит скорость загрузки программного обеспечения с DVD-ROM.

Существует и два варианта записываемых DVD-дисков. Это стандарт DVD-R и DVD-RAM. Первый стандарт аналогичен CD-R - данные на диск могут быть записаны только единожды. Луч лазера выжигает углубления в специальном слое, нанесенном на диск.

Еще один стандарт - DVD-RAM - позволяет записывать данные на диск многократно. Он основан на технологии "смены фазы": луч лазера разогревает специальный отражающий магнитосодержащий слой, нанесенный на диск, а затем под воздействием магнитной головки в этом слое формируются углубления. Застывая, слой сохраняет форму, полученную в результате воздействия головки, а значит и данные. При перезаписи достаточно повторить операции. Количество циклов "чтение / запись" для данной технологии оценивается в миллионы раз.

Немного иной вариант DVD-RAM предложила фирма "Matsushita". Для записи данных пленка из германия-теллура-сурьмы облучается мощными короткими лазерными импульсами. Облученная область плавится и застывает в неупорядоченном состоянии, в котором она отражает свет значительно слабее, чем в упорядоченном кристаллическом состоянии. Разница в отражательной способности используется для считывания информации воспроизводящим лучом небольшой мощности. Диск может быть переписан до 100 000 раз, при этом его емкость способна достигнуть 15 Гб на одной стороне, что позволит использовать его для записи/воспроизведения сигналов TVHD.

Многие компании отказывались поддерживать стандарт, разработанный DVD-форумом и предусматривающий изготовление дисков DVD-RAM емкостью 2,6 Гб. Например, "Sony", "Philips", "Hewlett-Packard", "Ricor", "Mitsubishi" и "Yamaha" предложили формат перезаписываемого диска с емкостью 3 Гб (на одну сторону) под названием DVD + RW. Компания NEC выступила со своим решением - диском DVD-RAM емкостью 5,2 Гб под названием MMVF. Кроме того, компания "Pioneer" выступила со своим вариантом аналогичного носителя с емкостью в 3,95 Гб.

В сегодняшнем мире совершенно не возможно обойтись без носителей информации. Наша память ненвадёжна, поэтому достаточно давно человечество придумало записывать мысли, различную информацию во всех видах.

Носитель информации - это любое устройство предназначенное для записи и хранения информации.

Примерами носителей могут быть и бумага, или USB-Flash память, также как и глиняная табличка или человеческая ДНК. Информация тоже бывает разная - это и текст и звук и видео.

История носителей информации начинается довольно давно.

История и перспективы развития носителей информации.

В сегодняшнем мире совершенно не возможно обойтись без носителей информации. Наша память ненадёжна, поэтому достаточно давно человечество придумало записывать мысли, различную информацию во всех видах.

Носитель информации - это любое устройство предназначенное для записи и хранения информации.

Примерами носителей могут быть и бумага, или USB-Flash память, также как и глиняная табличка или человеческая ДНК. Информация тоже бывает разная - это и текст и звук и видео.

История носителей информации начинается довольно давно .

Древне исторические информационные носители.

Восковые таблички.

Восковые таблички - это деревянные таблички, внутренняя сторона которых покрывалась цветным воском для нанесения надписей острым предметом (стилосом). Использовались в древнем Риме.

Появления Папируса.

Чем ближе к нашим дням, тем дешевле и компактнее становились носители информации, объем информации при этом увеличивался на порядки, языковая знаковая система становилась все проще. Папирус - писчий материал получивший распространение в Египте и во всем Средиземноморье, для изготовления которого использовалось растение семейства осоковых. Появился 3000 лет до нашей эры

Писали на нем при помощи специального пера.

Появление Пергамента.

Пергамент постепенно вытеснял папирус. Название материала происходит от города Пергам, где стали впервые изготавливать этот материал. Пергамент появился 2 век до нашей веры и представлял собой недубленую выделанную кожу животных - овечью, телячью или козью.

Популярности пергамента способствовало то, что на нём (в отличие от папируса) есть возможность смыть текст, написанный растворимыми в воде чернилами (см. палимпсест) и нанести новый. Кроме того, на пергаменте можно писать с обоих сторон листа.

Появление Бумаги.

Носители информации в XX-XXI вв Перфокарты и Перфоленты.

С развитием машиностроения и автоматизации производства стало необходимо программирование станков и машин – задание последовательного набора операций для рационализации производства. Для этого был создан двоичный язык (0/1 – выкл/вкл), а первым носителем информации на двоичном языке стала перфокарта. Лист из плотной бумаги разбивался на определенное количество ячеек, одни из них пробивались, другие оставались целыми. Стандартная перфокарта несла на себе информацию в 80 символов.
Позднее по тому же принципу работы стала использоваться перфолента – рулон бумажной или нитроцеллюлозной ленты с пробитыми отверстиями. Плюсом перфоленты была относительно высокая скорость чтения (до 1500 Б\сек), но низкая прочность ленты и невозможность ручного редактирования информации (к примеру, перфокарту можно было вытащить из колоды и вручную пробить необходимые биты).

Появление Магнитных лент.

На смену бумажным носителям пришли магнитные. Сначала это была особым образом намагниченная проволока (такой носитель и сейчас используется в черных ящиках самолетов), затем ее сменила гибкая магнитная лента, которая наматывалась в бобины или компакт-кассеты. Принцип записи в чем-то схож с перфорированием. Магнитная лента разделяется по ширине на несколько независимых дорожек; проходя через магнитную записывающую головку, необходимый участок ленты намагничивается (аналогично пробитому участку перфоленты), впоследствии намагниченный участок будет считываться вычислительной техникой как 1, не намагниченный – как 0.

Появление Магнитных и Гибких дисков .

Вслед за магнитной лентой был изобретен гибкий магнитный диск – круг из плотного гибкого пластика с нанесенным на поверхность магнитным слоем. Магнитный диск был изобретен в компании IBM в начале 50-х годов.

А первые гибкие диски впервые были представлен в 1969 году. Они были восьмидюймовыми, позднее им на смену пришли уже более нам привычные 5,25-дюймовые и 3,5-дюймовые. Последние продержались на рынке носителей информации вплоть до середины 2000-х годов.

Появление Жесткого диска.

Вот мы и добрались до современности.

Жесткий диск изобретен в 1956 году, он продолжает использоваться и сейчас и постоянно совершенствуется. Первый жесткий диск был изобретен компанией IBM (модель IBM 350). Объем IBM 350 был 3,5 Мб, что по тем временам было достаточно много. По размерам первый HDD был как большой холодильник и весил чуть меньше тонны.

За тридцать лет размеры жесткого диска удалось уменьшить до формата 5,25-дюйма (размер оптического привода), еще через десять лет жесткие диски стали привычного нам 3,5-дюймового формата. Объем в 1 Гбайт был преодолен в середине 1990-х годов, а в 2005 году был достигнут максимальный объем для продольной записи – 500 Гб. В 2006 году был выпущен первый жесткий диск с перпендикулярным методом записи объемом в 500 Гб. В 2007 году пройден рубеж в 1 Тб (модель выпущена компанией Hitachi). На данный момент самый большой объем коммерческой модели HDD составляет 3 Тб.

Compact Disk, DVD.

Данные носители представляют из себя диски из поликарбоната с нанесенным на одну из сторон специального металлического покрытия. Компакт-диск был разработан и представлен в 1980году компаниями Philips и Sony .

На самом деле CD И DVD это очень близкие технологии, отличающиеся не столько типом носителя, сколько технологией записи.

Появление Flash – памяти, настоящее время.

Флеш-память — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объему, скорости работы и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации. Первую флешку изобрёл японец Фудзи Масуока в 1984 году. Потом в 1994-1996 годах был создан и разработан первый стандарт интерфейса USB. В Конце 1990-ых возникла необходимость в создании накопителя, который по объёму и надёжности будет превосходить дискеты. Патент на современную флешку был зарегестрирован в апреле 1999 года, а сама флешка появилась в 2000 году и была названа DiskOnKey.

Естественно здесь перечислены далеко не все придуманные и использованные человечеством носители информации. Часть видов носителей опущена специально (CD-R, Blue Ray, магнитные барабаны, лампы), а часть конечно просто забыта.

В данной статье мы рассмотрим энергонезависимые носители информации, так как именно они диктуют стандарты, по которым будут храниться и записываться данные. Сегодня рынок предлагает несколько типов подобных устройств – магнитные накопители (обычные HDD), оптические диски, флэш-накопители и SSD-винчестеры. На всех этих носителях информация кодируется посредством электрического заряда. Какое будущее у энергонезависимых носителей, у какого из них больше всего перспектив, и где лучше хранить самые драгоценные и важные данные? Об этом читайте дальше.

Пожалуй, наиболее распространенный тип энергонезависимых устройств – это магнитные накопители. Обычным пользователям они больше известны как винчестеры, HDD, жесткие диски или НЖМД. Данный тип имеет низкую себестоимость в сравнении с другими носителями хранения информации. То есть стоимость накопителя с аналогичным объемом но на базе другой технологии будет намного выше. Именно поэтому винчестеры стали наиболее массовым устройством хранения информации как в настольных ПК, так и в ноутбуках. Хотя нельзя не отметить тенденцию всеобщего применения технологии SSD или твердотельных накопителей. Тем не менее, в ближайшие годы НЖМД будут оставаться вне конкуренции, так как подобные новинки SSD стоят намного дороже магнитных жестких дисков.

Однако помимо преимуществ у винчестеров есть недостатки. Главный недостаток – это механическая составляющая. Если флэш-память основана на электрических импульсах, а оптические диски кодирует лазерный луч, то запись на магнитных носителях подразумевает использование специального посредника – позиционируемой головки, которая и считывает информацию за счет намагничивания или размагничивания определенных секторов. Помимо того, повреждениям подвержен шпиндельный двигатель, который развивает скорости от 3600 до 15000 оборотов в минуту. С одной стороны, с увеличением скорости получается более высокая производительность, а с другой – увеличивается износ конструкции и сокращается общий срок службы. Важно отметить, что если поломается шпиндельный двигатель, восстановить данные если винчестер не определяется не сможет даже гуру в данной сфере.

Оптические диски хоть и имеют более высокую надежность, но отличаются крайней прихотливостью к условиям хранения, да и скорость у них невысокая. Этот носитель неоспоримо долговечен и дешев. Если говорить о безопасности, то дешевле всего восстановить информацию с флешки, поэтому эти носители и стали настолько популярными в последние годы.

Читайте также: