Магнитооптические носители информации кратко

Обновлено: 18.05.2024

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 мкмІ. 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 диска. 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.

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 .

Объемное изображения информации записывается в настоящее время на голографических носителях.для голографической съемки используются специальные пластинки или пленки. Они позволяют уплотнить информацию на материальных носителях.

Качество голографического изображения зависит от разрешающей способности фотографического материала и определяется числом интерференционных линой, фиксируемых на 1 мм. Дело в том что длина световой волны очень мала,следовательно,расстояние между интерференционными максимумами и минимумами тоже невелико и достигает всего лишь 1 мкм. Отсюда, чем больше число интерференционных линий ,тем выше качество изображения. Поэтому для фиксации информации в голографии используется мелкозернистые фотоэмульсии, обладающие высоким разрешением.

В настоящее время ведутся поиски беззернистых фотоматериалов, способны записывать непрерывное распределение яркости интерференционной картины, в отличии от дискретного, которое дает зернистые фотографические эмульсии, представляющие собой взвесь светочувствительных зерен.

На стадии разработки находятся голографические цифровые носители информации емкостью до 200 Гбайт. Они имеют форму диска, состоящего из трех слоев. На стеклянную подложку толщиной 0,5 мм наносится записывающий слой толщиной 0,2 мм и полумиллиметровый прозрачный защитный слой с отражающим покрытием.

Магнитооптические накопители информации (МО) относятся к внешним ЗУ и предназначены для долговременного хранения относительно больших объемов информации (до нескольких гигабайт). МО относятся к ЗУ с прямым (произвольным) доступом к данным, хранящимся на магнитооптическом диске. Магнитооптические накопители информации подразделяются на внутренние, устанавливаемые в системный блок компьютера, и внешние (переносные) по отношению к системному блоку. Преимущество внешних накопителей состоит в том, что нагревание дисковода накопителя во время работы не повышает температуру внутри корпуса системного блока компьютера. Подключаются накопители информации на магнитооптических дисках к системной шине компьютера через соответствующий интерфейс.

В разработке первых МО принимало участие несколько компаний, однако первые промышленные образцы магнитооптических дисков, которые появились на рынке в середине 1980-х гг., создала фирма Sony. В настоящее время производителями магнитооптических накопителей и их компонентов являются фирмы Pinnacle Micro Inc., Sony, Verbatim, Philips, Hewlett Packard, Mitsubishi, Fujitsu и т. д. В ПК МО не нашли широкого распространения, поскольку пока уступают по ряду характеристик другим накопителям информации. Однако исследования, проводимые такими компаниями, как Sony и IBM, показывают, что в будущем на смену НЖМД и НГМД могут прийти МО. Основное применение МО находят в качестве вторичных накопителей информации, используемых для резервного хранения информации. Это связано с тем, что надежность хранения информации на носителях (дисках), применяемых в МО, высокая, поскольку данные, записанные на такие диски, не боятся сильных внешних магнитных полей и перепадов температуры (функциональные свойства дисков сохраняются в диапазоне температур от -20 до +50 °C, а перемагничивание, т. е. удаление информации, возможно только при температуре свыше 150 °C).

Конструктивно МО состоит из дисковода и магнитооптического носителя информации (магнитооптического диска). Поверхность магнитооптического диска покрыта пленкой специального магнитного материала (магнитооптический слой создается на основе порошка из сплава кобальта, железа и тербия и обладает ярко выраженными ферромагнитными свойствами). Данный материал не может изменить ориентацию намагниченности при обычной температуре приложенным к нему переменным магнитным полем. В магнитооптическом диске при записи и считывании информации этот магнитный слой реагирует как на магнитное, так и на температурное воздействие.

Для реализации процесса записи в МО применяться два основных метода записи: запись в два этапа (прохода) и запись в один этап (проход). При использовании первого метода на первом этапе выполняется стирание информации с диска, на втором – непосредственно запись. Стирание информации с диска происходит под воздействием луча лазера, нагревающего дорожку диска до заданной температуры, и магнитного поля, создаваемого магнитной головкой. Магнитное поле намагничивает поверхность магнитного слоя (пленки) дорожки, ориентируя магнитные моменты (домены) частиц магнитного слоя в одном направлении, что соответствует записи на дорожку одних логических нулей. На втором этапе (проходе) направление магнитного поля магнитной головки изменяется на противоположное. При этом лазер включается только в те моменты, когда необходимо изменить магнитную ориентацию частиц на дорожке только в определенных местах (запись логических единиц), нагревая поверхность дорожки до температуры точки Кюри. После охлаждения поверхности пленки те участки дорожки, которые подверглись нагреву лазерного луча, сохраняют магнитную ориентацию частиц в момент нагрева. Таким образом, дорожка диска после записи представляет собой последовательность участков, имеющих различную магнитную ориентацию частиц, соответствующую записанной информации (последовательности нулей и единиц). Существенным недостатком этого метода и соответственно недостатком дисководов, в которых используется данный метод, является невысокая скорость записи.

Второй метод записи широко применяется в современных МО. Этот метод носит название LIMDOW (Light Intensity Modulation Direct Overwrite) и позволяет осуществить запись за один проход. Сущность метода состоит в том, что при записи используется как внешнее магнитное поле, создаваемое магнитной головкой дисковода, так и внутреннее магнитное поле, создаваемое дополнительными магнитными слоями носителя. Поэтому при записи направление внешнего магнитного поля не нужно переключать и происходит либо намагничивание участков магнитной пленки от внешнего поля (запись единиц), либо стирание информации благодаря влиянию дополнительных магнитных слоев (запись нулей). Скорость записи данных на диск при использовании второго метода повышается приблизительно в два раза.

Поскольку процесс записи не приводит к необратимым физическим изменениям на диске (как в случае с оптическими дисками), он может быть многократно повторен (до нескольких миллионов раз), т. е. такие диски принципиально являются перезаписываемыми. Однако существуют магнитооптические диски с однократной записью СС WORM (Continuous Composite Write Once Read Many) и частичной записью P-ROM (Partial read only memory). Диски с однократной записью аналогичны перезаписываемым дискам, но в момент записи на диск наносятся специальные метки, которые запрещают повторную запись. Диски с частичной записью условно делятся на две части: одна из них содержит постоянные данные, которые невозможно изменить, другая часть содержит данные, которые можно изменить, т. е. перезаписать.

Плотность записи и соответственно информационный объем у магнитооптических дисков намного больше, чем у дискет, используемых в НГМД. Это связано с тем, что намагниченный участок дорожки магнитооптического диска имеет меньшие размеры (десятые доли и единицы микрон) по сравнению с размерами намагниченного участка дорожки дискеты (десятые доли миллиметра). Размер намагниченного участка магнитооптического диска в свою очередь зависит от точечного пятна луча лазера, которое и определяет место записи данных на диске.

Считывание данных с магнитооптического носителя происходит при помощи луча лазера, но уже меньшей мощности (около 25 % от мощности записываемого луча), чтобы не привести к нагреву считываемого участка диска и не стереть записанные данные. При считывании используется эффект Керра, заключающийся в изменении плоскости поляризации отраженного луча в зависимости от направления магнитного поля намагниченного участка дорожки диска. В зависимости от магнитной ориентации намагниченного участка дорожки изменяется поляризация (направление векторов электрической и магнитной составляющей электромагнитного излучения) отраженного лазерного луча. Падающий луч лазера линейно поляризован, при отражении от намагниченного участка поверхности диска он приобретает круговую поляризацию. Отраженный лазерный луч попадает на светочувствительный элемент приемника дисковода, который определяет направление поляризации. В зависимости от направления поляризации приемник на выходе формирует значение нуля или единицы.

Дисководы МО состоят из большого числа механических, оптических и электронных компонентов. В качестве этих компонентов частично используются компоненты от НГМД и накопителей на оптических дисках.

Все эти компоненты дисковода размещаются в едином корпусе, который вставляется в соответствующий отсек системного блока компьютера. Внешние дисководы магнитооптических дисков выполнены в виде функционально законченного отдельного устройства.

Система загрузки носителей в МО внешне мало чем отличается от загрузки дискет в НГМД, однако имеет электронную систему выброса носителя. Для загрузки носителя в МО его необходимо вставить в соответствующую прорезь дисковода, как обычную дискету.

В дисководах МО в качестве основного способа вращения носителя вокруг своей оси и соответственно считывания и записи информации используется способ вращения с постоянной угловой скоростью, который носит название CAV (Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость). Угловая скорость вращения носителя в зависимости от модели дисковода (модель определяется геометрическими размерами носителя и компанией – производителем МО) находится в пределах от 2700 до 4500 об./мин.

Скорость считывания и записи магнитооптических дисков в дисководах зависит от угловой скорости вращения носителя. Средняя скорость считывания данных равна 3,8 Мбайт/с. Средняя скорость записи из-за инертности тепловых процессов меньше и составляет 1,3 Мбайт/с. Эти скорости не являются предельными, поскольку продолжается разработка новых и совершенствование старых моделей дисководов. Кроме того, необходимо заметить, что современные дисководы МО имеют встроенную кэш-память порядка 2 Мбайт, что позволяет увеличить производительность дисковода. Среднее время загрузки и выгрузки диска из дисковода составляет соответственно 7 и 5 с.

Конкретные технические характеристики дисководов определяются моделью дисковода и приводятся в соответствующей технической документации. Примером конкретных магнитооптических накопителей могут служить накопители фирмы Fujitsu – это накопители MCE3064SS, MCD1330AP MCD1330SS, MCJ3230SS и т. д. Ниже приведены основные характеристики накопителя MCD3130SS:

• объем кэш-памяти – 2 Мб;

• время доступа – 28 мс;

• скорость записи – 1,5 Мбайт/с;

• скорость чтения – 4,5 Мбайт/с.

Обмен информацией между МО и МП компьютера осуществляется через контроллер накопителя, который входит в состав электронного блока накопителя. В качестве интерфейса в МО в настоящее время широко используются интерфейсы IDE/ATAPI (Integrated Disk Electronic/Attachment Packet Interface) и SCSI (Small Computer System Interface).

В качестве носителей информации в МО используются магнитооптические диски. Магнитооптический диск состоит из нескольких слоев различных материалов. Основными из них являются магнитооптический слой, состоящий из материала с вышеописанными свойствами, и отражающий слой, который повышает отражательную способность диска. На рис. 6.65 приведено сечение одностороннего магнитооптического диска.

Рис. 6.65. Сечение одностороннего магнитооптического диска

Структура магнитооптического диска является многослойной. Слои размещаются на основании (подложке). В качестве материала подложки используется прозрачный поликарбонат. Подложка является основой диска и сверху покрывается прозрачным защитным слоем, оберегающим диск от механических повреждений. Толщина подложки составляет 1,2 мм. Магнитный слой создается на основе порошка из сплава кобальта, железа и тербия. С двух сторон он окружен диэлектрическими слоями, которые выполняются из прозрачного полимера и защищают диск от перегрева, а также увеличивают эффект поляризации при считывании. Далее следуют отражающий слой (создается путем нанесения материала из алюминия или золота) и защитный слой.

В накопителях, использующих диски со структурой, показанной на рис. 6.64, луч лазера падает на магнитный слой со стороны подложки, а магнитная головка находится с противоположной стороны.

Луч лазера на поверхности диска создает пятно размером около 1 мм. Частицы пыли и микроскопические царапины не оказывают при этом существенного влияния на процессы записи и считывания. На магнитном слое за счет фокусировки пятно уменьшается уже до микронных размеров, что и определяет размеры намагниченных участков.

Диск помещается в пластиковую упаковку, на которой с двух сторон сделаны радиальные прорези, через которые магнитооптическая система дисковода получают доступ к диску. Магнитооптический диск внешне очень похож на дискету, но имеет большую толщину. При установке диска в дисковод он автоматически в нем фиксируется, после чего диск раскручивается до заданной частоты вращения. Для удаления диска из дисковода используется специальная кнопка на дисководе, при нажатии на которую диск выдвигается из дисковода. На диске, также как и на обычной дискете, имеется специальный переключатель, разрешающий или запрещающий запись. Кроме того, на диск наносится маркировка, состоящая из названия фирмы-изготовителя, информационного объема диска и т. д.

Существует несколько форматов магнитооптических дисков, например на 3,5 и 5,25 дюймов. Однако в настоящее время в ПК в основном используются формат диска с геометрическим размером 3,5 дюйма. Геометрические размеры магнитооптических дисков называют также форм-фактором. В зависимости от форм-фактора диска выпускаются и соответствующие ему дисководы.

Магнитооптические диски бывают одно– и двухсторонние, причем двухсторонние представляют собой два односторонних диска, склеенных между собой подложками. Соответственно и общая емкость такого диска равна сумме емкостей двух поверхностей.

Магнитооптические диски формата 3.5" производят несколько фирм – Fujitsu Verbatim, Philips, Sony, Mitsubishi и т. д. Объем информации, который может быть записан на магнитооптический диск, составляет от 128 Мбайт до 1,3 Гбайт. Время доступа для магнитооптических дисков находится в пределах от 17 до 35 мс. Среднее количество циклов считывания и записи составляет 10 млн.

Запись информации на магнитооптический диск и считывание информации с него должны производиться на предварительно отформатированный диск, т. е. на диске должна быть создана физическая и логическая структура. В МО формирование физической и логической структуры диска реализуется в процессе записи на него данных. Эти структуры аналогичны структурам, которые создаются на магнитных дисках, т. е. запись данных производится на концентрические дорожки, которые в свою очередь разбиваются на сектора (информационный объем сектора 512 байт) и формируются с помощью установленной на компьютере файловой системы.

Формат записи на МО соответствует стандарту ISO и не зависит от применяемой операционной системы. МО работают под различными ОС, включая и Windows ХР.

Процедуры записи, считывания и удаления информации в МО реализуются с помощью стандартных программных средств ОС Windows ХР и не требуют использования специальных программ, как в случае с оптическими дисками.

Магнитоопти́ческий диск (также допускается написание магни́тно-опти́ческий диск) — носитель информации, сочетающий свойства оптических и магнитных накопителей.

Впервые магнитооптический диск появился в начале 1980-х годов. Магнитооптический диск взаимодействует с операционной системой как жесткий диск, поэтому он может быть отформатирован в стандартную файловую систему (NTFS, HPFS, ext и т.п.).

Содержание

Технические детали

Магнитооптический диск изготавливается с использованием ферромагнетиков. Первые магнитооптические диски были размером с 5,25" дискету, потом появились диски размером 3,5".

Запись на магнитооптический диск осуществляется по следующей технологии: излучение лазера разогревает участок дорожки выше температуры точки Кюри, после чего электромагнитный импульс изменяет намагниченность, создавая отпечатки, эквивалентные питам на оптических дисках.

Считывание осуществляется тем же самым лазером, но на меньшей мощности, недостаточной для разогрева диска: поляризованный лазерный луч проходит сквозь материал диска, отражается от подложки, проходит сквозь оптическую систему и попадает на датчик. При этом в зависимости от намагниченности изменяется плоскость поляризации луча лазера (эффект Керра) что и определяется датчиком.

Преимущества и недостатки

Слабая подверженность механическим повреждениям
Слабая подверженность магнитным полям
Гарантированное качество записи
Синхронный вывод [уточнить]
МО-диски допускают до 10 млн циклов стирания-записи,
скорость вращения составляет 3 000—3 600 об/мин, что обеспечивает много большую скорость передачи данных, скорость записи практически равна скорости чтения и достигает нескольких мегабайт в секунду,
МО-носитель полностью размещён внутри защитного пластикового корпуса, что обеспечивает его лучшую сохранность,
существуют приводы MO с различными интерфейсами: IDE, LPT, USB, SCSI.

Относительно низкая скорость записи, вызванная необходимостью перед записью стирать содержимое диска, а после записи — проверкой на чтение. Данный недостаток начал устраняться в поздних (начиная с 1997 года) моделях приводов.
Высокое энергопотребление. Для разогрева поверхности требуются лазеры значительной мощности, а следовательно и высокого энергопотребления. Это затрудняет использование пишущих МО приводов в мобильных устройствах.
Высокая цена как самих дисков, так и накопителей.
Малая распространённость.
так и не было создано единого стандарта на устройства и носители, как в случае с дисководом 3½″ HD, что в целом обусловило практическую невозможность повсеместного применения [источник не указан 824 дня] .

Стандарты МО-дисков

Принятые в ISO, IEC или ECMA: [1]

130 мм диски
- ISO/IEC DIS-10089A (650 МБ)
- ISO/IEC DIS-13549, ECMA184 (1.3 ГБ)
- ISO/IEC DIS-13842, ECMA195 (2.0 ГБ)
- ISO/IEC DIS-14517 (2.6 ГБ)
- ISO/IEC 10090, ECMA154 (~128 МБ)
- ISO/IEC 13963, ECMA201 (230 МБ)
- ISO/IEC 15041 (640 МБ)
- Sony MiniDisc
- Sony Hi-MD
См. также

Примечания
1. ↑ Handbook of magneto-optical data recording: materials, subsystems, techniques. Terry W. McDaniel, Randall H. Victora. - 1997, William Andrew. ISBN 0-8155-1391-7[1]
Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Магнитооптический диск" в других словарях:

МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ НАКОПИТЕЛЬ — (magnetooptics disk storage) запоминающее устройство (см. ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО), выполненное в виде накопителя, использующего оптическое (лазерное) управление и магнитный материал, запись данных на который возможна только при нагреве до… … Энциклопедический словарь

магнитооптический накопитель (дисковод) — Дисководы этого типа записывают информацию на диск с помощью магнитного поля, называемого полем смещения, и луча лазера. Рабочий слой диска сохраняет данные в виде участков намагниченности разной полярности (доменов). [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев.… … Справочник технического переводчика

Оптический диск — Работа с оптическими дисками Оптический диск Образ оптического диска, ISO образ Эмулятор оптических дисководов Программное обеспечение для работы с файловыми системами оптических дисков Технологии записи Режимы записи Пакетная запись Типы… … Википедия

МОД — магнитооптический диск малооборотный дизель механизм остановки двигателя механическая обработка древесины минутный объём дыхания … Словарь сокращений русского языка

NeXT — У этого термина существуют и другие значения, см. Next. Next Software, Inc. Тип … Википедия

История звукозаписи — Методы и носители для звукозаписи менялись и подверглись значительным изменениям с момента записи первых звуков (для последующего их воспроизведения) до настоящего времени. Содержание 1 Механические музыкальные инструменты 2 … Википедия

NeXT Computer — Тип Персональный компьютер Выпущен 1988 Выпускался по 1990 Архитектура 32 битная Процессор Motorola 68030 Память … Википедия

Звукозапись — Не следует путать с Звукопись. Звукозапись процесс сохранения колебаний в диапазоне 20 20 000 Гц (музыки, речи или иных звуков) на каком либо носителе (грампластинки, магнитная лента, компакт диск и т. д.) с помощью специальных приборов (микрофон … Википедия

Оптический носитель — Работа с оптическими дисками Оптический диск Образ оптического диска ПО для записи оптических дисков Технологии записи Режимы записи Пакетная запись Типы оптических дисков Лазердиск/Laserdisc Компакт диск/Compact disc (CD): Red Book, 5.1 Music… … Википедия

Технологии хранения данных активно совершенствуются со времен появления первых компьютеров. Еще вчера мы пользовались 1,44-мегабайтными дискетами, а сегодня в продаже можно найти 256-гигабатные флеш-накопители. А ведь это далеко не предел. Пока инженеры трудятся над созданием новых, более прогрессивных носителей информации, мы вспоминаем, как повлияли на компьютерную индустрию перфокарты, магнитные ленты и форматы CD и DVD.

С древнейших времен люди искали способы записи и хранения различной информации. Сначала они рисовали на скалах и глине. Затем появился пергамент, а позже — бумага. В XX веке с появлением первых компьютеров хранить информацию стало легче, но эволюция носителей информации лишь ускорилась. Казалось бы, еще вчера мы записывали нужные нам файлы на дискеты. А сегодня мы уже пользуемся 256-гигабайтными флешками! В общем, развитие технологий хранения информации не стоит на месте. Поэтому в этот раз мы вспоминаем, с чего же началась история компьютерных носителей информации, и расскажем о том, каких результатов добилась индустрия к концу XX века.

В таком виде сохраняли информацию в былые времена

Станок Жаккара. Перфокарты

История носителей информации берет свое начало в начале XIX века. Причем в роли прародителя запоминающих устройств выступает — кто бы мог подумать! — ткацкий станок. Автором первого изобретения в области хранения данных стал французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар. Долгое время он работал со станками в качестве подмастерья, ткача и наладчика, поэтому богатый опыт значительно помог ему в дальнейшей изобретательской деятельности. Итак, в чем же заключалась инновационная идея Жаккара? Несмотря на то, что производство ткани в то время являлось довольно сложным процессом, по своей сути оно представляло собой постоянное повторение одних и тех же действий. Жаккар пришел к выводу, что этот процесс можно автоматизировать.

Жозеф Мари Жаккар — создатель ткацкого станка, использующего перфокарты

Французский изобретатель придумал такую систему, которая использовала в своей работе специальные твердые пластины с отверстиями. Они и являлись первыми в мире перфокартами. Прежде подобные пластины использовались в станках Вокансона и Бушона, однако эти устройства были слишком дороги в производстве и по этой причине так и не прижились. В своей же разработке Жаккар учел все недостатки этих аппаратов. В пластинах было увеличено количество рядов отверстий, что обеспечило обработку большего числа нитей, а, следовательно, и повышение производительности станка. Кроме этого, был значительно упрощен процесс подачи пластин в считывающее устройство — набор щупов, связанных со стержнями нитей. При проходе пластины щупы проваливались в отверстия, поднимая вверх соответствующие нити и образуя основные перекрытия в ткани. Таким образом, определенная комбинация отверстий на пластине позволяла создать ткань с нужным узором.

Ткацкий станок Жаккара

Первый автоматизированный станок Жаккар создал в 1801 году и на протяжении еще нескольких лет дорабатывал его. За свои достижения изобретатель получил пенсию в 3000 франков и одобрение Наполеона. Однако ни сам Жаккар, ни французский император не имели ни малейшего понятия, насколько важным станет это изобретение в будущем.

В 30-х годах XIX века на разработанные Жаккаром перфокарты обратил внимание английский математик Чарльз Бэббидж. В то время ученый ум трудился над созданием аналитической машины и решил использовать в ее конструкции перфокарты. Для этого англичанин даже совершил путешествие во Францию с целью подробно изучить станки Жаккара. Увы, но из-за низкого уровня технологий и недостатка финансовых средств аналитическая машина Бэббиджа так и не увидела свет. Тем не менее, ее конструкция стала впоследствии прообразом современных компьютеров.

Кроме этого, перфокарты использовались в табуляторе, разработанном в 1890 году Германом Холлеритом. Табулятор являлся механизмом для обработки статистических данных и использовался на благо Бюро переписи населения США. Кстати, созданная Холлеритом компания Tabulating Machine Company в конечном итоге была переименована в International Business Machines (IBM). На протяжении нескольких десятков лет IBM развивала и продвигала технологию перфокарт. В середине XX века они использовались повсеместно, получив особенно широкое распространение в компьютерной технике и различных станках. Закат эпохи перфокарт пришелся на 1980-е годы, когда на смену им пришли более совершенные магнитные носители информации. Интересно, что отдел исследования перфокарт компании IBM существовал вплоть до 2000-х годов. Например, в 2002 году в IBM изучали создание перфокарты размером с почтовую марку, которая могла бы содержать до 25 миллионов страниц информации.

Магнитные диски

Магнитная лента использовалась в компьютере UNIVAC-I

Впервые магнитная лента была применена в коммерческом компьютере UNIVAC-I, выпущенном в 1951 году. Кстати, его первый экземпляр попал в то же самое Бюро переписи населения США. Магнитная пленка, используемая в UNIVAC-I, была намного более емкой, нежели перфокарты. Ее объем равнялся емкости десяти тысяч перфокарт, то есть он составлял примерно 1 Мбайт.

Развитие технологии магнитных лент продолжалось до 1980-х годов. В течение этого времени подобные накопители использовались в основном в мейнфреймах и мини-компьютерах. Ну а с 80-х годов магнитная лента использовалась лишь для резервного хранения данных. Этому способствовало то, что ленточные картриджи оставались надежным и очень дешевым носителем информации. Но даже несмотря на эти преимущества, к концу 2000-х годов специалисты предрекали конец эпохи магнитных лент — цены на жесткие диски продолжали падать. Вдобавок они предлагали высокую плотность записи. Начиная с 2008 года, рынок ленточных накопителей уменьшался примерно на 14% в год, и даже ярые сторонники технологии признавали, что у нее нет шансов на выживание. Однако ситуация резко изменилась в 2011 году. В Таиланде произошло наводнение, продолжавшееся, по официальным данным, 175 дней. В результате наводнения было затоплено несколько индустриальных зон, где были расположены заводы по производству жестких дисков таких компаний, как Seagate, Western Digital и Toshiba. Как итог, цены на продукцию возросли на 60%, а объемы производства упали. Так магнитная лента получила вторую жизнь.

Магнитная лента IBM

Стоит отметить, что ленточные накопители, как правило, используются в тех сферах, где необходимо хранить очень большое количество информации. Например, в каких-либо крупных исследованиях. Так, магнитную ленту используют для записи результатов исследований на Большом адронном коллайдере. О преимуществах технологии в свое время рассказывал Альберто Пейс (Alberto Pace) — глава подразделения обработки и хранения данных CERN. Он отметил, что магнитная лента имеет четыре основных преимущества над жесткими дисками. Прежде всего, это скорость. Несмотря на то, что специализированному роботу требуется до 40 секунд, чтобы выбрать нужную кассету и вставить ее в считыватель, чтение данных из ленты происходит в четыре раза быстрее, чем с жесткого диска. Еще одним преимуществом магнитной ленты, по словам Пейса, является ее надежность. Если она рвётся, то ее можно легко склеить. В этом случае теряется лишь несколько сотен мегабайт данных. Когда выходит из строя жесткий диск, теряются абсолютно все данные. Глава подразделения CERN привел некоторые статистические данные, касающиеся надежности устройств. Так, в среднем за год в CERN из 100 петабайт данных, хранящихся на магнитных лентах, теряется лишь несколько сотен мегабайт. На жестких дисках располагается около 50 петабайт информации, и каждый год организация теряет до нескольких сотен терабайт в результате неисправностей HDD. Третьим преимуществом магнитной ленты является ее энергоэффективность, а точнее, экономичность. Сами ленты хранятся в неактивном состоянии, следовательно, они не потребляют энергию. Наконец, четвертое — это безопасность. Если злоумышленники получат доступ к жестким дискам, то они смогут уничтожить всю информацию за считанные минуты. В случае с магнитными лентами на это может уйти не один год.

Хранилище магнитных лент в CERN

Еще на два преимущества ленточных накопителей указал Эвангелос Элефтеро — руководитель отдела технологий хранения данных исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе. Он отметил, что магнитные ленты все еще дешевле, чем жесткие диски. 1 Гбайт HDD стоит примерно 10 центов, тогда как стоимость аналогичной емкости магнитной ленты оценивается в 4 цента. Также Элефтеро обратил внимание на долговечность лент. Такой накопитель будет служить верой и правдой даже через 30 лет, в то время как рабочий цикл жесткого диска составляет всего 5 лет.

Тем не менее, стоит понимать, что магнитные ленты уже никогда не будут использоваться как единственная система хранения данных. Они занимают важное место в иерархической структуре хранения информации, но не являются (и не будут) ее основным звеном.

Дискеты

По своей конструкции дискета представляла собой диск из полимерных материалов, на который наносилось магнитное покрытие. Пластиковый кожух имел несколько отверстий. Центральное предназначалось для шпинделя дисковода, малое отверстие являлось индексным, то есть позволяло определить начало сектора. Наконец, через прямоугольное отверстие с закругленными углами магнитные головки дисковода работали непосредственно с диском.

Читайте также:

Магнитооптические носители информации кратко

Рис. 6.65. Сечение одностороннего магнитооптического диска

Содержание

Технические детали

Преимущества и недостатки

Стандарты МО-дисков

См. также

Примечания

Полезное

Смотреть что такое "Магнитооптический диск" в других словарях:

Станок Жаккара. Перфокарты

Магнитные диски

Дискеты