Принципы записи информации на компьютерные носители
Информация - это всё, что нас окружает. По некоторым сведениям даже мы с вами являемся информацией. Но нас интересует сейчас именно та часть информации, с которой мы постоянно работаем. Это и документы, и музыка, и фильмы, и видеоигры да и всё, что угодно. Для того, чтобы обрабатывать и использовать эту информацию её нужно как-то хранить.
Когда-то люди хранили информацию в наскальных рисунках и записях. Потом стали записывать всё на глиняных табличках или папирусе, потом на бумаге, ну а дальше это стали печатать на самых разных носителях. Но современные варианты хранения информации - это цифровые носители, а сама информация будет оцифрованной.
Оцифровать информацию - это значит превратить её в массив данных, который сможет читать любой компьютер. Мы уже разбирались, что кодировать информацию можно самыми разными способами и ничего от этого принципиально не меняется. Всё это можно куда-то записать и цифровая информация может храниться или на аналоговых носителях, или на цифровых. Аналоговые носители сегодня постепенно вымирают, но про них сейчас тоже скажем пару слов, поскольку благодаря этому станет более понятна общая логика.
Вопрос же обычного читателя часто звучит таким образом: куда в итоге записывается информация, как это происходит и что на физическом уровне случается, когда информация записывается на носитель.
Во что нужно превратить информацию, чтобы считать её цифровой?
Чтобы информация являлась цифровой, нам нужно перевести её из понятного нам формата в понятный для компьютера формат. Это как перевести текст на английском языке на русский язык, который будет понятен для нас с вами. Языком компьютера является двоичный код. На сей счёт есть множество таблиц перекодирования.
Это набор единичек и ноликов, который сопоставляется системе есть ток/нет тока на сканируемых точках подключения. Штука эта, по сути дела, повторяет логику механических вычислительных центров, в которых логическая цепь обрабатывалась механическим циклом.
В единички и нолики можно превратить и текст, и музыку, и видеоролик. Любая информация может быть записана в двоичном коде. Ну а двоичный код уже можно записать на носитель, только как?
Физический принцип записи на аналоговый носитель
Если мы работаем с аналоговым носителем, то здесь возможен ряд подходов. Рассмотрим более современные носители такого типа, ведь устаревшие варианты были совсем сложными. Скажем, были такие варианты хранения информации, как запись звука определённого типа на аудиокассету и считывание его с помощью дешифратора. Вспомним модем и старый добрый ZX-спектрум.
Но поговорим о таких носителях, как CD-ROM, правда это не совсем-таки и аналоговый формат, но и не полностью цифровой.
Итак, есть у нас массив данных, превращенный в единички и нолики. Скажем, слово ПРИВЕТ, будет выглядеть как 111001010111111110010110101010101010101000. Отлично!
Самый простой способ обработать это - сделать дорожку для считывания, по которой мы бегаем лазером и ищем метки. Если метка есть - единичка. Метки нет - нолик. Длина питы (дорожки) соответствует количеству ноликов и единичек. Вот и всё! Так и работает запись на диск. Дальше с помощью самого обычного лазера считываем эти дорожки и прямо на лету создаем цифровой массив данных.
Принцип записи на цифровой носитель
Теперь поговорим о различного рода флэш-картах. Мы уже рассматривали этот вопрос тут, но физика процесса осталась в тени. Итак, есть у нас тот самый массив из 111101101010101010111110101001010111. Нужно как-то это сохранить.
Возьмем транзистор. Это полупроводник, состоящий из n-p-n пар. Но это уже долгая история, поэтому выделим самое важное. У транзистора есть три контакта. Один вход, второй выход, третий - управление.
Чтобы электрический ток прошел через транзистор, нужно чтобы средний слой, представленный проводником p-типа, был "открыт". Для управления этим процессом используется подача напряжения на этот слой. Просто подавая напряжение на эту зону мы можем разрешить току пройти через транзистор, а можем запретить. Получается элементарная ячейка памяти.
Она может быть открыта и пропускать ток, что соответствует нолику в нашем массиве, а может быть закрыта, что соответствует единичке в массиве. Так можно записать один бит информации.
И всё бы хорошо, но для этого всегда нужно иметь напряжение на управляющем контакте. Схема прекрасно подойдет для работы оперативки. Но на флэшке будет каждый раз стираться при выключении компьютера и это не очень хорошо подходит для наших целей.
Тут на помощь приходят так называемые транзисторы с плавающим затвором. Это относительно новое изобретение, где существует сохранение состояния затвора даже при отключении питания в цепи. Подаем питание на управляющий контакт и открываем транзистор. Подаем повторно - закрываем. И сам по себе транзистор не откроется и не закроется.
Теперь объединим множество таких ячеек памяти в одном устройстве и получим флэшкарту! Благодаря разветвленной цепи ячеек, которые открыты или закрыты, что эквивалентно 1 и 0, мы получаем некоторый ключ. Вставляем флэшку в компьютер, он опрашивает контакты где "открыто" и где "закрыто", и восстанавливает в своей голове список нулей и единичек. Примерно так и работает любая цифровая память. Это главный физический принцип функционирования всех таких устройств.
Гибкий диск, дискета — устройство для хранения небольших объёмов информации, представляющее собой гибкий пластиковый диск в защитной оболочке. Используется для переноса данных с одного компьютера на другой и для распространения программного обеспечения.
Накопитель на жёстких магнитных дисках или винчестер— это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных.
CD. Оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи/считывания информации на/c который осуществляется при помощи лазера. На диске CD промышленным способом записывается информация. Наибольшее распространение получили 5-дюймовые диски CD емкостью 670 Мбайт.
CD-ROM состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем, защищенным от повреждений слоем лака. Двоичная информация представляется последовательным чередованием углублений и основного слоя.
DVD представляет собой многоцелевой цифровой диск, хранящий от 4,7 до 17 Гбайт информации, что вполне достаточно для полнометражного фильма. Такой объем способен удовлетворить любого производителя компьютерных игр и энциклопедий, для выпуска которых обычно требовалось несколько CD-ROM, вызывая неудобства у пользователя.
BD. Формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом BDA. В новой технологии появились кардинальные изменения в логической структуре диска, стоимости и других параметрах. Длина волны синего лазера укоротилась до 405 нм, что позволило позиционировать луч намного точнее, следовательно, и размещать данные на диске с большей плотностью. Более короткая длина волны сине-фиолетового лазера позволяет хранить больше информации на 12 см дисках того же размера, что и у CD/DVD. BD является продуктом нового поколения, наиболее прогрессивным, отвечающим требованиям нашего времени, чем CD и DVD.
Flash карта. Устройства, выполненные на одной микросхеме (кристалле) и не имеющие подвижных частей, основаны на кристаллах электрически перепрограммируемой флэш-памяти. Физический принцип организации ячеек флэш-памяти можно считать одинаковым для всех выпускаемых устройств, как бы они ни назывались. Различаются такие устройства по интерфейсу и применяемому контроллеру, что обусловливает разницу в емкости, скорости передачи данных и энергопотреблении.
К внутренним устройствам хранения информации относятся оперативная память, кэш-память, CMOS-память, BIOS. Главным достоинством является высокая скорость обработки информации. Рассмотрим подробнее.
Оперативная память – устройство, предназначенное для хранения обрабатываемой информации (данных) и программ, управляющих процессом обработки информации. Конструктивно представляет собой набор микросхем, размещенных на одной небольшой плате (модуль, планка). Модуль (модули) оперативной памяти вставляется в соответствующий разъем материнской платы, позволяя таким образом связываться с другими устройствами ПК.
Для того чтобы какая-либо программа начала свое выполнение, она должна быть загружена в оперативную память. Оперативная память является энергозависимой, т.е. хранит информацию, пока компьютер включен. В оперативную память программа и данные для ее работы попадают из других устройств, загружаются из внешней памяти, энергонезависимых устройств памяти (жесткий диск, компакт-диск и т.д.).
Оперативная память хранит загруженную, выполняющуюся в настоящий момент программу и данные, которые с ее помощью обрабатываются. Если после обработки предполагается дальнейшее использование данных, то копию этого документа из оперативной памяти можно записать на одном из устройств внешней памяти (например, на жестком диске), создав на жестком диске файл, хранящий документ.
Кэш-память — устройство, имеющее очень короткое время доступа к данным. Встроенная в микросхему сверхбыстрая память. Обычно имеет размер 256 или 512 Кбайт, в мощных компьютерах до 1Гб и более.
В современных материнских платах применяется конвейерный кэш с блочным доступом. В кэш-памяти хранятся копии блоков данных тех областей оперативной памяти, к которым выполнялись последние обращения, и весьма вероятны обращения в ближайшие такты работы — быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. По принципу записи результатов в оперативную память различают два типа кэш-памяти:
в кэш-памяти «с обратной записью» результаты операций, прежде чем их записать в ОП, фиксируются, а затем контроллер кэш-памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП;
в кэш-памяти «со сквозной записью» результаты операций одновременно, параллельно записываются и в кэш-память, и в ОП.
CMOS-память предназначена для длительного хранения данных о конфигурации и настройке компьютера (дата, время, пароль), в том числе и когда питание компьютера выключено. Для этого используют специальные электронные схемы со средним быстродействием, но очень малым энергопотреблением, питаемые от специального аккумулятора, установленного на материнской плате. Это полупостоянная память. Питается от батарейки, поэтому сохраняет информацию и при полном отключении питания компьютера.
BIOS — постоянная память, т.е. память, хранящая информацию при отключенном питании теоретически сколь угодно долго, в которую данные занесены при ее изготовлении. Такой вид памяти называется ROM. BIOS– базовая система ввода-вывода – содержит наборы групп команд, называемых функциями, для непосредственного управления различными устройствами ПК, их тестирования при включении питания и осуществления начального этапа загрузки операционной системы компьютера
Статьи к прочтению:
LMR, PMR, CMR и TDMR: в чем разница?
Принцип работы жестких дисков достаточно прост. Тонкие металлические пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала (кристаллического вещества, способного сохранять намагниченность даже при отсутствии воздействия на него внешнего магнитного поля при температуре ниже точки Кюри) движутся относительно блока пишущих головок на большой скорости (5400 оборотов в минуту или более). При подаче электрического тока на пишущую головку возникает переменное магнитное поле, которое изменяет направление вектора намагниченности доменов (дискретных областей вещества) ферромагнетика. Считывание данных происходит либо за счет явления электромагнитной индукции (перемещение доменов относительно сенсора вызывает в последнем возникновение переменного электрического тока), либо за счет гигантского магниторезистивного эффекта (под действием магнитного поля изменяется электрическое сопротивление датчика), как это реализовано в современных накопителях. Каждый домен кодирует один бит информации, принимая логическое значение «0» или «1» в зависимости от направления вектора намагниченности.
Долгое время жесткие диски использовали метод продольной магнитной записи (Longitudinal Magnetic Recording, LMR), при котором вектор намагниченности доменов лежал в плоскости магнитной пластины. Несмотря на относительную простоту реализации, данная технология имела существенный недостаток: для того чтобы побороть коэрцитивность (переход магнитных частиц в однодоменное состояние), между треками приходилось оставлять внушительную буферную зону (так называемое guard space — защитное пространство). Вследствие этого максимальная плотность записи, которой удалось добиться на закате данной технологии, составляла всего 150 Гбит/дюйм 2 .
В 2010 году LMR была практически полностью вытеснена PMR (Perpendicular Magnetic Recording — перпендикулярная магнитная запись). Главное отличие данной технологии от продольной магнитной записи состоит в том, что вектор магнитной направленности каждого домена располагается под углом 90° к поверхности магнитной пластины, что позволило существенно сократить промежуток между треками.
За счет этого плотность записи данных удалось заметно увеличить (до 1 Тбит/дюйм 2 в современных устройствах), при этом не жертвуя скоростными характеристиками и надежностью винчестеров. В настоящее время перпендикулярная магнитная запись является доминирующей на рынке, в связи с чем ее также часто называют CMR (Conventional Magnetic Recording — обычная магнитная запись). При этом надо понимать, что между PMR и CMR нет ровным счетом никакой разницы — это всего лишь другой вариант названия.
Изучая технические характеристики современных жестких дисков, вы также можете наткнуться на загадочную аббревиатуру TDMR. В частности, данную технологию используют накопители корпоративного класса Western Digital Ultrastar 500-й серии. С точки зрения физики TDMR (что расшифровывается как Two Dimensional Magnetic Recording — двумерная магнитная запись) ничем не отличается от привычной нам PMR: как и прежде, мы имеем дело с непересекающимися треками, домены в которых ориентированы перпендикулярно плоскости магнитных пластин. Разница между технологиями заключается в подходе к считыванию информации.
В блоке магнитных головок винчестеров, созданных по технологии TDMR, на каждую пишущую головку приходятся по два считывающих сенсора, осуществляющих одновременное чтение данных с каждого пройденного трека. Такая избыточность дает возможность контроллеру HDD эффективно фильтровать электромагнитные шумы, появление которых обусловлено межтрековой интерференцией (Intertrack Interference, ITI).
Решение проблемы с ITI обеспечивает два чрезвычайно важных преимущества:
- снижение коэффициента помех позволяет повысить плотность записи за счет уменьшения расстояния между треками, обеспечивая выигрыш по общей емкости вплоть до 10% по сравнению с обычной PMR;
- в сочетании с технологией RVS и трехпозиционным микроактуатором, TDMR позволяет эффективно противостоять ротационной вибрации, вызванной работой винчестеров, что помогает добиться стабильного уровня производительности даже в наиболее сложных условиях эксплуатации.
Что такое SMR и с чем его едят?
Размеры пишущей головки примерно в 1,7 раза больше по сравнению с размерами считывающего сенсора. Столь внушительная разница объясняется достаточно просто: если записывающий модуль сделать еще более миниатюрным, силы магнитного поля, которое он сможет генерировать, окажется недостаточно для намагничивания доменов ферромагнитного слоя, а значит, данные попросту не будут сохраняться. В случае со считывающим сенсором такой проблемы не возникает. Более того: его миниатюризация позволяет дополнительно снизить влияние упомянутой выше ITI на процесс считывания информации.
Данный факт лег в основу черепичной магнитной записи (Shingled Magnetic Recording, SMR). Давайте разбираться, как это работает. При использовании традиционного PMR пишущая головка смещается относительно каждого предыдущего трека на расстояние, равное ее ширине + ширина защитного пространства (guard space).
При использовании черепичного метода магнитной записи пишущая головка смещается вперед лишь на часть своей ширины, поэтому каждый предыдущий трек оказывается частично перезаписан последующим: магнитные дорожки накладываются друг на друга подобно кровельной черепице. Такой подход позволяет дополнительно повысить плотность записи, обеспечивая выигрыш по емкости до 10%, при этом не отражаясь на процессе чтения. В качестве примера можно привести Western Digital Ultrastar DC HC 650 — первые в мире 3.5-дюймовые накопители объемом 20 ТБ с интерфейсом SATA/SAS, появление которых стало возможным именно благодаря новой технологии магнитной записи. Таким образом, переход на SMR-диски позволяет повысить плотность хранения данных в тех же стойках при минимальных затратах на модернизацию IT-инфраструктуры.
Несмотря на столь значительное преимущество, SMR имеет и очевидный недостаток. Поскольку магнитные дорожки накладываются друг на друга, при обновлении данных потребуется перезапись не только требуемого фрагмента, но и всех последующих треков в пределах магнитной пластины, объем которой может превышать 2 терабайта, что чревато серьезным падением производительности.
Решить данную проблему помогает объединение определенного количества треков в обособленные группы, называемые зонами. Хотя такой подход к организации хранения данных несколько снижает общую емкость HDD (поскольку между зонами необходимо сохранять достаточные промежутки, препятствующие перезаписи треков из соседних групп), это позволяет существенно ускорить процесс обновления данных, так как теперь в нем участвует лишь ограниченное количество дорожек.
Черепичная магнитная запись предполагает несколько вариантов реализации:
- Drive Managed SMR (SMR, управляемая диском)
Недостаток этого подхода заключается в изменчивости уровня производительности, в связи с чем Drive Managed SMR оказывается неподходящей для корпоративных приложений, в которых постоянство быстродействия системы является критически важным параметром. Тем не менее такие диски хорошо показывают себя в сценариях, предоставляющих достаточное время для выполнения фоновой дефрагментации данных. Так, например, DMSMR-накопители WD Red, оптимизированные для использования в составе малых NAS на 8 отсеков, станут отличным выбором для системы архивирования или резервного копирования, предполагающей долговременное хранение бэкапов.
- Host Managed SMR (SMR, управляемая хостом)
При использовании HMSMR весь доступный объем накопителя разделяется на зоны двух типов: Conventional Zones (обычные зоны), которые используются для хранения метаданных и произвольной записи (по сути, играют роль кэша), и Sequential Write Required Zones (зоны последовательной записи), занимающие большую часть общей емкости жесткого диска, в которых данные записываются строго последовательно. Неупорядоченные данные сохраняются в области кэширования, откуда затем могут быть перенесены в соответствующую зону последовательной записи. Благодаря этому все физические сектора записываются последовательно в радиальном направлении и перезаписываются только после циклического переноса, что позволяет добиться стабильной и предсказуемой производительности системы. При этом HMSMR-диски поддерживают команды произвольного чтения аналогично накопителям, использующим стандартный PMR.
Host Managed SMR реализована в жестких дисках enterprise-класса Western Digital Ultrastar HC DC 600-й серии.
Линейка включает в себя SATA- и SAS-накопители высокой емкости, ориентированные на использование в составе гипермасштабных центров обработки данных. Поддержка Host Managed SMR существенно расширяет сферу применения таких винчестеров: помимо систем резервного копирования, они прекрасно подойдут для облачных хранилищ, CDN или стриминговых платформ. Высокая емкость жестких дисков позволяет существенно повысить плотность хранения (в тех же стойках) при минимальных затратах на апгрейд, а низкое энергопотребление (не более 0,29 Ватта на каждый терабайт сохраненной информации) и тепловыделение (в среднем на 5 °C ниже, чем у аналогов) — дополнительно сократить операционные расходы на обслуживание ЦОДа.
Единственным недостатком HMSMR является сравнительная сложность имплементации. Все дело в том, что на сегодняшний день ни одна операционная система или приложение не умеют работать с подобными накопителями «из коробки», в силу чего для адаптации IT-инфраструктуры требуются серьезные изменения стека программного обеспечения. В первую очередь это касается, конечно же, самой ОС, что в условиях современных ЦОД, использующих многоядерные и многосокетные сервера, является достаточно нетривиальной задачей. Узнать подробнее о вариантах реализации поддержки Host Managed SMR можно на специализированном ресурсе ZonedStorage.io, посвященном вопросам зонального хранения данных. Собранные здесь сведения помогут предварительно оценить степень готовности вашей IT-инфраструктуры для перевода на зональные системы хранения.
- Host Aware SMR (SMR, поддерживаемая хостом)
Подобно Host Managed SMR, Host Aware SMR использует два типа зон: Conventional Zones для произвольной записи и Sequential Write Preferred Zones (зоны, предпочтительные для последовательной записи). Последние, в отличие от упомянутых выше Sequential Write Required Zones, автоматически переводятся в разряд обычных в том случае, если в них начинает вестись неупорядоченная запись данных.
Реализация SMR с поддержкой хоста предусматривает внутренние механизмы восстановления после непоследовательной записи. Неупорядоченные данные записываются в области кэширования, откуда диск может переносить информацию в зону последовательной записи, после того как будут получены все необходимые блоки. Для управления неупорядоченной записью и фоновой дефрагментацией диск использует таблицу косвенного обращения. Однако, если корпоративным приложениям требуется предсказуемая и оптимизированная производительность, достичь этого по-прежнему можно лишь в случае, когда хост берет на себя полное управление всеми потоками данных и зонами записи.
Принцип записи информации на магнитный носитель
Похожие статьи:
Для хранения данных Персональные компьютеры имеют четыре иерархических уровня памяти: — микропроцессорная память (МПП); — регистровая кэш-память; -…
Носители информации Информация – вещь нематериальная. Это сведения, которые зафиксированы (записаны) тем или иным расположением (состоянием)…
Что такое форматирование? Когда необходимо его использовать? Что происходит во время форматирования? Почему для нас важна эта тема?
В компьютерной технике все четко и нет места случайностям. Все данные должны быть систематизированы и находиться в определенных областях (сегментах) носителя информации для того, чтобы программы могли их найти в нужный момент. Память персонального компьютера делится на внутреннюю и внешнюю. Назначение внешней памяти компьютера заключается в долговременном хранении информации любого вида. Носители внешней памяти обеспечивают перенос данных между персональными компьютерами пользователей, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).
Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения — носителя. Электронные носители информаци (USB-накопитель (Flash), карты памяти, HDD, CD-RW, DVD-RW, Blu-ray и др.) являются самым удобным средством для переноса информации с одного персонального компьютера на другой.
Следует отметить, что у пользователей персональных компьютеров часто возникают различные проблемы с электронными носителями информации, которые можно решить только с помощью форматирования. В этом случае у вас могут возникнуть вопросы: какую файловую систему выбрать? Что такое кластер? И какой способ форматирования нужен?
Форматирование – это процесс, во время которого происходит разметка носителя информации, а точнее области хранения данных носителя информации.
Область хранения всех данных должна быть четко сегментирована (сегментация сопровождается созданием логической таблицы). В процессе форматирования создается определенная логическая таблица, называемая файловой системой. Благодаря этой таблице, после форматирования, будет осуществляться строго определенный доступ к конкретной информации.
Итак, форматирование необходимо:
Если вы покупаете новый жесткий диск. Возможно, он не будет отформатирован. Самостоятельно создаем файловую систему путем форматирования. После этого диск готов к полноценному хранению информации.
Также форматирование может понадобиться в случае повреждения файловой системы электронного носителя информации. Например, по причине атаки вирусом, которая привела к сбоям; либо же по причине появления пустых или «битых» секторов на жестком диске. Процесс форматирования подразумевает проведение анализа целостности устройства. Поврежденные области проходят этап пометки, и в дальнейшем информация на этом участке не записывается.
ВАЖНО! Прежде чем произвести форматирование, лучше лишний раз убедиться в том, что диск не содержит важную или уникальную информацию. Если таковая информация есть на внешнем носителе и она доступна для копирования, желательно сохранить ее на другом съемном носителе.
По материалам Компьютерной АЗБУКИ подготовила Шутилина Л.А., методист ДОгМ
Принцип записи информации на магнитный носитель
Похожие статьи:
Для хранения данных Персональные компьютеры имеют четыре иерархических уровня памяти: — микропроцессорная память (МПП); — регистровая кэш-память; -…
Носители информации Информация – вещь нематериальная. Это сведения, которые зафиксированы (записаны) тем или иным расположением (состоянием)…
Что такое форматирование? Когда необходимо его использовать? Что происходит во время форматирования? Почему для нас важна эта тема?
В компьютерной технике все четко и нет места случайностям. Все данные должны быть систематизированы и находиться в определенных областях (сегментах) носителя информации для того, чтобы программы могли их найти в нужный момент. Память персонального компьютера делится на внутреннюю и внешнюю. Назначение внешней памяти компьютера заключается в долговременном хранении информации любого вида. Носители внешней памяти обеспечивают перенос данных между персональными компьютерами пользователей, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные).
Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения — носителя. Электронные носители информаци (USB-накопитель (Flash), карты памяти, HDD, CD-RW, DVD-RW, Blu-ray и др.) являются самым удобным средством для переноса информации с одного персонального компьютера на другой.
Следует отметить, что у пользователей персональных компьютеров часто возникают различные проблемы с электронными носителями информации, которые можно решить только с помощью форматирования. В этом случае у вас могут возникнуть вопросы: какую файловую систему выбрать? Что такое кластер? И какой способ форматирования нужен?
Форматирование – это процесс, во время которого происходит разметка носителя информации, а точнее области хранения данных носителя информации.
Область хранения всех данных должна быть четко сегментирована (сегментация сопровождается созданием логической таблицы). В процессе форматирования создается определенная логическая таблица, называемая файловой системой. Благодаря этой таблице, после форматирования, будет осуществляться строго определенный доступ к конкретной информации.
Итак, форматирование необходимо:
Если вы покупаете новый жесткий диск. Возможно, он не будет отформатирован. Самостоятельно создаем файловую систему путем форматирования. После этого диск готов к полноценному хранению информации.
Также форматирование может понадобиться в случае повреждения файловой системы электронного носителя информации. Например, по причине атаки вирусом, которая привела к сбоям; либо же по причине появления пустых или «битых» секторов на жестком диске. Процесс форматирования подразумевает проведение анализа целостности устройства. Поврежденные области проходят этап пометки, и в дальнейшем информация на этом участке не записывается.
ВАЖНО! Прежде чем произвести форматирование, лучше лишний раз убедиться в том, что диск не содержит важную или уникальную информацию. Если таковая информация есть на внешнем носителе и она доступна для копирования, желательно сохранить ее на другом съемном носителе.
По материалам Компьютерной АЗБУКИ подготовила Шутилина Л.А., методист ДОгМ
Носители информации
Носитель информации (информационный носитель) – любой материальный объект, используемый человеком для хранения информации. Это может быть, например, камень, дерево, бумага, металл, пластмассы, кремний (и другие виды полупроводников), лента с намагниченным слоем (в бобинах и кассетах), фотоматериал, пластик со специальными свойствами (напр., в оптических дисках) и т. д., и т. п.
Носителем информации может быть любой объект, с которого возможно чтение (считывание) имеющейся на нём информации.
Носители информации применяются для:
- записи;
- хранения;
- чтения;
- передачи (распространения) информации.
Зачастую сам носитель информации помещается в защитную оболочку, повышающую его сохранность и, соответственно, надёжность сохранения информации (например, бумажные листы помещают в обложку, микросхему памяти – в пластик (смарт-карта), магнитную ленту – в корпус и т. д.).
К электронным носителям относят носители для однократной или многократной записи (обычно цифровой) электрическим способом:
- оптические диски (CD-ROM, DVD-ROM, Blu-ray Disc);
- полупроводниковые (флеш-память, дискеты и т. п.);
- CD-диски (CD – Compact Disk, компакт диск), на который может быть записано до 700 Мбайт информации;
- DVD-диски (DVD – Digital Versatile Disk, цифровой универсальный диск), которые имеют значительно большую информационную ёмкость (4,7 Гбайт), так как оптические дорожки на них имеют меньшую толщину и размещены более плотно;
- диски HR DVD и Blu-ray, информационная ёмкость которых в 3–5 раз превосходит информационную ёмкость DVD-дисков за счёт использования синего лазера с длиной волны 405 нанометров.
Электронные носители имеют значительные преимущества перед бумажными (бумажные листы, газеты, журналы):
- по объёму (размеру) хранимой информации;
- по удельной стоимости хранения;
- по экономичности и оперативности предоставления актуальной (предназначенной для недолговременного хранения) информации;
- по возможности предоставления информации в виде, удобном потребителю (форматирование, сортировка).
Есть и недостатки:
- хрупкость устройств считывания;
- вес (масса) (в некоторых случаях);
- зависимость от источников электропитания;
- необходимость наличия устройства считывания/записи для каждого типа и формата носителя.
Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск – запоминающее устройство (устройство хранения информации), основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.
В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала – магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной («парковочной») зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.
Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации.
Оптические (лазерные) диски в настоящее время являются наиболее популярными носителями информации. В них используется оптический принцип записи и считывания информации с помощью лазерного луча.
DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8,5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию. Кроме того, информационная емкость DVD-дисков может быть еще удвоена (до 17 Гбайт), так как информация может быть записана на двух сторонах.
Накопители оптических дисков делятся на три вида:
- без возможности записи - CD-ROM и DVD-ROM (ROM – Read Only Memory, память только для чтения). На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна;
- с однократной записью и многократным чтением – CD-R и DVD±R (R – recordable, записываемый). На дисках CD-R и DVD±R информация может быть записана, но только один раз;
- с возможностью перезаписи – CD-RW и DVD±RW (RW – Rewritable, перезаписываемый). На дисках CD-RW и DVD±RW информация может быть записана и стерта многократно.
Основные характеристики оптических дисководов:
- емкость диска (CD – до 700 Мбайт, DVD – до 17 Гбайт)
- скорость передачи данных от носителя в оперативную память – измеряется в долях, кратных скорости 150 Кбайт/сек для CD-дисководов;
- время доступа – время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах (для CD 80–400 мс).
В настоящее время широкое распространение получили 52х-скоростные CD-дисководы – до 7,8 Мбайт/сек. Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32х-кратной). Поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость чтения х скорость записи CD-R х скорость записи CD-RW» (например, «52х52х32»).
DVD-дисководы также маркируются тремя числами (например, «16х8х6»).
При соблюдении правил хранения (хранение в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.
Флеш-память (flash memory) – относится к полупроводникам электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Благодаря техническим решениям, невысокой стоимости, большому объёму, низкому энергопотреблению, высокой скорости работы, компактности и механической прочности, флеш-память встраивают в цифровые портативные устройства и носители информации. Основное достоинство этого устройства в том, что оно энергонезависимое и ему не нужно электричество для хранения данных. Всю хранящуюся информацию во флэш-памяти можно считать бесконечное количество раз, а вот количество полных циклов записи, к сожалению, ограничено.
У флеш-памяти есть как свои преимущества перед другими накопителями (жесткие диски и оптические накопители) , так и свои недостатки, с которыми вы можете познакомиться из таблицы, расположенной ниже.
Первый в мире жесткий диск, IBM RAMAC 305, увидевший свет в 1956 году, вмещал лишь 5 МБ данных, а весил при этом 970 кг и по габаритам был сопоставим с промышленным рефрижератором. Современные корпоративные флагманы способны похвастаться емкостью уже в 20 ТБ. Только представьте себе: 64 года назад, для того чтобы записать такое количество информации, потребовалось бы свыше 4 миллионов RAMAC 305, а размеры ЦОДа, необходимого для их размещения, превысили бы 9 квадратных километров, тогда как сегодня для этого будет достаточно маленькой коробочки весом около 700 грамм! Во многом добиться столь невероятного повышения плотности хранения удалось благодаря совершенствованию методов магнитной записи.
В это сложно поверить, однако принципиально конструкция жестких дисков не меняется вот уже почти 40 лет, начиная с 1983 года: именно тогда свет увидел первый 3,5-дюймовый винчестер RO351, разработанный шотландской компанией Rodime. Этот малыш получил две магнитные пластины по 10 МБ каждая, то есть был способен вместить вдвое больше данных, чем обновленный ST-412 на 5,25 дюйма, выпущенный Seagate в том же году для персональных компьютеров IBM 5160.
Rodime RO351 — первый в мире 3,5-дюймовый винчестер
Несмотря на инновационность и компактные размеры, на момент выхода RO351 оказался практически никому не нужен, а все дальнейшие попытки Rodime закрепиться на рынке винчестеров потерпели фиаско, из-за чего в 1991 году компания была вынуждена прекратить свою деятельность, распродав практически все имеющиеся активы и сократив штат до минимума. Однако стать банкротом Rodime оказалось не суждено: в скором времени к ней начали обращаться крупнейшие производители винчестеров, желающие приобрести лицензию на использование запатентованного шотландцами форм-фактора. В настоящее время 3,5 дюйма является общепринятым стандартом производства как потребительских HDD, так и накопителей корпоративного класса.
Читайте также: