Современный компьютер невозможно представить без основного носителя информации жесткого диска
Срок службы компакт-дисков, SSD- и HDD-дисков не превышает 10-20 лет. При этом мировой объем данных растет на 40% каждый год, что стимулирует спрос на накопители, однако долговечность носителей оставляет желать лучшего. Большая часть HDD перестают работать в течение нескольких лет: как правило, это связано с поломкой движущихся частей. Компакт-диски хранятся десятилетиями, но повышение температуры, влажности или механические повреждения делают доступ к информации затруднительным: поверхность диска отслаивается и легко царапается. SSD, рекламируемые сегодня как «неубиваемый» носитель, живут всего несколько лет, и обладают фиксированным количеством циклов перезаписи: циркулирующий внутри электрический заряд рано или поздно угасает даже в отсутствие активного доступа к содержимому. При этом ценность утраченной информации может быть очень высокой: например, это могут быть большие объемы технической документации или исторические архивы, восстановить которые будет невозможно.
Хранить долго и недорого
Долгое хранение данных – проблема, в которой законы термодинамики работают против интересов человека. Носители выходят из строя, требуют расходов на поддержание оптимальных условий окружающей среды и теряют накопительные свойства. Регулярная замена SSD стоит серверам 0.5 доллара за 1 Гб, замена HDD обходится в 0.1 доллара за 1 Гб. По данным компании Cisco, к 2020 году совокупный объем хранимой в дата-центрах информации достигнет 6.6 зеттабайт, что означает 495 миллиардов долларов в год расходов индустрии на замену носителей. Предполагается, что разработка «вечных» носителей сэкономит дата-индустрии триллионы долларов в год.
К настоящему времени физики предложили несколько возможных решений этой проблемы: например, команда американских ученых записала информацию в пустоты алмаза, замещенные атомами азота, а российские ученые из проекта «Кварц» Фонда перспективных исследований (ФПИ) предложили хранить данные на кварцевых дисках. Срок жизни данных в обоих случаях превышает время жизни компакт-диска на порядки. Однако можно ли считать проблему решенной?
В 2016 году ученые из Университета Нью-Йорка записали информацию в алмазы при помощи флуоресценции. Исследователи изменили спектр излучения NV-центров алмаза (дефектов кристаллической решетки алмаза, возникающих при удалении атома углерода и добавлении на его место атома азота) лазерным лучом. Лазер локально меняет заряд NV-центров с отрицательного до нулевого, что влечет за собой изменение цвета участков поверхности алмаза при сканировании лазером невысокой мощности. Ученые нашли несколько различимых лазерным сканированием уровней флуоресценции, что повышает плотность записи, а отсутствие структурных изменений снимает ограничения на перезапись. Минусы этой технологии – высокая стоимость алмазов и псевдовечность носителя. Считывание размывает картину светлых и темных участков, из-за чего данные приходится перезаписывать снова и снова.
Вечные данные на кварцевых носителях
Фонд перспективных исследований (ФПИ) финансирует разработку кварцевых носителей с практически неограниченным сроком службы и объемом до 1 Тб: этого хватит, например, для записи большой части архивов Госфильмофонда России.
Ученые из РХТУ им. Д.И. Менделеева, работающие по проекту ФПИ, предложили наносить информацию лазером не на поверхность, а в объем кварцевого диска нанорешетками – так в одной точке записывается не один, а до пяти бит данных. Кварцевые диски, созданные на сегодняшний день в рамках проекта, вмещают 25 Гб информации и выживают при температуре около 1000℃ с последующим термоударом – сохраняют данные после пожара со сработавшей системой тушения без использования облачных хранилищ. Достаточно стереть копоть с дисков — и они снова готовы к работе. Для сравнения, диски аналогичной вместимости компании Millenniata с заявленным сроком жизни в 1000 лет, изготовленные из поликарбоната, разрушаются при температуре 130℃. В отличие от американской технологии, кварцевые диски — это вечный носитель в более строгом смысле слова: срок жизни носителя из кварца может измеряться тысячелетиями.
Почему же кварцевые диски и «вечные флешки» до сих пор не на рынке? Широкому использованию кварцевых дисков в качестве долговечных носителей информации мешают три проблемы, над решением которых работают ученые и разработчики в ходе проектов Фонда перспективных исследований: высокая стоимость записи, необходимость разработки с нуля технологии считывания, громоздкость и нестабильность оборудования. Эти барьеры стоят между успешной экспериментальной записью данных в алмаз или кварц и возможностью «прогонять» экзотический носитель через 100 циклов чтения в день в архивном центре какой-нибудь городской библиотеки: перед выходом технологии в производство ученые должны создать стабильные устройства записи и чтения приемлемых размеров, снизить стоимость записи и доработать технологию чтения.
Петр Хенкин, руководитель проекта направления информационных исследований Фонда перспективных исследований, комментирует:
«Промышленная технология сильно отличается от экспериментальной, показавшей успешные результаты на лабораторном столе. Она должна обладать приемлемой стабильностью во времени и быть воспроизводимой: пользователь не должен подкручивать устройство и прикладывать усилия, чтобы оно работало. Сегодня запись информации на кварцевый диск уже происходит без участия человека, и мы можем записать полный диск за день, но когда запись идет в потоке и время ограничено часами, возникают прогнозируемые сложности – оборудование перегревается, работает с отклонениями. Новизна технологии также создает проблемы и при чтении данных: устройство для чтения информации с кварцевого диска создается полностью с нуля, и это откладывает выход разработки из лаборатории».
Процесс изготовления кварцевого диска. Фото: Фонд перспективных исследований.
В качестве иллюстрации приведем относительно недавний пример. В феврале 2016 года сотрудники Саутгемптонского университета записали Библию на кварцевый диск и подарили его генеральному секретарю ООН. Однако считать эти данные можно только в лаборатории, в которой этот диск создали, под микроскопом. Англичане считывают эти данные при помощи поляризационного микроскопа – делают снимок, отправляют на компьютер, считывают данные, затем делают следующий снимок. Скорость этого процесса – несколько байт в секунду.
Кроме описанных сложностей, физика кварцевого диска накладывает ограничения на стоимость записи. Кварц устойчив к высоким температурам, поэтому для записи нужны высокие энергии. Сегодня данные записывают при помощи фемтосекундного лазера, который стоит миллионы рублей, поэтому даже тогда, когда технология станет стабильной и удобной, на первых порах позволить себе запись на кварцевые диски смогут только крупные дата-центры и правительственные структуры.
Будущее технологии ФПИ вполне можно представить себе в формате B2B-центров записи и чтения, куда люди смогут приезжать со своими носителями и переписывать данные с HDD / SSD на оптические кварцевые диски, или B2G-архивов библиотек и медицинских учреждений. Возможно, когда-нибудь эти технологии будут применяться так же, как сегодня — «флешки» и «внешние жесткие диски»: можно вспомнить о том, что первые CD-приводы стоили очень дорого, однако со временем стоимость снизилась, размеры уменьшились, и за двадцать с небольшим лет мы получили современные компактные устройства.
Современный компьютер невозможно представить без основного носителя информации — жесткого диска. Это один из основных компонентов системы, вытеснить который не смогли никакие новомодные концепции вроде популярной несколько лет назад идеи «тонких клиентов» — бездисковых интернет-терминалов, использующих в качестве постоянного хранилища данных ресурсы всемирной сети. Наоборот, в наши дни жесткие диски все чаще находят применение в устройствах, далеких от персональных компьютеров — это и цифровые видеомагнитофоны, и бытовые mp3-плееры, mp3-автомагнитолы и так далее. Даже в, казалось бы, такой специфической области, как цифровая фотография, где одним из важнейших факторов является мобильность, только жесткий диск (например, IBM «Microdrive») способен на сегодняшний день предоставить емкость, измеряемую сотнями мегабайт. Однако в большинстве случаев термин «жесткий диск» ассоциируется с 3,5-дюймовым устройством (рис. 1). И это не удивительно, так как это самый популярный форм-фактор жестких дисков. Но его появлению и закреплению в качестве стандарта предшествовали многие события…
Рис. 1 — Один из первых 3,5″ жестких дисков в мире.
Немного истории
Компанией, представившей первый 3,5″ жесткий диск была небольшая шотландская фирма Rodime plc 1 . Модель называлась RO352, имела емкость 10 мегабайт и две 3,5″ пластины. Практически сразу же после выпуска этого диска Rodime запатентовала данный форм-фактор, как свое изобретение. Патент был выдан без каких-либо препятствий и в тот момент никто из производителей жестких дисков не придал этому факту особого значения.
Практически одновременно с Rodime разработками в области 3,5″ жестких дисков занимался Дервуд Кинси (Derwood Kinsey), основатель калифорнийской фирмы Evkin Corp. Но ряд просчетов в проектировании и отсутствие достаточного количества финансовых вложений сделали свое дело: ни один жесткий диск компанией Evkin Corp. не был выпущен.
Нужно отметить, что первоначально этот форм-фактор использовался преимущественно в портативных ПК, но со временем получил безоговорочное признание и в среде их настольных собратьев.
Шотландские пионеры
Итак, что же это за загадочная компания, внесшая столь весомый вклад в развитие компьютерной индустрии, название которой сегодня практически никому неизвестно?
Rodime была основана в 1979 году в Шотландии и до недавнего времени занималась исследованиями в области устройств хранения данных. В начале 80-х годов прошлого столетия помимо чисто исследовательской деятельности компания занималась непосредственно выпуском жестких дисков разнообразных форм-факторов. Однако, не выдержав конкуренции с гигантами винчестерного строения, в 1991 году компания полностью ушла с рынка жестких дисков и распродала практически все свои активы на аукционе. Штат был сокращен до минимума, и активная деятельность вскоре полностью прекращена. Тем не менее, Rodime не закрылась, оставаясь владельцем десятка разнообразных патентов, связанных с устройствами хранения данных. В число этих патентов, конечно же, входил и упоминавшийся выше патент на 3,5″ жесткие диски.
Как уже было сказано, анонс 3,5″ жесткого диска не произвел революции среди производителей, так как диски, использующие новую технологию, были поначалу слишком дороги в производстве (как, впрочем, подавляющее большинство продуктов новых технологий на этапе внедрения на рынок) и, кроме этого, существовал достаточно большой спрос на 5,25″ устройства. Кроме того, если во время появления 5,25″ жестких дисков уже были распространены флоппи-дисководы соответствующего форм-фактора, то в случае 3,5″ устройств такого катализатора не было. Однако некоторое движение на зарождающемся рынке жестких дисков нового форм-фактора все же происходило. Seagate, уже тогда являвшийся одним из ведущих производителей в отрасли, практически через год после появления 3,5″ дисков продемонстрировал работающий прототип такого устройства. Но клиенты компании посчитали, что особой нужды в новом форм-факторе нет, и Seagate прекратил разработки в этом направлении до лучших времен, которые, как известно, наступили достаточно быстро.
Тем временем практически все производители жестких дисков, выпускавшие 3,5″ винчестеры, приобрели соответствующую лицензию у Rodime. Все, кроме крупнейшего на тот момент — Seagate Technology Inc. Вообще нужно сказать, что политика Seagate в отношении патентов, принадлежащих конкурентам, всегда была непримиримой. То есть, если юристы компании считали, что лицензионные отчисления можно не платить, так как патент, по их мнению, неправомерен, то эти самые отчисления не платились и патент всячески пытались аннулировать.
Нет ничего удивительного в том, что такой подход не устраивал компанию Rodime, которой отнюдь не помешали бы свежие финансовые вливания. Поэтому в 1991 году Rodime инициировала судебное разбирательство в отношении Seagate. Предметом разбирательства стали жесткие диски модели ST157, безоговорочно попадавшие, по мнению Rodime, под действие пресловутого патента.
Seagate, в свою очередь, попыталась доказать, что патенты такого рода не имеют права на существование. Для этого в начале 1992 года Seagate создала специальную группу, которая должна была добиться отмены патента на 3,5″ форм-фактор. В группу вошли: IBM, Digital Equipment Corp., Maxtor, Quantum, Micropolis, Areal, Kalok, Fujitsu, Hitachi, Toshiba и Alps (последняя — на правах наблюдателя). От Hewlett-Packard, Conner Peripherals и JVC был получен отказ. Очевидно, что у такой группы была масса возможностей осуществить задуманное Seagate. Но нельзя забывать, что все члены группы к этому времени уже заплатили Rodime соответствующие отчисления. И хотя вся эта акция была затеяна не только для отмены конкретного патента Rodime, но для устранения самого понятия «патент на физические размеры жесткого диска», внутри группы вскоре произошел раскол, и давление на Службу патентов и торговых знаков США было ослаблено.
Во время судебного разбирательства Rodime находилась в весьма плачевном состоянии. К 1998 году в компании осталось 3 сотрудника (2 в Шотландии и один в США), а одна акция компании стоила около полутора американских центов.
Тем не менее, такая, казалось бы, безнадежная ситуация, в итоге завершилась триумфом Rodime. И хотя на это потребовалось 9 (!) лет судебных разбирательств, Rodime была щедро вознаграждена — сумма штрафа, назначенная судом, составила 45 миллионов долларов США.
Такое окончание дела привело к резкому скачку стоимости акций Rodime, что, в свою очередь, обусловило дальнейшую, несколько неожиданную, судьбу компании: в конце 2000 года Rodime купила фирму Littlewoods Leisure, занимающуюся разнообразными играми, ставками, лотереями вокруг профессиональных спортивных состязаний и была переименована в Sportech plc.
Но не стоит забывать, что кроме патента на 3,5″ жесткий диск у Rodime есть и другие действующие патенты…
1 plc (public limited company) — общество с ограниченной ответственностью
На первый взгляд может показаться, что дни оптических дисков сочтены. Или всё же нет? Давайте разбираться.
Начнем с констатации очевидного факта: в большинстве современных ноутбуков нет встроенного оптического привода, а у львиной доли ныне выпускаемых корпусов для настольных ПК не предусмотрены 5,25-дюймовые отсеки. Казалось бы, это наглядное свидетельство невостребованности оптических дисков в нынешних условиях. Но, тем не менее, в продаже по-прежнему представлены внешние и внутренние оптические приводы, а также записываемые и перезаписываемые диски различных форматов. Следовательно, спрос на эти изделия (пусть и небольшой) по-прежнему есть.
Обратимся к истории. Компакт-диски (сначала формата CD-ROM, а затем CD-R и CD-RW) получили широкое распространение в ПК во второй половине 90-х годов прошлого века. В сравнении с применявшимися ранее для хранения и переноса информации гибкими магнитными дисками (дискетами) носители CD-R и CD-RW имели безоговорочное преимущество, поскольку обладали гораздо более высокими емкостью, долговечностью, надежностью и скоростью передачи данных. Пожалуй, единственным фактором, заметно тормозившим широкое распространение новинок, была стоимость как самих записываемых оптических носителей, так и оборудования для их чтения и записи.
Как только цены на записывающие приводы и диски CD-R опустились до психологически приемлемого уровня, дни дискет (а также ненадолго пришедших им на смену во второй половине 90-х более вместительных гибких магнитных дисков высокой плотности Zip и LS-120) оказались сочтены, и дисководы для них в течение всего нескольких лет исчезли из настольных и портативных ПК.
Вслед за носителями CD-R и CD-RW, имевшими емкость от 650 до 700 Мбайт, в начале 2000-х в обиход вошли диски DVD-R и DVD-RW. Однослойные носители вмещали от 3,95 до 4,7 Гбайт данных. Правда, процесс внедрения записываемых и перезаписываемых DVD несколько затянулся из-за вспыхнувшей «войны форматов». В индустрии сформировались две противоборствующие группировки, каждая из которых начала продвигать собственный стандарт записываемых и перезаписываемых DVD. Носители, стандартизованные организацией Recordable DVD Council (RDVDC), получили название DVD-R/DVD-RW, а диски, соответствующие спецификации Альянса DVD+RW, — DVD+R/DVD+RW. Яблоком раздора стали лицензионные отчисления, которые обязаны выплачивать производители оптических приводов и носителей держателям патентов на соответствующие изобретения и технологии. В конце концов проблему удалось решить выпуском мультиформатных приводов, поддерживающих работу с дисками обеих стандартов. Однако ценное время было упущено, и фактически записываемые и перезаписываемые DVD не вытеснили CD-R и CD-RW (как это предполагалось), а существовали параллельно с ними.
В последующие годы были созданы двухслойные (double layer, DL) и двусторонние (double-sided, DS) DVD-диски различных типов. Емкость двухслойных дисков почти вдвое выше по сравнению с однослойными (8,5 против 4,7 Гбайт). Правда, из-за не очень высокой надежности, ограниченной совместимости с бытовым воспроизводящим оборудованием и дороговизны двухслойные записываемые и перезаписываемые DVD-носители так и не получили широкого распространения.
USB-флэшка — компактный, удобный и надежный инструмент для переноса и хранения данных в XXI веке
Пока производители делили пирог лицензионных отчислений, в сфере ИТ начали происходить важные изменения, которые в итоге привели к кардинальному изменению ситуации. Во-первых, в первом десятилетии XXI века бурно развивается интернет: благодаря внедрению новых технологий значительно повысилась скорость передачи данных и стремительно увеличилось количество пользователей Всемирной паутины. Во-вторых, на массовом рынке появились удобные, надежные и очень компактные накопители на базе флэш-памяти: сменные карты памяти форматов Memory Stick и SD, а также портативные USB-флэшки. И, в-третьих, в середине этого десятилетия начался бум мобильных устройств. Перечисленные факторы привели к значительному изменению роли физических носителей всех типов, и оптические диски не стали исключением.
SD-карта емкостью 64 Мбайт (2001-й год)
С повсеместным распространением широкополосного доступа в интернет у пользователей появилась возможность передавать документы, изображения и любые другие данные по электронной почте, через FTP-серверы и т.д. Впоследствии были запущены и быстро завоевали признание удобные облачные хранилища, обеспечивающие возможность загрузки и скачивания файлов практического любого размера как для стационарных, так и для мобильных устройств. Эти процессы привели к тому, что физические носители утратили роль основных инструментов, необходимых для передачи, распространения и хранения информации.
Кроме того, радикально изменилась схема распространения медиаконтента. На смену традиционным магазинам с бумажными книгами, звуковыми компакт-дисками, фильмами на DVD, коробками с программами и играми пришли онлайновые сервисы, специализирующиеся на продаже книг, музыкальных записей и кино, а также дистрибутивов игр и ПО исключительно в электронном виде. По мере увеличения пропускной способности всемирной сети набирали популярность платформы потокового вещания, позволяющие воспроизводить звук и видео даже без предварительной загрузки соответствующего файла. Как следствие, объем продаж лицензионного (и не только) медиаконтента на физических носителях, значительную часть которых составляли именно оптические диски, стал сокращаться стремительными темпами, напоминающими свободное падение.
Еще десять лет тому назад в коробке с новой материнской платой, видеокартой и другими комплектующими обязательно был компакт-диск или DVD с драйверами, ПО и электронным руководством пользователя. Теперь, как правило, производитель ограничивается бумажной карточкой с текстовой ссылкой или QR-кодом для перехода на веб-сайт, с которого можно загрузить всё необходимое.
Помимо того, что спрос на физические носители за последние 15 лет заметно сократился, в этом сегменте произошли и важные структурные изменения. В частности, постепенно увеличивалась доля сменных карт памяти и USB-флэшек. По мере роста объема и скорости передачи данных в сочетании с постепенным снижением цен носители на базе флэш-памяти становились всё более популярными решениями как для переноса файлов между устройствами, так и для кратко- и среднесрочного хранения данных. Важными факторами успеха стали небольшие габариты и вес, устойчивость к неблагоприятным физическим воздействиям, высокая надежность, удобство подключения и совместимость с огромным количеством устройств (в том числе бытовых).
Какое-то время оптические приводы оставались обязательным элементом конфигурации ПК, поскольку установить операционную систему на новый компьютер можно было только с загрузочного CD или DVD. Однако затем производители материнских плат сняли это ограничение, реализовав в BIOS поддержку загрузочных дисков на внешних USB-накопителях.
Казалось бы, в силу перечисленных выше причин оптические диски уже должны были исчезнуть как класс. Почему же этого пока не произошло? Во-первых, благодаря низкой удельной стоимости хранимых данных. Во-вторых, записываемые оптические диски обладают некоторыми уникальными свойствами, выделяющими их на фоне других типов ныне распространенных физических носителей.
Данные, записанные на WORM-дисках (эта аббревиатура расшифровывается как «Write Once, Read Manу» и обозначает класс носителей с возможностью однократной записи и многократного считывания — таких как CD-R, DVD-R и пр.), невозможно повредить, удалить или зашифровать программными средствами. Следовательно, можно не опасаться вирусов-шифровальщиков и необдуманных действий неопытных пользователей, которые могут привести к безвозвратной потере ценной информации. Даже если скопированные на жесткий диск или SSD файлы будут впоследствии повреждены или удалены, можно быстро восстановить исходный документ с оптического диска.
Кроме того, есть возможность минимизировать риски потери данных за счет распределения хранимых файлов по разным физическим носителям. Поломка жесткого диска в большинстве случаев означает безвозвратную потерю сразу всех сохраненных на нем данных. Если же записывать информацию на оптические диски, при физическом повреждении или уничтожении одного из них будет утрачена лишь небольшая часть сохраненных файлов.
Исходя из изложенного выше, записываемые оптические диски хорошо подходят для долговременного архивного хранения файлов относительно небольшого объема — текстов, таблиц, различных документов, фотографий, звуковых записей и т.д. К сожалению, обычные CD-R и DVD-R для этих целей непригодны по причине недолговечности. Хотя именитые производители записываемых оптических носителей этих типов обещают сохранность данных в течение 50 или даже 100 лет, на практике нередко приходится сталкиваться с тем, что диск перестает читаться уже спустя три-четыре года после записи (подробнее см. в статье «Сколько проживет CD-R?»). В большинстве случаев причиной утраты читаемости таких носителей становится деградация слоя органического красителя, в котором под воздействием лазерного луча формируются микроскопические углубления (питы) в процессе записи.
Упаковка записываемых дисков Verbatim M DISC формата BDXL
Оптический привод ASUS BC-12D2HT с поддержкой носителей M DISC
Решить проблему долговечности записываемых оптических дисков удалось специалистам компании Verbatim, которые разработали носители M DISC с неорганическим рабочим слоем. Такие диски сохраняют стабильность характеристик в течение длительного времени и обладают высокой стойкостью к неблагоприятным воздействиям — таким как УФ-излучение, а также высокая или низкая температура и влажность. Однако за перечисленные достоинства неизбежно приходится расплачиваться — причем в буквальном смысле. Дело в том, что носители M DISC ощутимо дороже по сравнению с обычными записываемыми дисками. Кроме того, требуется приобрести оптический привод с поддержкой M DISC — что также потребует дополнительных вложений. Всё это, в свою очередь, неизбежно приводит к увеличению удельной стоимости хранения данных.
Внешний оптический привод ASUS ZenDrive U8M с поддержкой носителей M DISC
Учитывая вышеизложенное, использование носителей M DISC имеет практический смысл только при необходимости регулярно архивировать для долговременного хранения довольно большие объемы данных — от нескольких терабайт в год и более. И здесь есть свои подводные камни: большой архив оптических дисков (насчитывающий несколько десятков и более единиц) требует довольно много места для хранения, а также дополнительных затрат времени и усилий на ведение электронной или бумажной картотеки, без которой впоследствии будет невозможно быстро найти нужные данные.
Подведем итоги. В настоящее время сфера применения оптических дисков — как в ПК, так и в бытовом оборудовании — существенно сократилась вследствие ряда объективных причин. Это и значительное снижение потребности в использовании физических носителей информации как таковых, и появление более удобных и доступных решений для передачи, резервного копирования и долговременного хранения данных. Тем не менее, говорить о полном исчезновении накопителей на оптических дисках пока преждевременно. Есть отдельные задачи, для решения которых такие устройства по-прежнему являются оптимальным вариантом. Кроме того, производители продолжают совершенствовать технологии с целью увеличения надежности, вместимости и долговечности записываемых оптических дисков.
Цель: научится разбивать текст на колонки, изменять первую букву в тексте на буквицу, устанавливать нумерацию страниц и вставлять колонтитулы, изменять тип, размер, начертание, цвет шрифта, выполнять заливку фона в рамке.
Оборудование и раздаточный материал: персональный компьютер, стандартный пакет Microsoft Word.
Краткие теоретические сведения и учебно-методические материалы по теме практического занятия
В чем принципиальное отличие процессов подготовки текстов на компьютере и па печатной машинке.
Элементы окна Microsoft Word XP и их назначение.
Применение технологии связывания и внедрения объектов (OLE) в Microsoft Word.
Форматирование документа с использованием стилей.
Назначение структурных элементов страницы и порядок изменения ее параметров.
Порядок использования в документе Word рисунков, таблиц, полей.
Использование автотекста и автокоррекции.
Что такое макрос, как его создать и применить.
Как создать шаблон документа и затем использовать его.
Как изменить настройки и параметры Microsoft Word.
Новые возможности Microsoft Office XP
Отступ - изменение положения текста относительно левого и правого полей. Отступ первой строки - положение текста в первой строке относительно левой границы абзаца.
Междустрочный интервал - величина расстояния между строками текста. По умолчанию используется одинарный междустрочный интервал. Выбранный междустрочный интервал появится между всеми строками текста в выделенном абзаце или в абзаце, содержащем место вставки.
Выравнивание - выравнивание выделенных абзацев относительно отступов.
Интервал (перед и после абзаца).
Положение на странице.
При большой длине строки для лучшего восприятия текста читателем его разбивают на колонки. Для создания колонок следует переключиться в режим разметки страницы, выбрав в меню Вид команду Разметка страницы.
Для создания колонок из части текста документа выделите требуемую часть текста и выберите в меню Формат команду Колонки.
В диалоговом окне Колонки укажите тип колонок и их число, задайте ширину колонок и промежутков между ними, включите, если требуется, разделитель между колонками. В поле Применить выберите область применения разбиения текста на колонки. По изображению текста в поле Образец оцените получающееся разбиение, внесите коррективы в параметры разбиения и завершите настройку параметров колонок, щелкнув кнопку «ОК».
Создайте новый документ и напечатайте следующий текст:
Сохраните текст в своей папке под именем «Винчестер».
К тексту примените следующее шрифтовое форматирование: шрифт Comic Sans MS; 11 пт; синего цвета; полужирный; эффект «Контур». Сохраните изменения.
Допечатайте к тексту этого документа следующий текст:
Жесткий диск был назван так из-за того, что он содержал две пластины по 30 Мб каждая (30 – 30), что напомнило руководителю проекта Кену Хотону (Ken Haughton) про ружье Winchester (два ствола калибра 30).
К этому фрагменту текста примените следующее форматирование: шрифт Courier New; 12пт; курсив; красного цвета; для первой буквы каждого абзаца создайте эффект «Буквица». Сохраните изменения.
Допечатайте к тексту этого документа следующий текст:
К этому фрагменту текста примените следующее форматирование: шрифт Arial Black; 8пт; заливка строки зелёного цвета; эффект анимации «Чёрные муравьи». Сохраните изменения.
Допечатайте к тексту этого документа следующий текст:
На поверхности дисков в результате записи информации образуются намагниченные участки в форме концентрических окружностей. Они называются «магнитными дорожками».
К этому фрагменту текста примените следующее форматирование: шрифт Arial Narrow; 14пт; разреженный интервал между символами на 5пт. Измените регистр таким образом, чтобы первые буквы всех слов были прописными. Сохраните изменения.
Изучите все неиспользуемые возможности шрифтового форматирования панели инструментов «Форматирование».
Изучите все неиспользуемые возможности шрифтового форматирования окна «Шрифт».
Попробуйте и заучите сочетания клавиш для шрифтового форматирования.
Изучите возможности изменения регистра.
Изучите способы проверки правописания и способы настройки данной функции.
Название работы.
Цель работы.
Задание и его решение.
Вывод по работе.
Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:
1. Какие списки можно создать с помощью Word?
2. Что такое стиль оформления?
3. Как можно оформить первую букву текста?
4. Как можно разбить текст на колонки?
5. Для чего применяются колонтитулы?
Тема 3.5. Электронные таблицы
Практическое занятие №11
Тема: Создание, заполнение, оформление, и редактирование электронной таблицы на примере натурального листа поезда.
Цель: формирование практических навыков работы с электронными таблицами MS Excel. Обобщение и закрепление знаний и практических навыков по созданию и оформлению таблиц, диаграмм, организации расчетов.
Оборудование и раздаточный материал: персональный компьютер, стандартный пакет MS Excel.
Краткие теоретические сведения и учебно-методические материалы по теме практического занятия:
Табличный процессор (ТП) — это прикладная программа, предназначенная для организации табличных вычислений на компьютере. Вычислительная таблица, которая создается с помощью ТП, называется электронной таблицей.
Первый табличный процессор был создан в 1979 году, предназначался для компьютеров типа Apple II и назывался VisiCalc. В 1982 году появился табличный процессор Lotus 1-2-3, предназначенный для IBM PC. Lotus объединил в себе возможности электронных таблиц, деловую графику и некоторые функции реляционной СУБД. Практически все последующие табличные процессоры (Multiplan, QuattroPro, SuperCalc и другие) поддерживали эти три функции. Одним из самых популярных табличных процессоров сегодня является MS Excel, входящий в состав пакета Microsoft Office.
В основе ЭТ лежит несколько главных идей.
Первая идея — рабочее поле структурировано по образцу шахматной доски. ЭТ, подобно шахматной доске, разделена на клетки. Строки таблицы пронумерованы числами, а столбцам присвоены буквенные имена
Клетки-ячейки таблицы именуются подобно клеткам шахматной доски: Al, B2 и т.п. Данные имена называют также адресами ячеек в таблице.
Любая прямоугольная область таблицы называется блоком. Блок идентифицируется именами ячеек, расположенных в противоположных углах. Например: A1:F4 — весь фрагмент таблицы, показанный на рисунке.
Вторая идея — в ячейках таблицы, помимо текстов и чисел (как и в реляционных базах данных), могут помещаться вычисляемые формулы. В качестве операндов в этих формулах выступают имена ячеек таблицы. Например, в ячейке ВЗ может находиться формула А1+В1. Сразу после занесения формулы в ячейку табличный процессор ее вычисляет и отражает в ячейке полученное значение. При изменении значений в ячейках-операндах мгновенно происходит пересчет формул.
Третья идея — принцип относительной адресации. Адрес ячейки, присутствующий в формуле, обозначает ее расположение относительно ячейки, в которой записана формула. Например, формула А1+В1 в ячейке ВЗ воспринимается так: содержимое ячейки, расположенной на две строки выше и на один столбец левее, сложить с содержимым ячейки, расположенной на две строки выше в этом же столбце/
Назначение. С помощью MS Excel создается документ, который называется электронной таблицей. Электронная таблица формируется в оперативной памяти компьютера. В дальнейшем ее можно просматривать, изменять, записывать на магнитный диск для хранения, печатать на принтере.
Файлы с электронными таблицами имеют расширение xls. В одном файле может храниться многотабличная книга, содержащая несколько листов-таблиц, а также листов-диаграмм.
Данные в ячейках таблицы. Данные для табличных процессоров — это информация, содержащаяся в ячейках таблицы. Содержимым ячейки электронной таблицы может быть число, формула или текст. Частным случаем формулы является переменная (имя ячейки). Более общим — арифметическое или логическое выражение. Текстовый процессор должен «знать», данное какого типа хранится в конкретной ячейке таблицы, для того чтобы правильно интерпретировать ее содержимое. Так, например, признаком текстовых данных является сим¬вол «'» (апостроф). Тип данных — это множество значений, принимаемых величиной, и совокупность операций, применимых к величинам этого типа. Отсюда, например, следует, что нельзя применять арифметические операции к содержимому ячеек таблицы, в которых хранится текстовая информация.
Текст — любая последовательность символов, введенных после апострофа (одинарной кавычки). Кроме того, в качестве текста воспринимается любая символьная последовательность, которая не может быть воспринята как число или формула. Иначе говоря, если при вводе числа вы допустили ошибку или при вводе формулы пропустили знак «=», то введенная информация воспримется как текст.
Числа разделяются на целые и вещественные. Вещественные числа можно записывать двумя способами: в форме с фиксированной запятой и в экспоненциальной форме (в форме с плавающей запятой).Запись числовой константы с фиксированной запятой предполагает, что число содержит целую и дробную части, разделенные десятичной запятой. Например, число 3,1415 так и записывается в Excel. При записи числа в экспоненциальной форме сначала записывается мантисса, затем латинская буква Е (прописная или строчная), после нее порядок. Мантисса может быть записана, как целая константа или константа с фиксированной запятой, а порядок — только как целая двузначная константа. Числовая константа в экспоненциальной форме трактуется, как мантисса, умноженная на 10 в степени, равной порядку. Например, число 1000000 может быть записано 1Е+6.
При употреблении точки в записи числа это число интерпретируется как дата.
По умолчанию числа выравниваются в ячейке по правому краю. Это объясняется тем, что при размещении чисел друг под другом удобно иметь выравнивание по разрядам.
Формулы (выражения). В электронных таблицах используются два вида формул: арифметические и логические. Результатом вычисления по арифметической формуле является число, по логической формуле - логическая величина (истина или ложь). Существуют определенные правила записи формул. Эти правила аналогичны тем, которые используются в языках программирования.
Ход работы:
Задание №1.Создайте новый файл. Присвойте первому листу имя земля и составьте таблицу по образцу (шрифт Arial, размер 14):
Всем привет! Мы продолжаем цикл статей, посвященных эволюции носителей информации. Мы уже рассказывали о перфокартах, магнитных пленках и дискетах. Кроме этого, мы проследили за развитием оптических накопителей. Ну а в этот раз наш материал будет посвящен самым привычным для нас устройствам – жестким дискам.
Первый в истории жесткий диск был представлен на 15 лет раньше дискеты – в 1956 году. Эпоху HDD открыла модель IBM 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control). В основе ее конструкции лежали пятьдесят алюминиевых пластин диаметром 24 дюйма (или 61 см). Внешне IBM 305 RAMAC напоминал огромный шкаф. Весил он соответствующе: его масса составляла почти тонну.
Принцип работы устройства был основан на магнетизме. Да и в целом жесткий диск работал подобно магнитной ленте. На каждую из сторон алюминиевой пластины наносилось металлическое напыление – ферромагнетик. Запись информации производилась путем намагничивания определенных областей (доменов) на пластине, а чтение – через фиксирование остаточного магнитного поля. При этом считывающая головка свободно перемещалась по поверхности, что обеспечило феноменальную для того времени скорость чтения данных. Извлечь необходимую информацию можно было всего за 600 миллисекунд.
Главным недостатком IBM 305 RAMAC было то, что устройство вовсе не отличалось надежностью. Проблема крылась в хрупкости движущейся головки, которая часто перегревалась и выходила из строя. К тому же быстро изнашивались алюминиевые пластины.
Стоимость одного мегабайта в IBM 305 RAMAC достигала отметки в 10 тысяч долларов. Несмотря на дороговизну, IBM удалось продать около тысячи таких устройств. Выпускался этот жесткий диск на протяжении 5 лет, и лишь в 1961 году компания IBM приняла решение свернуть производство.
На смену 305 RAMAC пришла модель IBM 1301. По сути она представляла собой доработанную версию 305 RAMAC. В IBM 1301 применялись такие же алюминиевые пластины, а проблема перегрева считывающей головки была решена с помощью технологии Air Bearing. Смысл этой технологии заключался в том, что считывающая головка больше не соприкасалась с поверхностью пластин: между ними было 0,5 мкм воздушного пространства.
IBM 1301 отличался более высокой скоростью работы в сравнении с 305-й моделью. Время доступа к нужным данным сократилось в 5 раз и составляло 180 миллисекунд. При этом емкость диска также увеличилась и составляла уже 28 Мбайт, что почти в 6 раз больше, чем аналогичный показатель IBM 305 RAMAC.
После IBM 1301 последовал выпуск модели с индексом 1311. Это был первый HDD со съемными дисками. Он состоял из 14 пластин, а его емкость составляла 2,6 Мбайт. Устройство уже не было таким массивным, как предшественники. Модель оказалась настолько успешной, что IBM не снимала ее с конвейера вплоть до 1975 года.
Однако прародителем современных жестких дисков считается устройство IBM 3340, увидевшее свет в 1973 году. Это был первый девайс, в котором применялся специальный микрочип для управления вращением дисков и перемещением считывающей головки.
Также в конструкции этого HDD применялись более легкие и аэродинамические пластины, которые помещались в герметичный корпус. Таких пластин в IBM 3340 было две, при этом одна из них была съемной. Объем каждой пластины равнялся 30 Мбайт.
По этой причине в маркировке жесткого диска обычно указывалось «30-30», что вызывало ассоциации с легендарной винтовкой Winchester 30/30. Вскоре название «винчестер» прочно закрепилось за IBM 3340, а после – и за другими жесткими дисками.
В 1980 году IBM представила миру жесткий диск IBM 3380. Это было первое в своем роде устройство, которому покорился гигабайтный рубеж. Емкость такого диска составляла 2,52 Гбайт. А скорость передачи данных достигла 3 Мбайт/с.
Стоит отметить, что все выпущенные до этого времени жесткие диски компании IBM предназначались для использования в промышленных масштабах. И только в 1980 году компания Seagate выпустила первый HDD для домашних компьютеров. Модель получила название ST-506. Она была исполнена в 5,25" форм-факторе, а ее объем составлял 5 Мбайт. Стоило такое устройство внушительные $1500. Ну а спустя год появилась более быстрый и ёмкий накопитель с интерфейсом Seagate ST-412, который устанавливался в компьютеры IBM PC/XT.
Переход на форм-фактор 3,5" состоялся в 1983 году, когда небольшая шотландская компания Rodime представила устройство RO351 с объемом 6,38 Мбайт. А первый девайс с форм-фактором 2,5" был выпущен американской компанией PrairieTek в 1988 году. В том же году появился и 63-мегабайтный 2,5" винчестер Toshiba Tanba-1, предназначенный для установки в ноутбуки.
В 90-х годах на развитие жестких дисков оказали влияние две новые технологии, разработанные компанией IBM. Первая из них – это магнитные головки на гигантском магниторезистивном эффекте. Эта технология позволила достичь более высоких показателей плотности записи – до 2,7 Гбит на квадратный дюйм. Второй инновационной технологией был новый способ форматирования пластин под названием No-ID. Его суть заключается в том, что идентификационная информация сектора хранится не на поверхности диска, а в постоянной памяти жесткого диска. Это позволило повысить плотность записи еще примерно на 10%.
Не забывали производители и об увеличении скорости работы жестких дисков. Долгое время стандартной скоростью вращения шпинделя являлся показатель 5400 оборотов в минуту, затем он несколько увеличился и равнялся уже 7200 об/мин. Периодически на рынке появлялись устройства, которые обладали более внушительными показателями. Так, в 1999 году компания Seagate представила линейку быстрых жестких дисков Cheetah. Их высокая производительность обеспечивалась скоростью вращения шпинделя, равной 15000 об/мин, что более чем в 2 раза превышало стандартный показатель. Объем такого устройства составлял 36 Гбайт.
Намного более популярной стала серия винчестеров под названием Raptor компании Western Digital. Изначально эти жесткие диски разрабатывались для использования в серверных системах, однако затем прочно закрепились в сегменте игровых компьютеров. Пластины модели Western Digital Raptor вращались несколько медленнее, чем в Seagate Cheetah. Скорость вращения шпинделя составляла «всего» 10000 об/мин, однако этого было более чем достаточно, чтобы оставлять обычные жесткие диски в плане производительности далеко позади. К сожалению, линейка WD Raptor не отличалась надежностью.
В конце 2005 года был освоен метод перпендикулярной записи. До этого момента абсолютно все жесткие диски работали по методу параллельной записи. В чем же была суть новой технологии? При использовании параллельной записи магнитные частицы располагаются таким образом, что вектор магнитной направленности проходит параллельно плоскости пластины. Такой подход наиболее простой, однако у него есть один недостаток: между доменами (минимальными ячейками информации) требуется наличие довольно больших буферных зон для снижения сил взаимодействия между ними.
Напротив, при использовании метода перпендикулярной записи вектор магнитной направленности располагается уже перпендикулярно поверхности диска, что значительно снижает силы взаимодействия. Следовательно, уменьшается и необходимый размер буферных зон. Это позволяет увеличить плотность записи.
Благодаря методу перпендикулярной записи индустрии жестких дисков покорился терабайтный рубеж: в 2007 году компания Hitachi представила первую в мире модель The Deskstar 7K1000 объемом 1 Тбайт.
Несмотря на то что твердотельные накопители занимают все большую и большую часть рынка хранилищ данных, технологии жестких дисков вовсе не уходят на второй план и продолжают совершенствоваться. Так, очень перспективно выглядит технология компании Western Digital под названием HelioSeal, которая предусматривает использование гелия вместо воздуха внутри корпуса винчестера. Благодаря тому что гелий легче воздуха, внутри HDD создается идеальная среда для движущихся с высокой скоростью пластин. Кроме этого, снижаются вибрации между пластинами и считывающей головкой.
Первые «гелиевые» жесткие диски были представлены в конце 2013 года под названием Ultrastar He6. А в начале декабря компания Western Digital объявила о выпуске обновленной линейки устройств Ultrastar He10. Эти девайсы используют метод перпендикулярной записи, а их плотность составляет 816 Гбит на квадратный дюйм. Емкость модели Ultrastar He10 составляет 10 Тбайт.
Еще одной интересной технологией является Seagate SMR (shingled magnetic recording) – метод перпендикулярной записи с перекрытием дорожек. В отличие от обыкновенного перпендикулярного подхода, где дорожки информации расположены бок о бок, в технологии SMR дорожки перекрывают друг друга, образуя что-то, напоминающее черепичную крышу. Применение SMR позволяет повысить плотность записи примерно на 25%. Кстати, Seagate и Western Digital уже взяли на вооружение данную технологию.
Также в ближайшем будущем планируется наладить производство жестких дисков с применением технологии HAMR (Heat-assisted magnetic recording), которая сочетает в себе магнитное чтение и магнитооптическую запись. Принцип ее работы заключается в том, что запись информации осуществляется путем нагревания домена лазером и перемагничиванием. Такой подход позволит еще больше увеличить плотность записи. По прогнозу компании Seagate, объем классических 3,5" жестких дисков с применением технологии HAMR в отдаленной перспективе сможет достичь отметки в 50 Тбайт. Ну а первые HAMR HDD должны появиться уже в 2020 году.
Читайте также: