Derzeit wird das Problem des Nutzens der Langzeitspeicherung von Informationen auf verschiedenen Medien und des Einsatzes neuer Technologien immer relevanter. Es ist nicht zu leugnen, dass die Einführung neuer Technologien mit zusätzlichen Kosten verbunden ist - das Ersetzen veralteter Systeme ist teuer. Wir werden versuchen, mithilfe traditioneller Methoden die Kosten für die Speicherung und Nutzung von Informationen über einen längeren Zeitraum (75 Jahre) auf verschiedenen Medien zu vergleichen: Papier, Datenträger, Band, Film.

Derzeit wird das Problem des Nutzens der Langzeitspeicherung von Informationen auf verschiedenen Medien und des Einsatzes neuer Technologien immer relevanter. Es ist nicht zu leugnen, dass die Einführung neuer Technologien mit zusätzlichen Kosten verbunden ist - das Ersetzen veralteter Systeme ist teuer. Mit traditionellen Methoden vergleichen wir die Kosten für die Speicherung und Nutzung von Informationen über einen längeren Zeitraum (75 Jahre) auf verschiedenen Medien: Papier, Datenträger, Band und Film.

Die Ergebnisse der Analyse sind vorläufig. Um die Kosten für verschiedene Optionen genauer zu bestimmen, wird eine eingehendere, mehrjährige Studie durchgeführt, die der von ClipperGroup, Inc., vergleichbar ist. im Jahr 2008

Bei der Berechnung der Kosten berücksichtigt:

1. Vergütung und Schulung / Umschulung des Personals in allen Phasen der Speicherung, Abrechnung und Nutzung von Informationen.
2. Materialkosten im Zusammenhang mit dem Erwerb und der Wartung von Sachanlagen (Racks, Festplatten (im Folgenden als RAID bezeichnet) und Bändern (im Folgenden als Streamer bezeichnet), Laufwerken, Scannern, Computern, Mikrofilmgeräten usw.), Verbrauchsmaterialien (Papier, Festplatten) , Bänder, Filme usw.
3. Die Kosten für die Instandhaltung oder Anmietung von Räumlichkeiten, Gebäuden, Bauwerken, Lüftungs-, Sicherheits- und Brandschutzmaßnahmen. Eine besonders wichtige Rolle spielen die mit dem Energieverbrauch verbundenen Kosten.
4. Software (vorbehaltlich Aktualisierung).

Es wird davon ausgegangen, dass die Gemeinkosten für die Speicherung auf Papier und Film und für die Speicherung auf Festplatten und Bandlaufwerken gleich hoch sind.

Nach unseren Schätzungen, langfristige (für 75 Jahre) Lagerung, Abrechnung und Nutzung von 1 konventionellen Speichereinheit auf Papier  Gegenwärtig (100 Blatt) kostet es bei der derzeitigen Vergütung, den Stromtarifen usw. pro Jahr durchschnittlich 30 reiben. Davon entfallen etwa 23 Rubel auf die Sicherstellung der Lagerung, etwa 5 Rubel auf die Abrechnung und Verwendung.

Ein Teil der Kosten ist einmalig (für Material und Zahlung für Bindung, Papierkram, Verschlüsselung, Nummerierung der Blätter, Beschreibung, Erstellung der Buchhaltungsunterlagen usw.), ein Teil wird nach einer bestimmten Anzahl von Jahren wiederholt. Zum Beispiel wird neben einmaligen Kartonierungsarbeiten auch eine regelmäßige Neukartierung durchgeführt, die mit dem Kauf neuer Archivboxen und dem Lohn für Mitarbeiter verbunden ist. Und das beinhaltet wiederum die Arbeit des Bewegens, Etikettierens usw. Ein relativ großer Teil der Kosten für die Aufbewahrung von „Papierkoffern“ entfällt auf die Ausgabe und Auskleidung von Koffern und wird häufig zur Staubentfernung eingesetzt. Zeitaufwändig, was "teuer" bedeutet, ist je nach Zustand der NSA die Suche nach den notwendigen Daten.

Da alle Hauptkosten, die für das „Papiergeschäft“ anfallen, ständig steigen (Gehalt, Miete und Unterhaltskosten, Material usw.), wird die Lagerung von Jahr zu Jahr teurer. Wenn im ersten Jahr die Kosten 1 srvc sind. Einheiten Std beträgt 11,9 Rubel, dann am Ende der Lagerzeit (auch bei konstanten Preisen und Gehältern) - 49 Rubel, d.h. 4 mal teurer.

Die Möglichkeiten, die Kosten für die Lagerung auf Papier zu senken, sind begrenzt. Sie sind nur unter Einbeziehung moderner Technologien, der Einführung von Elektronik real suchmaschinen, elektronische Buchhaltung usw., die das traditionelle System der Speicherung, Buchhaltung und Verwendung von Dokumenten auf "Papier" -Trägern transformiert.

Die Suche nach Möglichkeiten zur Reduzierung der Kosten für die Aufbewahrung von „Papier“ -Dateien kann zur Verwendung von Materialien von geringerer Qualität, zu Einsparungen bei den Aufbewahrungsbedingungen und infolgedessen zum Verlust von Dokumenten führen.

Das gegenteilige Bild erhält man durch Speichern von Daten auf einem Film (Mikrofilme, Mikrofiche). Die Anfangsphase - der Mikroverfilmungsprozess, der die Lagerbedingungen sicherstellt - erfordert erhebliche Materialkosten. Eine einmalige Mikroverfilmung kostet 1 srvc. Einheiten Std belaufen sich auf mehr als 800 Rubel. Dazu gehören der Kauf teurer Ausrüstung, die Schulung des Personals, die Installation eines Wasseraufbereitungssystems usw. Die Ausrüstung ist auch für die Qualitätskontrolle und das Lesen von Informationen aus dem Film erforderlich. Ein wesentlicher Anteil an den Produktionskosten sind die Anschaffungskosten für Film, Reagenzien, Reinigungsmittel und Entsorgung.

Im Laufe der Zeit ist die Speicherung von 1 srvc. Einheiten Std es wird im Film billiger, stabilisiert sich dann auf dem gleichen Niveau und wird sich in Zukunft wenig ändern.

Was die Abrechnung und Verwendung von Mikrofilmen und Mikrofiche angeht, so gibt es (mit Ausnahme der Notwendigkeit spezieller, recht teurer Lesegeräte) keine so großen Unterschiede zur Papierversion. Es hängt alles von den Funktionen der NSA ab.

Infolgedessen, nach unseren Schätzungen, durchschnittliche Kosten für Lagerung, Buchhaltung und Nutzung  1 srvc Einheiten Std auf Film  (75 Jahre gelagert) ist   etwa 40 Rubel. Der Film wird jedoch viel länger aufbewahrt (im Vergleich zu Papier, Disketten und Klebeband), und die relativ hohen Kosten werden durch die hohe Sicherheit und Kompaktheit der Aufbewahrung ausgeglichen. Darüber hinaus ermöglichen moderne Technologien die Kennzeichnung von Filmen mit Barcodes und Tags für die spätere maschinelle Verarbeitung und Automatisierung des Datenabrufs sowie die gleichzeitige Digitalisierung von Daten.

Das Verhältnis der Kosten für Lagerung, Buchhaltung und Nutzung liegt in der Nähe der Option „Papier“: ab 40 Rubel. Etwa 30 Rubel werden für die Lagerung ausgegeben, etwa 6 Rubel für die Abrechnung und Verwendung.

Im Jahr 2008 veröffentlichte ClipperNotes die Ergebnisse von Berechnungen zum Vergleich von Streamern (Bandlaufwerken) und Festplattenarrays. Ihren Erkenntnissen zufolge weist das Bandlaufwerk gegenüber einem RAID-Array erhebliche Vorteile hinsichtlich der Kosten und des Energieverbrauchs bei Langzeitspeicherung und großen Mengen gespeicherter Daten auf.

Die Kosten für die Speicherung auf Datenträgern sind fast 23-mal höher als auf Band, und die Energiekosten für die Speicherung auf Datenträgern sind fast 290-mal höher als auf Band Die Kosten für ein Festplattensystem (RAID-Arrays, Controller, Splitter, Festplatten, Stromversorgung, Kühlung usw.) belaufen sich auf 14,7 Mio. USD (einschließlich der Stromkosten - 550.000 USD), während die Kosten für eine Bandbibliothek geringer sind als 700 Tausend Dollar (einschließlich der Kosten für Strom - 304 Dollar). Basierend auf diesen Berechnungen wird eine bedingte Speichereinheit gespeichert für 1 Jahr in einem RAID-Array kostet 5, 35 Rubel; im Streamer - 2,5 Rubel.

Die Kosten werden nicht gleichmäßig über die Zeit verteilt. Die meisten von ihnen treten in beiden Fällen in der Anfangsphase der Lagerung auf, wenn die gesamte erforderliche Ausrüstung gekauft wurde. Dann sinken die Kosten pro Einheit. Std Informationen.

Unsere Berechnungen haben ergeben, dass die Speicherung, Abrechnung und Nutzung von 1 srvc. Einheiten Std (400 MB) auf Datenträgern für 75 Jahre im Durchschnitt pro Jahr kostet bei 25 Rubel. Die Schlussfolgerungen von ClipperNotes bestätigen, dass sich der Großteil der Kosten in der Anfangsphase der Lagerung und Verwendung befindet. Im Gegensatz zur Speicherung von Informationen auf Papier und Film ist Software ein wesentlicher Bestandteil des Selbstkostenpreises. Der Anteil der Gerätekosten an der Abrechnung und Nutzung steigt, da beim Speichern von Informationen auf Band- oder Plattenlaufwerken andere, herkömmliche Abrechnungsmethoden nicht mehr möglich sind. Gleichzeitig kann es zu einer deutlichen Reduzierung der Personalkosten kommen.

Die Probleme, die in elektronischer Form auftreten, sind bekannt: mögliche Inkompatibilität mit neuen Geräten oder neuen software; Zerbrechlichkeit von Medien (Platten), was das Erfordernis des Umschreibens bedeutet; Viren usw.

Um mehr Sicherheit und die bequemste und schneller Zugriff  zur information werden heutzutage vermehrt kombinierte speichermethoden eingesetzt. Mit COM-Systemen können Sie beispielsweise beliebige digitale Datenformate auf Mikrofilm übertragen. Zum anderen die Praxis, Daten von Film in Digital umzuwandeln. Das Erscheinungsbild solcher Geräte (Systeme) zeigt, dass die Kombination der Datenspeicherung in Platten- oder Bandlaufwerken und auf Band (in Bezug auf Sicherheit und Kosten) am effektivsten ist.

T. I. Lyubina,

direktor Staatsarchiv Staatsarchiv
   historische und politische Dokumente
   Moskauer Gebiet

Volltextsuche:

Wohin schauen:

überall
nur im Namen
nur im text

Ausgabe:

die Beschreibung
wörter im Text
nur Titel

Home\u003e Abstract\u003e Informatik

Einleitung 2

KAPITEL I. SPEICHER DES COMPUTERS. EXTERNE SPEICHERGERÄTE 3

1.1 Computerspeicher und seine Typen 3

1.2. Externer Computerspeicher 4

1.2.1. Magnetisch festplattenlaufwerke 6

1.2.2. Festplatten (Festplatten) 8

1.2.3. Diskettenlaufwerk 11

1.2.4. CD-ROM 14

1.2.6. Flash Speicher 18

1.2.7. Holographische Geräte 19

1.2.8. MODS Räder 19

KAPITEL II. GESCHICHTE UND PERSPEKTIVEN DER ENTWICKLUNG VON INFORMATIONSSPEICHERGERÄTEN 20

2.1. Die Geschichte der Entwicklung von I20

2.2. Perspektiven für die Entwicklung von Informationsspeichern 26

Schlussfolgerung 30

Referenzen 32

Anlage 1 33

Einleitung

Alle PCs verwenden drei Arten von Speicher: Betriebsspeicher, permanenter Speicher und externer Speicher (verschiedene Laufwerke). Speicher wird sowohl für die Quelldaten als auch zum Speichern der Ergebnisse benötigt. Es ist notwendig, mit der Peripherie des Computers zu interagieren und sogar das Bild auf dem Bildschirm sichtbar zu halten. Der gesamte Computerspeicher ist in interne und externe Speicher unterteilt. In Computersystemen basiert die Arbeit mit Speicher auf sehr einfachen Konzepten. Grundsätzlich ist für den Computerspeicher nur ein Bit Information erforderlich, damit er später von dort abgerufen werden kann.

Speichergeräte können nach folgenden Kriterien klassifiziert werden:

nach Art der Speicherelemente

für funktionale Zwecke

nach Art der Organisation des Verkehrs

von Natur aus zu lesen

nach Lagermethode

nach Organisation

Gegenstand der Lehrveranstaltungsarbeit ist ein moderner Informationsspeicher.

Ziel der Studie ist es, die Geschichte und Entwicklungsperspektiven von Informationsspeichern in der modernen Welt zu untersuchen.

betrachten Sie den Gedächtnisbegriff, seine Typen.

betrachten Sie das Konzept von Informationsspeichereinrichtungen, ihre Typen, Prinzipien des Aufzeichnens, Speicherns, Lesens und grundlegende Benutzereigenschaften.

die Geschichte und Zukunftsaussichten der Entwicklung von Informationsspeichern zu studieren.

KAPITEL I. SPEICHER DES COMPUTERS. EXTERNE SPEICHERGERÄTE

1.1 Computerspeicher und seine Typen

Computerspeicher sind eine Reihe von Geräten zum Speichern von Programmen, Eingabeinformationen, Zwischenergebnissen und Ausgabedaten. Die Klassifizierung des Speichers ist in Anhang 1 dargestellt. Der Speicher ist in die folgenden Typen 1 unterteilt:

Der interne Speicher dient zum Speichern relativ kleiner Informationsmengen, wenn diese von einem Mikroprozessor verarbeitet werden. Der externe Speicher ist für die Langzeitspeicherung großer Informationsmengen ausgelegt, unabhängig davon, ob der Computer ein- oder ausgeschaltet ist.

Es wird ein nichtflüchtiger Speicher aufgerufen, der beim Ausschalten des Computers gelöscht wird. Der nichtflüchtige Speicher wird als Speicher bezeichnet, der beim Ausschalten des Computers nicht gelöscht wird.

Der nichtflüchtige interne Speicher enthält einen Nur-Lese-Speicher (ROM). Der Inhalt des ROM wird ab Werk installiert und ändert sich nicht. Programme, die grundlegende Steuerfunktionen für Computergeräte bereitstellen, werden in das ROM geschrieben.

Der flüchtige interne Speicher umfasst Direktzugriffsspeicher (RAM), Videospeicher und Cache-Speicher. RAM bietet Modi zum Aufzeichnen, Lesen und Speichern von Informationen, und Sie können jederzeit auf einen zufällig ausgewählten Speicherort zugreifen. Ein Teil des RAM ist für die Speicherung von Bildern (Videospeicher) reserviert. Der Hochgeschwindigkeits-Cache-Speicher wird verwendet, um die Geschwindigkeit von Computeroperationen zu erhöhen, und wird verwendet, wenn Daten zwischen dem Mikroprozessor und dem RAM ausgetauscht werden.

Externer Speicher kann Direktzugriff und sequentieller Zugriff sein. Dirermöglichen den Zugriff auf einen beliebigen Datenblock in ungefähr derselben Zugriffszeit.

1.2. Externer Computerspeicher

Je nach Art des Zugriffs auf Informationen werden externe Speichergeräte in Geräte mit direktem (wahlfreiem) Zugriff und Geräte mit sequenziellem Zugriff unterteilt. Bei direktem Zugriff hängt die Zugriffszeit auf die Informationen nicht von ihrem Standort auf dem Medium ab. Bei sequenziellem Zugriff - hängt vom Speicherort der Informationen ab.

Mit VZU werden große Informationsmengen gespeichert - Datensätze, Anwenderprogramme und Betriebssysteme. Während des Betriebs des Rechensystems erfolgt bei Bedarf ein betrieblicher Austausch von Informationsfeldern zwischen der VZU und dem Hauptspeicher.

Um mit externem Speicher arbeiten zu können, benötigen Sie ein Laufwerk (ein Gerät, das Aufzeichnungs- und (oder) Leseinformationen bereitstellt) und ein Speichergerät - ein Medium.

Die wichtigsten Arten von Laufwerken 2:

diskettenlaufwerke (HMD);

fährt weiter hartmagnetisch  Festplatten (HDD);

bandlaufwerke (NML);

cD-ROM-, CD-RW- und DVD-Laufwerke.

Sie entsprechen den Hauptmedientypen:

flexibel magnetplatten  (Diskette) (mit einem Durchmesser von 3,5 Zoll und einer Kapazität von 1,44 MB), Wechseldatenträger;

harte Magnetplatten (Festplatte);

patronen für Streamer und andere NML;

cD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.

Speichergeräte werden in der Regel nach Funktionsprinzipien, betriebstechnischen, physikalischen, Software- und anderen Merkmalen in Typen und Kategorien unterteilt. So werden beispielsweise nach den Funktionsprinzipien folgende Gerätetypen unterschieden: elektronisch, magnetisch, optisch und gemischt - magnetooptisch. Jeder Gerätetyp ist auf der Grundlage der entsprechenden Technologie zum Speichern / Wiedergeben / Aufzeichnen digitaler Informationen organisiert. In Verbindung mit der Art und dem technischen Design des Speichermediums gibt es daher: elektronische Geräte, Platten- und Bandgeräte.

Die Hauptmerkmale von Laufwerken und Medien 3:

informationskapazität;

geschwindigkeit des Informationsaustauschs;

zuverlässigkeit der Informationsspeicherung.

Lassen Sie uns detaillierter auf die Betrachtung der oben genannten Laufwerke und Träger eingehen.

1.2.1. Magnetplattenlaufwerke

Das Funktionsprinzip von Magnetspeichern basiert auf Methoden zur Speicherung von Informationen unter Ausnutzung der magnetischen Eigenschaften von Materialien. Magnetspeichervorrichtungen bestehen in der Regel aus eigentlichen Vorrichtungen zum Lesen / Schreiben von Informationen und einem magnetischen Medium, auf das direkt eine Aufzeichnung erfolgt und von dem Informationen gelesen werden. Magnetspeichervorrichtungen werden normalerweise in Abhängigkeit von der Leistung, den physikalischen und technischen Eigenschaften des Speichermediums usw. in Typen unterteilt. Am häufigsten unterschieden: Platten- und Bandgeräte. Die allgemeine Technologie von Magnetspeichervorrichtungen besteht darin, Teile eines Mediums durch ein magnetisches Wechselfeld zu magnetisieren und Informationen auszulesen, die als Bereiche variabler Magnetisierung codiert sind. Plattenmedien werden in der Regel entlang konzentrischer Felder magnetisiert - Pfade, die sich entlang der gesamten Ebene des scheibenförmigen rotierenden Mediums befinden. Die Aufzeichnung erfolgt in digitalem Code. Die Magnetisierung wird durch Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes unter Verwendung von Lese- / Schreibköpfen erreicht. Die Köpfe sind zwei oder mehr magnetisch gesteuerte Kreise mit Kernen, deren Wicklungen mit Wechselspannung versorgt werden. Eine Änderung der Polarität der Spannung bewirkt eine Änderung der Richtung der magnetischen Induktionslinien des Magnetfeldes und bei Magnetisierung des Trägers eine Änderung des Wertes des Informationsbits von 1 nach 0 oder von 0 nach 1.

Festplattengeräte werden in flexible Laufwerke (Diskettenlaufwerke) und Festplattenlaufwerke (Festplattenlaufwerke) und Medien unterteilt. Die Haupteigenschaft von magnetischen Plattengeräten ist die Aufzeichnung von Informationen auf einem Medium auf konzentrischen geschlossenen Spuren unter Verwendung einer physikalischen und logischen digitalen Codierung von Informationen. Flache Datenträger rotieren während des Lesens / Schreibens, wodurch die Aufrechterhaltung der gesamten konzentrischen Spur sichergestellt ist. Das Lesen und Schreiben erfolgt mit magnetischen Lese- / Schreibköpfen, die entlang des Radius des Mediums von einer Spur zur anderen positioniert sind. Plattengeräte verwenden normalerweise eine Aufzeichnungsmethode, die als NRZ-Methode (Non Return to Zero) bezeichnet wird. Das Aufzeichnen nach dem NRZ-Verfahren erfolgt durch Richtungsänderung des Magnetisierungsstroms in den Wicklungen der Schreib- / Leseköpfe, wodurch sich die Polarität der Magnetisierung der Kerne der Magnetköpfe umkehrt und dementsprechend die Magnetisierung der Trägerabschnitte entlang konzentrischer Bahnen über die Zeit abwechselt und sich über den Umfang des Trägers bewegt. In diesem Fall spielt es keine Rolle, ob sich der Magnetfluss von einer positiven in eine negative Richtung ändert oder umgekehrt, nur die Tatsache einer Polaritätsumkehr ist wichtig.

Um Informationen aufzuzeichnen, werden in der Regel verschiedene Verfahren zum Codieren von Informationen verwendet, die jedoch alle nahe legen, nicht die Richtung der magnetischen Induktionslinien des magnetisierten Elementarpunkts des Trägers als Informationsquelle zu verwenden, sondern eine Änderung der Induktionsrichtung bei der Bewegung entlang des Trägers entlang einer konzentrischen Spur über die Zeit. Dieses Prinzip erfordert eine enge Synchronisation des Bitstroms, was durch Codierungsverfahren erreicht wird. Datencodierungsmethoden wirken sich nicht auf Änderungen in der Richtung des Datenstroms aus, sondern geben nur die Reihenfolge ihrer Verteilung über die Zeit an (die Methode zum Synchronisieren des Datenstroms), sodass diese Reihenfolge beim Lesen in die ursprünglichen Daten konvertiert werden kann 4.

1.2.2. Festplatten (Festplatten)

Festplattenlaufwerke kombinieren Medien (Medien) und ein Lese- / Schreibgerät in einem Gehäuse sowie häufig den Schnittstellenteil, der als Controller bezeichnet wird festplatte. Ein typisches Design einer Festplatte ist die Ausführung in Form eines einzelnen Geräts - einer Kamera, in der sich ein oder mehrere Datenträger auf einer Spindel und ein Block von Lese- / Schreibköpfen mit ihrem gemeinsamen Antriebsmechanismus befinden. In der Regel befinden sich in der Nähe der Kamera von Trägern und Köpfen Steuerkreise für Köpfe, Platten und häufig den Schnittstellenteil und / oder die Steuerung. Auf der Schnittstellenkarte des Geräts befindet sich die tatsächliche Schnittstelle des Plattengeräts und der Controller mit seiner Schnittstelle befindet sich auf dem Gerät selbst. Treiberschaltungen werden über eine Reihe von Schleifen mit dem Schnittstellenadapter verbunden.

Informationen werden auf konzentrischen Spuren aufgezeichnet, die gleichmäßig auf den Medien verteilt sind. Bei mehr als einer Platte wird die Anzahl der Medien, auf denen sich alle Titel untereinander befinden, als Zylinder bezeichnet. Lese- / Schreibvorgänge werden nacheinander über alle Zylinderspuren ausgeführt, wonach die Köpfe in eine neue Position bewegt werden.

Eine versiegelte Kammer schützt die Ladungsträger nicht nur vor dem Eindringen mechanischer Staubpartikel, sondern auch vor elektromagnetischen Feldern. Es ist zu beachten, dass die Kamera da nicht ganz dicht ist Die Verbindung zur umgebenden Atmosphäre erfolgt über einen speziellen Filter, der den Druck innerhalb und außerhalb der Kammer ausgleicht. Die Luft in der Kammer ist jedoch so staubfrei wie möglich. Kleinste Partikel können zur Beschädigung der Magnetbeschichtung der Festplatten und zum Verlust von Daten und Geräteleistung führen.

Die Festplatten drehen sich ständig und die Rotationsgeschwindigkeit des Mediums ist recht hoch (von 4.500 bis 10.000 U / min), was hohe Lese- / Schreibgeschwindigkeiten ermöglicht. Durch die Größe des Trägerdurchmessers werden am häufigsten 5,25-, 3,14-, 2,3-Zoll-Scheiben hergestellt. Der Mediendurchmesser von Festplattenlaufwerken schränkt die Kompatibilität und Portabilität der Medien mit Ausnahme der Formfaktoren des PC-Gehäuses nicht ein. Daher wählen die Hersteller ihn aus eigenen Gründen.

Gegenwärtig werden zum Positionieren von Lese- / Schreibköpfen am häufigsten Schritt- und Linearmotoren von Positionierungsmechanismen und Kopfbewegungsmechanismen im Allgemeinen verwendet.

In Systemen mit einem Schrittmechanismus und einem Motor bewegen sich die Köpfe um einen bestimmten Betrag, der dem Abstand zwischen den Spuren entspricht. Die Diskretion der Schritte hängt entweder von den Eigenschaften des Schrittmotors ab oder wird durch Servomarkierungen auf der Platte eingestellt, die magnetischer oder optischer Natur sein können. Ein zusätzlicher Servokopf dient zum Lesen magnetischer Markierungen und spezielle optische Sensoren zum Lesen optischer Tags.

Bei Systemen mit Linearantrieb werden die Köpfe von einem Elektromagneten bewegt, und spezielle Wartungssignale werden während der Herstellung auf dem Träger aufgezeichnet und beim Positionieren der Köpfe zur Bestimmung der erforderlichen Position ausgelesen. Viele Servogeräte verwenden eine gesamte Oberfläche und einen speziellen Kopf oder optischen Sensor. Diese Methode zum Organisieren von Servodaten wird als dedizierte Aufzeichnung von Servosignalen bezeichnet. Wenn Servosignale auf denselben Spuren wie Daten aufgezeichnet werden und ihnen ein spezieller Servosektor zugewiesen wird und das Lesen von denselben Köpfen wie das Datenlesen ausgeführt wird, wird dieser Mechanismus als integriertes Aufzeichnen von Servosignalen bezeichnet. Die dedizierte Aufzeichnung bietet eine schnellere Leistung und ist integriert - erhöht die Kapazität des Geräts.

Linearantriebe bewegen die Köpfe viel schneller als Schrittantriebe. Außerdem ermöglichen sie kleine radiale Bewegungen „innerhalb“ der Spur, wodurch es möglich ist, die Mitte des Umfangs der Servospur zu verfolgen. Dies stellt sicher, dass die Kopfposition für das Lesen von jeder Spur am besten ist, was die Zuverlässigkeit der gelesenen Daten erheblich erhöht und die Notwendigkeit zeitaufwändiger Korrekturverfahren beseitigt. In der Regel verfügen alle Geräte mit Linearantrieb über einen automatischen Mechanismus zum Parken der Schreib- / Leseköpfe, wenn das Gerät ausgeschaltet wird.

Beim Kopfparken werden sie in eine sichere Position gebracht. Dies ist die sogenannte "Parkposition" der Köpfe im Bereich der Scheiben, in der die Köpfe ruhen. Dort werden in der Regel keine Informationen außer Servodaten aufgezeichnet, dies ist eine spezielle „Landezone“. Um den Antrieb der Köpfe in dieser Position zu fixieren, verwenden die meisten Bahnen einen kleinen Permanentmagneten, wenn die Köpfe eine Parkposition einnehmen. Dieser Magnet berührt den Gehäuseboden und schützt die Position der Köpfe vor unnötigen Vibrationen. Wenn der Antrieb startet, "reißt" die Linearmotor-Steuerschaltung die Verriegelung und liefert einen verstärkten Stromimpuls an den Motor und positioniert die Köpfe. Eine Reihe von Antrieben verwendet auch andere Befestigungsmethoden, die beispielsweise auf dem Luftstrom beruhen, der durch die Drehung der Scheiben erzeugt wird. Im geparkten Zustand kann der Antrieb unter eher ungünstigen physikalischen Bedingungen (Vibration, Schock, Schock) transportiert werden, wie z Es besteht keine Gefahr einer Beschädigung der Oberfläche des Trägers durch die Köpfe. Gegenwärtig werden bei allen modernen Geräten die Antriebsköpfe beim Ausschalten automatisch von den internen Schaltkreisen des Controllers geparkt und erfordern keine zusätzlichen Softwarevorgänge, wie dies bei den ersten Modellen der Fall war.

Während des Betriebs sind alle mechanischen Teile des Antriebs einer thermischen Ausdehnung ausgesetzt, und der Abstand zwischen den Spuren, den Spindelachsen und dem Positionierer der Schreib- / Leseköpfe ändert sich. Im Allgemeinen hat dies keine Auswirkungen auf den Fahrbetrieb, da das Feedback zur Stabilisierung verwendet wird. Einige Modelle kalibrieren jedoch gelegentlich den Kopfantrieb neu, begleitet von einem charakteristischen Geräusch, das dem Geräusch beim ersten Start ähnelt, und passen das System an geänderte Abstände an.

Die Elektronikplatine eines modernen Festplattenlaufwerks ist ein unabhängiger Mikrocomputer mit eigenem Prozessor, Speicher, Eingabe- / Ausgabegeräten und anderen traditionellen Merkmalen, die einem Computer eigen sind. Die Karte verfügt möglicherweise über viele Schalter und Steckbrücken, aber nicht alle sind für die Verwendung durch den Benutzer vorgesehen. In der Regel beschreiben Benutzerhandbücher den Zweck, dass nur Jumper verwendet werden, die mit der Wahl der logischen Adresse des Geräts und seiner Betriebsart zusammenhängen, und dass bei Antrieben mit SCSI-Schnittstelle die Jumper für die Steuerung der Widerstandsbaugruppe zuständig sind (Stabilisierung der Last im Stromkreis). 5.

1.2.3. Diskettenlaufwerk

Die wichtigsten internen Elemente des Laufwerks sind ein Diskettenrahmen, ein Spindelmotor, eine Antriebskopfeinheit und eine Elektronikplatine.

Der Spindelmotor ist ein flacher mehrpoliger Motor mit einer konstanten Drehzahl von 300 U / min. Der Kopfblock-Antriebsmotor ist ein Schrittmotor mit Schnecken-, Zahnrad- oder Riemenantrieb.

Um die Eigenschaften einer Diskette zu identifizieren, sind drei mechanische Drucksensoren auf der Elektronikplatine in der Nähe des vorderen Endes des Laufwerks installiert: zwei unter den Löchern für Schutz- und Aufzeichnungsdichte und ein dritter hinter dem Dichtesensor, um zu bestimmen, wann die Diskette abgesenkt wurde. Eine in den Schlitz eingelegte Diskette gelangt in die Diskette, wo der Schutzverschluss herausgleitet, und der Rahmen selbst wird vom Anschlag entfernt und abgesenkt - der Metallring der Diskette ruht auf der Spindelmotorwelle und die untere Oberfläche der Diskette auf dem unteren Kopf (Seite 0) ) Gleichzeitig wird der obere Kopf freigegeben, der unter der Wirkung einer Feder gegen die Oberseite der Diskette gedrückt wird. Bei den meisten Laufwerken ist die Geschwindigkeit des Absenkens des Rahmens in keiner Weise begrenzt, weshalb die Köpfe einen merklichen Schlag auf die Oberfläche der Diskette ausüben, was die Dauer ihres zuverlässigen Betriebs erheblich verkürzt. Einige Antriebsmodelle (Teac, Panasonic, ALPS) verfügen über einen Mikrolift-Moderator zum sanften Absenken des Rahmens. Um die Lebensdauer von Disketten und Köpfen in Laufwerken ohne Mikrolift zu verlängern, sollten Sie beim Einlegen einer Diskette die Laufwerkstaste mit dem Finger festhalten, damit der Rahmen nicht zu stark herunterfällt. Auf der Welle des Spindelmotors befindet sich ein Ring mit einer Magnetarretierung, die zu Beginn der Motorumdrehung den Diskettenring festhält und ihn auf der Welle zentriert. In den meisten Laufwerksmodellen bewirkt das Signal vom Diskettenabsenkungssensor, dass ein kurzfristiger Motorstart ihn erfasst und zentriert.

Der Frequenzumrichter ist über ein 34-adriges Kabel mit der Steuerung verbunden, bei dem gerade und ungerade Drähte das Signal sind. Die allgemeine Schnittstellenoption ermöglicht den Anschluss von bis zu vier Laufwerken an die Steuerung und von bis zu zwei Laufwerken für den IBM PC. In der Regel sind die Antriebe vollständig parallel geschaltet, und die Antriebsnummer (0..3) wird über Steckbrücken auf der Elektronikkarte eingestellt. In der Version für IBM PC sind beide Laufwerke die Nummer 1, werden jedoch mit einem Kabel verbunden, bei dem die Auswahlsignale (Drähte 10-16) zwischen den Anschlüssen der beiden Laufwerke invertiert werden. Manchmal wird Pin 6 aus dem Laufwerksanschluss entfernt und spielt in diesem Fall die Rolle eines mechanischen Schlüssels. Die Laufwerksschnittstelle ist recht einfach und enthält Signale für die Auswahl eines Geräts (vier Geräte im Allgemeinen, zwei für die IBM PC-Version), das Starten des Motors, das Verschieben der Köpfe um einen Schreibschritt, das Lesen / Schreiben von Daten sowie Informationssignale vom Laufwerk - den Anfang der Spur , ein Zeichen für die Installation der Köpfe auf der Nullspur (extern), Signale von Sensoren usw. Alle Arbeiten zur Codierung von Informationen, zur Suche nach Spuren und Sektoren, zur Synchronisierung und zur Fehlerkorrektur werden von der Steuerung ausgeführt.

Eine Diskette oder eine Diskette ist ein kompaktes Medium mit niedriger Geschwindigkeit und geringer Kapazität zum Speichern und Übertragen von Informationen. Es gibt zwei Größen von Disketten: 3,5 ", 5,25", 8 "(die letzten beiden Typen sind veraltet).

Strukturell ist die Diskette eine Magnetdiskette, die in einem Gehäuse enthalten ist. Auf der Diskette befindet sich ein Loch für die Laufwerkspitze, ein Loch für den Zugriff auf die Lese- / Schreibköpfe (mit einem eisernen Verschluss in 3,5 Zoll verschlossen), ein Ausschnitt oder ein Schreibschutzloch. Neben Diskette 3,5 "- High-Density-Diskette - ein Loch der angegebenen Dichte (hoch / niedrig). Die 3.5-Diskette ist schreibgeschützt, wenn das Schutzloch offen ist.

Die folgende Notation wird für Disketten verwendet:

SS single side - einseitige Scheibe (eine Arbeitsfläche).

DS double side - doppelseitige Scheibe.

SD-Einzeldichte - Einzeldichte.

DD doppelte Dichte - doppelte Dichte.

HD hohe Dichte

Ein Diskettenlaufwerk ähnelt grundsätzlich einem festplatten. Die Rotationsgeschwindigkeit der Diskette ist etwa zehnmal langsamer, und die Köpfe berühren die Oberfläche der Diskette. Grundsätzlich ist die Informationsstruktur auf einer Diskette, sowohl physisch als auch logisch, dieselbe wie auf einer Festplatte. In Hinsicht auf logische Struktur  Auf der Diskette befindet sich keine Partitionstabelle 6.

1.2.4. CD-ROM

Der häufigste Vertreter der optischen Technologie ist eine CD-ROM, die gekennzeichnet ist durch:

Höhere Zuverlässigkeit als eine Festplatte

Große Kapazität, ca. 700 MB

CD-ROM nutzt sich praktisch nicht ab

Die minimale Datenübertragungsgeschwindigkeit der CD-ROM beträgt 150 Kb / s und steigt abhängig vom Modell des Laufwerks, d.h. 52-Gang-CD-ROM mit 52 * 150 \u003d 7,8 Mb / s.

Ein typisches Laufwerk besteht aus einer Elektronikplatine, einem Spindelmotor, einem optischen Lesekopfsystem und einem Plattenladesystem. Die Elektronikplatine enthält alle Antriebssteuerkreise, eine Schnittstelle mit einer Computersteuerung, Schnittstellenanschlüsse und einen Audioausgang.

Der Spindelmotor dient dazu, die Scheibe mit konstanter oder variabler Lineargeschwindigkeit in Rotation zu versetzen. Das Aufrechterhalten einer konstanten Lineargeschwindigkeit erfordert eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Platte in Abhängigkeit von der Position des optischen Kopfes. Bei der Suche nach Fragmenten kann sich eine Platte mit einer höheren Geschwindigkeit als beim Lesen drehen. Daher ist von einem Spindelmotor ein gutes dynamisches Verhalten erforderlich. Der Motor wird sowohl zum Beschleunigen als auch zum Bremsen der Scheibe verwendet.

Auf der Achse des Spindelmotors ist ein Ständer befestigt, auf den die Scheibe nach dem Laden gedrückt wird. Die Oberfläche des Ständers ist normalerweise mit Gummi oder weichem Kunststoff beschichtet, um ein Verrutschen der Scheibe zu verhindern. Die Platte wird mit einer Unterlegscheibe auf der anderen Seite der Platte am Ständer festgeklemmt. der Ständer und die Unterlegscheibe enthalten Permanentmagnete, eine Kraft, deren Anziehungskraft die Unterlegscheibe durch die Scheibe zum Ständer drückt.

Das optische Kopfsystem besteht aus dem Kopf selbst und seinem Bewegungssystem. Der Kopf enthält einen Laseremitter auf Basis einer Infrarot-Laser-LED, ein Fokussiersystem, einen Fotodetektor und einen Vorverstärker. Das Fokussiersystem ist eine bewegliche Linse, die von einem elektromagnetischen Schwingspulensystem (Schwingspule) angetrieben wird, das in Analogie zu einem sich bewegenden Lautsprechersystem hergestellt wird. Eine Änderung der Magnetfeldstärke bewirkt, dass sich die Linse bewegt und der Laserstrahl neu fokussiert.

Das Plattenladesystem wird in zwei Versionen ausgeführt: unter Verwendung eines Spezialkoffers für die in die Aufnahmebohrung des Laufwerks eingesetzte Platte (Caddy) und unter Verwendung eines verschiebbaren Fachs (Tray), auf dem die Platte platziert ist.

Eine Standardscheibe besteht aus drei Schichten: einem Polycarbonatsubstrat, auf das das Scheibenrelief geprägt ist, einer reflektierenden Beschichtung aus Aluminium, Gold, Silber oder einer anderen Legierung, die darauf getränkt ist, und einer dünneren Schutzschicht aus Polycarbonat oder Lack, auf der Beschriftungen und Zeichnungen angebracht sind. Das Informationsrelief der Scheibe besteht aus einem spiralförmigen Weg, der von der Mitte zur Peripherie führt und entlang dem sich Vertiefungen (Pits) befinden. Informationen werden durch abwechselnde Pits und die Lücken zwischen ihnen codiert.

Das Lesen von Informationen von der Platte erfolgt aufgrund der Registrierung von Änderungen der Intensität der von der Aluminiumschicht reflektierten Strahlung eines Lasers geringer Leistung. Der Empfänger oder Photosensor bestimmt, ob der Strahl von einer glatten Oberfläche reflektiert, gestreut oder absorbiert wurde. Die Streuung oder Absorption des Strahls tritt an Stellen auf, an denen während des Aufzeichnungsvorgangs Aussparungen (Striche) angebracht wurden. Wo diese Vertiefungen fehlen, tritt eine starke Reflexion des Strahls auf. Ein in einem CD-ROM-Laufwerk befindlicher Fotosensor erfasst einen von der Oberfläche der Platte reflektierten Streustrahl. Diese Information in Form von elektrischen Signalen wird dann dem Mikroprozessor zugeführt, der diese Signale in binäre Daten oder Ton umwandelt.

Die Tiefe jedes Strichs auf der Scheibe beträgt 0,12 µm, die Breite beträgt 0,6 µm. Sie befinden sich entlang einer spiralförmigen Bahn, deren Abstand zwischen benachbarten Windungen 1,6 μm beträgt, was einer Dichte von 16.000 Windungen pro Zoll oder 625 Windungen pro Millimeter entspricht. Die Länge der Striche entlang der Aufzeichnungsspur kann von 0,9 bis 3,3 Mikrometer reichen. Die Spur beginnt in einem Abstand vom Mittelloch und endet ca. 5 mm vom äußeren Rand.

Wenn es notwendig ist, einen Platz zum Aufzeichnen bestimmter Daten auf einer CD zu finden, werden deren Koordinaten vorläufig aus dem Inhaltsverzeichnis der Platte gelesen, wonach sich der Leser zu der gewünschten Wendung der Spirale bewegt und darauf wartet, dass eine bestimmte Folge von Bits erscheint.

Jeder im CD - DA - Format (Audio Compact Disc) aufgezeichnete Plattenblock enthält 2352 Bytes. Auf der CD-ROM werden 304 davon zur Synchronisation, Identifizierung und Korrektur von Fehlercodes verwendet, und die verbleibenden 2048 Bytes werden zum Speichern nützlicher Informationen verwendet. Da 75 Blöcke pro Sekunde gelesen werden, beträgt die Geschwindigkeit zum Lesen von Daten von CD-ROMs 153.600 Bytes / s (Single-Speed-CD-ROM), was 150 Kb / s entspricht. Da das maximale Datenvolumen, das für 74 Minuten und 75 Blöcke für 2048 Bytes gelesen werden kann, pro Sekunde gelesen wird, ist es einfach zu berechnen, dass die maximale Kapazität einer CD-ROM 681.984.000 Bytes (ca. 650 MB) beträgt.

Der Algorithmus des CD-ROM-Laufwerks.

Ein Halbleiterlaser erzeugt einen Infrarotstrahl geringer Leistung, der auf einen reflektierenden Spiegel trifft.

Der Servomotor verschiebt auf Anweisung des eingebauten Mikroprozessors den beweglichen Schlitten mit einem reflektierenden Spiegel auf die gewünschte Spur auf der CD.

Der von der Scheibe reflektierte Strahl wird von einer unter der Scheibe befindlichen Linse fokussiert, vom Spiegel reflektiert und tritt in das Trennprisma ein.

Das Trennprisma lenkt den reflektierten Strahl auf eine andere Fokussierlinse.

Diese Linse lenkt den reflektierten Strahl auf den Photosensor, der Lichtenergie in elektrische Impulse umwandelt.

Die Signale vom Photosensor werden vom eingebauten Mikroprozessor decodiert und in Form von Daten an den Computer übertragen.

Da jedes Bit für Programm- und Datendateien wichtig ist, verwenden CD-ROM-Laufwerke hochentwickelte Algorithmen zur Fehlererkennung und -korrektur. Dank solcher Algorithmen ist die Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaften Datenlesens geringer als 0,125.

Um diese Fehlerkorrekturmethoden zu implementieren, werden 288 Steuerbytes zu jeweils 2048 nützlichen Bytes hinzugefügt. Auf diese Weise können Sie auch stark beschädigte Datensequenzen (bis zu 1000 Fehlerbits lang) wiederherstellen. Der Einsatz derart ausgefeilter Methoden zur Fehlererkennung und -korrektur ist zum einen darauf zurückzuführen, dass Compact Discs sehr anfällig für äußere Einflüsse sind und zum anderen, dass solche Medien ursprünglich nur zur Aufzeichnung von Audiosignalen entwickelt wurden, deren Genauigkeitsanforderungen dies nicht sind so hoch 7.

1.2.5. DVD

Die Weiterentwicklung im Bereich der optischen Aufzeichnung führte zur Einführung des DVD-Standards. Eine CD dieses Formats hat die gleichen Abmessungen (4,75 Zoll) wie eine CD, verfügt jedoch über eine große Kapazität. Um die Datenspeicherdichte im Vergleich zu CD-R (RW) um das Sechsfache zu erhöhen, mussten zwei wichtige Eigenschaften von Aufzeichnungsgeräten geändert werden: die Wellenlänge des Aufzeichnungslasers und die relative Apertur der Linse, die ihn fokussiert. Bei der CD-R-Technologie wird ein Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 780 Nanometern (nm) verwendet, während bei der DVD-R (RW) ein roter Laser mit einer Wellenlänge von 635 oder 650 nm verwendet wird. Gleichzeitig beträgt die relative Linsenapertur eines typischen CD-R (RW) -Geräts 0,5 und das DVD-R (RW) -Gerät 0,6. Solche Eigenschaften der Ausrüstung können angewendet werden dVD-Rs(RW) -Tags haben nur eine Größe von 0,40 Mikrometer, was viel kleiner ist als die minimalen CD-R (RW) -Tags von 0,834 Mikrometer.

Eine DVD ist ein Medium, das jede Art von Information enthalten kann, die normalerweise auf Massen-DVDs zu finden ist: Video, Audio, Bilder, Datendateien, Multimedia-Anwendungen und so weiter. Abhängig von der Art der aufgezeichneten Informationen können DVD-R und DVD-RW auf Standard-DVD-Wiedergabegeräten verwendet werden, einschließlich den meisten DVD-ROM-Laufwerken und DVD-Video-Playern.

Funktionen einiger DVD-Formate.

1.2.6. Flash-Speicher

Mit dem Aufkommen des Flash-Speichers konnten die Elektronikhersteller ihre Geräte problemlos und kostengünstig mit einem neuen Speichertyp ausstatten. Es gab Vorteile - geringer Stromverbrauch, hohe Zuverlässigkeit und Beständigkeit gegen äußere Einflüsse und Lasten.

USB Flash-Laufwerk  - ein tragbares Gerät zum Speichern und Übertragen von Daten von einem Computer auf einen anderen. Kompakt, leicht, bequem und überraschend einfach zu bedienen. Für den Betrieb werden weder Verbindungskabel noch Stromquellen oder zusätzliche Software benötigt. Eigenschaften USB-Flash  Laufwerk: Hochgeschwindigkeits-USB-Datenübertragung, Schreibschutz mit einem Schalter am Gehäuse, Passwortschutz, keine Treiber und externe Stromversorgung erforderlich, kann als Bootdiskette formatiert werden, Datenspeicherung bis zu 10 Jahre.

1994 führte SanDisk die erste Überarbeitung der CompactFlash-Spezifikation ein. Die theoretische Grenze für die Kapazität von CompactFlash-basierten Laufwerken liegt bei 137 GB. Derzeit sind Modelle mit Kapazitäten von 16 MB bis 12 GB 8 auf dem Markt erhältlich.

1.2.7. Holografische Geräte

Die holografische Aufzeichnung ermöglicht die Aufzeichnung von Daten mit bis zu 1,6 TB auf eine Disc mit Standardgröße. Das Wesen des Know-hows ist ganz einfach. Zur Aufnahme wird der Laserstrahl in Referenz- und Signalströme aufgeteilt, die mit einem räumlichen Lichtmodulator (Spatial Light Modulator - SLM) verarbeitet werden. Dieses Gerät wandelt die zu speichernden Daten, die aus den Sequenzen 0 und 1 bestehen, in ein "Schachfeld" aus hellen und dunklen Punkten um - jedes dieser Felder enthält etwa eine Million Informationsbits.

Nach dem Schnittpunkt des Referenzstrahls und der Projektion des "Schachbretts" wird ein Hologramm gebildet und das Interferenzmuster auf dem Träger aufgezeichnet. Durch Ändern des Neigungswinkels des Referenzstrahls sowie seiner Wellenlänge oder Trägerposition können mehrere verschiedene Hologramme gleichzeitig auf demselben Gebiet aufgezeichnet werden - dieser Vorgang wird als Multiplexing bezeichnet. Um die Daten zu lesen, genügt es, die Disk mit dem entsprechenden Referenzstrahl zu beleuchten und den resultierenden Hologrammabschnitt - das eigentliche "Schachbrett" - mit dem Sensor zu "lesen". So werden die ursprünglichen Informationen wiederhergestellt. Neben dem Speichervolumen beeindrucken auch andere Merkmale der Technologie. So beträgt beispielsweise die deklarierte Datenübertragungsrate 960 Mbit / s.

1.2.8. MODs

Die Physiker des Imperial College London haben eine optische Disk in der Größe einer CD oder DVD entwickelt, auf der 1 Terabyte Daten (472 Stunden qualitativ hochwertiges Video) gespeichert sind. Das neue Format heißt MODS (Multiplexed Optical Data Storage). Sein Geheimnis liegt nicht nur in der Größe einer Pita oder in ihrer engen Verpackung. Die Hauptinnovation besteht darin, dass ein Pit in MODS nicht ein Bit (1 oder 0, wie bei allen Aufzeichnungssystemen), sondern Dutzende von Bits codiert. Tatsache ist, dass jede Vertiefung im neuen Format nicht symmetrisch ist. Es enthält einen kleinen zusätzlichen Hohlraum, der in einem von 332 Winkeln in der Tiefe geneigt ist. Sie haben Geräte und spezielle Software entwickelt, die subtile Unterschiede in der Lichtreflexion von solchen Gruben genau identifizieren. Nach den Prognosen der Physiker können zwischen 2010 und 2015 serielle MODS-Platten und Laufwerke auf den Markt kommen, sofern die weitere Arbeit der Gruppe finanziert wird. Interessanterweise sind diese Laufwerke abwärtskompatibel mit DVDs und CDs, obwohl aktuelle MODS-Laufwerke 9 natürlich nicht lesen können.

Die wichtigsten Anwendereigenschaften der betrachteten VZU-Typen sind in Anhang 2 aufgeführt.

KAPITEL II. GESCHICHTE UND PERSPEKTIVEN DER ENTWICKLUNG VON INFORMATIONSSPEICHERGERÄTEN

2.1. Die Geschichte der Entwicklung von Informationsspeichern

Ein fernes 1898 sollte als Bezugspunkt für die Entwicklung des magnetischen Gedächtnisses genommen werden. In diesem Jahr demonstrierte der dänische Ingenieur W. Poulsen ein Gerät, das Sprache auf einer Stahlschnur aufzeichnen konnte. Poulsen bewegte sich von einem Ende des Kabels zum anderen und sprach in ein Mikrofon, das mit einer elektromagnetischen Spule verbunden war. Als Poulsen den Wagen in seine ursprüngliche Position zurückbrachte und das Mikrofon durch einen Lautsprecher ersetzte, war seine Stimme zu hören, als sich der Wagen bewegte. Die Basis moderner Geräte zur magnetischen Aufzeichnung von Informationen ist das gleiche Prinzip, mit dem einzigen Unterschied, dass die Kette durch einen dünnen Magnetfilm ersetzt wird. Derzeit verwendete Methoden zum Aufzeichnen und Lesen von Informationen können in zwei Gruppen unterteilt werden: magnetische und optische.

Die magnetische Aufzeichnungstechnologie ist seit den frühen 1950er Jahren in verschiedenen Speicherelementen weit verbreitet. Es ist diese Technologie, die immer noch in den meisten Computern verwendet wird.

In modernen Medien ist ein Bit magnetischer Information eine magnetische Domäne, die Richtung des Magnetisierungsvektors, in der durch ein externes Feld geändert werden kann. Bei der magnetischen Aufzeichnung werden sogenannte longitudinale Domänen verwendet, deren Magnetisierung in der Ebene der Platte orientiert ist. Die Aufzeichnung eines Informationsbits erfolgt durch Bestromen einer elektrischen Spule. Das Lesen von Informationen mit diesem Arbeitsschema kann auf verschiedene Arten erfolgen. Dieses Schema wird beim Bearbeiten von Festplatten von Computern, Disketten und Streamern verwendet. Um Bits mit einer hohen Aufzeichnungsdichte aufzuzeichnen, ist es erforderlich, dass nicht nur der Abstand zwischen dem magnetischen Medium und dem Lese- / Schreibkopf klein ist, sondern dass das Medium selbst so dünn und glatt wie möglich ist.

Eines der bekanntesten magnetischen Materialien, die zum Aufzeichnen verwendet werden, ist Pulver in einer Bindematrix (z. B. Lack). Das Pulver ist ein Mikropartikel mit einer großen remanenten Magnetisierung im Größenbereich von 0,05 bis 1,0 & mgr; m, einer Curie-Temperatur von 125 bis 770 K und einer Koerzitivkraft I c von 22 bis 240 kA / m (0,4 bis 3 kOe), abhängig vom Material . Die Verbindung Y-Fe, O 3 war in der jüngeren Vergangenheit das beliebteste Material für Magnetbandlaufwerke. Später wurde gezeigt, dass die feste Lösung von y-Fe-, O 3 - und y-Fe 3 O 4 -Verbindungen sowie von kobalthaltigem y-Fe, O 3 eine signifikant höhere Koerzitivkraft als die y-Fe, O-Verbindung aufweist N mit hängt maßgeblich von der Größe und Form der Partikel und beispielsweise im Falle von Bariumferrit ab N mit kann von 56 bis 240 kA / m (700-3000 Oe) variieren.

Im Gegensatz zu Pulvermaterialien sind dünne Filme fast vollständig magnetisches Material, und daher befindet sich beim Aufzeichnen von Informationen alles Filmmaterial in der Wirkungszone eines großen Magnetfelds. Gleichzeitig konzentriert sich beim Lesen das von einzelnen Domänen erzeugte Feld in der Nähe der Filmoberfläche (in der Nähe des Kopfes), sodass die Informationen effizienter gelesen werden können. Durch die Verwendung von Filmen kann somit eine höhere Aufzeichnungsdichte als bei Pulvermaterialien erreicht werden. Als Materialien zum Aufzeichnen von Informationen werden beispielsweise Filme aus Kobaltlegierungen verwendet, die auf Aluminium- oder Glasplatten abgeschieden sind. Darüber hinaus kann ihre Drehzahl 7200 U / min erreichen. Die Dicke der Magnetschicht in Filmlängsmedien beträgt etwa 10-50 nm. In den letzten Jahren waren Platten mit einer Aufzeichnungsdichte von mehreren Gbit / s pro cm² im Handel erhältlich, dh ein Informationsbit hat eine Größe von 0,8 · 0,06 um oder weniger.

Um eine Beschädigung des Films, insbesondere wenn sich die Scheibe zu bewegen beginnt, zu vermeiden, wird eine Texturierung der Scheiben durchgeführt: Kraterartige Kegel mit einer Höhe von etwa 20 nm werden durch gepulste Laserstrahlung auf die rotierende Scheibe aufgebracht. Die Kegel sind ausgehend vom inneren Radius der Scheibe spiralförmig angeordnet, der Rest der Oberfläche der Scheibe weist eine minimale Rauheit auf, arbeitet und wird zur magnetischen Aufnahme verwendet. Es wird erwartet, dass in naher Zukunft ein nahezu direkter Kontakt zwischen Medium und Kopf hergestellt wird. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, praktisch glatte Materialien mit einer Dicke von 5 bis 10 nm zu verwenden, die mit einer Schmiermittelschicht beschichtet sind, die eine nahezu reibungslose Bewegung des Kopfes relativ zur Scheibenebene ermöglicht.

Die folgenden Anforderungen werden auch an Medien für die magnetische Aufzeichnung gestellt: Stabilität der Eigenschaften bei Temperaturänderungen, mechanischen Beanspruchungen, Strahlung und Feuchtigkeit; unbegrenzte Anzahl von Aufzeichnungszyklen und die Sicherheit von aufgezeichneten Informationen seit mehr als 30 Jahren; die Möglichkeit des Aufbringens von Gleit- / Schutzbeschichtungen und die Verwendung von Substraten mit guter Aerodynamik und vor allem niedrigen Produktionskosten.

Zu den Vorteilen der magnetischen Aufzeichnung gehören die Einfachheit und hohe Zuverlässigkeit der Aufzeichnung (geringe Fehlerwahrscheinlichkeit) sowie eine höhere Schreib- / Lesegeschwindigkeit im Vergleich zu optischen Systemen. niedrige Kosten für ein Bit und relativ niedrige Kosten für eine weitere Erhöhung der Aufzeichnungsdichte. Die Nachteile von Magnetsystemen sind die Begrenzung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit durch die Induktivität des verwendeten Rings sowie eine gewisse Begrenzung der Plattenkapazität. Bei der Verwendung mechanischer Systeme bestehen auch Einschränkungen hinsichtlich der Zeit des Zugriffs auf Informationen und der Genauigkeit der Kopfpositionierung.

Derzeit werden Induktionsköpfe zur magnetischen Aufzeichnung von Informationen verwendet. Während des Betriebs des Kopfes wird das von der elektrischen Mikrospule erzeugte Feld mit Hilfe eines Magnesiumdrahtes in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Scheibe konzentriert. Im Gegensatz zu einer Scheibe kann sich der Kopf nur in radialer Richtung bewegen. Längsdomänen mit verschiedenen Ausrichtungen werden durch Ändern der Richtung des Stroms in der Mikrospule aufgezeichnet. Es gibt Universalköpfe, die sowohl die Aufnahme- als auch die Wiedergabefunktionen kombinieren. Moderne Festplatten mit einer Kapazität von 120 GB haben sechs Köpfe zum Aufzeichnen und Lesen von Informationen.

Die dichteste magnetische Aufzeichnung wurde unter Verwendung von Dünnfilmköpfen zum Lesen von Informationen erreicht, deren Wirkung auf dem Effekt des Riesenmagnetowiderstands beruht. Dieser Effekt ist eine Änderung des Widerstands von Materialien unter dem Einfluss eines Magnetfelds. Es wurde 1856 von Lord Kelvin in gewöhnlichem Eisen entdeckt und betrug 1/3000 des Wertes der Eisenbeständigkeit unter normalen Bedingungen. Wissenschaftler konnten Substanzen finden, bei denen die relative Widerstandsänderung 1% / Oe überschreitet. Dieser gigantische Effekt wird in den Leseköpfen von Computern verwendet, um das von einer Domäne erzeugte Feld zu registrieren (das Magnetfeld auf der Oberfläche der Platte überschreitet nicht 20-25 Oe). Es ist zu beachten, dass in modernen Computern Informationen unter Verwendung eines Induktionskopfs aufgezeichnet werden und das Lesen unter Verwendung eines abgeschirmten magnetoresistiven Kopfs durchgeführt wird.

Mitte der 1970er - Anfang der 1980er Jahre Die Grundlagenforschung auf dem Gebiet der optischen Aufzeichnung hat ein Niveau erreicht, das es Industriegiganten wie RCA, Sony und Philips ermöglicht, optische Speichergeräte auf den Markt zu bringen. Die erste optische Disk zum Speichern von Informationen wurde 1985 veröffentlicht. Die bekanntesten Geräte dieser Art in Russland sind Compact Discs (CDs). Eine Laserdiode, die im nahen Infrarotbereich des Spektrums arbeitet, ist in jedes der Systeme zum Lesen von Informationen von einer CD integriert. Diese Diode ist in der Lage, Löcher auf der Oberfläche der Platte mit einer charakteristischen Größe von etwa 1 um leicht zu erkennen und dadurch die aufgezeichnete Information zu lesen. Die Zunahme der Aufzeichnungsdichte von Informationen auf optischen Platten wird in gewissem Maße durch das Fehlen von Festkörperlasern mit einer kürzeren Wellenlänge eingeschränkt. Mit freigegebenen CDs können Sie Informationen bis zu hundert Mal überschreiben. Optische Systeme (die so genannte Jukebox) mit der höchsten Kapazität können auf 278 Discs bis zu 1,45 Tbit / s aufnehmen.

Die logische Fortsetzung dieser Arbeiten war die Entwicklung der magnetooptischen Methode zur Informationsaufzeichnung. Zusätzlich zu der oben diskutierten Längsaufzeichnung, die zum Erzeugen eines Magnetspeichers verwendet wird, gibt es auch eine senkrechte Aufzeichnung, bei der der Domänenmagnetisierungsvektor senkrecht zur Plattenebene ausgerichtet ist. Diese Art der Aufzeichnung wird in magnetooptischen Speichersystemen verwendet. Die erste kommerzielle Version des magnetooptischen Systems wurde erst 1994 veröffentlicht.

Magnetooptische Systeme nutzen bei ihrer Arbeit den polaren Kerr-Effekt. Informationen über die Ausrichtung der Magnetisierung der Domäne werden erhalten, indem der Grad der Drehung der Polarisationsebene des Laserstrahls analysiert wird, wenn er vom Film reflektiert wird (etwa 0,3 °). Die ersten derartigen Systeme verwendeten ferrimagnetische amorphe Legierungen von Seltenerd- und Übergangsmetallen mit senkrechter magnetischer Anisotropie. Die Zusammensetzung der Filme wird so gewählt, dass die Temperatur, bei der die Domänenumkehr auftritt, in der Nähe des Punktes der magnetischen Kompensation oder des Curie-Punktes liegt, an dem H c deutlich reduziert. Effektive Zusammensetzungen für die magnetooptische Aufzeichnung werden als GdFe, TbCo, TbFe, TbFeCo, Co / Pt, Co / Pd usw. angesehen.

Derzeit gibt es beispielsweise wiederbeschreibbare (tragbare) magnetooptische 5,25-Zoll-Festplatten mit einer Kapazität von bis zu 2,3 \u200b\u200bGB, doppelseitige 14-Zoll-Festplatten mit einer Kapazität von 12 GB. Es wird erwartet, dass die Zahl in naher Zukunft sogar für eine 5,25-Zoll-Platte (für Zweiwege-Aufzeichnung) auf 20 GB ansteigt.

Für die Aufzeichnung müssen eine Reihe magnetischer, thermomagnetischer und magnetooptischer Anforderungen erfüllt sein: Die Richtung des magnetischen Moments der Domäne sollte senkrecht zur Filmebene sein; Die Verteilung der Magnetisierung auf dem Film muss beständig gegen die Auswirkungen von Entmagnetisierungsfeldern und kleinen Temperaturschwankungen sein. In dem Material sollte eine regelmäßige und reproduzierbare Domänenstruktur mit einer Domänengröße von ungefähr 1 & mgr; m vorhanden sein: die Möglichkeit, die Koerzitivkraft in ihrer Größe um ungefähr eine Größenordnung zu verringern, wenn es erwärmt wird; das Fehlen von Änderungen in benachbarten Domänen beim Erhitzen (relativ schlechte Wärmeleitfähigkeit); ausreichende (zum Ablesen) Stärke des polaren Kerr-Effekts: das maximal mögliche Signal-Rausch-Verhältnis (mehr als 25 dB) im gesamten Betriebstemperaturbereich usw. 10

2.2. Perspektiven für die Entwicklung von Informationsspeichern

Ein wichtiges Gebiet der wissenschaftlichen Forschung in diesem Bereich ist die Untersuchung von Effekten, die die superschnelle Aufzeichnung von Informationen beeinflussen, wie z. B. thermische Einschränkungen, die sogenannten magnetischen zeitlichen Effekte und Schwankungen unterschiedlicher Art. Das Problem ist jedoch nicht nur, welches Medium zum Aufzeichnen von Informationen verwendet werden soll, sondern auch, wie diese Informationen von diesem Medium geschrieben und gelesen werden. Wenn zum Beispiel ein Laserstrahl direkt zum Schreiben und Lesen von Informationen verwendet wird, kann die Größe eines Informationsbits nicht wesentlich kleiner als die halbe Wellenlänge sein. Digitale Videodiscs verwenden bereits einen roten Laser mit λ ≈ 630-635 nm ist die nahe Zukunft in diesem Bereich die weit verbreitete Verwendung eines blauen Halbleiter-GaN-Lasers mit einer Wellenlänge von 410-415 nm.

Wissenschaftler entwickeln verschiedene optische Methoden zum Aufzeichnen und Speichern von Informationen. Die bekannteste davon ist die sogenannte DVD-Technologie, die die übliche CD teilweise abgelöst hat. Durch die Verwendung von DVD-Medien können Sie beispielsweise zweistündige Videos produzieren, die auf einer Disc aufgezeichnet wurden.

Die Aufmerksamkeit der Forscher wird vom optischen Nahfeldspeicher angezogen. Die Nahfeldoptik nutzt die Tatsache, dass Licht Löcher passieren kann, die viel kleiner als die Wellenlänge λ sind . Das Licht kann sich jedoch über eine sehr kurze Distanz ausbreiten - die sogenannte Nahfeldregion. Wissenschaftler schlagen vor, dieses Schema zu implementieren, indem sie beispielsweise ein Loch mit einem Durchmesser von etwa 250 nm am metallbeschichteten Ende der Laserdiode perforieren. Die Aufzeichnungstechnologie selbst besteht in der Verwendung eines optischen Kopfes, der in geringer Höhe vom Substrat fliegt und einen Aufzeichnungsring für die magnetische Aufzeichnung und zwei optische Elemente enthält. Eines dieser Elemente ist eine feste Immersionslinse. Mit der Linse wird der Laserstrahl auf einen sehr kleinen Punkt fokussiert, der dann auf die Oberfläche der Disc projiziert wird. Nach einigen Schätzungen kann durch Verringern der Lochgröße des Lasers auf 30 nm eine Aufzeichnungsdichte von mehr als 80 Gbit / cm 2 erreicht werden.

Es werden aktiv Geräte entwickelt, die es ermöglichen, Informationen im Materialvolumen zu erfassen und auszulesen, also Informationen dreidimensional zu speichern. Durch die Verwendung eines dreidimensionalen optischen Speichers (3,0 Speicher) können Sie bis zu 10 12 Bit pro 1 cm 3 aufzeichnen. Die Stelle eines Bits im Materialvolumen kann unter Verwendung einfacher räumlicher, spektraler oder zeitlicher Koordinaten bestimmt werden. So werden beispielsweise in einer holographischen Aufnahme, deren Konzept in den 1960er Jahren entstand, Informationen im Innenraum als „Seiten“ elektronischer Bilder gespeichert.

Wenn die oben erwähnten DVDs nur zwei Inauf jeder Seite haben, können Sie mit der in Entwicklung befindlichen Zwei-Photonen-Aufzeichnungstechnologie jetzt mehrere hundert Schichten auf jeder Seite der Platte verwenden (die erstellten Prototypen haben 100 Schichten mit einer Dicke von 8 mm). Mit dieser Aufzeichnungsmethode kann ein Atom oder Molekül nur dann von einem Energiezustand in einen anderen übergehen, wenn zwei Photonen gleichzeitig absorbiert werden. Die Verwendung von zwei Laserstrahlen macht es einfach, die Position des Informationsbits in der Dicke des Materials zu variieren. Die in diesem Fall induzierten Änderungen können als Änderungen der Absorption, Fluoreszenz, Reflektivität oder elektrischen Eigenschaften des Materials am Ort des Bits aufgezeichnet werden. Mit dieser Technologie können Sie bis zu 100 GB an Informationen auf einer Festplatte mit der gleichen Größe wie CD und DVD speichern. Ein vielversprechendes Medium, das beispielsweise beim Aufzeichnen von Bits absorbieren oder fluoreszieren kann, ist Spirobenzopyran. Bei Raumtemperatur können die darin aufgezeichneten Informationen jedoch nicht länger als 20 Stunden gespeichert werden. In diesem Material können Informationen unbegrenzt bei einer Temperatur von -32 ° C, dh bei Trockeneis-Temperatur, gespeichert werden. Die Möglichkeit der Verwendung von Bakteriorhodopsin und Nitronaphthialdehyd (Rhodamin B) zur Zweiphotonenaufnahme eines photochromen Proteins wird ebenfalls untersucht.

Es wird auch nach neuen Möglichkeiten für die dreidimensionale Aufzeichnung von Informationen geforscht, die sie gewissermaßen vierdimensional machen. Zusätzlich zu dem üblichen Aufzeichnungsverfahren wird auch vorgeschlagen, solche Informationen über jeden Aufzeichnungspunkt als Wellenlänge, Zeit oder Molekülstruktur zu verwenden (zum Beispiel um Informationen an demselben Punkt im Raum bei verschiedenen Wellenlängen aufzuzeichnen). Auf diese Weise können an einem Punkt im Mikrometerbereich bis zu 100 Bits an Informationen aufgezeichnet werden.

Bei rein optischen Aufzeichnungsverfahren, bei denen sich das Aufzeichnungsmedium in einem merklichen Abstand vom Laser befindet, besteht jedoch eine wichtige Einschränkung: Die minimale Bitgröße der aufgezeichneten Informationen ist auf λ beschränkt /2. Dies ist auf Beugungsbeschränkungen zurückzuführen. Selbst wenn ein blauer Festkörperlaser verwendet wird, kann die lineare Größe eines Informationsbits nur ungefähr 215 nm betragen. Obwohl die Erzeugung von Festkörperlasern mit einer Wellenlänge von weniger als 400 nm keinen grundlegenden Beschränkungen unterliegt, nehmen die Schwierigkeiten bei der Erzeugung gut gesteuerter Kompaktlaser mit einer weiteren Verringerung der Wellenlänge merklich zu. Somit ist zu erwarten, dass auch bei vollständiger Entwicklung des dreidimensionalen Speichers und unter Verwendung eines blauen Lasers mit rein optischen Methoden nicht mehr als 10 "4-10 15 Bit Information in einem Kubikzentimeter aufgezeichnet werden können. Um in Computern eine Aufzeichnungsdichte von 10" 4 / cm zu erreichen 3 benötigen mindestens 15-20 Jahre.

Gegenwärtig werden andere Arten von optischen Speichern entwickelt, die beispielsweise einzelne Moleküle als Informationsträger verwenden oder den Wechsel zu mehrstufiger Logik anstelle der allgemein akzeptierten binären Logik anbieten.

Vielversprechend erscheint auch die Verwendung thermomechanischer Verfahren zum Lesen und Schreiben von Informationen auf dünnen organischen Polymerfilmen. IBM-Wissenschaftler schlagen vor, dafür den sogenannten Tausendfüßler zu verwenden - Tausende von Auslegern (empfindliche Elemente), die auf einem einzelnen Siliziumwafer montiert sind, und jeder der Ausleger kann Informationen auf das polymere Medium schreiben und von diesem lesen.

Im Gegensatz zur Entwicklung der Magnetspeichertechnologie sind für die Verwirklichung eines industriellen Prototyps jedoch enorme finanzielle Kosten erforderlich. Gleichzeitig können durch Untersuchungen des bisher durchgeführten magnetischen Aufzeichnungsverfahrens die Aufzeichnungsdichten bereits in einem Jahr verdoppelt werden. Die Weiterentwicklung des Magnetspeichers erfordert keine zu hohen Kosten. Der Preis für ein Megabyte an magnetischer Information hat sich gegenüber dem ursprünglichen Preis inzwischen um das 500-fache verringert und übersteigt einige Zehntel Cent nicht. Es ist daher davon auszugehen, dass in den nächsten 7 bis 10 Jahren magnetische Materialien das am häufigsten verwendete Medium für die Aufzeichnung von Informationen bleiben (zumindest für Computerfestplatten) und in naher Zukunft erfolgreich mit rein optischen und anderen Verfahren konkurrieren werden 11.

Fazit

Um die Ergebnisse der Kursarbeit zusammenzufassen.

Der externe Speicher ist für die Langzeitspeicherung von Programmen und Daten ausgelegt. Geräte externer Speicher (Laufwerke) nicht flüchtig sind, führt das Ausschalten der Stromversorgung nicht zu Datenverlust. Sie können in die Systemeinheit eingebaut oder in Form von unabhängigen Einheiten hergestellt werden, die über ihre Anschlüsse mit dem System verbunden sind. Ein wichtiges Merkmal des externen Speichers ist seine Größe. Die Menge des externen Speichers kann durch Hinzufügen neuer Laufwerke erhöht werden. Nicht weniger wichtige Merkmale des externen Speichers sind die Zugriffszeit auf Informationen und die Geschwindigkeit des Informationsaustauschs. Diese Parameter hängen vom Gerät zum Lesen von Informationen und der Art des Zugriffs auf diese Informationen ab.

Die Geschwindigkeit des Informationsaustauschs hängt von der Geschwindigkeit des Lesens oder Schreibens auf das Medium ab, die wiederum durch die Rotations- oder Bewegungsgeschwindigkeit dieses Mediums in der Vorrichtung bestimmt wird.

Externe Speichereinrichtungen sind in erster Linie magnetische Einrichtungen zum Speichern von Informationen. Beim Schreiben und Lesen werden Laufwerke je nach Medientyp in magnetische, optische und magnetooptische unterteilt.

Früher wurden externe Geräte (VZU) beim Computing als diskrete Informationsspeichergeräte klassifiziert, hauptsächlich auf Magnetbändern, Trommeln und Platten.

   Sehr bald wird eine Neuheit auf dem Markt für Informationsspeichergeräte erscheinen - es wird ein Gerät zum Sammeln von Informationen auf speziellen Datenträgern wie CDs sein. Sie unterstützen den DVD-Standard und haben eine Kapazität von 4,72 GB. Auf ihnen können Informationen aufgezeichnet und natürlich mehrmals gelesen werden. Diese Entwicklung wird die Theorie der Speicherung und Speicherung von Informationen revolutionieren. Diese Zeit ist sehr nah.

Wissenschaftlich fundierte Prognosen besagen, dass die Verbesserung elektronischer Geräte und der Einsatz neuer hocheffizienter Speichermedien in Kombination mit dem weit verbreiteten Einsatz bionischer Methoden zur Lösung von Problemen im Zusammenhang mit der Synthese von Speichermedien die Schaffung von Speichermedien ermöglichen, die hinsichtlich des menschlichen Gedächtnisses nahe beieinander liegen.

Referenzliste

Allanakh I.N. Externe Speichergeräte. M, 1991.

Batygov M., Denisov O. Festplatten. M., 2001.

Gilyarovsky R.S. Grundlagen der Informatik. - M .: Prüfung, 2003.

Haken. M. Hardware IBM PC. Enzyklopädie - St. Petersburg: Peter, 2001.

Izvozchikov V.A. Informatik in Begriffen und Begriffen. - M .: Ausbildung, 1997.

Informatik / Ed. N.V. Makarova. M., 2002.

Kozyrev A.A. Informatik. - M .: Mikhailov Verlag, 2003.

Lebedev O. N. Speichermikroschaltungen und ihre Anwendung. M., 1990.

Leontiev V.P. Die neueste PC-Enzyklopädie. - M .: Prospect, 2003.

Grundlagen der modernen Technik / Ed. Khomanenko A.D. Hoffmann V.E. Maltseva P.B. M., 1998.

Ostreykovsky V.A. Informatik. - M .: Höhere Schule, 2005.

Moderne Informationstechnologien und Netzwerke. Referat 2. - M .: Moderne humanitäre Universität, 2001.

Ugrinovich N. Informatik und informationstechnologie. - M .: BINOM, 2001.

Figurnov V.E. IBM PC für den Benutzer. M., 2003.

Biryukov V. Erhöhen Sie die Geschwindigkeit // Computer. - 2004. - Nr. 5.

Simonov S. Siebtausendzweihundert // Computer. - 1999. - Nr. 32.

Tishin A.M. Die Erinnerung an moderne Computer. - M .: Staatliche Universität Moskau. Lomonosov, 2001.

Anlage 1

Arten von Speicher

Anlage 2

Die wichtigsten Benutzereigenschaften des RAM

Eigenschaften				Diskette	Streamer-Band
Speicherproblem		Sonnenlicht		Entmagnetisierung, verschiedene Effekte	Fest und reißen		Feldeinfluss
Haltbarkeitsdatum: - Gewährleistung - Theorie
Treiberprobleme
Schreibfehler
Zyklen umschreiben
Maximale Kapazität	9,1 (5,25) 2,6 (3,5)
Preis des Geräts (im Durchschnitt $)
Verbreitung in der Russischen Föderation				Super hoch		Sehr niedrig

1 Moderne Informationstechnologien und Netzwerke. Referat 2. - M .: Moderne Universität für Geisteswissenschaften, 2001. p. 15.

2 Haken. M. Hardware IBM PC. Enzyklopädie - St. Petersburg: Peter, 2001. 521.

3 Ugrinovich N. Informatik und Informationstechnologie. - M .: BINOM, 2001. 91-98.

Geräte Geräte lagerung von Informationen  ein Computer. Internes und externes Gedächtnis ... Literatur: 10 Theoretische Aufgabe. Geräte lagerung von Informationen  ein Computer. Interner und externer Computerspeicher ...

Gerät  Eingabe von Informationen

Studienleistungen \u003e\u003e Informatik

... von Informationen; Maus - das GerätEinfacherer Einstieg von Informationen  an einen Computer und andere manipulative geräte. Zu geräte  Eingabe von Informationen  Folgendes einschließen geräte  ... das Konzept des Persönlichen umsetzen lagerung von Informationen. Moderne Festplatten ...

Gerät  Ausgabe von Informationen (2)

Abstract \u003e\u003e Informatik

Thema “ Geräte  Ausgabe von Informationen" Der Computer ist universell gerät  zur Verarbeitung von Informationen. ... drucken, es ist bestimmt für lagerung  Daten im Prozess der Erstellung von ... Teams sowie für temporäre lagerung  Schriftkonturen und andere Daten. ...

Informationen, die in natürlichen und formalen Sprachen codiert sind, sowie Informationen in Form von visuellen und akustischen Bildern werden im menschlichen Gedächtnis gespeichert. Jedoch für langzeitlagerung  Informationen, deren Anhäufung und Weitergabe von Generation zu Generation werden genutzt träger  Informationen.

Speichermedium  (Informationsträger) - jedes materielle Objekt oder Medium, das zum Speichern oder Übertragen von Informationen verwendet wird.

Die materielle Natur von Informationsträgern kann unterschiedlich sein: DNA-Moleküle, die genetische Informationen speichern; Papier, auf dem Texte und Bilder gespeichert sind; Magnetband, auf dem Toninformationen gespeichert sind; Foto- und Filmfilme, auf denen grafische Informationen gespeichert sind; Speicherchips, Magnet- und Laserplatten, auf denen Programme und Daten auf einem Computer gespeichert sind, und so weiter.

Alle Speichermedien werden verwendet zum: Aufzeichnen, Speichern, Lesen, Übertragen von Informationen. Bis vor kurzem war Papier das häufigste Informationsmedium. Aber die Zeit vergeht, und die Qualität des Papiers entspricht nicht mehr der modernen Gesellschaft, die sich mit immer mehr Informationen beschäftigt.

Experten zufolge überschreitet die Menge der auf verschiedenen Medien aufgezeichneten Informationen ein Exabyte pro Jahr (1018 Bytes / Jahr). Ungefähr 80% aller dieser Informationen werden in gespeichert digitale Formauf magnetischen und optischen Medien und nur 20% auf analogen Medien (Papier, Magnetbänder, Foto- und Filmfilme).

Beliebig computerinformationen  auf jedem Medium ist in gespeichert binäre (digitale) Form. Unabhängig von der Art der Information (Text, Grafik, Ton) - die Lautstärke kann in Bits und Bytes gemessen werden.

Digitale Speichermedien  - Geräte zum Aufzeichnen, Speichern und Lesen von Informationen in digitale Ansicht.

Auf den ersten Computern wurden Papiermedien verwendet, um die Eingabedaten digital darzustellen - Lochkarten (Pappkarten mit Löchern) und Lochstreifen.

Magnetisch digitale Medien  von Informationen

Im 19. Jahrhundert wurde die Magnetaufzeichnung erfunden. Anfangs wurde es nur zum Speichern von Ton verwendet.

Auf Computern der ersten und zweiten Generation wurde Magnetband als einzige Art von Wechselmedium für externe Speichergeräte verwendet. Ungefähr 500 KB an Informationen wurden mit einem Magnetband auf eine einzelne Spule gelegt.

Seit den frühen 1960er Jahren sind Magnetplatten auf dem Markt: Aluminium- oder Kunststoffplatten, die mit einer mehrere Mikrometer dicken dünnen Magnetpulverschicht beschichtet sind. Informationen auf der Platte befinden sich auf kreisförmigen konzentrischen Spuren.

Ein Gerät, das das Schreiben / Lesen von Informationen ermöglicht, wird als Informationsspeichergerät oder -laufwerk bezeichnet. Magnetplatten sind fest und flexibel, austauschbar und in die Festplatte eines Computers integriert (traditionell als Festplatten bezeichnet).

Magnetisches Prinzip des Schreibens und Lesens von Informationen

In Diskettenlaufwerken (HDD) und Festplattenlaufwerken (HDD) oder Festplatten ist die Grundlage für die Aufzeichnung von Informationen magnetisierung von Ferromagneten in einem Magnetfeld, Informationsspeicherung basiert auf der Erhaltung der Magnetisierung und Informationslesen basiert auf dem Phänomen elektromagnetische Induktion.

Beim Aufzeichnen von Informationen auf flexiblen und harten Magnetplatten bewegt sich der Kopf des Laufwerks mit einem Kern aus weichmagnetischem Material (geringe Restmagnetisierung) entlang der Magnetschicht des magnetisch starren Trägers (große Restmagnetisierung). Dem Magnetkopf wird eine Folge von elektrischen Impulsen (eine Folge von logischen Einheiten und Nullen) zugeführt, die ein Magnetfeld im Kopf erzeugen. Infolgedessen werden Elemente der Oberfläche des Trägers nacheinander magnetisiert (logische Einheit) oder nicht magnetisiert (logische Null). Beim Lesen von Informationen, wenn sich der Magnetkopf über die Oberfläche des Trägers bewegt, verursachen die magnetisierten Abschnitte des Trägers Stromimpulse (das Phänomen der elektromagnetischen Induktion). Die Folgen derartiger Impulse werden entlang des Trunks an gesendet arbeitsspeicher  ein Computer.

Ohne starke Magnetfelder und hohe Temperaturen können die Elemente des Trägers ihre Magnetisierung für lange Zeit (Jahre und Jahrzehnte) beibehalten.

Disketten

Bis vor kurzem waren Personal Computer mit einem Diskettenlaufwerk (HDD) ausgestattet, das in den Preislisten als FDD - Floppy Disk Drive (Diskettenlaufwerk) bezeichnet wird. Disketten selbst werden als Disketten bezeichnet. Der gängigste Diskettentyp mit einem Durchmesser von 3,5 Zoll (89 mm) fasst 1,44 MB an Informationen.

Die 3,5-Zoll-Diskette selbst mit einer darauf abgelagerten Magnetschicht ist in einer Hartplastikhülle eingeschlossen, die die Diskette vor mechanischer Beschädigung und Staub schützt.

Für den Zugriff von magnetischen Schreib- / Leseköpfen auf eine Diskette befindet sich in ihrem Kunststoffgehäuse ein Schlitz, der durch ein Metallventil verschlossen ist. Das Ventil verschiebt sich automatisch, wenn eine Diskette in das Laufwerk eingelegt wird.

In der Mitte der Diskette befindet sich eine Vorrichtung zum Erfassen und Sicherstellen der Drehung der Diskette im Kunststoffgehäuse. Die Diskette wird in das Laufwerk eingelegt und dreht sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit. In diesem Fall ist der Magnetkopf des Laufwerks auf einer bestimmten konzentrischen Spur der Platte (Spur) installiert, auf die aufgezeichnet oder von der Informationen gelesen werden.

Beide Seiten der Diskette sind mit einer Magnetschicht bedeckt und jede Seite hat 80   konzentrische Spuren (Spuren) zum Aufzeichnen von Daten. Jeder Track ist unterteilt in 18   Sektoren, und in jedem Sektor können Sie einen Datenblock der Größe schreiben 512 Bytes.

Wenn Lese- oder Schreibvorgänge ausgeführt werden, dreht sich die Diskette im Laufwerk, und die Lese- / Schreibköpfe werden auf der gewünschten Spur installiert und erhalten Zugriff auf den angegebenen Sektor.

Die Schreib- und Lesegeschwindigkeit von Informationen beträgt ca. 50 Kb / s. Die Diskette dreht sich im Laufwerk mit einer Geschwindigkeit von 360 U / min.

Um Informationen zu speichern, müssen flexible Magnetplatten vor starken Magnetfeldern und Hitze geschützt werden, da solche physikalischen Effekte zur Entmagnetisierung des Mediums und zum Verlust von Informationen führen können.

Disketten werden derzeit eingestellt.

Festplattenlaufwerke

Eine Festplatte (HDD) oder, wie es oft genannt wird, eine Festplatte oder festplatte (Festplatte), ist der Hauptspeicherort für Daten pC. In den Preislisten sind Festplatten als HDD angegeben - Festplattenlaufwerk(Festplatte).

Der Ursprung des Namens "Winchester" hat zwei Versionen. Dem ersten zufolge hat IBM ein Festplattenlaufwerk entwickelt, auf das jeweils 30 MB Daten passen und das den Codenamen 3030 trägt. Die Legende besagt, dass das Gewehr Winchester 3030 den Westen erobert hat. Die Entwickler des Geräts hatten die gleichen Absichten.

Gemäß einer anderen Version leitet sich der Name des Geräts vom Namen der Stadt Winchester in England ab, in der IBM eine Technologie zur Herstellung eines schwimmenden Kopfes für Festplattenlaufwerke entwickelt hat. Dank seiner aerodynamischen Eigenschaften schwimmt der mit dieser Technologie hergestellte Schreib- / Lesekopf im Luftstrom, der sich während der schnellen Drehung der Platte bildet.

Winchester  stellt eine oder mehrere Festplatten (aus Aluminium, Keramik oder Glas) dar, die auf einer Achse angeordnet und mit magnetischem Material beschichtet sind und die zusammen mit Schreib- / Leseköpfen, Elektronik und allen Mechanismen, die für die Rotation der Festplatte und die Positionierung des Kopfes erforderlich sind, in einem versiegelten Gehäuse eingeschlossen sind.

Auf einer Motorspindel montiert, drehen sich die Scheiben mit hoher Geschwindigkeit (7.200 U / min), und die Informationen werden von Magnetköpfen gelesen / geschrieben, deren Anzahl der Anzahl der zum Speichern von Informationen verwendeten Oberflächen entspricht.

Die Geschwindigkeit beim Schreiben und Lesen von Informationen von Festplatten ist recht hoch - sie kann 300 MB / s erreichen.

Kapazität von modernem festplatten  (Stand November 2010) erreicht 3.000 GB (3 Terabyte).

Es gibt tragbare Festplatten - diese sind nicht in der Systemeinheit installiert, sondern werden über einen parallelen Anschluss oder über eine Verbindung mit dem Computer verbunden uSB-Anschluss.

Festplatten verwenden daher eher zerbrechliche und winzige Elemente (Trägerplatten, Magnetköpfe usw.), um Informationen und Leistung zu erhalten festplatten  Während des Betriebs ist ein Schutz vor Stößen und starken Änderungen der räumlichen Ausrichtung erforderlich.

Plastikkarten

Im Bankensystem sind Plastikkarten weit verbreitet. Sie nutzen auch das magnetische Prinzip der Erfassung von Informationen, mit denen Geldautomaten, Registrierkassen, die mit dem Information-Banking-System verbunden sind, arbeiten.

Wir haben die größte Infobase in RuNet, so dass Sie jederzeit Anfragen finden können

Dieses Thema gehört zu der Sektion:

Informatik

Antworten auf Offset. Informatik als wissenschaftliche Disziplin. Das Konzept der Information. Informationsdienste und Produkte. Straftaten des Informationsrechts. Diskrete (digitale) Darstellung von Informationen. Das Prinzip des Computers.

Dieses Material enthält Abschnitte:

Informatik als wissenschaftliche Disziplin

Konzept der Information

Informatisierung. Computerisierung Die Rolle der Informationstätigkeit in der modernen Gesellschaft

Informationsrevolution. Industriegesellschaft

Informationsgesellschaft. Informationskultur

Informationsquellen der Gesellschaft

Informationsdienste und Produkte. Entwicklungsstadien der technischen Mittel und Informationsressourcen

Arten professioneller menschlicher Informationsaktivitäten unter Verwendung technischer Mittel und Informationsressourcen

Rechtsnormen im Zusammenhang mit Informationen, Straftaten im Informationsbereich, Maßnahmen zu ihrer Verhinderung

Informationen

(von lat informatio  - "Klärung, Präsentation, Bewusstsein") - Informationen über etwas, unabhängig von der Form ihrer Präsentation.

Arten von Informationen:

• Ton
• Text
• Numerisch
• Videoinformationen
• Grafik

Grafik

Die erste Ansicht, für die eine Methode zum Speichern von Informationen über die Umgebung in Form von Höhlenmalereien und später in Form von Gemälden, Fotografien, Diagrammen, Zeichnungen auf Papier, Leinwand, Marmor und anderen Materialien, die Bilder der realen Welt darstellen, implementiert wurde.

Ton

- Die Welt um uns herum ist voller Geräusche und die Aufgabe ihrer Speicherung und Vervielfältigung wurde 1877 mit der Erfindung der Tonaufzeichnungsgeräte gelöst. Es handelt sich um Musikinformationen - für diese Art der Codierung wurde die Verwendung von Sonderzeichen erfunden, die es ermöglicht, sie ähnlich wie grafische Informationen zu speichern.

Text

- eine Methode zur Codierung menschlicher Sprache mit Sonderzeichen - Buchstaben und verschiedene Völker haben unterschiedliche Sprachen und verwenden unterschiedliche Sätze von Buchstaben, um Sprache anzuzeigen.

Numerisch

- Ein quantitatives Maß für Objekte und ihre Eigenschaften in der Umwelt. Ähnlich wie bei Textinformationen wird die Codierungsmethode verwendet, um sie mit Sonderzeichen (Zahlen) anzuzeigen, und die Codierungssysteme (Nummerierungssysteme) können unterschiedlich sein.

Speichermedium

- jedes materielle Objekt oder Medium, das in der Lage ist, in / auf ihm aufgezeichnete Informationen ausreichend lange in seiner Struktur zu speichern. Ein Speichermedium kann ein beliebiges Objekt sein, von dem aus ein Lesen (Lesen) der auf ihm verfügbaren Informationen möglich ist.

Arten von digitalen Speichermedien:

• Bandmedien
• Diskettenlaufwerke
• Festplattenlaufwerke
• Optische Laufwerke
• Flash-Speicher

  Magnetband

- ein magnetisches Aufzeichnungsmedium, bei dem es sich um ein dünnes flexibles Band handelt, das aus einer Basis und einer magnetischen Arbeitsschicht besteht. Die Arbeitseigenschaften eines Magnetbandes sind durch seine Empfindlichkeit während der Aufnahme und Signalverzerrung während der Aufnahme und Wiedergabe gekennzeichnet.

Diskette

- tragbares magnetisches Speichermedium zur Mehrfachaufzeichnung und Speicherung relativ kleiner Daten. Typischerweise ist eine Diskette eine flexible Kunststoffplatte, die mit einer ferromagnetischen Schicht beschichtet ist. Diese Platte befindet sich in einem Kunststoffgehäuse, das die Magnetschicht vor physischen Beschädigungen schützt.

Festplatte

- eine Direktzugriffsspeichervorrichtung, die auf dem Prinzip der magnetischen Aufzeichnung basiert. Es ist das Hauptdatenspeichergerät in den meisten Computern. Die Kapazität moderner Festplatten erreicht 4000 GB (4 Terabyte) und liegt nahe bei 5 TB.

Optische Disks haben normalerweise eine wärmebehandelte Basis aus Polycarbonat oder Glas. Die Informationsoberfläche der optischen Disks ist mit einer Millimeter-Schicht aus haltbarem transparentem Kunststoff (Polycarbonat) bedeckt. Bei der Aufzeichnung und Wiedergabe auf optischen Disks spielt der Laserstrahl die Rolle des Signalwandlers. Die Informationskapazität einer optischen Platte beträgt 1 GB (mit einem Plattendurchmesser von 130 mm) und 2-4 GB (mit einem Durchmesser von 300 mm).

Flash-Speicher

- Eine Art nichtflüchtiger wiederbeschreibbarer Halbleiterspeicher. Der Flash-Speicher kann so oft gelesen werden, wie Sie möchten, aber Sie können nur eine begrenzte Anzahl von Schreibvorgängen in einen solchen Speicher ausführen (normalerweise etwa zehntausend Mal). Die Speicherkapazität reicht von 200 Megabyte bis 1 TB.