Физические Основы хранени информации

1.

Выполнил:
ученик 10 класса
Михайличенко Д.А.

2.

Хранение информации – процесс такой же древний, как и жизнь
человеческой цивилизации.
Человек хранит информацию в собственной памяти, а также в
виде записей на различных внешних (по отношению к человеку)
носителях: на камне, папирусе, бумаге, магнитных и оптических
носителях и пр. Благодаря таким записям информация передается не
только в пространстве (от человека к человеку), но и во времени —
из поколения в поколение.

3.

Изобретения человечества для хранения информации
Несколько тыс. лет до н.э. – наскальные рисунки.
Изобретение бумаги (Китай. II-IV века н.э.).
Первый печатный станок (1440 г. н.э.).
Изобретение фотографии (первая половина XIX века).
1895 г. – первый кинофильм.
7 августа 1944. Первый в мире компьютер.

4.

Несколько тыс. лет до н.э. – наскальные рисунки.

5.

Изобретение бумаги
Считается, что первое производство бумаги связано с именем китайского
сановника Цай Луня и относится к 105 году нашей эры. Но это не единственная
версия. Дело в том, что при археологических раскопках в Китае, в северной
провинции Шаньси, в середине прошлого века, была обнаружена древняя гробница.
Так вот, в ней, наряду с другими интересными вещами, были обнаружены
небольшие кусочки бумаги. Возраст гробницы - II век до нашей эры.

6.

1440 г. Построен первый печатный станок, для создания книг

7.

1839 г. – появилась фотография
Старейшая сохранившаяся фотография
«Вид из окна в Ле Гра», 1826 год

8.

1895 — Первый кинофильм
Впервые фильм был показан 22 марта 1895 года на конференции, посвящённой
развитию французской фотопромышленности. Этот же фильм открыл
знаменитый первый платный киносеанс из десяти фильмов в Париже в подвале
«Гран-кафе» на бульваре Капуцинов 28 декабря 1895 года.

9.

7 августа 1944. Первый в мире компьютер.
Первым в мире компьютером был американский программируемый
компьютер, который разработал и построил в 1941 году гарвардский
математик Говард Эйксон при сотрудничестве четырёх инженеров компании
IBM, по заказу которой компьютер и разрабатывался. Компьютер был создан
на основе идей Чарльза Бэббиджа.
Официальный запуск самого первого в мире компьютера под названием
«Марк 1» был проведён после успешных тестов 7 августа 1944 года.
Компьютер расположили в стенах Гарвардского университета.

10.

Современные носители информации
В процессе развития человечества существовали разные способы
хранения информации, которые совершенствовались с течением
времени. Поиск надежных и доступных способов хранения
информации идет и по сей день.

11.

Ленточные носители информации
Магнитная лента – носитель магнитной записи, представляющий
собой тонкую гибкую ленту, состоящую из основы и магнитного рабочего
слоя. Рабочие свойства магнитной ленты характеризуются её
чувствительностью при записи и искажениями сигнала в процессе записи
и воспроизведения.

12.

Дисковые носители информации
Дисковые носители информации относятся к машинным носителям с
прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что ПК может
«обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой
информацией или куда нужно записать новую информацию.
Накопители на дисках наиболее разнообразны:
- Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), они же флоппи-диски, они
же дискеты
- Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), они же винчестеры (в
народе просто «винты»)
- Накопители на оптических компакт-дисках:
CD-ROM (Compact Disk ROM)
DVD-ROM

13.

Накопители на гибких магнитных дисках
Дискета – портативный магнитный носитель информации,
используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно
небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в
1970-х – начале 2000-х годов. Вместо термина «дискета» иногда
используется аббревиатура ГМД – «гибкий магнитный диск»
(соответственно, устройство для работы с дискетами называется НГМД –
«накопитель на гибких магнитных дисках».
Эта пластинка помещается в пластмассовый корпус, защищающий
магнитный слой от физических повреждений. Оболочка бывает гибкой
или прочной. Запись и считывание дискет осуществляется с помощью
специального устройства – дисковод (флоппи-дисковод).

14.

Накопители на жестких магнитных дисках
В качестве накопителей на
жестких
магнитных
дисках
широкое распространение в ПК
получили
накопители
типа
«винчестер».
Термин винчестер возник из
жаргонного названия первой
модели жесткого диска емкостью
16 КВ (IBM, 1973 г.), имевшего 30
дорожек по 30 секторов, что
случайно совпало с калибром
30/30 известного охотничьего
ружья «Винчестер».

15.

Накопители на оптических дисках
Компакт-диск («CD», «Shape CD», «CD-ROM», «КД ПЗУ») – оптический носитель
информации в виде диска с отверстием в центре, информация с которого считывается
с помощью лазера. Оптические диски имеют обычно поликарбонатную или
стеклянную термообработанную основу. Рабочий слой оптических дисков
изготавливают в виде тончайших плёнок легкоплавких металлов (теллур) или сплавов
(теллур-селен, теллур-углерод, теллур-селен-свинец и др.), органических красителей.
Информационная поверхность оптических дисков покрыта миллиметровым слоем
прочного прозрачного пластика (поликарбоната).
Широкое
применение
в
качестве
носителя
информации
получили
также магнитооптические компакт-диски типа RW (ReWriteble).
В настоящее время оптические (лазерные) диски являются наиболее надёжными
материальными носителями документированной информации, записанной цифровым
способом.

16.

Электронные носители информации
Вообще
говоря,
все
рассмотренные ранее носители тоже
косвенно связаны с электроникой.
Однако имеется вид носителей, где
информации
хранится
не
на
магнитных/оптических дисках, а в
микросхемах
памяти.
Эти
микросхемы выполнены по FLASHтехнологии,
поэтому
такие
устройства иногда называют FLASHдисками (в народе просто «флэшка»).
Флэш-память (англ. Flash-Memory) –
разновидность
твердотельной
полупроводниковой энергонезависимой
перезаписываемой памяти. Флэш-память
может быть прочитана сколько угодно
раз, но писать в такую память можно
лишь ограниченное число раз (обычно
около 10 тысяч раз).

17.

Общее понятие о хранении информации
Хранение информации – это способ распространения информации в
пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее
носителя (книга – библиотека, картина – музей, фотография – альбом).
Этот процесс такой же древний, как и жизнь человеческой цивилизации.
Информационная система – это хранилище информации, снабженное
процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации.
Наличие таких процедур – главная особенность информационных систем,
отличающих их от простых скоплений информационных материалов.

18.

От информации к данным
Человек по-разному подходит к хранению информации. Все зависит от
того сколько ее и как долго ее нужно хранить. Если информации немного ее
можно запомнить в уме. Нетрудно запомнить имя своего друга и его
фамилию. А если нужно запомнить его номер телефона и домашний адрес
мы пользуемся записной книжкой. Когда информация запомнена (сохранена)
ее называют данные.
Данные в компьютере имеют различное назначение. Некоторые из них
нужны только в течение короткого периода, другие должны храниться
длительное время. Вообще говоря, в компьютере есть довольно много
«хитрых» устройств, которые предназначены для хранения информации.
Например, регистры процессора, регистровая КЭШ-память и т.п. Но
большинство «простых смертных» даже не слышали таких «страшных»
слов. Поэтому мы ограничимся рассмотрением оперативной памяти (ОЗУ) и
постоянной памяти, к которой относятся уже рассмотренные нами носители
информации.

19.

Виды памяти персонального компьютера
Компьютерная память (устройство хранения информации, запоминающее устройство) —
часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных,
используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Задачей компьютерной памяти
является хранение в своих ячейках состояния внешнего воздействия, запись информации. Эти
ячейки могут фиксировать самые разнообразные физические воздействия (см. Классификация по
физическому принципу). Они функционально аналогичны обычному электромеханическому
переключателю и информация в них записывается в виде двух чётко различимых состояний — 0 и
1 («выключено»/«включено»). Специальные механизмы обеспечивают доступ (считывание,
произвольное или последовательное) к состоянию этих ячеек.
Классификация видов памяти
Память
Энергозависимая (оперативная
память или ОЗУ, кэш-память,
буферная)
Статическая
Энергонезависимая
Только для чтения
Динамическая
СD-R, DVD-R,
Blue ray - диски
Перезаписываемая
СD-RW, DVD-RW,
Blue ray - диски
Флеш-карты
Жёсткий диск (HDD)

20.

Определения
Энергозависимая память – ЗУ, записи в которых стираются при отключении
электропитания
Энергонезависимая память – ЗУ, записи в которых не стираются при отключении
электропитания
Оперативная память (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) —
память, часть системы памяти ЭВМ, в которую процессор может обратиться за одну
операцию
Статическая память — энергозависимая память, которой для хранения информации
достаточно сохранения питающего напряжения
Динамическая память — энергозависимая память, в которой информация со
временем разрушается (деградирует), и, кроме подачи электропитания, необходимо
производить её периодическое восстановление (регенерацию)
Кэш-память (или буферная память, буфер) — память, предназначенная для
временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами или
программами

21.

Кэш-память
Кэш-память — это высокоскоростная память произвольного доступа, используемая
процессором компьютера для временного хранения информации. В кэш-памяти
находятся команды процессора и
данные, которые с наибольшей степенью
вероятности будут им запрошены.
Кэш-память (от фр. cacher — прятать) — промежуточный буфер с быстрым
доступом, содержащий копию той информации, которая хранится в памяти с менее
быстрым доступом, но с наибольшей вероятностью может быть оттуда запрошена.
Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка исходных данных из медленной
памяти или их перевычисление, за счёт чего уменьшается среднее время доступа.
Кэш центрального процессора разделён на несколько уровней. Для универсальных
процессоров — до 3. Кэш-память уровня N+1 как правило больше по размеру и
медленнее по скорости обращения и передаче данных, чем кэш-память уровня N.

22.

Оперативная память компьютера
Самый быстрый способ запомнить данные – это записать их в электронные
микросхемы. Такая память называется оперативной памятью. Оперативная
память состоит из ячеек. В каждой ячейке может храниться один байт данных.
У каждой ячейки есть свои адрес. Можно считать, что это как бы номер ячейки,
поэтому такие ячейки еще называют адресными ячейками. Когда компьютер
отправляет данные на хранение в оперативную память, он запоминает адреса, в
которые эти данные помещены. Обращаясь к адресной ячейке, компьютер
находит в ней байт данных.
Адресная ячейка оперативной памяти хранит один байт, а поскольку байт
состоит из восьми битов, то в ней есть восемь битовых ячеек. Каждая битовая
ячейка микросхемы оперативной памяти хранит электрический заряд.
Заряды не могут храниться в ячейках долго – они «стекают». Всего за несколько
десятых долей секунды заряд в ячейке уменьшается настолько, что данные
утрачиваются.

23.

Дисковая память
Для постоянного хранения
данных используют носители
информации. Компакт диски и
дискеты имеют относительно
небольшое
быстродействие,
поэтому
большая
часть
информации,
к
которой
необходим
постоянный
доступ, хранится на жестком
диске. Вся информация на
диске хранится в виде файлов.
Для управления доступом к
информации
существует
файловая система. Имеется
несколько типов файловых
систем.

24.

Структура данных на диске
Чтобы данные можно было не только записать на жесткий диск, а потом еще и
прочитать, надо точно знать, что и куда было записано. У всех данных должен
быть адрес. У каждой книги в библиотеке есть свой зал, стеллаж, полка и
инвентарный номер – это как бы ее адрес. По такому адресу книгу можно найти.
Все данные, которые записываются на жесткий диск, тоже должны иметь адрес,
иначе их не разыскать.

25.

Файловые системы
Стоит отметить, что структура данных на диске зависит от типа файловой системы.
Все файловые системы состоят из структур, необходимых для хранения и управления
данными. Эти структуры обычно включают загрузочную запись операционной
системы, каталоги и файлы. Файловая система также исполняет три главных функции:
Отслеживание занятого и свободного места
Поддержка имен каталогов и файлов
Отслеживание физического местоположения каждого файла на диске.
Различные файловые системы используются различными операционными
системами (ОС). Некоторые OС могут распознавать только одну файловую систему, в
то время как другие OС могут распознавать несколько. Некоторые из наиболее
распространенных файловых систем:
FAT (FileAllocationTable)
FAT32 (FileAllocationTable 32)
NTFS (New Technology File System)
HPFS (High Performance File System)
NetWareFileSystem
Linux Ext2 и LinuxSwap

26.

Таким образом, хранение информации является
неотъемлемой частью любой деятельности человека. Во
все времена использовалась информация. Для того, чтобы
она не терялась ее нужно было хранить. Для этого
создавались средства хранения информации.