Засоби накопичення інформації

ВСТУП

Накопичення знань - основа основ будь-якої цивілізації. Але людська пам'ять недосконала і не здатна вмістити усі знання і досвід, які переходять з покоління в покоління. Тому з прадавніх часів люди використовували різноманітні носії інформації, від каменю і шкур тварин до оптичних дисків та карт пам’яті. У нашому житті ми практично щодня маємо справу із засобами накопичення і більшість людей не мають уявлення про історію їх еволюції. 

Носій інформації – це будь-який матеріальний об'єкт або середовище, який містить (несе) інформацію та здатний певний час зберігати у своїй структурі занесену в/на нього інформацію. Це може бути камінь, дерево, папір, метал, пластмаса, кремній (й інші види напівпровідників), стрічка з намагніченим шаром (у бобінах і касетах), пластик із спеціальними властивостями (для оптичного запису CD, DVD і т. д.), ЕМІ (електромагнітне випромінювання) і тому подібне.

Якісний стрибок в розвитку засобів накопичення інформації стався тоді, коли людині потрібно було навчити машину розуміти записану інформацію.

Часто носій інформації розміщується в захисній оболонці, що підвищує надійність його збереження. Наприклад: паперові листи - в обкладинку, мікросхему пам'яті - в пластик (смарт-карта), магнітну стрічку - в корпус.

Носії інформації використовують для:

- запису;

- зберігання;

- читання;

- передачі (поширення);

- створення витворів мистецтва.

Носії інформації класифікують:

1. За природою носія:

• хвильо – звукові (звукові, електромагнітні і інш. хвилі);

• речово-предметні (книги, листи, археологічні і палеонтологічні знахідки, апаратні запам’ятовуючі пристрої);

• біохімічні (ДНК, РНК і т. д.).

2. За походженням:

• природні;

• штучні.

3. За основним призначенням:

• основні (джерело і одержувач інформації);

• проміжні (лінії зв'язку і їх елементи, перетворювачі);

• функціональні (санкціоновані елементи систем і ліній зв'язку);

• паразитні (несанкціоновані елементи систем і ліній зв'язки);

• загального призначення;

• спеціалізовані (наприклад, тільки для цифрового запису).

4. За кількістю циклів запису :

• для одноразового запису;

• для багатократного запису;

5. За довговічністю:

• для довготривалого зберігання (припинення виконання функції носія обумовлене обставинами випадковими);

• для короткочасного зберігання (припинення функції обумовлене процесами закономірними, що призводять до неминучої деградації носія);

У загальному випадку межі між цими різновидами носіїв досить розпливчаті і можуть варіюватися залежно від ситуації і зовнішніх умов.

1 Застарілі носії інформації

1.1 Перфокарти та перфострічки

(1808 рік. Об'єм пам'яті: до 100 Кб.)

Ера комп'ютерів почалася набагато раніше, ніж думають більшість з нас. Перші комп’ютери могли проводити малу кількість розрахунків за допомогою звичайного паперу. Вірніше, паперової стрічки, намотаної на бобіни. Інформація на ній зберігалася у вигляді певної послідовності отворів. Машини типу Colossus Mark I (1944 рік випуску) працювали з даними в ручному режимі. Паперові перфоровані стрічки вводилися як папір в принтер в реальному часі. Пізніше комп’ютери могли зчитувати програми із стрічки. Результат машина видавала, пробиваючи отвори в перфострічці. Наприклад, Manchester Mark I (1949 р.), зчитував код із стрічки і завантажував його в примітивну електронну пам'ять. Перфорована стрічка використовувалася для запису і читання даних понад тридцять років. Це був початок нової ери - інформаційного розквіту людства.

Історія перфокарт починається з початку XIX століття, коли вони використовувалися для управління ткацькими верстатами. В 1808 році, французький винахідник Жозеф Марі Жаккар створив верстат для виробництва тканин із складним візерунком. Унікальність цього пристрою полягала в тому, що була фактично спроектована і побудована перша програмно керована машина. Послідовність дій верстата при створенні візерунка записувалася на спеціальних картонних перфорованих картах у вигляді пробитих в певному порядку отворів.

У 1890 році Герман Холлеріт застосував перфокарту для обробки даних перепису населення в США. Саме він знайшов компанію (майбутню IBM), яка використовувала такі карти у своїх рахункових машинах. У 1950-х роках IBM вже використовувала перфокарти для зберігання і введення даних, а незабаром цей носій стали застосовувати і інші виробники. На той час були поширені 80-стовпчикові карти. В них для одного символу відводився окремий стовпець.

Ще в 2002 році IBM все ще продовжувала розробки в області технології перфокарт. Правда, в XXI столітті компанію цікавили картки розміром з поштову марку, здатні зберігати до 25 мільйонів сторінок інформації.

Перфострічка вперше з'явилася в 1846 році і використовувалася для того, щоб посилати телеграми. Отвори в них розташовувалися в 5 рядів, а для передачі даних використовувався код Бодо.  Пізніше комп'ютерні перфострічки мали ширину 7 або 8 рядів і використовували для запису ASCII код.

Подібні носії інформації використовувалися аж до середини 80-х, коли їх остаточно витіснили магнітні носії.

1.2 Магнітна стрічка

(50-і роки)

Перфокарти і перфострічки, при усіх своїх перевагах і багатій історії, мали два великі недоліки. Перший - дуже низька інформаційна місткість. На стандартній перфокарті поміщалося всього 80 символів або близько 100 байт, для зберігання одного мегабайта інформації знадобилося б більше десяти тисяч перфокарт. Другий - низька швидкість зчитування: пристрій введення міг обробити максимум 1000 перфокарт за хвилину, тобто всього 1,6 кілобайта в секунду. Третій - неможливість перезапису. Один лишній отвір - і носій інформації стає непридатним.

В середині XX століття був запропонований новий принцип зберігання інформації, заснований на явищі залишкового намагнічення деяких матеріалів. Принцип дії наступний: поверхня носія виготовляється з феромагнетика, на який діють магнітним полем і на матеріалі зберігається залишкова намагніченість речовини. Потім її і реєструють зчитуючі пристрої.

Першими розробками цієї технології стали магнітні карти, які за розміром і функціями співпадали із звичайними перфокартами. Але широкого поширення вони не набули і незабаром були витіснені більш місткими і надійними накопичувачами на магнітних стрічках.

Ці запам’ятовуючі пристрої активно використовувалися в мейнфреймах з 50-х років. Спочатку вони мали вигляд великих шаф із стрічкопосувним механізмом, котушками зі стрічкою, на яку і відбувався запис інформації. Ця технологія використовується до цього дня у стримерах.

Разом з виходом першого американського комерційного комп'ютера UNIVAC I (1951) почалася ера магнітної плівки. Першопроходцем знову стала компанія IBM. Магнітна стрічка складалася із  дуже тонкої смуги пластика, покритого магніточутливою речовиною,  і намотувалася відкритим способом на котушку. Машини записували і зчитували дані за допомогою спеціальних магнітних голівок, вбудованих в привід бобін. Магнітна стрічка широко використовувалася в багатьох моделях комп'ютерів (особливо мейнфреймах і міні-комп'ютерах) аж до 1980-х, поки не винайшли стрічкові картриджі.

Пізніше магнітна стрічка отримала величезне визнання і поширеність у формі компакт-касет.

Компакт-диск-касета була винайдена компанією Philips. Вона мала вигляд двох невеликих котушок магнітної плівки, розміщеної в пластиковому корпусі. Саме у такому форматі в 1960-х роках робилися аудіозаписи. HP використовувала такі касети у своєму десктопі HP 9830 (1972), дані на них можна було завантажувати із звичайного аудіоплеєра.

Пізніше, у 80 – 90-х роках, компакт-касети широко використовувались для запису і відтворення аудіо. Далі ця технологія стала використовуватись для збереження відео: з’явилася відеокасета. Для запису і відтворення відеокасет використовувались відеокамера чи відеомагнітофон.

1.3 Стрічкові картриджі

У 1960-х виробники комп'ютерів почали розміщувати рулони магнітної стрічки в мініатюрні пластикові картриджі. Від своїх попередниць, бобін, вони відрізнялися великим терміном життя, портативністю і зручністю. Найбільшого поширення вони набули в 1970 – 1980 роки. Як і бобіни, картріджі виявилися дуже гнучкими носіями: якщо треба було записати дуже багато інформації, в картридж просто поміщалося більше стрічки.

1.4 Стример

Це запам’ятовуючий пристрій, виконаний у вигляді компактного картриджа з магнітною стрічкою. Він призначений для резервного копіювання інформації. Їх місткість складає до 4 Тб. Але для будь-яких інших завдань вони практично непридатні із-за низької швидкості доступу до даних. Причина в тому, що вся інформація записується на магнітну стрічку, щоб дістати доступ до файлу, необхідно перемотати плівку до потрібної ділянки.

Сьогодні стрічкові картріджі типу 800-гігабайтного LTO Ultrium (стримери) використовуються для масштабної підтримки серверів, хоча в останні роки їх популярність впала зважаючи на більшу зручність перенесення даних з вінчестера на вінчестер.

1.5 Перші знімні диски

У 1963 році IBM представила перший вінчестер зі знімним диском – IBM 1311. Це був набір взаємозамінних дисків. Кожен набір складався з шести дисків діаметром 14 дюймів, що містили до 2 Мб інформації. У 1970-х багато вінчестерів підтримували такі дискові набори. Особливо часто їх використовували виробники мінікомп'ютерів для продажу програмного забезпечення.

1.6 Гнучкий диск – дискета

(1969 рік)

Перший, так званий, гнучкий диск був уперше представлений в 1969 році.

У 1971 році на світі з'явилася перша дискета IBM. Це був покритий магнітною речовиною 8-дюймовий гнучкий диск, розміщений в пластиковому корпусі. Користувачі швидко зрозуміли, що флопі-диски швидші, дешевші і компактніші, ніж стопки перфокарт. У 1976 році один з творців першої дискети, Алан Шугарт, запропонував її новий формат - 5,25-дюймів. У такому розмірі дискета проіснувала до кінця 1980-х, поки не з'явилися 3.5-дюймові дискети Sony.

Принципово інший підхід до запису даних використовується в дискетах. Дискети з'явилися для задоволення потреби користувачів у кишенькових носіях інформації. Існує декілька форматів дискет залежно від діаметру магнітного диска усередині. Перші дискети, що з'явилися в 1971 році, були 8-дюймовими, тобто з діаметром диска в 203 мм. Об'єм записуваної інформації складав 80 кілобайт. Вже через два роки цей показник збільшився до 256 кілобайт, а до 1975-го - до 1000 Кб!

У 1976 році з'явилися 5-ти дюймові (133 мм) дискети. Їх об'єм спочатку складав всього 110 Кб. Але технологія удосконалювалася, і вже в 1984 році з'явилися дискети "високої щільності запису" об'ємом 1,2 Мб. У тому ж 1984 році з'явилися 3,5-дюймові дискети, які вже можна по праву назвати кишеньковими. За легендою, розмір в 3,5 дюйми (88 мм) був вибраний за принципом, що б вона поміщалася в нагрудну кишеню сорочки. Об'єм цього носія спочатку складав 720 Кб, але швидко збільшився до класичних 1,44 Мб. Пізніше, в 1991 році, з'явилися 3,5-дюймові дискети Extended Density розширеної щільності, що вміщували 2,88 Мб. Але вони широкого поширення не набули, оскільки для роботи з ними вимагався спеціальний пристрій.

Подальшим розвитком цієї технології став знаменитий Zip. У 1994 році компанія Iomega випустила на ринок накопичувач рекордної на ті часи місткості - 100 Мб. Принцип дії Iomega Zip той же, що і у звичайних дискет, але завдяки високій щільності запису виробникові вдалося добитися і рекордної місткості запам’ятовуючого пристрою. Але Zip виявилися досить ненадійними і дорогими, тому не змогли зайняти нішу тридюймових дискет, а згодом і зовсім були витиснені досконалішими пристроями.

У 1980-х багато компаній спробували створити альтернативу 3,5’ дискеті. Один такий винахід (на фото вгорі в центрі) важко назвати дискетою: картридж ZX Microdrive складався з мотка магнітної стрічки, за принципом восьмидоріжкової касети. Інший експериментатор, Apple, створив дискету FileWare (справа), яка поставлялася разом з першим комп'ютером Apple Lisa, a також 3-дюймовий Compact Disk (внизу ліворуч) і рідкісну зараз 2-дюймову дискету LT - 1 (вгорі ліворуч), що використалася виключно в ноутбуку Zenith Minisport 1989 року випуску. Інші експерименти завершилися створенням продуктів, які стали нішевими і не змогли повторити успіх своїх 5,25-дюймовою і 3,5-дюймовою попередниць. 

1.7 ROM - картридж

ROM – картридж – це плата, що складається з постійно запам’ятовуючого пристрою (ROM) і конектора. Сфера застосування таких картриджів – комп'ютерні ігри та програми. Так, в 1976 році компанія Fairchild випустила ROM - картридж для запису ПО під відеоприставку Fairchild Channel F. Незабаром під використання ROM - картриджів були адаптовані і домашні комп'ютери типу Atari 800 (1979) або TI - 99/4 (1979). ROM картриджі були прості у використанні, але відносно дорогі.

2. Сучасні накопичувачі інформації

2.1 Жорсткий диск (вінчестер)

Жорсткий диск винайдений в 1956 році, але продовжує використовуватися і постійно удосконалюватися. Жорсткий диск, Hard Disk Drive, є основним запам’ятовуючим пристроєм практично в усіх сучасних комп'ютерах.

В цілому принцип дії жорстких дисків заснований на явищі залишкового намагнічення матеріалів. Безпосереднім носієм інформації в жорсткому диску є блок з однієї або декількох круглих пластин, покритих феромагнетиком. Зчитуюча голівка, рухаючись над поверхнею дисків, що обертаються з високою швидкістю, записує інформацію шляхом намагнічення мільярдів крихітних областей (доменів) або зчитує дані за рахунок реєстрації залишкового магнітного поля.

Найменшим осередком інформації в даному випадку є один домен, який може бути або логічним нулем, або одиницею. Таким чином, чим менше розміри одного домену, тим більше даних можна розмістити на один жорсткий диск.

Перший HDD з'явився в 1956 році. Пристрій складався з 50 дисків діаметром 600 мм кожен, що оберталися із швидкістю 1200 об/хв. Розміри цього HDD були великі, а місткість складала лише 5 Мб.

Відтоді щільність запису на жорстких дисках збільшилася більш ніж в 60 млн. разів. Упродовж останнього десятиліття компанії-виробники стабільно подвоювали місткість дисків щороку, але зараз цей процес припинився: досягнута максимально можлива щільність запису для сучасних матеріалів.

Найбільш поширений зараз так званий паралельний запис. Сенс його в тому, що феромагнетик, на який здійснюється перенесення даних, складається з безлічі атомів. Деяка кількість таких атомів разом складає домен - мінімальний осередок інформації. Зменшення розмірів домену можливе тільки до певної межі, оскільки атоми феромагнетику взаємодіють один з одним і в місці стику логічного нуля і одиниці (областей з протилежно спрямованими магнітними моментами) можуть втратити стабільність. Тому вимагається певна буферна зона, що забезпечує надійність зберігання інформації.

При паралельному записі магнітні частки розміщені таким чином, що вектор магнітної спрямованості розташовується паралельно площини диска. З точки зору технології це найпростіше рішення. В той же час при такому записі сила взаємодії між доменами найбільш висока, тому потрібна велика буферна зона, і, отже, більший розмір самих доменів. Отже максимальна щільність при паралельному записі складає близько 23 Гбіт/см2.

Подальше збільшення місткості жорстких дисків можливе за рахунок збільшення кількості робочих пластин в пристрої, але цей спосіб на практиці реалізувати не можливо. Розміри сучасних HDD стандартизовані, а кількість використовуваних в них дисків обмежена за конструктивними вимогами.

Є і інший шлях - використання нового типу запису. З 2005 року у продажі можна знайти жорсткі диски, що використовують метод перпендикулярного запису. При такому записі магнітні частки розташовуються перпендикулярно поверхні диска. Завдяки цьому домени слабо взаємодіють один з одним, оскільки їх вектори намагніченості розташовуються в паралельних площинах. Це дозволяє збільшити щільність інформації – до 60-75 Гбіт/см2, тобто в 3 рази більше, ніж при паралельному записі.

Але найперспективнішою вважається технологія HAMR. Це так званий метод теплового магнітного запису. По суті HAMR - подальший розвиток технології перпендикулярного запису, з тією лише різницею, що у момент запису потрібний домен піддається короткочасному (біля піко секунди) точковому нагріву лазерним променем. Завдяки цьому голівка може намагнічувати дуже дрібні ділянки диска. У відкритому продажі HAMR - HDD поки що немає, але дослідні зразки демонструють рекордну щільність запису - 150 Гбіт/см2. Надалі, на думку представників компанії Seagate Technology, щільність вдасться збільшити до 7,75 Тбіт/см2, що майже в 350 разів вище за граничну щільність для паралельного запису.

2.2 SSD диск

SSD (solid state drive, твердотільний накопичувач) – це енергонезалежний запам'ятовуючий пристрій, який використовує флеш-пам'ять для зберігання інформації.

До твердотілих накопичувачів відносять і USB-флешок. Як видно, відмінностей не так багато. По суті SSD – це велика флешка. На відміну від флешок, SSD використовується мікросхема DDR DRAM кеш-пам'яті.

Зліва показано один чіп NAND-пам'яті SanDisk. Як і SRAM, він використовується в кешах ЦП та GPU. Він заповнений мільйонами «осередків», створених із модифікованих транзисторів із плаваючим затвором. У них використовується висока напруга для запису та стирання заряду в окремих ділянках транзистора. При зчитуванні комірки на ділянку подається знижена напруга.

Якщо осередок не заряджений, то при подачі зниженої напруги струм проходить. Це дає системі зрозуміти, що осередок має стан 0; у протилежному випадку вона має стан 1 (тобто при подачі напруги струм не проходить). Завдяки цьому читання з NAND-пам'яті виконується дуже швидко, але запис та видалення даних не такі швидкі.

Найкращі осередки пам'яті, які називаються однорівневими осередками (single level cells, SLC), мають лише одну величину заряду, створюваного на ділянці транзистора; однак існують і осередки пам'яті, здатні мати кілька рівнів заряду.

На жаль, використання напруги та подача заряду ушкоджують осередки, і тому SSD з часом зношуються. Щоб боротися з цим, використовуються процедури, що мінімізують швидкість зношування; зазвичай вони роблять так, щоб використання осередків було найбільш рівномірним. Цю функцію контролює керуючий чіп.

Головним завданням контролера є забезпечення операцій читання/запису та управління структурою розміщення даних. Грунтуючись на матриці розміщення блоків, в які осередки вже проводився запис, а які ще ні, контролер оптимізує швидкість запису і забезпечує максимально тривалий термін служби SSD-диску. Внаслідок особливостей побудови NAND-пам'яті, працювати з її кожним осередком окремо не можна. Осередки об'єднані по 4 Кбайти і записати інформацію можна тільки повністю їх зайнявши. Видаляти дані можна за блоками, які дорівнюють 512 Кбайт. Усі ці обмеження призвели до певного інтелектуального алгоритму роботи контролера. Тому правильно налаштовані та оптимізовані алгоритми контролера можуть суттєво підвищити продуктивність та довговічність роботи SSD-диску.

Переваги SSD:

• висока швидкість читання будь-якого блоку даних незалежно від фізичного від розташування (понад 200 Мб/с);

• низьке енергоспоживання під час читання даних із накопичувача (приблизно на 1 Ватт нижче, ніж у HDD);

• знижене тепловиділення (внутрішнє тестування в компанії Intel показало, що ноутбуки з SSD нагріваються на 12.2° менше ніж аналогічні з HDD);

• безшумність та висока механічна надійність.

Недоліки SSD:

• високе енергоспоживання при записі блоків даних, енергоспоживання зростає зі зростанням обсягу накопичувача та інтенсивністю зміни даних;

• низька ємність та висока вартість за гігабайт у порівнянні з HDD;

• обмежена кількість циклів запису.

2.3 Оптичний диск

Компакт-диск з’явився завдяки спільному проекту Sony і Philips спочатку в 1982 році. Спочатку він використовувався як носій цифрової аудіоінформації. Цифрові дані зберігаються на пластиковому носієві у вигляді мікропоглиблень на його дзеркальній поверхні, а зчитується інформація за допомогою лазерної голівки. Виявилось, що цифрові CD підходять для зберігання комп'ютерних даних, і незабаром Sony і Philips допрацювали новинку. Так в 1985 році світ дізнався про CD - ROMах.

Упродовж наступних 25 років оптичний диск зазнав масу змін, його еволюційний ланцюжок включає DVD, HD - DVD і Blu - ray. Великою подією була поява в 1988 році CD - Recordable (CD - R), що дозволило користувачам самостійно записувати дані на диск. У кінці 1990-х оптичні диски, подешевшали, і остаточно відсунули дискети на задній план.

Як і компакт-диски, магнітооптичні диски зчитує лазер. На відміну від звичайних CD і CD - R більшість магнітооптичних носіїв дозволяють багаторазово наносити і стирати дані. Це досягається за допомогою взаємодії магнітного процесу і лазера при записі даних. Перший магнітооптичний диск входив в комплект комп'ютера NeXT (1988 рік), а його місткість складала 256 Мб. Найвідоміший носій цього типу - аудіодиск MiniDisc Sony (вгорі в центрі, 1992 рік). Магнітооптичні диски випускаються і на даний час, але із-за малої місткості і відносно високої вартості вони перейшли в розряд нішевих продуктів.

В середині 90-х, коли епоха CD була в самому розпалі, виробники вже працювали над удосконаленням оптичних дисків. У 1996 році у продажу з'явилися перші DVD диски (Digital Versatile Disc) місткістю 4,7 Гб. Нові носії інформації мали той же принцип функціонування, що і CD, тільки для зчитування використовувався лазер з меншою довжиною хвилі - 650 нм проти 780 нм у компакт-дисків. Ця заміна дозволила зменшити розмір світлового променя, а, отже, і мінімальний розмір осередку інформації. Тому DVD -диск зміг вмістити в 6,5 разів більше корисної інформації, ніж CD.

У 1997 році в продаж поступили і перші DVD – RW для запису, але із-за високої вартості поширення набули лише через декілька років.

З часом DVD почали виготовляти за двошаровою технологією. У них інформація записується на двох різних рівнях, змінюючи фокусування лазера, можна зчитувати дані з обох шарів по черзі. Такі DVD вміщують 8,5 Гб інформації. Двосторонні двошарові DVD диски вміщають до 17 Гб інформації. На цьому показнику було досягнуто максимума.  Крім того, навіть при двошаровій системі була безліч нарікань на якість зчитування інформації.

Збільшення місткості можливе шляхом створення нового формату: HD - DVD і Blu - ray. Обидві технології використовують синій лазер з довжиною хвилі в 405 нм. Як ми вже сказали, зменшення довжини хвилі дозволяє також зменшити мінімальний розмір елементу пам'яті і, отже, збільшити щільність запису.

"Блакитний промінь" зараз є єдиним оптичним носієм інформації високої місткості, який можна знайти у продажу. Диски 23, 25, 27 і 33 Гб. Існують і двошарові зразки об'ємом 46, 50, 54 і 66 Гб.

Існують технології, які розвивають технологію оптичних дисків. Наприклад, у форматі HD VMD (High Density - Versatile Multilayer Disc), що був представлений в 2006 році компанією New Medium Enterprises, використовується 20 записуваних шарів на одному диску. Завдяки цьому максимальна місткість HD VMD на сьогодні складає 100 Гб.

У форматі Ultra Density Optical (UDO) була зроблена ставка на збільшенні точності фокусування променя. При довжині хвилі лазера в 650 нм диск UDO вміщує від 30 до 60 Гб інформації. При використанні синього лазера (405 нм) максимальний об'єм UDO досягає 500 Гб. На сьогодні технологія UDO використовується в основному великими компаніями для архівації інформації і створення резервних копій даних.

2.4 Голографічна пам’ять

Однією з найбільш перспективних технологій, які прийдуть на зміну оптичним дискам вважають голографічний запис. У звичайних оптичних дисках інформація записується на шар за допомогою окремих осередків інформації, а в голографічній пам'яті дані розподіляються за усім обсягом носія, причому за один такт може записуватися декілька мільйонів осередків, завдяки чому швидкість запису і читання різко збільшується. За рахунок розподілу інформації в трьох вимірах максимальна місткість носія досягає величезних значень. При цьому швидкість читання складає 120 Мб/с.

Принцип дії голографічного запису реалізований таким чином. Лазерний промінь за допомогою напівпрозорого дзеркала розділяється на два потоки, що мають однакову довжину хвилі і поляризацію. Світловий модулятор, перетворює цифрову інформацію в послідовність прозорих і непрозорих осередків, які відповідають логічній одиниці і нулю. Сигнальний промінь, пройшовши через ці грати, проектується на носій. Другий промінь - опорний - під кутом падає в ту ж область диска. При цьому в точках, де опорний і сигнальний промені перетинаються, відбувається складання амплітуд хвиль (інтерференція), внаслідок чого промені спільними зусиллями пропалюють світлочутливий шар, фіксуючи інформацію на носієві. Таким чином за один такт записується відразу уся інформація. На сьогодні це близько мільйона біт за раз.

Унікальною особливістю голографічного методу є можливість запису великої кількості інформації практично в одну точку. Завдяки цьому можна ефективно використовувати увесь об'єм носія. Практична стеля місткості голографічних дисків точно невідома, але виробники стверджують, що вже досягнута ними стеля в 3,6 Тб - далеко не межа.

2.5 Flash накопичувачі

На початку 1980-х Toshiba придумала флеш-пам’ять NAND, але ця технологія стала популярною тільки через десятиліття, з появою цифрових камер і кишенькових ПК. В наш час вона реалізовується в різних формах: CompactFlash, SmartMedia, Secure Digital, Memory Stick і xD Picture Card. Карти флеш-пам’яті зручні, тим, що в них немає рухливих частин, вони економічні, міцні і відносно недорогі. Перші картки CF вміщували 2 Мб, зараз же їх місткість досягає 128 Гб.

2.6 USB Flash Drive

У 1998 році почалася епоха USB накопичувачів. З роками USB накопичувачі зменшуються у розмірах, але стають усе більш місткими і дешевими. Але основна їх перевага – вони не містять рухомих частин, що значно збільшує термін їх експлуатації. Завдяки великій місткості і маленькому розміру USB – накопичувачі стали самим популярним накопичувачем інформації.

Флеш-пам'ять є масивом транзисторів (осередків), кожен з яких може зберігати один біт інформації.

Флеш накопичувач через особливості конструкції витримує обмежене число циклів стирання і запису - близько 100 000 циклів. Тобто, процес запису і стирання даних веде до фізичного зносу елементів пам'яті на електронному рівні.

Переваги зберігання інформації на цифрових носіях:

• на одному носії можна зберігати різні формати даних;

• копіювання інформації зазвичай відбувається без будь-яких втрат;

• можливість виконувати пошук інформації за різними критеріями (за назвою, датою створення і т.д.);

• велика інформаційна ємність;

• висока швидкість обміну інформацією;

• надійність зберігання інформації при правильній організації;

• невеликий розмір;

• доступна вартість.

3. Рекомендації щодо ефективного використання засобів накопичення інформації

Через ряд особливостей («гаряче» підключення, вплив електростатики, вологи, температури, механічні дії, природний знос через обмежений числа циклів читання / запису) накопичувачі інформації відносно часто виходять з ладу. Щоб продовжити термін їх служби, слід дотримуватись певних правил.

1. Активізуйте функцію «Оптимізувати для швидкого вилучення». Для цього клацніть правою кнопкою миші значок Мій комп'ютер – Властивості – Властивості системи – вкладка Обладнання – Диспетчер пристроїв – в діалоговому вікні Диспетчер пристроїв – розкрити плюс Дискові пристрої – виділити клацанням лівої кнопки миші свою флешку, клацнути правою кнопкою миші – з контекстного меню вибрати властивості (або двічі клацнути лівою кнопки миші) – в діалоговому вікні властивості відкрити вкладку Політика – поставити перемикач Оптимізувати для швидкого видалення – OK.

2. Хоча вищевказане налаштування скасовує кешування запису в системі Windows, і, крім того, USB інтерфейс дозволяє «гаряче» відключення, – проте завжди користуйтеся функцією «Безпечне вилучення пристрою», використовуючи однойменний значок (в області повідомлень поруч з годинником). Для цього потрібно клацнути по значку лівою кнопкою миші, з контекстного меню вибрати «Безпечне вилучення USB–накопичувачів».

3. Якщо при спробі витягти флешку через значок «Безпечне вилучення пристрою» з'являється діалогове вікно «Проблема при витяганні …», значить, відкриті якісь файли з флешки. Закрийте їх і спробуйте ще раз.

4. Дбайливо ставтеся до флешки бережіть її від ударів, впливу вологи і сильних електромагнітних полів.

5. Не виймайте флешку з ПК в момент звернення до неї, це може привести до втрати даних і пошкодження пристрою. Якщо ж в момент відключення флешки від ПК виконувалася операція запису, в файлової системі флешки неминуче з'являться помилки. У такому випадку рекомендується виконати повне форматування флешки. Для цього потрібно відкрити Мій комп'ютер, клацанням правої кнопки миші по значку флешки Накопичувач викликати контекстне меню, з якого вибрати пункт «Форматувати ...» У діалоговому вікні Формат Накопичувача натиснути кнопку Почати (прапорець Швидке очищення змісту встановлювати не рекомендується). Увага! Перед форматуванням обов'язково скопіюйте всі дані, наявні на флешці, на жорсткий диск комп'ютера.

6. У випадку коли операційна система «не бачить» флешки, потрібно підключити її або до запуску ПК.

7. Бувають випадки, що флешки погано вмикаються операційною системою при підключенні до портів USB, розташованим на передній панелі ПК. У такому випадку слід підключати їх до кореневих концентраторів USB, розташованим на задній панелі ПК.

8. Бувають випадки, коли навіть після коректного вилучення однієї флешки підключити іншу не вдається. При цьому в Провіднику Windows, зберігається «фантом» попередньої флешки: на її значку розташований червоний кружок з білим знаком всередині. При натисканні на значку, природно, з'являється системне повідомлення про помилку, що значок знімного диска посилається на недоступне місце. У таких випадках потрібне перезавантаження ОС.

9. Оскільки останнім часом з'явилися віруси, призначені для знищення інформації на флешках (ці віруси на зараженому ПК постійно завантажені в оперативну пам'ять і відстежують порти USB на предмет підключення знімних пристроїв), якщо вам потрібно скопіювати інформацію з флешки на сторонній ПК, перед підключенням включайте блокування запису (якщо вона передбачена конструкцією флешки).

Все вищесказане відноситься не тільки до флешок, але і до інших представників численного сімейства флеш–пам'яті (знімних жорстких дисків, карт пам'яті цифрових камер, мобільних телефонів ...), які підключаються до ПК через USB-порт.

ВИСНОВОК

Сьогодні практично кожна людина має при собі в кишені маленьку карту пам'яті, на якій у нього записані сімейні фотографії, улюблена музика... Усі ми знаємо про сучасні носії інформації, але не замислюємось про еволюцію. Звичайно, наскальний розпис не покладеш в кишеню, але ці носії інформації є загальнолюдською спадщиною. Інші носії інформації постійно розвиваються і удосконалюються: зменшуються фізичні розміри і збільшується інформаційна місткість. Традиційні ж носії інформації так міцно проникли в наше життя, що неможливо представити життя без них.

Сучасні накопичувачі інформації різняться за принципом дії, фізичними і технічно експлуатаційними характеристиками. Основною властивістю і призначенням накопичувачів інформації є її зберігання і відтворення. Запам’ятовуючі пристрої прийнято поділяти на види і категорії у зв'язку з їх принципами функціонування, експлуатаційно-технічними, фізичними, програмними та іншими характеристиками.

1. Баглай Р.Є. Обчислювальна техніка та програмування  [фондові лекції]  / Баглай Р.Є. (електронний підручник у форматі pdf).

2. Маценко В.Г. Обчислювальна техніка та програмування [навчальний посібник] / Маценко В.Г. – Чернівці:ЧНУ, 2010. – 112 с. (електронний варіант, формат djv)