Носители аудиовизуальной информации в мультимедийных компьютерах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский государственный лингвистический университет

Реферат

Носители аудиовизуальной информации в мультимедийных компьютерах

Выполнила:

студентка 3 курса, группа 9-5-6

"Педагогика и психология", ФГПН

Преподаватель:

Игнатов В.Н.

Москва 2011

Содержание

• Введение
• 1. История носителей информации, конструктивные особенности и принцип записи информации на них

1.1 Ленточные накопители информации

• 1.1.1 Ленточная библиотека
• 1.2 Магнитные носители информации
• 1.2.1 Дискемта
• 1.2.2 Жесткий диск (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD)
• 1.3 Оптические носители информации
• 1.4 Flash-носители информации

Заключение

Человек всю свою жизнь накапливает информацию обо всем вокруг, черпая ее из самых различных источников: органов чувств, личного жизненного опыта, общения, книг, газет, журналов, телевидения, сети Интернет и т.д. Носителем информации является человек, бумага, узелок, даже след на песке, все что угодно. С развитием компьютерной техники стали необходимы новые носители информации, которые подходили бы требованиям, предъявляемых к ним компьютерами. Согласно Большой Советской Энциклопедии: "Носитель информации машинный - носитель записи, тело, вещество, используемое для записи и накопления информации с целью непосредственного ввода её в ЭВМ".

Носители информации существовали всегда, на современном этапе развития человечества наиболее востребованными являются носители информации компьютерной техники, поскольку объем хранимой ими информации велик, скорость доступа исчисляется долями секунды, срок хранения порой достигает 100 лет, а требования к условиям хранения минимальные. На один носитель можно записать музыку, фильмы, фотографии, рисунки, книги, программы, документы и многое другое, достаточно лишь правильно им воспользоваться.

Компьютерная техника в сущности представляет собой инструмент для обработки информации. С развитием компьютеров развивались и носители информации, увеличивая емкость, уменьшаясь в размерах, массе, предоставляя пользователю наиболее простой доступ, увеличивая время хранения и количество циклов перезаписи.

Целью данной работы является обзор различных носителей информации, история их создания, свойства и принцип работы.

1. История носителей информации, конструктивные особенности и принцип записи информации на них

Развитие цивилизации связано в первую очередь с накоплением данных, информации и необходимостью обмена этой информацией. Наша память ненадёжна, поэтому достаточно давно человечество придумало записывать мысли во всех видах. Если сравнивать электронные и бумажные носители, то первые выигрывают. На обычный DVD диск поместится огромная библиотека. Доходит информация в электронном виде до любой точки планеты практически мгновенно, ее гораздо проще хранить и обрабатывать, чем информацию записанную в другом виде. Преимущества неоспоримы, но привычное нам сейчас было не всегда. Электронные носители информации прошли достаточно сложный этап эволюции. Как и в любом развитии были и удачные решения и неудачные, есть реликты которые, не смотря на практически полное несоответствие современным требованиям, существуют до сих пор.

Принцип записи информации.

На любой цифровой носитель информация записывается в двоичном коде, при этом весь массив данных представляет собой ряд логических нолей или единиц, для обозначения нуля обычно используется наличие сигнала (импульса электрического тока, отраженного луча лазера и т.д.), для обозначения единицы - его отсутствие. Логический 0 или 1 являются элементарной единицей информации или, иначе говоря, представляют собой 1 бит информации. Последовательность из восьми бит задает один символ, так например буква "п" в двоичном коде выглядит как "11101111", а слово "мышь" будет выглядеть как "11101100111110111111100011111100", однако символом может являться не только буква, но и цифра, знак препинания, математический знак: "7" это "00110111", ";" это "00111011", а "+" это "00101011".

1 символ или 8 бит являются одним байтом информации.

1024 (2^10) байт = 1 Килобайт (Кб), 1024 Килобайта = 1 Мегабайт (Мб), 1024 Мегабайта = 1 Гигабайт (Гб),

1024 Гигабайта = 1 Терабайт (Тб),

1024 Терабайта = 1 Петабайт (Пб).

1.1 Ленточные накопители информации

Лемнточный накопимтель (стриммер - от англ. streamer) - запоминающее устройство на принципе магнитной записи на ленточном носителе, с последовательным доступом к данным, по принципу действия аналогичен бытовому магнитофону.

Магнитная лента была впервые использована для записи компьютерных данных в 1951 году в компании Eckert-Mauchly Computer Corporation на ЭВМ UNIVAC I. В качестве носителя использовалась тонкая полоска металла шириной 12,65 мм, состоящая из никелированной бронзы (называемая Vicalloy). Плотность записи была 128 символов на дюйм (198 микрометров / символ) на восемь дорожек.

В ЭВМ, выпускавшихся до момента появления и широкого распространения жестких дисков, накопители на магнитной ленте (НМЛ), аналогичные стримерам, использовались как основной долговременный носитель информации. В дальнейшем, НМЛ стали использоваться в системах иерархического управления носителями для хранения редко используемых данных.

1.1.1 Ленточная библиотека

Накопитель на магнитной ленте, поддерживающий работу одновременно с несколькими лентами, называется ленточной библиотекой. Роботизированные ленточные библиотеки могут содержать хранилища с тысячами магнитных лент, из которых робот автоматически достаёт требуемые ленты и устанавливает в одно или несколько устройств чтения-записи. С программной точки зрения такая библиотека выглядит, как один накопитель с огромной ёмкостью и значительным временем произвольного доступа. Кассеты в ленточной библиотеке идентифицируются специальными наклейками со штрихкодом, который считывает робот. В настоящее время коммерчески доступны модели ленточных библиотек с ёмкостью до 70 петабайт при использовании 70 000 кассет [1].

1.2 Магнитные носители информации

К магнитным носителям информации относятся дискемты (англ. floppy disk) и жесткие диски (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD).

1.2.1 Дискемта

Дискемта (англ. floppy disk) - портативный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных, представляющий собой помещённый в защитный пластиковый корпус гибкий магнитный диск, покрытый ферромагнитным слоем. Размер дискеты определяется по радиусу флоппи-диска и равен 3,5 дюйма или 89 миллиметрам. информация память запись оптический

Флоппи-диск был изобретён в 1967 году исследователем компании IBM Аланом Шугартом. Первые флоппи представляли из себя диски с диаметром 8 дюймов и назывались "гибкими дисками". Когда размер уменьшился (до 5,2 дюймов), то "диски" стали "дискетами".

В середине 80-х годов дискета "ужалась" до 3,5 дюймов, но вместимость увеличилась почти в 7 раз - вместимость неформатированной дискеты составляет 2 МВ (1,44 МВ в форматированном состоянии).

Принцип работы

Флоппи - диск разбит на концентрически расположенные дорожки. Дорожки, в свою очередь, разбиты на секторы. Перемещение головки для доступа к различным дорожкам осуществляется при помощи специального привода позиционирования головки, который перемещает в радиальном направлении блок магнитных головок от одной дорожки к другой. Доступ к различным секторам внутри дорожки осуществляется просто за счет вращения носителя. Интересно, что нумерация дорожек начинается с "0", а секторов - с "1", причем эта система впоследствии была перенесена и на жесткие диски.

Принцип записи информации на дискету - такой же, как и в магнитофоне: происходит непосредственный механический контакт головки с магнитным слоем, нанесенным на искусственную пленку - майлар. Этим обусловливается невысокая скорость чтения/записи (носитель не может быстро двигаться относительно головки), невысокие надежность и долговечность (ведь происходит механическое стирание, износ носителя). В отличие от магнитофона, запись осуществляется без высокочастотного подмагничивания - перемагничиванием материала носителя до насыщения.

1.2.2 Жесткий диск (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD)

История жестких дисков берёт свое начало с 1956 года, когда компания IBM выпустила накопитель на жестких магнитных дисках IBM 350(RAMAC), который был чем-то похож на холодильник и имел на тот момент колоссальный объем - целых 5 МБ. Весила вся эта конструкция 971кг.

Естественно с ростом технологий постепенно увеличивался как объем, так и скорость записи данных, соответственно уменьшался и сам размер накопителей. В 1973 году всё та же компания IBM выпустила накопитель несколько меньших размеров - 3340,который напоминал маленький "шкафчик", и именно с этого года жесткий диск получил неофициальное название "Винчестер".

В 1980 году компания Seagate выпустила первый накопитель размером всего 5'25 дюйма, и это достижение позволило использовать их в ПК. На тот момент накопитель размером в 5'25 дюймов приобрел небывалую популярность и стал повсеместно использоваться на всех компьютерах.

В дальнейшем шотландская фирма Rodime выпустила накопитель размером 3'5 дюйма, что в следствии и послужило становлением одного из важнейших форм-факторов во всей индустрии накопителей. Первоначально такой форм-фактор использовался только на портативных ПК, но в итоге получил всеобщее признание и в обычных персональных компьютерах.

Принцип работы

Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Принцип записи в общем схож с тем, который используется в обычном магнитофоне. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск может воспринять и "запомнить". Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей самопроизвольной (спонтанной) намагниченности. Для наглядности можно представить, что диск покрыт слоем очень маленьких стрелок от компаса, направленных в разные стороны. Такие частицы-стрелки называются доменами. Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом, сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним. Скорость вращения дисков, как правило, составляет 7200 об./мин. Для того, чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние, двигатель при включении некоторое время работает в форсированном режиме. Поэтому источник питания компьютера должен иметь запас по пиковой мощности. Теперь о работе головок. Они перемещаются с помощью прецизионного шагового двигателя и как бы "плывут" на расстоянии в доли микрона от поверхности диска, не касаясь его. На поверхности дисков в результате записи информации образуются намагниченные участки, в форме концентрических окружностей. Они называются магнитными дорожками. Перемещаясь, головки останавливаются над каждой следующей дорожкой. Совокупность дорожек, расположенных друг под другом на всех поверхностях, называют цилиндром. Все головки накопителя перемещаются одновременно, осуществляя доступ к одноименным цилиндрам с одинаковыми номерами.

1.3 Оптические носители информации

Первая попытка создания оптического носителя информации датирована 1965 годом, именно тогда появилась на Свет идея американского физика Джеймса Рассела из института Battelle Memorial, штат Огайо о нанесении на диск темных точек и черточек с последующим чтением с помощью отраженного луча лазера.

В конце 70-х, годов двадцатого века разработки в области создания цифрового аудио носителя начинает голландская компания Philips, в 1979 она объединяет свои усилия с японской компанией Sony. Изначально разработанный Philips образец диска имел диаметр 11,5 см и вмещал 1 час звучания аудиоинформации. Позже диаметр диска увеличился до 12 см с целью увеличения продолжительности его звучания до 74 минут.

17 августа 1982 в немецком городе Лангенхаген на фабрике Philips, был выпущен первый компакт-диск (CD). Спустя 11 лет, в 1993 году была увеличена плотность записи, теперь диск стал вмещать 700 Мб информации. Сейчас диск формата CD принято считать диском первого поколения.

С 1994 года компании Sony и Philips начинают новую работу по созданию стандарта записи на основе CD, который позволял бы вмещать значительно больше информации. Кроме указанных компаний подобными разработками занимались и другие, не менее крупные производители, такие как Toshiba. С целью объединить усилия и создать общие стандарты 8 декабря 1995 года производители объединились в DVD Consortium, чуть позже переименованный в DVD Forum. Результатом совместной работы стал диск, названный Digital Video Disk или Digital Versatile Disk, сокращенно DVD, он стал диском второго поколения. В сентябре 1996 года вышли окончательные спецификации DVD-Video и DVD-ROM, для хранения видео и данных соответственно. Диск вмещал 4,7 Гб информации на один слой. Также были созданы двухслойные диски, объемом 8,5 Гб с одной стороны и двухсторонние, объемом 9,4 и 17 Гб.

В начале 2002 года все те же компании Sony и Philips анонсировали свою новую разработку - диск, в основе чтения и записи которого используется лазер длиной волны 405 нм, что находится близко к голубому спектру, в результате новый стандарт так и был назван - "голубой луч" или Blue Ray, торговое же название несколько изменено по написанию: Blu-Ray Disk (BD). Сейчас Blu-Ray принято считать диском третьего поколения.

Принцип работы

Принцип записи информации на оптические носители гораздо проще, чем на Flash-память. Запись на диски происходит путем выдавливания на поверхности отражающего слоя микроуглублений (питов) или выжигания темных точек на активном слое, которые располагаются по спирали. Чередование углублений (питов - с агл. pit - ямка) и ровных участков (лэндов - с англ. land - поверхность) представляет собой единую дорожку, закрученную по спирали. Перед записью на диск, информация подвергается глубокому перекодированию в 14-значный код, из-за чего 1байт информации занимает уже не 8, а 14 бит, после чего вся информация приобретает вид 1х1у…, где х и у - от 2 до 10 нолей. Чтение работает по принципу: 1 - смена типа поверхности, количество нолей - длина поверхности до следующей смены.

Рисунок 1. Представление информации на оптическом носителе.

Оптический диск для чтения загружается в оптический привод (накопитель), где на его поверхность светит узкий луч лазера. При попадании луча на поверхность диска он отражается под тем же углом и фиксируется фотоэлементом. При попадании на пит (в ямку) луч лазера рассеивается и фотоэлементом не фиксируется. Таким образом, привод считывает информацию с диска, определяя расположение и размер питов и лэндов на его поверхности.

1.4 Flash-носители информации

В 1984 году корпорация Toshiba разработала принципиально новый формат носителей информации, на следующий год новинка поступила в производство. Микросхемы емкостью 32 Кб японские разработчики назвали Flash-памятью. Спустя еще 3 года, в 1988, компания Intel разработала свой вариант flash-памяти.

Принципиальное отличие нового стандарта от предшествующих заключалось в его промежуточном положении. Ранее существовало два формата запоминающих устройств: Оперативное Запоминающее Устройство (ОЗУ) и Постоянное Запоминающее Устройство (ПЗУ). Различие форматов в том, что ОЗУ имеет возможности быстрой перезаписи, но хранит информацию только пока есть источник питания, ПЗУ, наоборот, хранит информацию постоянно, независимо от подачи электричества, но исключена возможность перезаписи. Flash-память объединила достоинства существовавших форматов: она энергонезависима и имеет возможность перезаписи.

Согласно основной версии, термином Flash компания Toshiba характеризовала скорость записи, стирания информации - "In a flash" - "в мгновение ока".

Принцип работы

Карта памяти является разновидностью чипа EEPROM. Она представляет собой сеть столбцов и колонок с ячейками, в области пересечений которых находятся 2 транзистора.

Эти 2 транзистора отделены друг от друга тонким оксидным слоем. По сути, Флэш-карта представляет собой транзистор с двумя изолированными затворами: управляющим (control) и плавающим (floating). Важной особенностью последнего является способность удерживать электроны, то есть заряд. Некоторые из электронов, благодаря наличию большей энергии, преодолевают слой изолятора и попадают на плавающий затвор. На нем они могут храниться в течение нескольких лет. Определенный диапазон количества электронов (заряда) на плавающем затворе соответствует логической единице, а все, что больше его, - нулю. Чтобы изменить заряд с единицы на ноль, используют процесс туннелирования по Фаулеру-Нордхайму. Для стирания информации на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение (обычно 10-13 вольт), и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток.

Заключение

Необходимость обмена информацией, сохранения письменных свидетельств о своей жизни и т.п. существовала у человека всегда, начиная с древних времен, когда люди на скалах изображали зверей, на которых они охотились.

За всю историю человечества было перепробовано множество носителей информации. В данной работе представлены наиболее известные на данный момент носители информации компьютерной техники. Возможно, в ближайшее время мы увидим новые интересные образцы с большим объемом памяти, большей скоростью чтения/записи, тогда как известные нам сейчас форматы уйдут в прошлое.

Размещено на Allbest.ru