Elektronische Mediendiskette. Speichermedium in der Computertechnik

Speichermedium (Datenträger) – ein materielles Objekt oder eine Umgebung, die zum Speichern von Daten bestimmt ist. IN In letzter Zeit Speichermedien sind in erster Linie Geräte zum Speichern von Datendateien Computersysteme, wobei sie von Geräten zur Eingabe/Ausgabe von Informationen und Geräten zur Informationsverarbeitung unterschieden werden.

Klassifizierung von Speichermedien

Digitale Speichermedien – CDs, Disketten, Speicherkarten

Analoge Speichermedien – Band- und Spulenkassetten

Nach Signalform Bei der Aufzeichnung von Daten unterscheidet man zwischen analogen und digitalen Medien. Um Informationen von analogen Medien auf digitale oder umgekehrt umzuschreiben, ist ein Signal erforderlich.

Nach Verwendungszweck zwischen Trägern unterscheiden

Zur Verwendung auf verschiedene Geräte
In ein bestimmtes Gerät eingebaut

In Bezug auf Aufnahmestabilität und Wiederaufnahmefähigkeit:

Nur-Lese-Speichergeräte (ROMs), deren Inhalt vom Endbenutzer nicht geändert werden kann (z. B. CD-ROM, DVD-ROM). ROM erlaubt im Betriebsmodus nur das Lesen von Informationen.
Beschreibbare Geräte, in die der Endbenutzer Informationen nur einmal schreiben kann (z. B. CD-R, DVD-R, DVD+R, BD-R).
Wiederbeschreibbare Geräte (z. B. CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, BD-RE, Magnetband usw.).
Bediengeräte bieten einen Modus zum Aufzeichnen, Speichern und Auslesen von Informationen während ihrer Verarbeitung. Schnelle, aber teure RAMs (SRAM, statisches RAM) werden auf Basis von Flip-Flops aufgebaut, langsame, aber günstige Varianten (DRAM, dynamisches RAM) werden auf Basis eines Kondensators aufgebaut. In beiden Typen Arbeitsspeicher Die Informationen verschwinden nach dem Trennen von der Stromquelle. Dynamischer RAM erfordert eine regelmäßige Inhaltsaktualisierung – Regeneration.

Nach physikalischem Prinzip

perforiert (mit Löchern oder Ausschnitten) – Lochkarte, Lochband
magnetisch - Magnetband, Magnetplatten
optisch - optische CDs, DVDs, Blu-ray-Discs
magnetooptisch – Compact Disc magnetooptisch (CD-MO)
elektronisch (Halbleitereffekte nutzen) - Speicherkarten, Flash-Speicher

Nach gestalterischen (geometrischen) Merkmalen

Datenträger (Magnetplatten, optische Platten, magnetooptische Platten)
Klebeband (Magnetband, Lochband)
Trommel (Magnettrommeln)
Karte ( Bankkarten, Lochkarten, Lernkarten, Smartcards)

Manchmal werden Informationsträger auch als Objekte bezeichnet, aus denen zum Beispiel keine speziellen Geräte zum Lesen von Informationen erforderlich sind Papiermedien.

Speichermedienkapazität

Kapazität digitale Medien bedeutet die Informationsmenge, die darauf geschrieben werden kann. Sie wird in speziellen Einheiten - Bytes sowie in deren Ableitungen - Kilobyte, Megabyte usw. oder in Kibibyte, Mebibyte usw. gemessen. Beispielsweise beträgt die Kapazität gängiger CD-Medien 650 oder 700 MB, DVD-5 - 4,37 GB, Double-Layer-DVD 8,7 GB, modern Festplatte- bis zu 10 TB (Stand 2009).

Planen

Einleitung……………………………………………………………………………………...3

Speichermedien……………………………………………………………4

Informationen kodieren und lesen.……………………………………9

Entwicklungsaussichten…………………….…………………………………….15

Fazit……………………………………………………………………………….18

Literatur………………………………………………………………………………19

Einführung

Im Jahr 1945 kam John von Neumann (1903-1957), ein amerikanischer Wissenschaftler, auf die Idee, externe Speichergeräte zur Speicherung von Programmen und Daten zu nutzen. Neumann entwickelte ein Blockdiagramm eines Computers. Alle modernen Computer folgen Neumanns Schema.

Externer Speicher ist für die langfristige Speicherung von Programmen und Daten konzipiert. Geräte Externer Speicher(Laufwerke) sind nichtflüchtig, das Ausschalten der Stromversorgung führt nicht zu Datenverlust. Sie können eingebaut werden Systemeinheit oder in Form unabhängiger Blöcke hergestellt, die über ihre Ports mit dem System verbunden sind. Basierend auf der Aufzeichnungs- und Lesemethode werden Laufwerke je nach Medientyp in magnetische, optische und magnetooptische Laufwerke unterteilt.

Bei der Informationskodierung handelt es sich um den Prozess der Bildung einer spezifischen Darstellung von Informationen. Ein Computer kann nur Informationen verarbeiten, die in numerischer Form vorliegen. Alle anderen Informationen (z. B. Töne, Bilder, Instrumentenwerte usw.) müssen zur Verarbeitung auf einem Computer in numerische Form umgewandelt werden. In der Regel werden alle Zahlen in einem Computer durch Nullen und Einsen dargestellt (nicht durch zehn Ziffern, wie es bei Menschen üblich ist). Mit anderen Worten: Computer arbeiten meist im binären Zahlensystem, da die Geräte zu ihrer Verarbeitung dadurch wesentlich einfacher sind.

Informationen lesen– Abrufen von Informationen, die in einem Speichergerät (Speicher) gespeichert sind, und deren Übertragung auf andere Geräte des Computers. Informationen lesen wird bei den meisten Maschinenvorgängen ausgeführt und ist manchmal ein unabhängiger Vorgang.

Während der Zusammenfassung betrachten wir die wichtigsten Arten von Informationsträgern, die Kodierung und das Lesen von Informationen sowie Entwicklungsperspektiven.

Informationsträger

Historisch gesehen waren die ersten Speichermedien Lochstreifen- und Lochkarten-Eingabe-/Ausgabegeräte. Ihnen folgten externe Aufzeichnungsgeräte in Form von Magnetbändern, entfernbar und permanent Magnetplatten und Magnettrommeln.

Magnetbänder werden auf Spulen aufgewickelt gelagert und verwendet. Es gab zwei Arten von Spulen: Zufuhr- und Empfangsspulen. Bänder werden den Benutzern auf Vorschubspulen geliefert und erfordern beim Einbau in Laufwerke kein zusätzliches Zurückspulen. Das Band wird mit der Arbeitsschicht nach innen auf eine Spule gewickelt. Magnetbänder werden als Speichergeräte mit indirektem Zugriff klassifiziert. Dies bedeutet, dass die Suchzeit für jeden Datensatz von seiner Position auf dem Medium abhängt, da ein physischer Datensatz keine eigene Adresse hat und Sie zum Anzeigen vorherige Datensätze anzeigen müssen. Zu den Direktzugriffsspeichergeräten gehören Magnetplatten und Magnettrommeln. Ihr Hauptmerkmal besteht darin, dass die Suchzeit für einen Datensatz nicht von seiner Position auf dem Medium abhängt. Jeder physische Datensatz auf dem Medium verfügt über eine Adresse, die den direkten Zugriff darauf ermöglicht und andere Datensätze umgeht. Die nächste Art von Aufzeichnungsgeräten waren Pakete aus austauschbaren Magnetplatten, bestehend aus sechs Aluminiumräder. Die Kapazität des gesamten Pakets betrug 7,25 MB.

Lass uns genauer hinschauen moderne Medien Information.

1. Flexible Lagerung Magnetplatten(NGMD – Diskettenlaufwerk).

Als Speichermedium verwendet dieses Gerät flexible Magnetplatten – Disketten, die 5 oder 3 Zoll groß sein können. Eine Diskette ist eine Magnetplatte, ähnlich einer Schallplatte, die in einem „Umschlag“ steckt. Abhängig von der Größe der Diskette variiert ihre Kapazität in Bytes. Wenn eine standardmäßige 5'25-Zoll-Diskette bis zu 720 KB an Informationen aufnehmen kann, kann eine 3'5-Zoll-Diskette 1,44 MB aufnehmen. Disketten sind universell einsetzbar, für jeden Computer derselben Klasse geeignet, der mit einem Diskettenlaufwerk ausgestattet ist, und können zum Speichern, Sammeln, Verteilen und Verarbeiten von Informationen verwendet werden. Das Laufwerk ist ein Parallelzugriffsgerät, sodass alle Dateien gleichermaßen leicht zugänglich sind. Die Platte ist oben mit einer speziellen Magnetschicht bedeckt, die die Datenspeicherung gewährleistet. Informationen werden auf beiden Seiten der Platte entlang konzentrischer Kreisspuren aufgezeichnet. Jede Spur ist in Sektoren unterteilt. Die Datenaufzeichnungsdichte hängt von der Dichte der Spuren auf der Oberfläche, d. h. der Anzahl der Spuren auf der Oberfläche der Platte, sowie von der Dichte der Informationsaufzeichnung entlang der Spur ab. Zu den Nachteilen zählen die geringe Kapazität, die eine Langzeitspeicherung großer Informationsmengen nahezu unmöglich macht, und die nicht sehr hohe Zuverlässigkeit der Disketten selbst. Derzeit werden Disketten praktisch nicht verwendet.

2. Hartmagnetisches Festplattenlaufwerk (HDD – Festplatte)

Es ist eine logische Fortsetzung der Entwicklung der magnetischen Informationsspeichertechnologie. Hauptvorteile:

- grosse Kapazität;

– Einfachheit und Zuverlässigkeit der Nutzung;

– die Möglichkeit, gleichzeitig auf mehrere Dateien zuzugreifen;

– hohe Geschwindigkeit des Datenzugriffs.

Der einzige Nachteil, den wir hervorheben können, ist das Fehlen von Wechselspeichermedien, obwohl derzeit externe Festplatten und Backup-Systeme verwendet werden.

Der Computer bietet die Möglichkeit, mithilfe einer speziellen Funktion Systemprogramm Teilen Sie eine Festplatte bedingt in mehrere auf. Solche Datenträger, die nicht als separates physisches Gerät existieren, sondern nur einen Teil eines physischen Datenträgers darstellen, werden als logische Datenträger bezeichnet. Logischen Laufwerken werden Namen mit lateinischen Buchstaben [C:], , [E:] usw. zugewiesen.

3. CD-Leser (CD-ROM)

Diese Geräte nutzen das Prinzip, mit einem fokussierten Laserstrahl Rillen auf einer metallisierten Trägerschicht einer Compact Disc auszulesen. Dieses Prinzip ermöglicht eine hohe Dichte der Informationsaufzeichnung und damit eine große Kapazität bei minimalen Abmessungen. Eine CD ist ein hervorragendes Mittel zum Speichern von Informationen, sie ist günstig, praktisch keinen Umwelteinflüssen ausgesetzt, die darauf aufgezeichneten Informationen werden bis zur physischen Zerstörung der Festplatte nicht verfälscht oder gelöscht, ihre Kapazität beträgt 650 MB. Es hat nur einen Nachteil – den relativ geringen Informationsspeicher.

A) Unterschiede zwischen DVD und normaler CD-ROM

Der grundlegendste Unterschied besteht natürlich in der Menge der aufgezeichneten Informationen. Wenn Sie 650 MB auf eine normale CD schreiben können (obwohl es neuerdings auch Discs mit 800 MB gibt, aber nicht alle Laufwerke lesen können, was auf einem solchen Medium geschrieben ist), dann passen 4,7 bis 17 GB auf eine DVD. DVD verwendet einen Laser mit kürzerer Wellenlänge, was die Aufzeichnungsdichte deutlich erhöht hat, und darüber hinaus impliziert DVD die Möglichkeit der zweischichtigen Aufzeichnung von Informationen, d. h. auf der Oberfläche des Kompaktkörpers befindet sich eine Schicht darüber Darauf wird ein weiteres, durchscheinendes aufgebracht und das erste parallel durch das zweite gelesen. Auch in den Medien selbst gibt es mehr Unterschiede als auf den ersten Blick scheint. Da die Aufzeichnungsdichte deutlich zugenommen hat und die Wellenlänge kürzer geworden ist, haben sich auch die Anforderungen an die Schutzschicht geändert – bei DVD beträgt sie 0,6 mm gegenüber 1,2 mm bei herkömmlichen CDs. Natürlich ist eine Scheibe dieser Dicke im Vergleich zu einem klassischen Rohling viel zerbrechlicher. Daher werden üblicherweise auf beiden Seiten weitere 0,6 mm mit Kunststoff aufgefüllt, um auf die gleichen 1,2 mm zu kommen. Der Hauptvorteil einer solchen Schutzschicht besteht jedoch darin, dass es dank ihrer geringen Größe möglich wurde, Informationen auf beiden Seiten auf einer Kompaktdose aufzuzeichnen, also ihre Kapazität zu verdoppeln, während die Abmessungen nahezu gleich blieben.

B) DVD-Kapazität

Es gibt fünf Arten von DVDs:

1. DVD5 – einschichtige, einseitige Disc, 4,7 GB oder zwei Stunden Video;

2. DVD9 – doppelschichtige einseitige Disc, 8,5 GB oder vier Stunden Video;

3. DVD10 – doppelseitige Single-Layer-Disc, 9,4 GB oder 4,5 Stunden Video;

4. DVD14 – doppelseitige Disc, zwei Schichten auf einer Seite und eine auf der anderen Seite, 13,24 GB oder 6,5 Stunden Video;

5. DVD18 – doppelschichtige, doppelseitige Disc, 17 GB oder mehr als acht Stunden Video.

Die beliebtesten Standards sind DVD5 und DVD9.

IN) Möglichkeiten

Mittlerweile ähnelt die Situation bei den DVD-Medien denen der CDs, auf denen lange Zeit ebenfalls nur Musik gespeichert war. Jetzt finden Sie nicht nur Filme, sondern auch Musik (sog. DVD-Audio) und Softwaresammlungen, Spiele und Filme. Haupteinsatzgebiet ist natürlich die Filmproduktion.

G) Ton auf DVD

Audio kann in vielen Formaten kodiert werden. Die bekanntesten und am häufigsten verwendeten sind Dolby Prologic, DTS und Dolby Digital in allen Versionen. Das ist in der Tat bei den Formaten der Fall, die in Kinos verwendet werden, um ein möglichst genaues und farbenfrohes Klangbild zu erhalten.

D) Mechanischer Schaden

CDs und DVDs reagieren gleichermaßen empfindlich auf mechanische Beschädigungen. Das heißt, ein Kratzer ist ein Kratzer. Aufgrund der deutlich höheren Aufzeichnungsdichte fallen die Verluste auf der DVD jedoch deutlicher aus. Jetzt gibt es Programme, die sogar Informationen wiederherstellen können beschädigte Festplatten, allerdings mit dem Überspringen beschädigter Sektoren.

5. Tragbare USB-Laufwerke

Der schnell wachsende Markt für tragbare Festplatten zum Transport großer Datenmengen hat die Aufmerksamkeit eines der größten Festplattenhersteller auf sich gezogen. Western Digital hat die Veröffentlichung von zwei Gerätemodellen namens WD Passport Portable Drive angekündigt. Im Angebot sind Optionen mit einer Kapazität von 40 und 80 GB. Tragbare WD Passport-Laufwerke basieren auf 2,5-Zoll-WD Scorpio EIDE-Festplatten. Sie sind in einem robusten Gehäuse verpackt, unterstützen die Data Lifeguard-Technologie und benötigen keine zusätzliche Stromquelle (Stromversorgung über USB). Der Hersteller weist darauf hin, dass sich die Laufwerke nicht erwärmen, leise arbeiten und wenig Energie verbrauchen.

6.USB Flash Drive

Ein neuartiges externes Speichermedium für einen Computer, das aufgrund der weit verbreiteten Verwendung der USB-Schnittstelle (Universal Bus) und der Vorteile von Flash-Speicherchips entstand. Ausreichend große Kapazität bei kleinen Abmessungen, Energieunabhängigkeit, hohe Geschwindigkeit der Informationsübertragung, Schutz vor mechanischen und elektromagnetischen Einflüssen, Einsatzmöglichkeit auf jedem Computer – all das machte es möglich USB-Flash Drive wird alle bisher vorhandenen Speichermedien ersetzen oder erfolgreich mit ihnen konkurrieren.

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Computerspeichergeräte. Speichermedien (Disketten, Festplatten, CD-ROM/R/RW-Disks, DVDs usw.)

Die Hauptfunktion des externen Speichers eines Computers ist die Fähigkeit, eine große Menge an Informationen (Programme, Dokumente, Audio- und Videoclips usw.) langfristig zu speichern. Ein Gerät, das das Aufzeichnen/Lesen von Informationen ermöglicht, wird als Laufwerk oder Diskettenlaufwerk bezeichnet, und Informationen werden auf Medien (z. B. Disketten) gespeichert.

Bei magnetischen Diskettenlaufwerken (FMD oder Diskette) und magnetischen Festplattenlaufwerken (HDD oder Festplatten) erfolgt das Aufzeichnen, Speichern und Lesen von Informationen nach dem magnetischen Prinzip, bei Laserlaufwerken nach dem optischen Prinzip.

Flexible Magnetplatten.

Flexible Magnetplatten werden in einem Kunststoffgehäuse untergebracht. Dieses Speichermedium wird als Diskette bezeichnet. Die Diskette wird in das Laufwerk eingelegt, das die Diskette mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht. Der Magnetkopf des Laufwerks ist auf einer bestimmten konzentrischen Spur der Festplatte installiert, auf die Informationen geschrieben (oder gelesen) werden.

Die Informationskapazität der Diskette ist gering und beträgt nur 1,44 MB. Aufgrund der langsamen Rotation der Festplatte (360 U/min) ist auch die Geschwindigkeit beim Schreiben und Lesen von Informationen niedrig (ca. 50 KB/s).

Um Informationen zu bewahren, sollten flexible Magnetplatten vor der Einwirkung starker Magnetfelder und Hitze geschützt werden, da dies zur Entmagnetisierung des Mediums und zum Verlust von Informationen führen kann.

Hartmagnetische Festplatten.

Festplatte (HDD – Hard Diskettenlaufwerk) bezieht sich auf nicht entfernbare Magnetplattenlaufwerke. Erste Festplatte wurde 1973 von IBM entwickelt und hatte eine Kapazität von 16 KB.

Hartmagnetische Platten sind mehrere Dutzend auf einer Achse angeordnete Platten, die in einem Metallgehäuse eingeschlossen sind und sich mit hoher Winkelgeschwindigkeit drehen. Aufgrund der mehreren Spuren auf jeder Seite der Discs und große Menge Datenträgerinformationen harte Kapazität Festplatten können zehntausende Male größer sein als die Informationskapazität von Disketten und Hunderte von GB erreichen. Die Geschwindigkeit beim Schreiben und Lesen von Informationen von Festplatten ist aufgrund der schnellen Rotation der Festplatten (7200 U/min) recht hoch (ca. 133 MB/s).

Eine Festplatte wird oft als Festplatte bezeichnet. Es gibt eine Legende, die erklärt, warum Festplatte Da war so ein schicker Name. Die erste Festplatte, die Anfang der 70er Jahre in Amerika auf den Markt kam, verfügte auf jeder Arbeitsfläche über eine Kapazität von 30 MB an Informationen. Zur gleichen Zeit hatte das in Amerika weithin bekannte Repetiergewehr von O. F. Winchester ein Kaliber von 0,30; Vielleicht rumpelte die erste Festplatte während des Betriebs wie ein Maschinengewehr, oder sie roch nach Schießpulver – es ist nicht klar, aber von da an begannen sie, sie zu nennen Festplatten Festplatte.

Beim Betrieb des Computers kommt es zu Störungen. Viren, Stromausfälle, Softwarefehler – all dies kann zu Schäden an den auf Ihrer Festplatte gespeicherten Informationen führen. Schäden an Informationen bedeuten nicht immer deren Verlust. Daher ist es hilfreich zu wissen, wie sie auf der Festplatte gespeichert sind, da sie dann wiederhergestellt werden können. Wenn dann beispielsweise der Boot-Bereich durch einen Virus beschädigt ist, ist es überhaupt nicht notwendig, die gesamte Festplatte (!) zu formatieren, sondern nach der Wiederherstellung des beschädigten Bereichs fortzufahren normale Arbeit unter Beibehaltung all Ihrer unschätzbaren Daten.

IN Festplatte Es werden recht zerbrechliche und winzige Elemente verwendet. Um Informationen und die Leistung von Festplatten zu erhalten, ist es notwendig, sie während des Betriebs vor Stößen und plötzlichen Änderungen der räumlichen Ausrichtung zu schützen.

Laserlaufwerke und -disketten.

Anfang der 80er Jahre kündigte das niederländische Unternehmen Philips eine Revolution im Bereich der Tonwiedergabe an. Seine Ingenieure haben sich etwas ausgedacht, das sich heute großer Beliebtheit erfreut: Laser-Discs und -Player.

In den letzten Jahren Computergeräte CD-Lesegeräte, sogenannte CD-ROMs, sind zu einem nahezu unverzichtbaren Bestandteil jedes Computers geworden. Dies geschah, weil verschiedene Softwareprodukte zunehmend viel Platz beanspruchten und sich die Bereitstellung auf Disketten als unerschwinglich teuer und unzuverlässig erwies. Daher begann man, sie auf CDs zu liefern (genauso wie normale Musik-CDs).

Laser-Disk-Laufwerke nutzen das optische Prinzip zum Lesen von Informationen. Auf Laserdiscs CD (CD – Compact Disk, Compact Disc) und DVD (DVD – Digital Video Disk, digitale Videodisc) werden Informationen auf einer spiralförmigen Spur (wie auf einer Schallplatte) aufgezeichnet, die abwechselnd Abschnitte mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen enthält . Der Laserstrahl fällt auf die Oberfläche der rotierenden Scheibe und die Intensität des reflektierten Strahls hängt vom Reflexionsvermögen des Gleisabschnitts ab und nimmt die Werte 0 oder 1 an.
Um die Sicherheit der Informationen zu gewährleisten, müssen Laserscheiben vor mechanischer Beschädigung (Kratzer) sowie vor Verschmutzung geschützt werden.

Laserdiscs speichern Informationen, die während des Herstellungsprozesses auf ihnen aufgezeichnet wurden. Es ist unmöglich, ihnen neue Informationen zu schreiben. Solche Scheiben werden durch Stanzen hergestellt. Es gibt CD-R- und DVD-R-Discs, auf denen Informationen nur einmal geschrieben werden können. Auf CD-RW- und DVD-RW-Discs können Informationen viele Male geschrieben/überschrieben werden. Scheiben verschiedene Typen können nicht nur durch Markierungen, sondern auch durch die Farbe der reflektierenden Oberfläche unterschieden werden.

Das Brennen auf CDs und DVDs mit herkömmlichen CD-ROMs und DVD-ROMs ist nicht möglich. Dazu benötigen Sie CD-RW- und DVD-RW-Geräte, mit denen Read-Once-Write und Read-Write-Rewrite möglich sind. Diese Geräte verfügen über einen ziemlich leistungsstarken Laser, mit dem Sie das Reflexionsvermögen von Oberflächenbereichen während des Aufnahmevorgangs ändern können.

Die Informationskapazität einer CD-ROM erreicht 700 MB und die Lesegeschwindigkeit von Informationen (bis zu 7,8 MB/s) hängt von der Rotationsgeschwindigkeit der Festplatte ab. DVD-Discs haben im Vergleich zu CD-Discs eine viel größere Informationskapazität (einschichtige einseitige Disc – 4,7 GB), weil Es werden Laser mit kürzerer Wellenlänge verwendet, wodurch die optischen Spuren dichter platziert werden können. Es gibt auch Dual-Layer-DVDs und doppelseitige DVDs. Derzeit erreicht die Lesegeschwindigkeit von 16-fach DVD-Laufwerken 21 MB/s.

Geräte basierend auf Flash-Speicher.

Flash-Speicher ist ein nichtflüchtiger Speichertyp, der das Schreiben und Speichern von Daten auf Chips ermöglicht. Auf Flash-Speicher basierende Geräte verfügen über keine beweglichen Teile, was eine hohe Datensicherheit beim Einsatz in mobilen Geräten gewährleistet.

Flash-Speicher ist ein Chip, der in einem Miniaturgehäuse untergebracht ist. Um Informationen zu schreiben oder zu lesen, werden Laufwerke über einen USB-Anschluss mit einem Computer verbunden. Die Informationskapazität von Speicherkarten erreicht 1024 MB.

Medientyp	Medienkapazität	Datenübertragungsgeschwindigkeit (MB/s)	Gefährliche Einflüsse
NGMD 3,5""	1,44 MB	0,05	Magnetfelder, Erwärmung, physikalische Einflüsse
Festplatte	Hunderte GB	etwa 133	Stöße, Veränderungen der räumlichen Orientierung während der Arbeit
	650-800 MB	bis 7,8	Kratzer, Schmutz
DVD-ROM	bis zu 17 GB	bis 21	Kratzer, Schmutz
Flash-Speichergeräte	bis zu 1024 MB	USB 1.0 - 1.5 USB 1.1 - 12 USB 2.0 – 480	Stromüberspannung

Einleitung……………………………………………………………………………………...3

Speichermedien……………………………………………………………4

Informationen kodieren und lesen.……………………………………9

Entwicklungsaussichten…………………….…………………………………….15

Fazit……………………………………………………………………………….18

Literatur………………………………………………………………………………19

Einführung

Im Jahr 1945 kam John von Neumann (1903-1957), ein amerikanischer Wissenschaftler, auf die Idee, externe Speichergeräte zur Speicherung von Programmen und Daten zu nutzen. Neumann entwickelte eine Struktur schematische Darstellung Computer. Alle modernen Computer folgen Neumanns Schema.

Externer Speicher ist für die langfristige Speicherung von Programmen und Daten konzipiert. Externe Speichergeräte (Laufwerke) sind nichtflüchtig; das Ausschalten der Stromversorgung führt nicht zu Datenverlust. Sie können in die Systemeinheit eingebaut oder in Form unabhängiger Einheiten ausgeführt sein, die über ihre Anschlüsse mit der Systemeinheit verbunden sind. Basierend auf der Aufzeichnungs- und Lesemethode werden Laufwerke je nach Medientyp in magnetische, optische und magnetooptische Laufwerke unterteilt.

Während der Zusammenfassung betrachten wir die wichtigsten Arten von Informationsträgern, die Kodierung und das Lesen von Informationen sowie Entwicklungsperspektiven.

Informationsträger

Historisch gesehen waren die ersten Speichermedien Lochstreifen- und Lochkarten-Eingabe-/Ausgabegeräte. Es folgten externe Aufzeichnungsgeräte in Form von Magnetbändern, Wechsel- und Permanentmagnetplatten sowie Magnettrommeln.

Magnetbänder werden auf Spulen aufgewickelt gelagert und verwendet. Es gab zwei Arten von Spulen: Zufuhr- und Empfangsspulen. Bänder werden den Benutzern auf Vorschubspulen geliefert und erfordern beim Einbau in Laufwerke kein zusätzliches Zurückspulen. Das Band wird mit der Arbeitsschicht nach innen auf eine Spule gewickelt. Magnetbänder werden als Speichergeräte mit indirektem Zugriff klassifiziert. Dies bedeutet, dass die Suchzeit für jeden Datensatz von seiner Position auf dem Medium abhängt, da ein physischer Datensatz keine eigene Adresse hat und Sie zum Anzeigen vorherige Datensätze anzeigen müssen. Zu den Direktzugriffsspeichergeräten gehören Magnetplatten und Magnettrommeln. Ihr Hauptmerkmal besteht darin, dass die Suchzeit für einen Datensatz nicht von seiner Position auf dem Medium abhängt. Jeder physische Datensatz auf dem Medium verfügt über eine Adresse, die den direkten Zugriff darauf ermöglicht und andere Datensätze umgeht. Die nächste Art von Aufzeichnungsgeräten waren Pakete aus austauschbaren Magnetplatten, bestehend aus sechs Aluminiumplatten. Die Kapazität des gesamten Pakets betrug 7,25 MB.

Werfen wir einen genaueren Blick auf moderne Speichermedien.

1. Magnetisches Diskettenlaufwerk (FMD – Disk Drive).

Als Speichermedium verwendet dieses Gerät flexible Magnetplatten – Disketten, die 5 oder 3 Zoll groß sein können. Eine Diskette ist eine Magnetplatte, ähnlich einer Schallplatte, die in einem „Umschlag“ steckt. Abhängig von der Größe der Diskette variiert ihre Kapazität in Bytes. Wenn eine standardmäßige 5'25-Zoll-Diskette bis zu 720 KB an Informationen aufnehmen kann, kann eine 3'5-Zoll-Diskette 1,44 MB aufnehmen. Disketten sind universell einsetzbar, für jeden Computer derselben Klasse geeignet, der mit einem Diskettenlaufwerk ausgestattet ist, und können zum Speichern, Sammeln, Verteilen und Verarbeiten von Informationen verwendet werden. Das Laufwerk ist ein Parallelzugriffsgerät, sodass alle Dateien gleichermaßen leicht zugänglich sind. Die Platte ist oben mit einer speziellen Magnetschicht bedeckt, die die Datenspeicherung gewährleistet. Informationen werden auf beiden Seiten der Platte entlang konzentrischer Kreisspuren aufgezeichnet. Jede Spur ist in Sektoren unterteilt. Die Datenaufzeichnungsdichte hängt von der Dichte der Spuren auf der Oberfläche, d. h. der Anzahl der Spuren auf der Oberfläche der Platte, sowie von der Dichte der Informationsaufzeichnung entlang der Spur ab. Zu den Nachteilen zählen die geringe Kapazität, die eine Langzeitspeicherung großer Informationsmengen nahezu unmöglich macht, und die nicht sehr hohe Zuverlässigkeit der Disketten selbst. Derzeit werden Disketten praktisch nicht verwendet.

2. Hartmagnetisches Festplattenlaufwerk (HDD – Festplatte)

Es ist eine logische Fortsetzung der Entwicklung der magnetischen Informationsspeichertechnologie. Hauptvorteile:

- grosse Kapazität;

– Einfachheit und Zuverlässigkeit der Nutzung;

– die Möglichkeit, gleichzeitig auf mehrere Dateien zuzugreifen;

– hohe Geschwindigkeit des Datenzugriffs.

Der einzige Nachteil, den wir hervorheben können, ist das Fehlen von Wechselspeichermedien, obwohl derzeit externe Festplatten und Systeme verwendet werden Exemplar reservieren.

Der Computer bietet die Möglichkeit, mithilfe eines speziellen Systemprogramms eine Festplatte bedingt in mehrere aufzuteilen. Solche Datenträger, die nicht als separates physisches Gerät existieren, sondern nur einen Teil eines physischen Datenträgers darstellen, werden als logische Datenträger bezeichnet. Logischen Laufwerken werden Namen mit lateinischen Buchstaben [C:], , [E:] usw. zugewiesen.

3. CD-Leser (CD-ROM)

Diese Geräte nutzen das Prinzip, mit einem fokussierten Laserstrahl Rillen auf einer metallisierten Trägerschicht einer Compact Disc auszulesen. Dieses Prinzip ermöglicht eine hohe Dichte der Informationsaufzeichnung und damit eine große Kapazität bei minimalen Abmessungen. Eine CD ist ein hervorragendes Mittel zum Speichern von Informationen, sie ist günstig, praktisch keinen Umwelteinflüssen ausgesetzt, die darauf aufgezeichneten Informationen werden bis zur physischen Zerstörung der Festplatte nicht verfälscht oder gelöscht, ihre Kapazität beträgt 650 MB. Es hat nur einen Nachteil – den relativ geringen Informationsspeicher.

4. DVD

A) Unterschiede zwischen DVD und normaler CD-ROM

B) DVD-Kapazität

Es gibt fünf Arten von DVDs:

1. DVD5 – einschichtige, einseitige Disc, 4,7 GB oder zwei Stunden Video;

2. DVD9 – doppelschichtige einseitige Disc, 8,5 GB oder vier Stunden Video;

3. DVD10 – doppelseitige Single-Layer-Disc, 9,4 GB oder 4,5 Stunden Video;

4. DVD14 – doppelseitige Disc, zwei Schichten auf einer Seite und eine auf der anderen Seite, 13,24 GB oder 6,5 Stunden Video;

5. DVD18 – doppelschichtige, doppelseitige Disc, 17 GB oder mehr als acht Stunden Video.

Die beliebtesten Standards sind DVD5 und DVD9.

IN) Möglichkeiten

G) Ton auf DVD

D) Mechanischer Schaden

CDs und DVDs reagieren gleichermaßen empfindlich auf mechanische Beschädigungen. Das heißt, ein Kratzer ist ein Kratzer. Aufgrund der deutlich höheren Aufzeichnungsdichte fallen die Verluste auf der DVD jedoch deutlicher aus. Mittlerweile gibt es Programme, die sogar Informationen von beschädigten Datenträgern wiederherstellen können, dabei jedoch beschädigte Sektoren überspringen.

6.USB-Flash-Laufwerk

Ein neuartiges externes Speichermedium für einen Computer, das aufgrund der weit verbreiteten Verwendung der USB-Schnittstelle (Universal Bus) und der Vorteile von Flash-Speicherchips entstand. Eine ausreichend große Kapazität bei geringer Größe, Energieunabhängigkeit, hohe Geschwindigkeit der Informationsübertragung, Schutz vor mechanischen und elektromagnetischen Einflüssen, die Möglichkeit, auf jedem Computer verwendet zu werden – all dies ermöglichte es dem USB-Flash-Laufwerk, alle bisher existierenden zu ersetzen oder erfolgreich mit ihnen zu konkurrieren Speichermedium.

Informationen kodieren und lesen

Ein moderner Computer kann numerische, Text-, Grafik-, Ton- und Videoinformationen verarbeiten. Alle diese Arten von Informationen werden in einem Computer im Binärcode dargestellt, d. h. es wird ein Alphabet der Potenz Zwei verwendet (nur zwei Zeichen 0 und 1). Dies liegt daran, dass es praktisch ist, Informationen in Form einer Folge elektrischer Impulse darzustellen: Es gibt keinen Impuls (0), es gibt einen Impuls (1). Eine solche Codierung wird üblicherweise als binär bezeichnet, und die logischen Folgen von Nullen und Einsen selbst werden als Maschinensprache bezeichnet.

Jede Ziffer des Maschinenbinärcodes enthält eine Informationsmenge, die einem Bit entspricht. Diese Schlussfolgerung kann erreicht werden, indem man die Zahlen des Maschinenalphabets als gleichermaßen wahrscheinliche Ereignisse betrachtet. Bei der Aufnahme Binärzahl Es ist möglich, nur einen von zwei möglichen Zuständen auszuwählen, was bedeutet, dass er eine Informationsmenge von 1 Bit trägt. Daher enthalten zwei Ziffern 2 Bits an Informationen, vier Ziffern 4 Bits usw. Um die Informationsmenge in Bits zu bestimmen, reicht es aus, die Anzahl der Ziffern im binären Maschinencode zu bestimmen.

A) Codierung Textinformationen

Derzeit verwenden die meisten Benutzer einen Computer, um Textinformationen zu verarbeiten, die aus Symbolen bestehen: Buchstaben, Zahlen, Satzzeichen usw. Traditionell wird zur Kodierung eines Zeichens eine Informationsmenge von 1 Byte verwendet, d. h. I = 1 Byte = 8 Bit. Mithilfe einer Formel, die die Anzahl möglicher Ereignisse K und die Informationsmenge I verbindet, können Sie berechnen, wie viele verschiedene Symbole codiert werden können (vorausgesetzt, dass Symbole mögliche Ereignisse sind): K = 2I = 28 = 256, also zur Darstellung von Textinformationen können Sie ein Alphabet mit einer Kapazität von 256 Zeichen verwenden. Das Wesen der Codierung besteht darin, dass jedem Zeichen ein Binärcode von 00000000 bis 11111111 oder ein entsprechender Dezimalcode von 0 bis 255 zugewiesen wird. Daran muss man sich derzeit erinnern

Binärcode	Dezimalcode	KOI8	CP1251	CP866	Mas	ISO
11000010	194	B	IN	-	-	T

Zur Kodierung russischer Buchstaben werden derzeit fünf verschiedene Codes verwendet

Tabellen (KOI - 8, CP1251, CP866, Mac, ISO) und Texte, die mit einer Tabelle kodiert wurden, werden in einer anderen Kodierung nicht korrekt angezeigt. Dies kann visuell als Fragment einer kombinierten Zeichenkodierungstabelle dargestellt werden. Dem gleichen Binärcode sind unterschiedliche Symbole zugeordnet. In den meisten Fällen handelt es sich jedoch um eine Umkodierung Textdokumente kümmert sich auch um den Benutzer spezielle Programme– Konverter, die in Anwendungen integriert sind.

B) Codierung grafische Informationen

Mitte der 50er Jahre wurde erstmals die Datendarstellung in grafischer Form für Großrechner implementiert, die in der wissenschaftlichen und militärischen Forschung eingesetzt wurden. Ohne Computergrafik Es ist schwer, sich nicht nur eine Computerwelt, sondern auch eine vollständig materielle Welt vorzustellen, da Datenvisualisierung in vielen Bereichen menschlichen Handelns eingesetzt wird. Grafische Informationen können in zwei Formen dargestellt werden: analog oder diskret. Ein Beispiel für eine analoge Darstellung und ein damit gedrucktes Bild ist ein Gemälde, dessen Farbe sich kontinuierlich ändert Tintenstrahldrucker und bestehend aus einzelnen Punkten unterschiedlicher Farbe - dies ist eine diskrete Darstellung. Durch die Aufteilung eines grafischen Bildes (Sampling) werden grafische Informationen von analoger Form in diskrete Form umgewandelt. In diesem Fall wird eine Codierung durchgeführt, bei der jedem Element ein bestimmter Wert in Form eines Codes zugewiesen wird. Beim Kodieren eines Bildes wird es räumlich diskretisiert. Man kann es damit vergleichen, ein Bild aus einer großen Anzahl kleiner farbiger Fragmente zu konstruieren (Mosaikmethode). Das gesamte Bild ist in einzelne Punkte unterteilt, jedem Element ist ein Farbcode zugeordnet. In diesem Fall hängt die Qualität der Kodierung von folgenden Parametern ab: Punktgröße und Anzahl der verwendeten Farben. Je kleiner die Punktgröße ist, d. h. das Bild besteht aus einer größeren Anzahl von Punkten, desto höher ist die Kodierungsqualität. Wie große Menge Je mehr Farben verwendet werden (d. h. ein Bildpunkt kann mehr mögliche Zustände annehmen), desto mehr Informationen trägt jeder Punkt und desto höher ist die Kodierungsqualität. Erstellung und Speicherung grafische Objekte möglicherweise in mehreren Formen - in Form von Vektoren, Fraktalen oder Bitmap. Ein separates Thema sind 3D-Grafiken (dreidimensionale Grafiken), die Vektor- und Rastermethoden der Bilderzeugung kombinieren. Sie erforscht Methoden und Techniken zur Konstruktion dreidimensionaler Modelle von Objekten im virtuellen Raum. Jeder Typ verwendet seine eigene Methode zur Kodierung grafischer Informationen.

IN) Kodierung von Audioinformationen

Seit unserer Kindheit sind wir mit Musikaufnahmen auf verschiedenen Medien konfrontiert: Schallplatten, Kassetten, CDs usw. Derzeit gibt es zwei Hauptmethoden zur Tonaufzeichnung: analog und digital. Doch um Ton auf einem beliebigen Medium aufzuzeichnen, muss er in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Dies geschieht über ein Mikrofon. Die einfachsten Mikrofone verfügen über eine Membran, die unter dem Einfluss von Schallwellen vibriert. An der Membran ist eine Spule angebracht, die sich synchron mit der Membran in einem Magnetfeld bewegt. In der Spule erscheint eine Variable elektrischer Strom. Spannungsänderungen spiegeln Schallwellen genau wider. Der elektrische Wechselstrom, der am Ausgang des Mikrofons erscheint, wird aufgerufen analog Signal. Bei einem elektrischen Signal bedeutet „analog“, dass das Signal zeitlich und amplitudenkontinuierlich ist. Es spiegelt genau die Form der Schallwelle wider, während sie sich durch die Luft bewegt. Audioinformationen können in diskreter oder analoger Form dargestellt werden. Ihr Unterschied besteht darin, dass sich bei einer diskreten Darstellung von Informationen eine physikalische Größe abrupt ändert („Leiter“) und einen endlichen Satz von Werten annimmt. Werden Informationen in analoger Form dargestellt, dann kann eine physikalische Größe unendlich viele Werte annehmen, die sich ständig ändern. Eine Schallplatte ist ein Beispiel für die analoge Speicherung von Toninformationen, da die Tonspur ihre Form kontinuierlich ändert. Doch analoge Aufnahmen auf Magnetband haben einen großen Nachteil – die Alterung des Mediums. Im Laufe eines Jahres ein Tonträger, der einen normalen Pegel hatte hohe Frequenzen, könnte sie verlieren. Schallplatten verlieren beim Abspielen mehrfach an Qualität. Daher wird der digitalen Aufzeichnung der Vorzug gegeben. In den frühen 80er Jahren erschienen CDs. Sie sind ein Beispiel für die diskrete Speicherung von Audioinformationen, da die Audiospur einer CD Bereiche mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen enthält. Theoretisch können diese digitalen Discs ewig halten, wenn sie nicht zerkratzt werden, d. h. Ihre Vorteile sind Haltbarkeit und Beständigkeit gegen mechanische Alterung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beim digitalen Überspielen keine Einbußen bei der Tonqualität entstehen. Auf Multimedia-Soundkarten finden Sie einen analogen Mikrofonvorverstärker und Mixer. Betrachten wir die Prozesse der Umwandlung von Ton von analoger in digitale Form und umgekehrt. Eine ungefähre Vorstellung davon, was vor sich geht Soundkarte, kann dabei helfen, einige Fehler bei der Arbeit mit Audio zu vermeiden. Schallwellen werden mithilfe eines Mikrofons in ein analoges elektrisches Wechselsignal umgewandelt. Es durchläuft den Audiopfad und gelangt in einen Analog-Digital-Wandler (ADC), ein Gerät, das das Signal in digitale Form umwandelt. Vereinfacht ausgedrückt ist das Funktionsprinzip eines ADC wie folgt: Er misst die Signalamplitude in bestimmten Intervallen und überträgt über einen digitalen Pfad eine Zahlenfolge mit Informationen über Amplitudenänderungen weiter. Bei der Analog-Digital-Wandlung findet keine physikalische Wandlung statt. Es ist, als würde ein Fingerabdruck oder eine Probe aus dem elektrischen Signal entnommen, das ein digitales Modell der Spannungsschwankungen im Audiopfad darstellt. Stellt man dies in Form eines Diagramms dar, so stellt sich dieses Modell als eine Folge von Spalten dar, die jeweils einem bestimmten Zahlenwert entsprechen. Digitalsignal ist von Natur aus diskret, d. h. diskontinuierlich, sodass das digitale Modell nicht genau mit der Form übereinstimmt Analogsignal. Abschluss digitaler Ton erfolgt mithilfe eines Digital-Analog-Wandlers (DAC), der auf der Grundlage eingehender digitaler Daten zu geeigneten Zeitpunkten ein elektrisches Signal mit der erforderlichen Amplitude erzeugt.

Beim Lesen von Informationen werden in einem Speichergerät (Speicher) gespeicherte Informationen abgerufen und auf andere Geräte des Computers übertragen. Das Lesen von Informationen erfolgt während der meisten Maschinenvorgänge und ist manchmal ein unabhängiger Vorgang. Das Lesen kann mit der Zerstörung (Löschung) von Informationen in den Zellen (Zonen) des Speichers einhergehen, aus denen das Lesen erfolgte (z. B. bei Speichern auf Ferritkernen), oder es kann zerstörungsfrei erfolgen (z. B , im Speicher auf Magnetbändern, Platten) und ermöglicht somit die Wiederverwendung einmal aufgezeichneter Informationen. Das Lesen von Informationen wird durch die Zeit charakterisiert, die direkt für die Ausgabe von Daten aus dem Speicher aufgewendet wird. sie reicht von mehreren zehn Nanosekunden bis zu mehreren Millisekunden.

Betrachten wir den Vorgang des Lesens von Informationen am Beispiel einer CD. Die Daten von der Festplatte werden mit einem Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 780 nm gelesen. Das Prinzip des Lesens von Informationen mit einem Laser für alle Arten von Medien besteht darin, Änderungen in der Intensität des reflektierten Lichts zu registrieren. Der Laserstrahl wird auf der Informationsschicht zu einem Punkt mit einem Durchmesser von ~1,2 μm fokussiert. Wird das Licht zwischen den Gruben (auf dem Treppenabsatz) fokussiert, registriert die Fotodiode das maximale Signal. Trifft Licht auf die Grube, registriert die Fotodiode eine geringere Lichtintensität. Der Unterschied zwischen schreibgeschützten Festplatten und einmal beschreibbaren/einmal beschreibbaren Festplatten liegt in der Art und Weise, wie die Pits gebildet werden. Bei einer Nur-Lese-Platte handelt es sich bei den Pits um eine Art Reliefstruktur (Phasenbeugungsgitter), wobei die optische Tiefe jedes Pits etwas weniger als ein Viertel der Wellenlänge des Laserlichts beträgt, was zu einer Phase führt Differenz von einer halben Wellenlänge zwischen dem von der Grube reflektierten Licht und dem vom Land reflektierten Licht. Dadurch wird ein destruktiver Interferenzeffekt in der Ebene des Fotodetektors beobachtet und eine Abnahme des Signalpegels aufgezeichnet. Bei CD-R/RW ist das Pit ein Bereich mit größerer Lichtabsorption als das Land (Amplitudenbeugungsgitter). Dadurch erkennt die Fotodiode auch eine Abnahme der Intensität des von der Scheibe reflektierten Lichts. Die Länge des Pits verändert sowohl die Amplitude als auch die Dauer des aufgezeichneten Signals.

Die CD-Lese-/Schreibgeschwindigkeit wird als Vielfaches von 150 KB/s (d. h. 153.600 Bytes/s) angegeben. Beispielsweise bietet ein 48-fach-Laufwerk eine maximale CD-Lese- (oder Schreib-)Geschwindigkeit von 48 × 150 = 7200 KB/s (7,03 MB/s).

Entwicklungsperspektiven

Die Entwicklung der Aufzeichnungsmedien verläuft in drei Hauptrichtungen:

a) Volumenzunahme nützliche Informationen auf einem bestimmten Medium (besonders relevant für optische Datenträger);

b) Verbesserung der Qualität der technischen Ausrüstung (Zugriffszeit auf Informationen, Datenübertragungsgeschwindigkeit);

c) eine schrittweise Erhöhung des Kompatibilitätsgrades verschiedener verwendeter Medienformate.

Zu den vielversprechenden Arten von Speichermedien gehören: Eye-Fi, Holographic Versatile Disc, Millipede.

Eye-Fi- eine Art SD-Flash-Speicherkarte mit in die Karte integrierten Hardwareelementen, die die Wi-Fi-Technologie unterstützen.

Die Karten können in jeder Digitalkamera verwendet werden. Die Karte wird in den entsprechenden Steckplatz der Kamera gesteckt, erhält von der Kamera Strom und erweitert gleichzeitig deren Funktionalität. Eine mit einer solchen Karte ausgestattete Kamera kann aufgenommene Fotos oder Videos auf einen Computer übertragen, weltweites Netz Internet zu vorprogrammierten Ressourcen, die Foto- oder Video-Hosting dieser Art von Inhalten ermöglichen. Die Verwaltung, der Zugriff auf Einstellungen und die Steuerung des Betriebs solcher Karten erfolgt über WLAN von einem PC oder Mac-kompatiblen Computer über einen Browser. Die Karte funktioniert nur mit Vorregistrierung Wi-Fi-Netzwerke, unterstützt WEP Verschlüsselung und WPA2.

Technische Eigenschaften:

Kartenkapazität: 2, 4 oder 8 GB

Unterstützte WLAN-Standards: 802.11b, 802.11g

Wi-Fi-Sicherheit: Statisch WEP 64/128, WPA-PSK, WPA2-PSK

Kartenabmessungen: SD-Standard – 32 x 24 x 2,1 mm

Kartengewicht: 2,835 g

Holografische Mehrzweckscheibe (Holographische vielseitige Scheibe)- Es wird eine vielversprechende Technologie zur Herstellung optischer Discs entwickelt, bei der die auf der Disc gespeicherte Datenmenge im Vergleich zu Blu-Ray und HD DVD deutlich erhöht wird. Es nutzt eine als Holographie bekannte Technologie, bei der zwei Laser, einer rot und der andere grün, zu einem parallelen Strahl kombiniert werden. Der grüne Laser liest in einem Raster codierte Daten aus einer holografischen Schicht nahe der Oberfläche der Disc, während der rote Laser zum Lesen von Hilfssignalen aus einer regulären CD-Schicht tief im Inneren der Disc verwendet wird. Die Hilfsinformationen werden verwendet, um die Leseposition zu verfolgen, ähnlich dem CHS-System in einer normalen Festplatte. Auf einer CD oder DVD sind diese Informationen in die Daten eingebettet. Die geschätzte Speicherkapazität dieser Discs beträgt bis zu 3,9 Terabyte (TB), was mit 6000 CDs, 830 DVDs oder 160 Single-Layer-Blu-ray-Discs vergleichbar ist; Datenübertragungsgeschwindigkeit - 1 Gbit/s. Optware wollte Anfang Juni 2006 ein 200-GB-Laufwerk auf den Markt bringen und Maxell im September 2006 mit einer Kapazität von 300 GB. Am 28. Juni 2007 wurde der HVD-Standard genehmigt und veröffentlicht.

Holographische Scheibenstruktur (HVD).

1. Lesen/Schreiben mit grünem Laser (532 nm)

2. Roter Positionierungs-/Indexierungslaser (650 nm)

3. Hologramm (Daten)

4. Polycarbonatschicht

5. Photopolymerschicht (Daten enthaltende Schicht)

6. Distanzschichten

7. Dichroitische Schicht

8. Aluminium-Reflektionsschicht (rotes Licht reflektierend)

9. Transparente Basis

P. Aussparungen

Tausendfüßler - relativ neue Technologie Von IBM entwickelte Speichergeräte. Zum Auslesen und Aufzeichnen von Informationen wird eine Rastersondenmikroskopsonde verwendet. Wissenschaftler der Universität für Wissenschaft und Technologie in Pohang ( Südkorea). Sie waren die ersten auf der Welt, die ein Material entwickelten, das zur Schaffung eines Millilipid-Gedächtnisses geeignet war. Die Besonderheit des Millilipid-Gedächtnisses besteht darin, dass Informationen in einer großen Anzahl von Nanopits gespeichert werden, die die Oberfläche des Arbeitsmaterials bedecken. Darüber hinaus ist ein solcher Speicher nichtflüchtig und die Daten werden so lange wie gewünscht darin gespeichert. Um einen funktionierenden Prototyp eines Millilipid-Speichers zu schaffen, haben koreanische Elektronikingenieure ein einzigartiges Polymermaterial entwickelt. Nur mit seiner Hilfe war es möglich, ein stabil funktionierendes Speichergerät zu schaffen, das nahezu reif für den Einsatz in der Produktion ist.

Abschluss

In der Zusammenfassung wurden die wichtigsten Arten von Informationsträgern, Prinzipien der Kodierung und Lesung von Informationen sowie Perspektiven für die Entwicklung von Informationsträgern betrachtet.

Auch die Geschichte der Informationsträger (Lochbänder, Lochkarten, Magnetbänder, Wechsel- und Permanentmagnetplatten, Magnettrommeln, Pakete mit Wechselmagnetplatten) wurde berücksichtigt; Diskettenlaufwerke, Festplatten, CDs, DVDs, tragbare USB-Laufwerke, USB-Flash-Laufwerke. Berücksichtigt wurden die Codierung (Text, Grafik, Ton) und das Lesen von Informationen (am Beispiel des Lesens von Informationen von einer CD). Die vielversprechendsten sind heute Eye-Fi, Holographic Versatile Disc und Millipede.

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Nationale Forschungsuniversität St. Petersburg

Informationstechnologie, Mechanik und Optik

Fakultät Computertechnologien und Management

Abteilung für sichere Informationstechnologien

Disziplin „Technische Informationssicherheit“

„Arten von Speichermedien“

Vollendet:

Studentengruppe Nr. P34

Bykov A.A.

Geprüft:

Katorina Yu.F.

Sankt Petersburg

Codierung der Magnetplatte des Laufwerks

Einführung

5. Tragbare USB-Laufwerke

6.USB-Flash-Laufwerk

8. Entwicklungsperspektiven

Abschluss

Referenzliste

Einführung

Informationsträger

Magnetbänder werden auf Spulen aufgewickelt gelagert und verwendet. Es gab zwei Arten von Spulen: Zufuhr- und Empfangsspulen. Bänder werden den Benutzern auf Vorschubspulen geliefert und erfordern beim Einbau in Laufwerke kein zusätzliches Zurückspulen. Das Band wird mit der Arbeitsschicht nach innen auf eine Spule gewickelt. Magnetbänder werden als Speichergeräte mit indirektem Zugriff klassifiziert. Dies bedeutet, dass die Suchzeit für jeden Datensatz von seiner Position auf dem Medium abhängt, da ein physischer Datensatz keine eigene Adresse hat und Sie zum Anzeigen vorherige Datensätze anzeigen müssen. Zu den Direktzugriffsspeichergeräten gehören Magnetplatten und Magnettrommeln. Ihr Hauptmerkmal besteht darin, dass die Suchzeit für einen Datensatz nicht von seiner Position auf dem Medium abhängt. Jeder physische Datensatz auf dem Medium verfügt über eine Adresse, die den direkten Zugriff darauf ermöglicht und andere Datensätze umgeht. Die nächste Art von Aufzeichnungsgeräten waren Pakete aus austauschbaren Magnetplatten, bestehend aus sechs Aluminiumplatten. Die Kapazität des gesamten Pakets betrug 7,25 MB.

1. Magnetisches Diskettenlaufwerk (FLMD – Diskettenlaufwerk)

Als Speichermedium verwendet dieses Gerät flexible Magnetplatten – Disketten, die 5 oder 3 Zoll groß sein können. Eine Diskette ist eine Magnetplatte, ähnlich einer Schallplatte, die in einem „Umschlag“ steckt. Abhängig von der Größe der Diskette variiert ihre Kapazität in Bytes. Wenn eine standardmäßige 5"25"-Diskette bis zu 720 KB an Informationen aufnehmen kann, kann eine 3"5"-Diskette 1,44 MB aufnehmen. Disketten sind universell einsetzbar, für jeden Computer derselben Klasse geeignet, der mit einem Diskettenlaufwerk ausgestattet ist, und können zum Speichern, Sammeln, Verteilen und Verarbeiten von Informationen verwendet werden. Das Laufwerk ist ein Parallelzugriffsgerät, sodass alle Dateien gleichermaßen leicht zugänglich sind. Die Platte ist oben mit einer speziellen Magnetschicht bedeckt, die die Datenspeicherung gewährleistet. Informationen werden auf beiden Seiten der Platte entlang konzentrischer Kreisspuren aufgezeichnet. Jede Spur ist in Sektoren unterteilt. Die Datenaufzeichnungsdichte hängt von der Dichte der Spuren auf der Oberfläche, d. h. der Anzahl der Spuren auf der Oberfläche der Platte, sowie von der Dichte der Informationsaufzeichnung entlang der Spur ab. Zu den Nachteilen zählen die geringe Kapazität, die eine Langzeitspeicherung großer Informationsmengen nahezu unmöglich macht, und die nicht sehr hohe Zuverlässigkeit der Disketten selbst. Derzeit werden Disketten praktisch nicht verwendet.

2. Hartmagnetisches Festplattenlaufwerk (HDD – Festplatte)

Es ist eine logische Fortsetzung der Entwicklung der magnetischen Informationsspeichertechnologie. Hauptvorteile:

Grosse Kapazität;

Einfachheit und Zuverlässigkeit der Nutzung;

Möglichkeit, gleichzeitig auf mehrere Dateien zuzugreifen;

Hochgeschwindigkeits-Datenzugriff.

Der einzige Nachteil, den wir hervorheben können, ist das Fehlen von Wechselspeichermedien, obwohl derzeit externe Festplatten und Backup-Systeme verwendet werden.

3. CD-Leser (CD-ROM)

A) Unterschiede zwischen DVD und normaler CD-ROM

B) DVD-Kapazität

Es gibt fünf Arten von DVDs:

1. DVD5 – einschichtige, einseitige Disc, 4,7 GB oder zwei Stunden Video;

2. DVD9 – doppelschichtige einseitige Disc, 8,5 GB oder vier Stunden Video;

3. DVD10 – einschichtige, doppelseitige Disc, 9,4 GB oder 4,5 Stunden Video;

4. DVD14 – doppelseitige Disc, zwei Schichten auf einer Seite und eine auf der anderen Seite, 13,24 GB oder 6,5 Stunden Video;

5. DVD18 – doppelschichtige, doppelseitige Disc, 17 GB oder mehr als acht Stunden Video.

Die beliebtesten Standards sind DVD5 und DVD9.

B) Chancen

D) Ton auf DVD

D) Mechanischer Schaden

5. Tragbare USB-Laufwerke

6.USB-Flash-Laufwerk

Ein neuartiges externes Speichermedium für einen Computer, das aufgrund der weit verbreiteten Verwendung der USB-Schnittstelle (Universal Bus) und der Vorteile von Flash-Speicherchips entstand. Eine ausreichend große Kapazität bei geringer Größe, Energieunabhängigkeit, hohe Geschwindigkeit der Informationsübertragung, Schutz vor mechanischen und elektromagnetischen Einflüssen, die Möglichkeit, auf jedem Computer verwendet zu werden – all dies ermöglichte es dem USB-Flash-Laufwerk, alle bisher existierenden zu ersetzen oder erfolgreich mit ihnen zu konkurrieren Speichermedium.

7. Informationen kodieren und lesen

Jede Ziffer des Maschinenbinärcodes enthält eine Informationsmenge, die einem Bit entspricht. Diese Schlussfolgerung lässt sich ziehen, wenn man die Zahlen des Maschinenalphabets als gleichermaßen wahrscheinliche Ereignisse betrachtet. Beim Schreiben einer Binärziffer können Sie nur einen von zwei möglichen Zuständen auswählen, was bedeutet, dass sie eine Informationsmenge von 1 Bit enthält. Daher enthalten zwei Ziffern 2 Bits an Informationen, vier Ziffern 4 Bits usw. Um die Informationsmenge in Bits zu bestimmen, reicht es aus, die Anzahl der Ziffern im binären Maschinencode zu bestimmen.

A) Kodierung von Textinformationen

Binärcode	Dezimalcode

Derzeit werden fünf verschiedene Codetabellen zum Kodieren russischer Buchstaben verwendet (KOI - 8, CP1251, CP866, Mac, ISO), und Texte, die mit einer Tabelle kodiert wurden, werden in einer anderen Kodierung nicht korrekt angezeigt. Dies kann visuell als Fragment einer kombinierten Zeichenkodierungstabelle dargestellt werden. Dem gleichen Binärcode sind unterschiedliche Symbole zugeordnet. In den meisten Fällen kümmert sich jedoch der Benutzer um die Transkodierung von Textdokumenten, und spezielle Programme sind Konverter, die in Anwendungen integriert sind.

B) Kodierung grafischer Informationen

Mitte der 50er Jahre wurde erstmals die Datendarstellung in grafischer Form für Großrechner implementiert, die in der wissenschaftlichen und militärischen Forschung eingesetzt wurden. Ohne Computergrafik ist nicht nur ein Computer, sondern auch eine völlig materielle Welt kaum vorstellbar, da Datenvisualisierung in vielen Bereichen menschlichen Handelns eingesetzt wird. Grafische Informationen können in zwei Formen dargestellt werden: analog oder diskret. Ein Beispiel für eine analoge Darstellung ist ein Gemälde, dessen Farbe sich kontinuierlich ändert, während ein mit einem Tintenstrahldrucker gedrucktes Bild, das aus einzelnen Punkten unterschiedlicher Farbe besteht, eine diskrete Darstellung ist. Durch die Aufteilung eines grafischen Bildes (Sampling) werden grafische Informationen von analoger Form in diskrete Form umgewandelt. In diesem Fall wird eine Codierung durchgeführt, bei der jedem Element ein bestimmter Wert in Form eines Codes zugewiesen wird. Beim Kodieren eines Bildes wird es räumlich diskretisiert. Man kann es damit vergleichen, ein Bild aus einer großen Anzahl kleiner farbiger Fragmente zu konstruieren (Mosaikmethode). Das gesamte Bild ist in einzelne Punkte unterteilt, jedem Element ist ein Farbcode zugeordnet. In diesem Fall hängt die Qualität der Kodierung von folgenden Parametern ab: Punktgröße und Anzahl der verwendeten Farben. Je kleiner die Punktgröße ist, d. h. das Bild besteht aus einer größeren Anzahl von Punkten, desto höher ist die Kodierungsqualität. Je mehr Farben verwendet werden (d. h. ein Bildpunkt kann mehr mögliche Zustände annehmen), desto mehr Informationen enthält jeder Punkt und desto höher ist die Kodierungsqualität. Die Erstellung und Speicherung grafischer Objekte ist auf verschiedene Arten möglich – in Form eines Vektor-, Fraktal- oder Rasterbildes. Ein separates Thema sind 3D-Grafiken (dreidimensionale Grafiken), die Vektor- und Rastermethoden der Bilderzeugung kombinieren. Sie erforscht Methoden und Techniken zur Konstruktion dreidimensionaler Modelle von Objekten im virtuellen Raum. Jeder Typ verwendet seine eigene Methode zur Kodierung grafischer Informationen.

B) Kodierung von Audioinformationen

Seit unserer Kindheit sind wir mit Musikaufnahmen auf verschiedenen Medien konfrontiert: Schallplatten, Kassetten, CDs usw. Derzeit gibt es zwei Hauptmethoden zur Tonaufzeichnung: analog und digital. Doch um Ton auf einem beliebigen Medium aufzuzeichnen, muss er in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Dies geschieht über ein Mikrofon. Die einfachsten Mikrofone verfügen über eine Membran, die unter dem Einfluss von Schallwellen vibriert. An der Membran ist eine Spule angebracht, die sich synchron mit der Membran in einem Magnetfeld bewegt. In der Spule entsteht ein elektrischer Wechselstrom. Spannungsänderungen spiegeln Schallwellen genau wider. Der elektrische Wechselstrom, der am Ausgang des Mikrofons erscheint, wird als analoges Signal bezeichnet. Bei einem elektrischen Signal bedeutet „analog“, dass das Signal zeitlich und amplitudenkontinuierlich ist. Es spiegelt genau die Form der Schallwelle wider, während sie sich durch die Luft bewegt. Audioinformationen können in diskreter oder analoger Form dargestellt werden. Ihr Unterschied besteht darin, dass sich bei einer diskreten Darstellung von Informationen eine physikalische Größe abrupt ändert („Leiter“) und einen endlichen Satz von Werten annimmt. Werden Informationen in analoger Form dargestellt, dann kann eine physikalische Größe unendlich viele Werte annehmen, die sich ständig ändern. Eine Schallplatte ist ein Beispiel für die analoge Speicherung von Toninformationen, da die Tonspur ihre Form kontinuierlich ändert. Doch analoge Aufnahmen auf Magnetband haben einen großen Nachteil – die Alterung des Mediums. Im Laufe eines Jahres kann ein Tonträger, der ein normales Niveau an hohen Frequenzen hatte, diese verlieren. Schallplatten verlieren beim Abspielen mehrfach an Qualität. Daher wird der digitalen Aufzeichnung der Vorzug gegeben. In den frühen 80er Jahren erschienen CDs. Sie sind ein Beispiel für die diskrete Speicherung von Audioinformationen, da die Audiospur einer CD Bereiche mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen enthält. Theoretisch können diese digitalen Discs ewig halten, wenn sie nicht zerkratzt werden, d. h. Ihre Vorteile sind Haltbarkeit und Beständigkeit gegen mechanische Alterung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass beim digitalen Überspielen keine Einbußen bei der Tonqualität entstehen. Auf Multimedia-Soundkarten finden Sie einen analogen Mikrofonvorverstärker und Mixer. Betrachten wir die Prozesse der Umwandlung von Ton von analoger in digitale Form und umgekehrt. Wenn Sie eine ungefähre Vorstellung davon haben, was in Ihrer Soundkarte vor sich geht, können Sie einige Fehler bei der Arbeit mit Audio vermeiden. Schallwellen werden mithilfe eines Mikrofons in ein analoges elektrisches Wechselsignal umgewandelt. Es durchläuft den Audiopfad und gelangt in einen Analog-Digital-Wandler (ADC), ein Gerät, das das Signal in digitale Form umwandelt. Vereinfacht ausgedrückt ist das Funktionsprinzip eines ADC wie folgt: Er misst die Signalamplitude in bestimmten Intervallen und überträgt über einen digitalen Pfad eine Zahlenfolge mit Informationen über Amplitudenänderungen weiter. Bei der Analog-Digital-Wandlung findet keine physikalische Wandlung statt. Es ist, als würde ein Fingerabdruck oder eine Probe aus dem elektrischen Signal entnommen, das ein digitales Modell der Spannungsschwankungen im Audiopfad darstellt. Stellt man dies in Form eines Diagramms dar, so stellt sich dieses Modell als eine Folge von Spalten dar, die jeweils einem bestimmten Zahlenwert entsprechen. Ein digitales Signal ist von Natur aus diskret, also intermittierend, sodass das digitale Modell nicht genau mit der Form des analogen Signals übereinstimmt. Digitales Audio wird mithilfe eines Digital-Analog-Wandlers (DAC) ausgegeben, der auf der Grundlage eingehender digitaler Daten zu geeigneten Zeitpunkten ein elektrisches Signal mit der erforderlichen Amplitude erzeugt.

Betrachten wir den Vorgang des Lesens von Informationen am Beispiel einer CD. Die Daten von der Festplatte werden mit einem Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 780 nm gelesen. Das Prinzip des Lesens von Informationen mit einem Laser für alle Arten von Medien besteht darin, Änderungen im reflektierten Licht zu registrieren. Der Laserstrahl wird auf der Informationsschicht zu einem Punkt mit einem Durchmesser von ~1,2 μm fokussiert. Wird das Licht zwischen den Gruben (auf dem Treppenabsatz) fokussiert, registriert die Fotodiode das maximale Signal. Trifft Licht auf die Grube, registriert die Fotodiode eine geringere Lichtintensität. Der Unterschied zwischen schreibgeschützten Festplatten und einmal beschreibbaren/einmal beschreibbaren Festplatten liegt in der Art und Weise, wie die Pits gebildet werden. Bei einer Nur-Lese-Platte handelt es sich bei den Pits um eine Art Reliefstruktur (Phasenbeugungsgitter), wobei die optische Tiefe jedes Pits etwas weniger als ein Viertel der Wellenlänge des Laserlichts beträgt, was zu einer Phase führt Differenz von einer halben Wellenlänge zwischen dem von der Grube reflektierten Licht und dem vom Land reflektierten Licht. Dadurch wird ein destruktiver Interferenzeffekt in der Ebene des Fotodetektors beobachtet und eine Abnahme des Signalpegels aufgezeichnet. Bei CD-R/RW ist das Pit ein Bereich mit größerer Lichtabsorption als das Land (Amplitudenbeugungsgitter). Dadurch erkennt die Fotodiode auch eine Abnahme der Intensität des von der Scheibe reflektierten Lichts. Die Länge des Pits verändert sowohl die Amplitude als auch die Dauer des aufgezeichneten Signals.

8. Entwicklungsperspektiven

Die Entwicklung der Aufzeichnungsmedien verläuft in drei Hauptrichtungen:

a) Erhöhung der Menge nützlicher Informationen auf einem bestimmten Medium (besonders wichtig für optische Datenträger);

b) Verbesserung der Qualität der technischen Ausrüstung (Zugriffszeit auf Informationen, Datenübertragungsgeschwindigkeit);

c) eine schrittweise Erhöhung des Kompatibilitätsgrades verschiedener verwendeter Medienformate.

Zu den vielversprechenden Arten von Speichermedien gehören: Eye-Fi, Holographic Versatile Disc, Millipede.

Eye-Fi ist eine Art SD-Flash-Speicherkarte mit in die Karte integrierten Hardwareelementen, die die Wi-Fi-Technologie unterstützen.

Die Karten können in jeder Digitalkamera verwendet werden. Die Karte wird in den entsprechenden Steckplatz der Kamera gesteckt, erhält von der Kamera Strom und erweitert gleichzeitig deren Funktionalität. Eine mit einer solchen Karte ausgestattete Kamera kann aufgenommene Fotos oder Videos an einen Computer oder ins Internet an vorprogrammierte Ressourcen übertragen, die das Foto- oder Video-Hosting dieser Art von Inhalten durchführen. Die Verwaltung, der Zugriff auf Einstellungen und die Steuerung des Betriebs solcher Karten erfolgt auf einem PC- oder Mac-kompatiblen Computer über einen Browser. Die Karte funktioniert nur über vorregistrierte WLAN-Netzwerke; WEP- und WPA2-Verschlüsselung wird unterstützt.

Technische Eigenschaften:

Kartenkapazität: 2, 4 oder 8 GB

Unterstützte Standards802.11b, 802.11g

Wi-Fi-Sicherheit: Statisches WPA-PSK, WPA2-PSK

Kartenabmessungen: SD-Standard – 32 x 24 x 2,1 mm

Kartengewicht: 2,835 g

Holographic Versatile Disc ist eine vielversprechende Technologie, die derzeit für die Herstellung optischer Datenträger entwickelt wird und bei der die auf der Datenträger gespeicherte Datenmenge im Vergleich zu HD-DVDs deutlich erhöht wird. Es nutzt eine als Holographie bekannte Technologie, bei der zwei Laser, ein roter und ein grüner, zu einem parallelen Strahl kombiniert werden. Der grüne Laser liest in einem Raster codierte Daten aus einer holografischen Schicht nahe der Oberfläche der Disc, während der rote Laser zum Lesen von Hilfssignalen aus einer regulären CD-Schicht tief im Inneren der Disc verwendet wird. Die Hilfsinformationen werden verwendet, um die Leseposition zu verfolgen, ähnlich dem CHS-System in einer normalen Festplatte. Auf DVD sind diese Informationen in die Daten eingebettet. Die geschätzte Speicherkapazität dieser Discs beträgt bis zu 3,9 Terabyte (TB), was mit 6000 CDs, 830 DVDs oder 160 Single-Layer-Blu-ray-Discs vergleichbar ist; Datenübertragungsrate – 1 Gbit/s. Optware wollte Anfang Juni 2006 ein 200-GB-Laufwerk auf den Markt bringen und Maxell im September 2006 mit einer Kapazität von 300 GB. Am 28. Juni 2007 wurde der HVD-Standard genehmigt und veröffentlicht.

Holographische Scheibenstruktur (HVD).

1. Lesen/Schreiben mit grünem Laser (532 nm)

2. Roter Positionierungs-/Indexierungslaser (650 nm)

3. Hologramm (Daten)

4. Polycarbonatschicht

5. Photopolymerschicht (Daten enthaltende Schicht)

6. Distanzschichten

7. Dichroitische Schicht

8. Aluminium-Reflektionsschicht (rotes Licht reflektierend)

9. Transparente Basis

P. Aussparungen

Millipede ist eine relativ neue Speichertechnologie, die von IBM entwickelt wird. Zum Auslesen und Aufzeichnen von Informationen wird eine Rastersondenmikroskopsonde verwendet. Auch Wissenschaftler der University of Science and Technology in Pohang (Südkorea) beschäftigen sich mit Fragen des Tausendfüßler-Gedächtnisses. Sie waren die ersten auf der Welt, die ein Material entwickelten, das zur Schaffung eines Millilipid-Gedächtnisses geeignet war. Die Besonderheit des Millilipid-Gedächtnisses besteht darin, dass Informationen in einer großen Anzahl von Nanopits gespeichert werden, die die Oberfläche des Arbeitsmaterials bedecken. Darüber hinaus ist ein solcher Speicher nichtflüchtig und die Daten werden so lange wie gewünscht darin gespeichert. Um einen funktionierenden Prototyp eines Millilipid-Speichers zu schaffen, haben koreanische Elektronikingenieure ein einzigartiges Polymermaterial entwickelt. Nur mit seiner Hilfe war es möglich, ein stabil funktionierendes Speichergerät zu schaffen, das nahezu reif für den Einsatz in der Produktion ist.

Abschluss

Referenzliste

1. www.cdrinfo.com

2. www.extremetech.com

3. www.digitimes.com

5. www.naf-st.ru

6. www.disc-info.ru

7. www.marklv.narod.ru

Gepostet auf Allbest.ru

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