¿Qué es un portador de información. La evolución de los medios de almacenamiento

Un portador de información (portador de información) es cualquier material que sea capaz de retener la información ingresada en él durante un tiempo suficientemente largo en su estructura. A menudo, el propio portador de información se coloca en una cubierta protectora, lo que aumenta su seguridad y, en consecuencia, la confiabilidad del almacenamiento de información (por ejemplo: hojas de papel, en una cubierta, un chip de memoria, en plástico (tarjeta inteligente), cinta magnética - en un caso, etc.).

Clasificación de medios

Por la naturaleza del transportista:

campo de ondas (sonido, electromagnético y otras ondas)

objetos físicos (libros, cartas, hallazgos arqueológicos y paleontológicos, dispositivos de almacenamiento de hardware)

bioquímicos (ADN, ARN, etc.)

Origen:

natural (la luz de las estrellas, que transporta información sobre el contenido químico de sus atmósferas; huesos de dinosaurios, que transportan información sobre su tamaño; meteoritos)

artificial (una hoja de papel con agujeros perforados de acuerdo con una determinada regla, que lleva un texto codificado; ondas de radio emitidas por una estación de antena para comunicaciones en el espacio profundo, que lleva comandos para un robot espacial)

Por el número de ciclos de escritura:

para una sola entrada;

para grabación múltiple;

Por durabilidad:

para almacenamiento a largo plazo (la terminación de la función de portador se debe a circunstancias aleatorias);

para almacenamiento a corto plazo (la terminación de la función se debe a procesos regulares que conducen a la degradación inevitable del soporte);

En general, los límites entre estos tipos de transportistas son bastante vagos y pueden variar según la situación y las condiciones externas.

Los medios electrónicos incluyen medios para grabación eléctrica única o múltiple: CD-ROM, DVD-ROM, semiconductores (memoria flash, etc.), disquetes.

Disquete es una pieza redonda de plástico flexible recubierta de óxido magnético. El nombre popular de "flexible" o "floppy" proviene del hecho de que esta pieza de plástico es flexible. Un disco redondo con un revestimiento magnético se coloca en un sobre protector cuadrado. El interior de este sobre está forrado con una capa de material similar al fieltro blanco para ayudar a proteger el disquete. Sirve tanto para suavizar los golpes como para atrapar el polvo.

Durante el registro de la información ocurre lo siguiente:

El programa de computadora le indica que escriba el archivo de datos en un disquete. El primer motor arranca y hace girar el disquete. El disco gira a una velocidad constante de 300 rpm.

El disco tiene muchas pistas concéntricas en cada lado. Cada pista se divide en secciones más pequeñas llamadas sectores.

El segundo motor mueve el cabezal de lectura y escritura de una pista a otra. El tiempo que tarda en saltar a la pista deseada se denomina "tiempo de acceso".

La electrónica de accionamiento sabe cuántos pasos y giros se necesitan para mover el cabezal de lectura/escritura al sector deseado en la pista.

El cabezal de lectura/escritura se detiene en una pista. El cabezal de lectura verifica la dirección en la que se escribirán los datos en el disquete formateado para asegurarse de que se esté utilizando el lado correcto del disquete y la pista correcta.

Antes de que los datos del programa se escriban en el disquete, la bobina de borrado (ubicada en el cabezal de lectura/escritura) borra el sector para escribir datos en el cabezal de lectura/escritura. El sector borrado es más ancho que el sector grabado; esto se hace para que las señales de los sectores cercanos en las pistas adyacentes no se mezclen con las señales del sector grabado.

El cabezal de lectura/escritura escribe datos en el disquete magnetizando, durante unos segundos, el hierro de las partículas magnetizadas en la superficie del disquete. Las partículas magnetizadas tienen un polo norte y un polo sur. Están orientados por el cabezal de lectura/escritura de tal manera que su posición puede leerse en lecturas posteriores. Las partículas con cargas diferentes forman una cierta secuencia binaria, que luego, cuando se lee, se traduce en información percibida por el usuario.

Actualmente, los disquetes prácticamente no se utilizan, debido a la poca cantidad de memoria (1,44 MB) y la baja confiabilidad del almacenamiento de datos en comparación con los medios de almacenamiento que aparecieron más tarde.

discos compactos(Disco compacto en inglés, CD): un medio de almacenamiento óptico en forma de disco de plástico con un orificio en el centro, cuyo proceso de grabación y lectura de información se lleva a cabo mediante un láser.

La base del CD es un sustrato de policarbonato, sobre el que se pulveriza la capa más fina de metal (aluminio, plata, oro). En esta capa, de hecho, se realiza la grabación. El revestimiento de metal está cubierto con una capa de barniz protector, y ya se le han aplicado todo tipo de imágenes, logotipos, nombres y otras marcas de identificación.

Principio de funcionamiento discos ópticos basado en el cambio en la intensidad de la luz reflejada. En un CD ordinario, toda la información se graba en una pista en espiral, que es una secuencia de depresiones, pozos. Entre los huecos hay áreas con una capa reflectante suave, tierras. Los datos se leen mediante un rayo láser. Si el láser golpea la tierra, un fotodiodo especial registra el haz reflejado y fija la unidad lógica. Si el láser golpea el hoyo, el haz se dispersa, la intensidad de la luz reflejada disminuye y el dispositivo fija un cero lógico.

Los primeros discos láser eran de solo lectura. Se hicieron estrictamente en la fábrica y los hoyos en ellos se aplicaron estampando directamente sobre un sustrato de policarbonato desnudo, después de lo cual los discos se cubrieron con una capa reflectante y un barniz protector.

Pero ya en 1988 apareció la tecnología CD-R (Compact Disc-Recordable). Los discos hechos con esta tecnología podrían usarse para una sola grabación de información usando una unidad de escritura especial. Para ello, se colocó otra capa de tinte orgánico fino entre el policarbonato y la capa reflectante. Cuando se calentó a cierta temperatura, el tinte se destruyó y se oscureció. Durante el proceso de grabación, la unidad, controlando la potencia del láser, aplicó una secuencia de puntos oscuros al disco que, al leerlos, se percibieron como hoyos.

Diez años más tarde, se creó el CD-RW (Disco compacto regrabable), un CD regrabable. A diferencia del CD-R, aquí se utilizó una aleación especial como capa de grabación, capaz de cambiar de un estado cristalino a un estado amorfo y viceversa bajo la influencia de un rayo láser y, en consecuencia, cambiar su reflectividad.

En 1996 salió a la venta el primer DVD (Digital Versatile Disc) con una capacidad de 4,7 GB. Los nuevos medios de almacenamiento explotaban el mismo principio que el CD, solo se usaba un láser con una longitud de onda más corta para la lectura. Este cambio permitió reducir el tamaño del punto de luz láser y, en consecuencia, el tamaño mínimo de la celda de información.

Los DVD de doble capa graban información en dos niveles diferentes, una capa inferior regular y una capa superior translúcida. Al cambiar el foco del láser, es posible leer datos de ambas capas a la vez. Estos DVD contienen 8,5 GB de información. Luego vinieron los DVD de doble cara y doble capa. Estos discos tienen ambos lados de trabajo y contienen dos capas de información. La capacidad de almacenamiento ha aumentado a 17 GB.

En este indicador, se alcanzó el techo de la tecnología de DVD. Un mayor aumento en el número de capas parece ser un problema innecesariamente difícil, el grosor del disco aún es limitado, por lo que es muy difícil meter algo en él. Además, incluso con un sistema de dos capas, hubo muchas quejas sobre la calidad de la lectura de la información, y da miedo pensar cuántos errores pueden producir los hipotéticos DVD de tres capas.

Los fabricantes resolvieron (temporalmente, por supuesto) el problema de aumentar la capacidad creando un nuevo formato. Más bien, dos a la vez: HD-DVD y Blu-ray. Ambas tecnologías utilizan un láser azul de longitud de onda aún más corta. La reducción de la longitud de onda también permite reducir el tamaño mínimo de una celda de memoria y, en consecuencia, aumentar la densidad de grabación. La aparición de dos nuevos tipos de discos a la vez provocó la llamada "guerra de formatos", que duró unos dos años. Finalmente, a pesar de ciertas ventajas, HD-DVD perdió esta batalla. Según muchos expertos, el apoyo extremadamente fuerte del formato Blu-ray por parte de los estudios cinematográficos estadounidenses desempeñó un papel importante en esto.

memoria USB(unidad flash de argot, unidad flash, unidad flash): un dispositivo de almacenamiento que utiliza una memoria flash como soporte y está conectado a una computadora u otro lector a través de USB.

Las memorias USB suelen ser extraíbles y regrabables. Tamaño - 3 - 5 cm, peso - menos de 60 G. Ganaron gran popularidad en la década de 2000 debido a su tamaño compacto, facilidad para sobrescribir archivos y gran memoria (de 32 MB a 256 GB). El objetivo principal de las unidades USB es el almacenamiento, la transferencia y el intercambio de datos, la copia de seguridad, la carga de sistemas operativos, etc.

La memoria flash de este dispositivo es una matriz de transistores (celdas), cada una de las cuales puede almacenar un bit de información.

Este portabebés tiene muchas ventajas. Las unidades flash, a diferencia de sus predecesoras, no tienen partes móviles. Son compactos, fiables y capaces de almacenar cantidades bastante importantes de información, y los fabricantes trabajan incansablemente para aumentar su capacidad.

Otro beneficio de una unidad flash es la facilidad de uso. La unidad flash se conecta al puerto USB de la computadora, el sistema operativo detecta un nuevo dispositivo y el contenido de la unidad flash se muestra como un disco adicional en el sistema. En consecuencia, trabajar con archivos no es diferente de trabajar con un disco duro convencional. No se requieren programas adicionales, no es necesario devanarse los sesos sobre la compatibilidad del dispositivo y el formato, mirar al fabricante del dispositivo y preguntarse si se adaptará a su computadora o no.

La memoria flash es confiable, no le teme a las vibraciones, no hace ruido, consume poca energía, la velocidad de intercambio de información es cercana a la de los discos duros estándar. La memoria flash, debido a la ausencia de partes móviles, tiene una alta confiabilidad, no teme las vibraciones, no hace ruido y consume poca energía.

desventajas

Número limitado de ciclos de escritura y borrado antes de fallar.

Capaz de almacenar datos de forma totalmente autónoma hasta 5 años. Las muestras más prometedoras - hasta 10 años.

Velocidad de escritura y lectura limitada por el ancho de banda USB

A diferencia de los discos compactos, tienen desventajas inherentes a cualquier dispositivo electrónico: son sensibles a las descargas electrostáticas, algo común en la vida cotidiana, especialmente en invierno; sensible a la radiación.

El hombre siempre ha buscado no solo aprender tanto como sea posible sobre el mundo que lo rodea, sino también transmitir toda la información acumulada a las generaciones futuras. En este artículo, consideraremos, aunque sea brevemente, el desarrollo de métodos para almacenar y transmitir información, la evolución de los portadores de información, comenzando desde un muro de piedra en una cueva y terminando con los últimos desarrollos en el campo de las altas tecnologías.

Tradiciones de la antigüedad profundas...

Pronto, con la llegada de las primeras civilizaciones, la pictografía se transforma en jeroglíficos y cuneiformes. Los conceptos abstractos, el cálculo, etc., ya han aparecido en el nuevo sistema de signos, y el propio sistema de signos se ha vuelto más pequeño en tamaño.

Los portadores de información también han cambiado: ahora las paredes de piedra se han vuelto hechas por el hombre, la talla de piedra se ha vuelto más hábil. También aparecieron soportes de datos compactos: hojas de papiro en Egipto y tablillas de arcilla en Mesopotamia.

Cuanto más cerca de nuestros días, más baratos y compactos se volvieron los portadores de información, la cantidad de información al mismo tiempo aumentó en órdenes de magnitud, el sistema de signos lingüísticos se volvió cada vez más simple.

Del papiro la humanidad pasó al pergamino, del pergamino al papel. Desde los jeroglíficos hasta la escritura alfabética (incluso los idiomas jeroglíficos de hoy en día (chino, japonés, coreano) se basan en un conjunto alfabético estándar).

Entonces, en unos pocos párrafos, echamos un vistazo al pasado de la lengua y los medios y, de hecho, nos acercamos al tema principal.

La evolución de los soportes de información en los siglos XX-XXI

Tarjetas perforadas y cintas perforadas

Con el desarrollo de la ingeniería mecánica y la automatización de la producción, se hizo necesario programar máquinas herramienta y máquinas, la tarea de un conjunto consistente de operaciones para la racionalización de la producción. Para esto, se creó un lenguaje binario (0/1 - apagado / encendido), y la tarjeta perforada se convirtió en el primer portador de información en un lenguaje binario. Una hoja de papel grueso se dividió en un cierto número de celdas, algunas de ellas se abrieron paso, otras permanecieron intactas. Una tarjeta perforada estándar contenía información de 80 caracteres.

Más tarde, de acuerdo con el mismo principio de funcionamiento, comenzó a usarse cinta perforada: un rollo de papel o cinta de nitrocelulosa con agujeros perforados. La ventaja de la cinta perforada era una velocidad de lectura relativamente alta (hasta 1500 B / seg), pero la baja resistencia de la cinta y la incapacidad de editar información manualmente (por ejemplo, se podía sacar una tarjeta perforada de la baraja y perforado manualmente las brocas necesarias).

Cinta magnética

Los medios de papel han sido reemplazados por medios magnéticos. Al principio era un alambre especialmente magnetizado (este medio todavía se usa en las cajas negras de los aviones), luego fue reemplazado por una cinta magnética flexible, que se enrollaba en carretes o casetes compactos. El principio de grabación es algo similar a la perforación. La cinta magnética se divide a lo ancho en varias pistas independientes; al pasar a través del cabezal de grabación magnética, la sección necesaria de la cinta se magnetiza (similar a la sección perforada de la cinta perforada), posteriormente, la tecnología informática leerá la sección magnetizada como 1, la sección no magnetizada como 0.

Discos magnéticos flexibles

Después de la cinta magnética, se inventó un disco magnético flexible: un círculo de plástico denso y flexible con una capa magnética aplicada a la superficie. Los primeros disquetes eran de ocho pulgadas, luego fueron reemplazados por los más familiares de 5,25 y 3,5 pulgadas. Este último duró en el mercado de los portadores de información hasta mediados de la década de 2000.

conduce en difícil discos magnéticos

Paralelo flexible medios magnéticos medios desarrollados en discos magnéticos duros (HDD, disco duro, disco duro). El primer modelo de disco duro en funcionamiento fue creado en 1956 por IBM (modelo IBM 350). El volumen del IBM 350 era de 3,5 MB, que era bastante en ese momento. En términos de tamaño, el primer disco duro era como un gran refrigerador y pesaba poco menos de una tonelada.

Durante treinta años las dimensiones disco duro fue capaz de reducir el tamaño a 5,25 pulgadas (tamaño unidad óptica), diez años después unidades de disco duro acero familiar para nosotros formato de 3,5 pulgadas.

La capacidad de 1 GB se superó a mediados de la década de 1990 y en 2005 se alcanzó la capacidad máxima de grabación longitudinal en 500 GB. En 2006, se lanzó el primer disco duro de grabación perpendicular de 500 GB. En 2007, se superó el hito de 1 TB (el modelo fue lanzado por Hitachi). Por el momento, el mayor volumen de un modelo de HDD comercial es de 3 TB.

La memoria flash es una forma de tecnología de semiconductores de memoria eléctricamente reprogramable (EEPROM). Debido a su tamaño compacto, bajo costo, resistencia mecánica, gran volumen, velocidad y bajo consumo de energía, la memoria flash se usa ampliamente en dispositivos portátiles digitales y medios de almacenamiento.

Hay dos tipos principales de memoria flash: NI Y NAND.

La memoria NOR se utiliza como una pequeña cantidad de memoria no volátil que requiere acceso rapido sin fallas de hardware (caché del microprocesador, chips POST y BIOS).

La memoria NAND se usa en la mayoría dispositivos electrónicos como principal portador de información ( Celulares, televisores, reproductores multimedia, consolas de juegos, marcos de fotos, navegadores, enrutadores de red, puntos de acceso, etc.). La memoria NAND también se utiliza en unidades SSD, una alternativa a los discos duros. discos magnéticos, y como memoria caché en híbrido unidades de disco duro. Además, no se olvide de las tarjetas flash de todos los factores de forma y tipos de conexión.

El inconveniente más significativo de la memoria flash es el número limitado de ciclos de escritura en los medios. Esto se debe a la propia tecnología de la memoria reprogramable.

Discos ópticos

Estos medios son discos de policarbonato revestidos por un lado con un revestimiento metálico especial. El registro y posterior lectura se realiza mediante un láser especial. Durante la grabación en un revestimiento de metal, el láser crea hoyos especiales (hoyos) que, cuando los lee posteriormente una unidad de disco láser, se leerán como "1".

Todo el desarrollo medios ópticos se puede dividir en cuatro partes:

Primera generación: discos láser, discos compactos, discos magneto-ópticos. La característica principal son los discos relativamente caros de pequeño volumen, las unidades tienen un alto consumo de energía (directamente relacionado con la tecnología de escritura y lectura de discos). Los CD están un poco fuera de esta definición (quizás por eso tomaron la delantera hasta la llegada de la segunda generación de discos ópticos).

Segunda generación: DVD, MiniDisc, Disco multicapa digital, DataPlay, Disco multicapa fluorescente, GD-ROM, Universal Media Disc. ¿Qué distingue a la segunda generación de discos ópticos de la primera? En primer lugar, alta densidad de registro de información (6-10 veces). Además de DVD, tienen principalmente aplicaciones especializadas (MD - para grabaciones de audio, UMD - para consolas Sony PlayStation). Aparte del DVD, todos los demás formatos requieren hardware costoso para escribir y leer información (especialmente DMD y FMD, que utilizan tecnologías de almacenamiento multicapa y multidimensional).

Tercera generación: Blu-ray Disc, HD DVD, Forward Versatile Disc, Ultra Density Optical, Professional Disc for DATA, Versatile Multilayer Disc. Estos discos ópticos son necesarios para el almacenamiento de video de alta definición. La característica principal es el uso de un láser azul=violeta para escribir y leer información en lugar del rojo (excepto VMD). Esto le permite aumentar aún más la densidad de grabación (6-10 veces en comparación con la segunda generación).

Como en toda evolución, en el desarrollo de discos ópticos existe una rama principal de desarrollo y ramas laterales. La rama principal son los tipos de discos ópticos que han recibido mayor distribución y mayor éxito comercial: CD, DVD, Blu-Ray. Otros tipos de discos ópticos han llegado a un callejón sin salida en su desarrollo o tienen aplicaciones especializadas.

Cuarta generación (futuro cercano): Disco versátil holográfico. La principal tecnología revolucionaria en el desarrollo de medios de almacenamiento óptico es la tecnología de grabación holográfica, que permite aumentar la densidad de grabación en disco óptico unas 60-80 veces. Los primeros discos holográficos se introdujeron en 2006 y el estándar tecnológico en sí se aprobó finalmente en 2007. Pero las cosas siguen ahí. En 2010 se anunció que se superó la barra de capacidad de almacenamiento de 515 GB, pero este modelo de disco holográfico no se puso en producción.

Nuestra civilización es impensable en su estado actual sin portadores de información. Nuestra memoria no es confiable, por lo tanto, hace mucho tiempo, a la humanidad se le ocurrió la idea de registrar los pensamientos en todas sus formas.

Un medio de almacenamiento es cualquier dispositivo diseñado para registrar y almacenar información.

Ejemplos de medios pueden ser papel o memoria flash USB, así como una tableta de arcilla o ADN humano.

La información también es diferente: es texto, sonido y video. La historia de los medios de almacenamiento comienza hace bastante tiempo...

Piedras y paredes de cuevas - Paleolítico (hasta 40 a 10 mil años antes de Cristo)

Los primeros portadores de información fueron, aparentemente, las paredes de las cuevas. Los grabados rupestres y los petroglifos (del griego petros - piedra y glyphe - tallado) representaban animales, caza y escenas domésticas. De hecho, no se sabe con certeza si las pinturas rupestres estaban destinadas a transmitir información, servían como una simple decoración, combinaban estas funciones o, en general, se necesitaban para otra cosa. Sin embargo, estos son los medios más antiguos que se conocen en la actualidad.

Tablillas de arcilla - Siglo VII a.C.

Las tablillas de arcilla se escribieron mientras la arcilla estaba húmeda y luego se cocieron en un horno.



Fueron tablillas de arcilla las que formaron la base de las primeras bibliotecas de la historia, la más famosa de las cuales es la biblioteca de Ashurbanipal en Nínive (siglo VII), que constaba de unas 30 mil tablillas cuneiformes.

tabletas de cera

Las tablillas de cera son tablillas de madera, cuyo interior estaba cubierto con cera coloreada para la inscripción con un objeto afilado (lápiz). Utilizado en la antigua Roma.

Papiro - 3000 aC

El papiro es un material de escritura muy extendido en Egipto y en todo el Mediterráneo, para cuya fabricación se utiliza una planta de la familia juncia.

Escribieron en él con un bolígrafo especial.

Pergamino - siglo II a.C.

El pergamino reemplazó gradualmente al papiro. El nombre del material proviene de la ciudad.Pérgamo, donde se fabricó por primera vez este material. El pergamino es piel de animal vestida sin curtir: oveja, ternera o cabra.

La popularidad del pergamino se vio facilitada por el hecho de que en él (a diferencia del papiro) es posible lavar el texto escrito con tinta soluble en agua (ver palimpsesto) y aplicar uno nuevo. Además, el pergamino se puede escribir en ambos lados de la hoja.

Papel - Siglo I o principios del II d.C.

Se supone que el papel se inventó en China a finales del siglo I o principios del II d.C.

Gracias a los árabes, se generalizó solo en los siglos VIII-IX.

Corteza de abedul - extendida desde el siglo XII

Las letras de corteza de abedul se utilizaron en Novogorod y fueron descubiertas por científicos en 1951.


Los textos de las letras de corteza de abedul se exprimieron con una herramienta especial: un lápiz óptico hecho de hierro, bronce o hueso.

Tarjetas perforadas - aparecieron en 1804, patentadas en 1884

La aparición de las tarjetas perforadas se asocia principalmente con el nombre de Herman Hollerith, quien las utilizó para realizar el censo de Estados Unidos en 1890. Sin embargo, las primeras tarjetas perforadas se crearon y utilizaron mucho antes. Joseph Marie Jacquard los usó para establecer el patrón de tela para su telar ya en 1804.

Cintas perforadas - 1846

La cinta perforada apareció por primera vez en 1846 y se utilizó para enviar telegramas.

Cinta magnética - años 50

En 1952, la cinta magnética se utilizó para almacenar, escribir y leer información en la computadora IBM System 701.

Además, la cinta magnética recibió un gran reconocimiento y predominio en forma de casetes compactos.




Discos magnéticos - años 50

El disco magnético fue inventado por IBM a principios de la década de 1950.


Disquete - 1969

El primer disquete se introdujo por primera vez en 1969.

disco duro - presente

Aquí llegamos a la actualidad.


El disco duro se inventó en 1956, pero continúa usándose y mejorándose constantemente.

Disco compacto, DVD - presente

De hecho, CD y DVD son tecnologías muy cercanas, que se diferencian no tanto en el tipo de medio como en la tecnología de grabación.

Flash - presente

Naturalmente, no se enumeran aquí todos los soportes de información inventados y utilizados por la humanidad. Algunos tipos de medios se omiten a propósito (CD-R, Blue Ray, tambores magnéticos, lámparas), y algunos, por supuesto, simplemente se olvidan. Por supuesto, soy el culpable de todos los errores o descripciones incorrectas, agradecería cualquier adición y aclaración.

Gracias

Las fuentes fueron utilizadas en la preparación del texto.