Эволюция носителей информации

Подробности

Опубликовано 26.06.2012 10:28

Автор: ГлавАдмин

Человек всегда стремился не только узнать как можно больше об окружающем мире, но и передать всю накопленную информацию будущим поколениям. В данной статье мы рассмотрим, хотя и кратко, развитие способов хранения и передачи информации, эволюцию информационных носителей, начиная от каменной стены в пещере и заканчивая последними разработками в сфере высоких технологий.

Преданья старины глубокой... 

Первой попыткой сохранить знания «в веках» стало создание высеченных изображений на больших камнях, стенах пещер и т.д. Так зародилась пиктография.

Вскоре, с появлением первых цивилизаций пиктография преобразуется в иероглифику и клинопись. В новой знаковой системе уже появились абстрактные понятия, исчисление и др. Да и сама знаковая система по размерам стала меньше.

Носители информации также изменились: теперь каменные стены стали рукотворными, резьба по камню стала более искусной. Также появились компактные носители информации: папирусные листы в Египте и глиняные таблички в Междуречье.

Чем ближе к нашим дням, тем дешевле и компактнее становились носители информации, объем информации при этом увеличивался на порядки, языковая знаковая система становилась все проще.

От папируса человечество перешло к пергаменту, от пергамента – к бумаге. От иероглифики к алфавитному письму (даже сегодняшние иероглифические языки – китайский, японский, корейский – имеют в своей основе стандартный алфавитный набор).

Вот так за несколько абзацев мы окинули взором прошлое языка и носителей информации и, практически, вплотную подошли к основной теме.

Эволюция носителей информации в XX-XXI вв

Перфокарты и перфоленты

С развитием машиностроения и автоматизации производства стало необходимо программирование станков и машин – задание последовательного набора операций для рационализации производства. Для этого был создан двоичный язык (0/1 – выкл/вкл), а первым носителем информации на двоичном языке стала перфокарта. Лист из плотной бумаги разбивался на определенное количество ячеек, одни из них пробивались, другие оставались целыми. Стандартная перфокарта несла на себе информацию в 80 символов.

Позднее по тому же принципу работы стала использоваться перфолента – рулон бумажной или нитроцеллюлозной ленты с пробитыми отверстиями. Плюсом перфоленты была относительно высокая скорость чтения (до 1500 Б\сек), но низкая прочность ленты и невозможность ручного редактирования информации (к примеру, перфокарту можно было вытащить из колоды и вручную пробить необходимые биты).

Магнитная лента

На смену бумажным носителям пришли магнитные. Сначала это была особым образом намагниченная проволока (такой носитель и сейчас используется в черных ящиках самолетов), затем ее сменила гибкая магнитная лента, которая наматывалась в бобины или компакт-кассеты. Принцип записи в чем-то схож с перфорированием. Магнитная лента разделяется по ширине на несколько независимых дорожек; проходя через магнитную записывающую головку, необходимый участок ленты намагничивается (аналогично пробитому участку перфоленты), впоследствии намагниченный участок будет считываться вычислительной техникой как 1, не намагниченный – как 0.

Гибкие магнитные диски

Вслед за магнитной лентой был изобретен гибкий магнитный диск – круг из плотного гибкого пластика с нанесенным на поверхность магнитным слоем. Первые гибкие диски были восьмидюймовыми, позднее им на смену пришли уже более нам привычные 5,25-дюймовые и 3,5-дюймовые. Последние продержались на рынке носителей информации вплоть до середины 2000-х годов.

Накопители на  жестких магнитных дисках

Параллельно гибким магнитным носителям развивались носители на жестких магнитных дисках (НЖМД, жесткий диск, HDD). Первая рабочая модель HDD была создана в 1956 году компанией IBM (модель IBM 350). Объем IBM 350 был 3,5 Мб, что по тем временам было достаточно много. По размерам первый HDD был как большой холодильник и весил чуть меньше тонны.

За тридцать лет размеры жесткого диска удалось уменьшить до формата 5,25-дюйма (размер оптического привода), еще через десять лет жесткие диски стали привычного нам 3,5-дюймового формата.

Объем в 1 Гбайт был преодолен в середине 1990-х годов, а в 2005 году был достигнут максимальный объем для продольной записи – 500 Гб. В 2006 году был выпущен первый жесткий диск с перпендикулярным методом записи объемом в 500 Гб. В 2007 году пройден рубеж в 1 Тб (модель выпущена компанией Hitachi). На данный момент самый большой объем коммерческой модели HDD составляет 3 Тб.

Флеш-память

Флеш-память — разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности, большому объему, скорости работы и низкому энергопотреблению флеш-память широко используется в цифровых портативных устройствах и носителях информации.

Различают два основных типа флеш-памяти: NOR и NAND.

NOR-память используется в качестве энергонезависимой памяти небольшого объема, требующей быстрого доступа без аппаратных сбоев (кэш микропроцессора, микросхемы POST и BIOS).

NAND-память используется в большинстве электронных устройств в качестве основного носителя информации (сотовые телефоны, телевизоры, медиаплееры, игровые приставки, фоторамки, навигаторы, сетевые маршрутизаторы, точки доступа и т.д.). Так же NAND-память используется в SSD-накопителях, альтернативе жестких магнитных дисков, и в качестве кэш-памяти в гибридных жестких дисках. Так же не стоит забывать и о флэш-картах всех форм-факторов и типов подключения.

Самый весомый минус флэш-памяти – ограниченное число циклов записи на носитель. Связано это с самой технологией работы перепрограммируемой памяти.

Оптические диски

Данные носители представляют из себя диски из поликарбоната с нанесенным на одну из сторон специального металлического покрытия. Запись и последующее чтение проводится с помощью специального лазера. Во время записи на металлическом покрытии лазер проделывает специальные ямки (питы), которые при последующем чтении лазерным дисководом будут читаться как «1».

Все развитие оптических носителей можно разделить на четыре части:

Первое поколение: лазерные диски, компакт-диски, магнитооптические диски. Основная особенность – относительно дорогие диски небольшого объема, приводы обладают большим энергопотреблением (напрямую связано с технологией записи и чтения дисков). Компакт-диски немного выбиваются из этого определения (видимо поэтому они и заняли главенствующее положение до появления второго поколения оптических дисков).

Второе поколение: DVD, MiniDisc, Digital Multilayer Disk, DataPlay, Fluorescent Multilayer Disc, GD-ROM, Universal Media Disc. Что отличает второе поколение оптических дисков от первого? В первую очередь, высокая плотность записи информации (в 6-10 раз). Кроме DVD, в основном имеют специализированное применение (MD – для аудиозаписей, UMD – для приставок Sony PlayStation). Кроме DVD, всем остальным форматам требуется дорогое оборудование для записи и чтения информации (особенно, DMD и FMD, в которых используется многослойная и многомерная технологии хранения).

Третье поколение: Blu-ray Disc, HD DVD, Forward Versatile Disc, Ultra Density Optical, Professional Disc for DATA, Versatile Multilayer Disc. Данные оптические диски необходимы в для хранения видео высокой четкости. Основная особенность - использование сине=фиолетового лазера для записи и чтения информации в место красного (кроме VMD). Это позволяет еще больше увеличить плотность записи (в 6-10 раз по сравнению со вторым поколением).

Как и в любой эволюции, в развитии оптических дисков есть основная ветвь развития и побочные ветви. В качестве основной ветви выступают типы оптических дисков, получившие наибольшее распространение и наибольший коммерческий успех: компакт-диски, DVD, Blu-Ray. Остальные типы оптических дисков либо зашли в тупик в своем развитии, либо имеют специализированное применение.

Четвертое поколение (ближайшее будущее): Holographic Versatile Disc. Основной революционной технологией в развитии оптических носителей информации считается технология голографической записи, позволяющая увеличить плотность записи на оптический диск примерно в 60-80 раз. Первые голографические диски были представлен еще в 2006 году, а сам технологический стандарт был окончательно утвержден в 2007 году. Но воз пока и ныне там. В 2010 году было объявлено, что преодолена планка объема носителя в 515 Гб, но данная модель голографического диска не была пущена в производство.