Хранение информации: файл, носители данных. Базы данных. Кодирование графической информации

 
 

     Вопросы: 15, 16, 17. 

     15. Хранение информации: файл, носители данных.

     16. Базы данных.

     17. Кодирование графической  информации. 

         Задача: 10 

           10. Переведите числа в двоичную систему счисления:

            19, 25, 49 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     15. Хранение информации: файл, носители данных.

     Внешняя (долговременная) память – это место  хранения данных, не используемых в  данный момент в памяти компьютера. Внешние накопители имеют собственный  корпус и источник питания, что экономит пространство внутри корпуса компьютера и уменьшает нагрузку на его блок питания.

     Внешняя память дешевле внутренней, создаваемой  обычно на основе полупроводников. Кроме  того, большинство устройств внешней  памяти может переноситься с одного компьютера на другой. Главный их недостаток в том, что они работают медленнее устройств внутренней памяти.

Традиционно системы хранения можно разделить  на следующие три  класса:

         Быстрые системы с произвольным доступом. Это "жесткие диски" Имеют небольшое время доступа и самую высокую удельную стоимость хранения.

     Относительно  медленные системы с последовательным доступом. Это отдельно стоящие приводы  магнитных лент, библиотеки магнитных  лент. Обладают наибольшим временем доступа, наибольшей емкостью и наименьшей удельной стоимостью хранения данных. Используются также в системах иерархического хранения данных.

     Системы с произвольным доступом, которые  по емкости, стоимости, скорости занимают промежуточное положение. Это системы, построенные на базе магнитооптики, DVD и CD (R, RW) технологий. В настоящее время используются для организации небольших архивов и промежуточного хранения, в системах иерархического хранения данных.

     Носители  на магнитных дисках

       Самым распространенным устройством  внешней памяти на современных  компьютерах стали накопители на магнитных дисках (НМД) или дисководы.

     Дисковод  – устройство для записи и чтения информации на магнитный диск .  

     Дисководы подразделяются на:

     -         гибкие магнитные диски (ГМД)  или просто дискеты; 

     -         жесткий магнитный диск (ЖМД) или по-другому винчестер.

     

     Информация  на любой магнитный диск записывается вдоль концентрических окружностей, называемых дорожками. Число дорожек  зависит от типа диска. Дорожки обозначаются номерами, начиная с нулевой дорожки  на внешней стороне диска.

     Окружность  дорожки, в свою очередь, разделяется  на секторы. Обычно на рабочей стороне  диска размещаются  80 дорожек, 20 секторов.

     Количество  секторов на дорожке определяется типом  диска и его форматом.  Все  секторы на одном диске имеют  фиксированный размер. Персональные компьютеры могут работать с разными размерами секторов – от 128 до 1024. Стандартом является 512 байт.

     Вся работа по считыванию и записи данных на дисках производится только полными  секторами. Секторы дорожки, как  и сами дорожки на каждой стороне диска, обозначаются присвоенными им номерами, начиная не с нуля, а с единицы (нулевой сектор отводится для целей идентификации, а не для хранения данных).

      Имеется еще одно измерение диска  – это число его сторон. Информация может быть записана на обеих сторонах дискеты или только на одной ее стороне. В то время как дискета имеет только две стороны, жесткий диск состоит из нескольких круглых пластин, таким образом, у него имеется больше, чем две стороны. Стороны диска тоже пронумерованы, начиная с нулевого номера для первой стороны.

     Дорожки с одинаковыми номерами на различных  поверхностях диска (в общем случае пакета диска) образуют цилиндр.  Доступ к данным, записанным в одном цилиндре, осуществляется без перемещения  магнитных головок, т.к. в накопителе вращается сам диск – головки вдоль дорожек не перемещаются.

              Интересно знать, что дискета  вращается только при доступе  к ней. В отличие от дискеты,  жесткий диск вращается непрерывно.

     Сочетание всех этих измерений дает нам емкость (размер памяти) диска.

 
Дискета одного и того же вида может иметь разный формат.

     Процедура разметки МД на дорожки и сектора  называется форматированием диска.

     Гибкие  магнитные диски (ГМД)

     Дискета или гибкий диск – это компактное низкоскоростное малой ёмкое  средство хранения и переноса информации.

       Накопители на гибких магнитных  дисках (НГМД) позволяют переносить  документы и программы с одного  компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере, делать архивные копии программных продуктов, содержащихся на жестком диске.

     ГМД делаются из очень мягкого и гибкого  материала, миларового пластика с магниточувствительным  покрытием из окиси железа. Кстати, немногие знают о том, что первая (рабочая) сторона односторонней дискеты, находится на нижней стороне дискеты, а не на верхней, где расположена наклейка.

     ГМД бывают двух видов:

     -         5,25-дюймовые;

     -         3,5-дюймовые

     В компьютерах последних лет выпуска чаще стали использовать накопители для дискет размером 3,5 дюйма (89 мм) и емкостью 0,7 и 1,44 Мбайт. Переход на их использование  был в первую очередь связан с бурным развитием портативных компьютеров, в которых нельзя было использовать прежние накопители из-за больших размеров последних.

     

1. осевое  отверстие, в которое входит дисковод;
2. окно для считывания и записи, где головка дисковода соприкасается с дискетой.
3. индексное отверстие, позволяющее дисководу видеть индексное отверстие самой дискеты, обеспечивающее определение начала дорожки;
4. надрезы снятия напряжения, служащие для предохранения дискеты от перегибов;
5. вырез защиты от записи, если закрыть этот вырез, на эту дискету нельзя производить запись.

      Круглая дискета диаметром 3,5 дюйма, в отличие от 5,25 дюймовых, заключена в жесткий пластмассовый конверт, что значительно повышает её надежность и долговечность, а также создает значительные удобства при транспортировке, хранении и использовании.

1. отверстие для чтения-записи защищено отодвигающейся металлической пластиной;
2. осевое отверстие прикрыто футляром;
3. окошко запрета записи, если оно открыто, то дискета защищена от записи (в отличие от пятидюймовых дискет).

 

      
           Принцип гибкого диска позволяет  исправить конкретный сегмент записей, не затрагивая остальной поверхности. Вот почему запись на диске может быть осуществлена частями, каждая из которых вставляется в любое подходящее место. Единственное дополнительное требование состоит в том, чтобы оглавление на диске изменялось в соответствии с изменениями, сделанными на этом диске.

     Жесткий магнитный диск (ЖМД)

                Накопитель на жестком диске  относится к наиболее совершенным  и сложным устройствам современного  персонального компьютера. Его диски  способны вместить многие мегабайты информации, передаваемой с огромной скоростью. В то время, как почти все элементы компьютера работают бесшумно, жесткий диск ворчит и поскрипывает, что позволяет отнести его к тем немногим компьютерным устройствам, которые содержат как механические, так и электронные компоненты.    

        ЖМД - это не один диск, а пакет  ЖМД, сделанных из алюминиевого сплава. Этот пакет заключен вместе с головками  чтения-записи в герметичный корпус, следовательно, надежно защищен  от пыли и загрязнений, встроен в дисковод и, в отличие от дискет, является несъемным. Герметизация позволяет достичь неплохих технических характеристик - большой емкости (от сотен Мбайт до нескольких Гбайт) и высокого для внешней памяти быстродействия.

     Количество  дисков в пакете может быть различным - от одного до пяти, количество рабочих поверхностей, соответственно, вдвое больше (по две на каждом диске). Последнее (как и материал, использованный для магнитного покрытия) определяет емкость жесткого диска. Иногда наружные поверхности крайних дисков (или одного из них) не используются, что позволяет уменьшить высоту накопителя, но при этом количество рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.

       Ранние модели винчестеров, как  и гибкие диски, изготовлялись  с чистыми магнитными поверхностями; первоначальная разметка (форматирование) производилась потребителем по его усмотрению, и могла быть выполнена любое количество раз. Для современных моделей разметка производится в процессе изготовления; при этом на диски записывается сервоинформация - специальные метки, необходимые для стабилизации скорости вращения, поиска секторов и слежения за положением головок на поверхностях.

     Информация  на внешних носителях имеет файловую структуру 

     [file – «папка»].

     Файл  – это однотипная информация, хранящаяся на внешнем носителе и объединенная общим именем.

     Имя файла должно быть уникальным, т.е. не должно повторяться для разных файлов. Список файлов на диске называется каталогом или директорией [directorie – оглавление]. Кроме имени файла, в каталоге имеется информация о его размере, дате и времени создания. Каталог можно вывести на экран, чтобы пользователь легко мог выяснить, есть ли на данном диске нужный файл.

     Связь между накопителем на жестком  магнитном диске и старинным  охотничьим ружьем крайне иллюзорна и сводится всего-навсего к совпадению обозначений. Дело в том, что первый загерметизированный жесткий диск, разработанный фирмой IBM в 1973 г., имел 30 цилиндров (по 30 дорожек на каждой поверхности), а каждая дорожка – 30 секторов. Вот почему первый накопитель получил обозначение 30/30, как калибр винтовки «винчестер».

     Магнитная лента

     Накопитель  на магнитной ленте (стример)  состоит  из полоски плотного вещества, на которую  напыляется слой ферромагнетиков. Именно на этот слой “запоминается” информация.

     По  виду ленточные картриджи похожи на аудиокассеты, но предназначены  для цифровой записи. Плотность записи в них выше, чем у аудиокассет, а ленты подвергаются специальному тестированию. Они используются при  создании резервных копий для  систем на жестких дисках. Цифровые аудиоленты также используются в качестве средства резервирования. При этом в кассете меньшего размера, чем аудиокассета, может храниться до миллиарда байт данных. Все типы ленточных запоминающих устройств имеют один основной недостаток – последовательный режим работы, т.е. лента должна прокручиваться до нужного элемента, что отнимает много времени. Требование экономии времени вынуждает пользователя обращаться к другому, более популярному средству хранения информации для небольших компьютеров, – гибкому диску, или дискете.       

      Процесс записи  похож на процесс  записи на виниловые пластинки —  при помощи магнитной индукционной вместо специального аппарата. 

      

     На  головку подаётся ток, который приводит в действие магнит. Запись звука  на плёнку происходит благодаря действию электромагнита на плёнку. Магнитное поле магнита меняется в такт со звуковыми колебаниями, и благодаря этому маленькие магнитные частички (домены) начинают менять своё местоположение на поверхности плёнки в определённом порядке, в зависимости от воздействия на них магнитного поля, создаваемого электромагнитом.