Современные накопители информации используемые в вычислительной технике
Накопители информации были придуманы для того, чтобы исходные данные можно было записывать, а результаты работы – сохранять. Но сегодня они прочно заняли свое место в нашей повседневной жизни, когда приходится пропускать через себя море рабочей и личной информации. Наиболее распространенные в настоящее время такие накопители информации: жесткие диски, магнитные запоминающие устройства в пластиковых картах, микросхемы SDRAM, флеш-память (карты памяти в современных устройствах, USB накопители), оптические диски (CD, DVD, Blu-Ray).
Сегодня невозможно представить себе компьютер без такого важного устройства хранения данных, как накопителя на жестких магнитных данных в сокращенном варианте – НЖМД. Его неофициальный, но широко используемый синоним – винчестер. Они предназначены для постоянного хранения информации, которая используется при работе с компьютером: редакторов документов, программ операционной системы, трансляторов с языков программирования, часто используемых пакетов программ и многое другое. Выбор жестких дисков сейчас огромен на любой вкус и цвет. Для этого нужно изучить полный ассортимент жестких дисков.
Флешки
Флеш-накопители или по-простому «флешка» сейчас пользуется наибольшим спросом у пользователей. Ее малый размер и внушительные объемы памяти (до 64Гб и более) позволяют использовать для различных целей. Чаще всего флешки подключаются к компьютеру или медиацентр через порт USB. Отличительной особенность флешек является высокая скорость чтения и записи. Флешка имеет пластиковый корпус, внутрь которого помещена электронная плата с чипом памяти.
Оптические устройства хранения информации.
Еще одним из основных методов хранения информации является оптическое хранение, которое использует лазеры и световые сигналы как метод чтения и записи данных.
- Диски Blu-ray
- Диски CD-ROM
- Диски CD-R и CD-RW
- DVD-R, DVD+R, DVD-RW и диски DVD+RW
Внешняя память
Назначение внешней памяти компьютера заключается в долговременном хранении информации любого вида. Выключение питания компьютера не приводит к очистке внешней памяти. Объем этой памяти в тысячи раз больше объема внутренней памяти. Кроме того, в случае необходимости ее можно «нарастить» так же, как можно купить дополнительную книжную полку для хранения новых книг. Но обращение к внешней памяти требует гораздо большего времени. Как человек затрачивает на поиск информации в справочной литературе гораздо больше времени, чем на ее поиск в собственной памяти, так и скорость обращения (доступа) к внешней памяти существенно больше, чем к оперативной.
Необходимо различать понятия носителя информации и устройства внешней памяти.
Носитель — материальный объект, способный хранить информацию.
Устройство внешней памяти (накопитель)—физическое приспособление, позволяющее производить считывание и запись информации на соответствующий носитель.
Носителями информации во внешней памяти современных компьютеров являются магнитные или оптические диски, магнитные ленты и некоторые другие.
По типу доступа к информации устройства внешней памяти делятся на два класса: устройства прямого (произвольного) доступа и устройства последовательного доступа.
В устройствах прямого (произвольного) доступа время обращения к информации не зависит от места ее расположения на носителе. В устройствах последовательного доступа такая зависимость существует.
Рассмотрим знакомые всем примеры. Время доступа к песне на аудиокассете зависит от местоположения записи. Для ее прослушивания необходимо предварительно перемотать кассету до того места, где записана песня. Это пример последовательного доступа к информации. Время же доступа к песне на грампластинке не зависит от того, первая эта песня на диске или последняя. Чтобы прослушать любимое произведение, достаточно установить звукосниматель проигрывателя в определенное место на диске, где записана песня, или на музыкальном центре указать ее номер. Это пример прямого доступа к информации.
Дополнительно к введенным ранее общим характеристикам памяти для внешней памяти используют понятия плотности записи и скорости обмена информацией.
Плотность записи определяется объемом информации, записанным на единице длины дорожки. Единицей измерения плотности записи служат биты на миллиметр (бит/мм). Плотность записи зависит от плотности нанесения дорожек на поверхность, то есть числа дорожек на поверхности диска.
ПЛОТНОСТЬ записи — объем информации, записанной на единице длины дорожки.
Скорость обмена информации зависит от скорости ее считывания или записи на носитель, что, в свою очередь, определяется скоростью вращения или перемещения этого носителя в устройстве. По способу записи и чтения устройства внешней памяти (накопители) подразделяются в зависимости от вида носителя на магнитные, оптические и электронные (флэш-память). Рассмотрим основные виды внешних носителей информации.
Внешние устройства хранения информации
Внешними являются устройства хранения информации, которые можно отсоединить от ПК и перенести на другой.
Главный недостаток: низкая скорость работы в отличие от внутренних устройств. Внешняя память предназначена для длительного хранения данных.
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) уходят в прошлое. Выполнены в виде дискет двух форматов: $5.25»$ или $3.5»$. Максимальная емкость дискет формата $5.25» – 1,2$ Мб, в настоящее время не используются. Максимальная емкость дискет формата $3,5» – 2,88$ Мб, но самым распространенным форматом были дискеты емкостью $1,44$ Мб.
Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) являются наиболее совершенными и сложными устройствами современных ПК. Такие диски могут хранить большие объемы, которую могут передавать с большой скоростью. Несмотря на эволюцию жестких дисков, основные принципы их работы практически не изменились.
Готовые работы на аналогичную тему
Стримеры – устройства, предназначенные для записи информации на магнитную ленту. По принципу действия стримеры очень похожи на кассетный магнитофон: данные записываются на магнитную ленту, которая протягивается мимо головок. Возможности технологии сильно ограничены физическими свойствами носителя по емкости и по скорости.
Недостатки использования стримера:
- слишком большое время доступа к данным при чтении (во много раз превышает время доступа жестких дисков);
- емкость не превышает нескольких Гб, что меньше емкости современных жестких дисков.
Оптические диски.
CD (Compact Disc) – оптический носитель информации. Стандартный объем $700$ Мб. Запись и считывание информации осуществляется с помощью лазера.
DVD (Digital Versatile Disk) – оптический многоцелевой цифровой диск. Существуют односторонние и однослойные $DVD$ (стандартный объем $4,7$ Гб), а также двухсторонние или двухслойные диски с удвоенным объемом (объем увеличивается в $4$ раза и составляет более $17$ Гбайт).
BD (Blu-Ray Disc) – оптический носитель цифровых данных, который используется для записи и хранения информации и позволяет хранить видео высокой чёткости с повышенной плотностью.
Магнитно-оптический диск СD-MO (Compact Disk – Magneto Optical) – носитель информации, который сочетает свойства оптических и магнитных накопителей. Ёмкость диска от $128$ Мб до $2,6$ Гб.
Flash-карты – устройства, состоящие из одной микросхемы и не имеющие подвижных частей. Принцип работы основан на использовании кристаллов электрически перепрограммируемой флэш-памяти.
Физический принцип организации ячеек флэш-памяти одинаков для всех существующих устройств, как бы они ни назывались. Отличаются устройства интерфейсом и используемым контроллером, которые обусловливают разницу в емкости, скорости передачи данных и энергопотреблении.
Multimedia Card (MMC) и Secure Digital (SD) выходят из использования из-за небольшой емкости ($64$ Мб и $256$ Мб соответственно) и низкой скорости работы.
SmartMedia – основной формат для карт широкого использования (от банковских и проездных в метро до удостоверений личности). Выполнены в виде тонких пластинок весом $2$ гр и имеют открытые контакты. Для таких размеров имеют относительно значительную емкость (до $128$ Мбайт) и скорость передачи данных (до $600$ Кб/с), которые обусловили их проникновение в сферу цифровой фотографии и $MP3$-устройств.
USB Flash Drive – последовательный интерфейс $USB$ с пропускной способностью $12$ Мбит/с или его современный вариант $USB 2.0$ с пропускной способностью до $480$ Мбит/с.
PC Card (PCMCIA ATA) – карточка флэш-памяти для компактных ПК. Существует 4 формата карточек $PC Card: Type I, Type II, Type III и CardBus$, которые отличаются размерами, разъемами и рабочим напряжением. Емкость карточек достигает $4$ Гб, скорость обмена данными с жестким диском – $20$ Мбит/с.
Miniature Card (MC)– карточка флэш-памяти для карманных ПК, мобильных телефонов и цифровых камер. Стандартная емкость – $64$ Мб и больше.
Приведенный список не является полным, т.к. существуют большое количество самых разнообразных устройств хранения информации. Здесь приведены наиболее часто используемые.
Оглавление
реклама
Выбор устройства для хранения информации в 2017 году – это очень и очень спорная тема. Прошли уж те времена, когда можно было выбирать только из жестких дисков небольшого объема или компакт-дисков (для мажоров, ага): сегодня спектр решений для хранения данных велик, как никогда.
Для начала определимся с тем, а зачем нам, собственно, что-то хранить – в эпоху интернета? Когда все «в небесах» – в облаках?
В первую очередь сегодня мы погребены под обилием информации. Петабайты нужных и ненужных (чаще) данных обрушиваются на нас снежной лавиной, и здесь речь идет даже не о новостях, а о данных физических: фотографиях, гигантском количестве пиратской и не очень музыки и фильмов. Сюда же отнесем и приложения, «которые когда-нибудь пригодятся»; фильмы, которые посмотрели один раз, «может быть, посмотрю во второй»… Не все же все удаляют, верно? Встает вопрос о том, где все это хранить.
Потом – «бэкапы». Опять же, ни для кого не секрет, что современные и самые дешевые с точки зрения фактора «цена за мегабайт» жесткие диски (традиционные, «блинные») страдают от низкого качества. К примеру, у меня настроено почти полное ежедневное зеркалирование системного жесткого диска и диска с данными на идентичные по объему модели. Почему? Именно потому, что «полететь в голубые небеса» может любой «винчестер» в любое время и в любом месте.
Увы, но сегодняшнее общество потребления признает только то, что стоит дешево, служит недолго и умирает быстро. Поэтому надежные жесткие диски конца 1990-х годов (а у меня до сих пор жив HDD IBM 1998 года выпуска – как раритет!) остались легендами, в которые современные 128-битные люди уже не верят. С другой стороны, на рубеже веков лично у меня померло два «винчестера» Quantum, поэтому надежность зависела и от производителя. Кстати, наследники Quantum в энном поколении ныне известны под именем Seagate. Информация просто для размышления.
Одним словом, хранение данных все равно актуально, и интернет этого не заменит.
Unified storage
Универсальные системы, позволяющие совмещать в себе как функции NAS так и SAN. Чаще всего по реализации это SAN, в которой есть возможность активировать файловый доступ к дисковому пространству. Для этого устанавливаются дополнительные сетевые карты (или используются уже существующие, если SAN построена на их основе), после чего создается файловая система на некотором блочном устройстве — и уже она раздается по сети клиентам через некоторый файловый протокол, например NFS.
Software-defined storage — программно определяемое хранилище данных, основанное на DAS, при котором дисковые подсистемы нескольких серверов логически объединяются между собой в кластер, который дает своим клиентам доступ к общему дисковому пространству.
Наиболее яркими представителями являются GlusterFS и Ceph, но также подобные вещи можно сделать и традиционными средствами (например на основе LVM2, программной реализации iSCSI и NFS).
N.B. редактора: У вас есть возможность изучить технологию сетевого хранилища Ceph, чтобы использовать в своих проектах для повышения отказоустойчивости, на нашем практическим курсе по Ceph. В начале курса вы получите системные знания по базовым понятиям и терминам, а по окончании научитесь полноценно устанавливать, настраивать и управлять Ceph. Детали и полная программа курса здесь.
Пример SDS на основе GlusterFS
Из преимуществ SDS — можно построить отказоустойчивую производительную реплицируемую систему хранения данных с использованием обычного, возможно даже устаревшего оборудования. Если убрать зависимость от основной сети, то есть добавить выделенные сетевые карты для работы SDS, то получается решение с преимуществами больших SANNAS, но без присущих им недостатков. Я считаю, что за подобными системами — будущее, особенно с учетом того, что быстрая сетевая инфраструктура более универсальная (ее можно использовать и для других целей), а также дешевеет гораздо быстрее, чем специализированное оборудование для построения SAN. Недостатком можно назвать увеличение сложности по сравнению с обычным NAS, а также излишней перегруженностью (нужно больше оборудования) в условиях малых систем хранения данных.
Резервное копирование
Возможность создавать вторичные копии и дубликаты с определенной частотой. Такими модулями комплектуются практически все современные структуры, так что его важность уходит на второй план.
Хранение данных – это отрасль, характеризующаяся по-настоящему широким ассортиментом решений, каждое из которых подходит под индивидуальные параметры конкретной задачи. Чтобы подобрать качественную и эффективную в заданных условиях конструкцию, потребитель должен обратить внимание на некоторый перечень показателей: число серверов, наличие блочного и файлового доступа, количество контроллеров, форм-фактор дисков, планируемый годовой рост архитектуры и требуемый рабочий объем. Учитывая все величины, пользователь без труда совершит нужную и действительно стоящую своих денег покупку.
