Устройство хранение программ и данных что это такое

Дорогие читатели! Редакция сайта iXBT.com обращается к вам с просьбой отключить блокировку рекламы на нашем сайте.

Редакция сайта iXBT.com обращается к вам с просьбой отключить блокировку рекламы на нашем сайте.

Дело в том, что деньги, которые мы получаем от показа рекламных баннеров, позволяют нам писать статьи и новости, проводить тестирования, разрабатывать методики, закупать специализированное оборудование и поддерживать в рабочем состоянии серверы, чтобы форум и другие проекты работали быстро и без сбоев.

Мы никогда не размещали навязчивую рекламу и не просили вас кликать по баннерам. Вашей посильной помощью сайту может быть отсутствие блокировки рекламы.

Спасибо вам за поддержку!

Источник: www.ixbt.com

Устройства хранения информации: классификация, описание

В основе функционирования любого типа компьютера лежит запоминающее устройство, способное сохранять информацию, использовать ее для расчетов и выдавать по первому требованию оператора.

Устройства хранения данных

Определение

Устройство хранения информации представляет собой приспособление, связанное с остальными элементами компьютера и способное воспринимать внешнее воздействие. В современных ЭВМ применяется сразу несколько типов подобных изделий, каждое из которых обладает собственной функциональностью и особенностями работы. Устройства хранения ключевой информации классифицируются по своим принципам работы, требованиям к энергообеспечению и по многим другим параметрам.

Действия с памятью

Главная задача любого записывающего приспособления заключается в возможностях работы с ним оператора. Все действия разделяются на три типа:

• Хранение. Вся информация, попавшая на записывающее устройство, обязана находиться там до удаления оператором или компьютером. Бывают изделия, способные хранить данные долгое время даже при выключенной ЭВМ. Именно так функционируют стандартные жесткие диски. Другие схожие изделия (оперативная память) содержат только часть данных, чтобы оператор получил к ним доступ максимально быстро.
• Ввод. Информация должна каким-то образом попадать на записывающее устройство. В данном случае разделение может идти по этому принципу. Одни модели работают напрямую с оператором. Другие связаны с иными запоминающими элементами, ускоряя их работу.
• Вывод. Полученные данные выводятся на интерфейс взаимодействия с пользователем или предоставляются для расчетов другим запоминающим приспособлениям.

Все устройства хранения, ввода и вывода информации тем или иным образом связаны в единую сеть в рамках одного компьютера. Все вместе они обеспечивают его работоспособность.

Форма

Классификация устройств хранения информации по форме записи разделяет их все на две категории: аналоговые и цифровые. Первые в современном мире практически не используются. Ближайшим примером аналогового записывающего устройство является кассета для магнитофона, которая уже давно устарела. Тем не менее некоторые разработки ведутся и в этом направлении.

Хранение информации | Информатика 10-11 класс #7 | Инфоурок

На данный момент уже есть несколько прототипов неплохих по емкости и скорости работы изделий такого типа, однако сравнительно с цифровыми устройствами они значительно проигрывают по стоимости производства. Стандартный жесткий диск для компьютера хранит информацию в виде единиц и нулей.

Это цифровое записывающее устройство, как и подавляющее большинство современных изделий такого типа. В основе их функционирования лежит принцип сохранения физического состояния носителя в одной из двух возможных форм (для двоичной системы). Сейчас применяются и более современные варианты, способные использовать троичный или даже десятичный вид записи. Это стало возможно благодаря использованию уникальных свойств разных материалов и появлению новых технологий записи данных на накопители. Человечество постепенно увеличивает объем возможной для сохранения информации с одновременным уменьшеним размера носителя.

Устойчивость записи

Классификация по этому показателю разделяет все устройства хранения и обработки информации на четыре группы:

• Оперативные записывающие (ОЗУ). Оператор получает возможность вносить новую информацию, считывать уже имеющуюся и работать с ней прямо в процессе функционирования. Пример – оперативная память компьютера. В ней хранится большая часть постоянно запрашиваемых данных, благодаря чему не требуется постоянно обращаться к основному жесткому диску. В большинстве случаев вся информация стирается с таких носителей после отключения подачи энергии.
• Перезаписываемые (ПППЗУ). Такие изделия позволяют записывать, стирать и вновь вносить данные практически неограниченное количество раз. Пример – CD-RW и стандартные жесткие диски. В любом компьютере такой памяти больше всего, и именно на ней хранится практически вся информация пользователя.
• Записываемые (ППЗУ). На таких устройствах данные можно сохранить только один раз. Невозможно перезаписать или удалить информацию, что и является самым главным минусом подобных изделий. Пример – диски CD-R. В современном мире используется крайне редко.
• Постоянные (ПЗУ). Этот тип устройств сохраняет единожды записанную информацию и не позволяет как-либо ее удалять или изменять. Пример – BIOS компьютера. В нем все данные остаются без изменений и пользовать получает возможность выбрать только другие настройки из перечня существующих. В отличие от ППЗУ, на такие носители все же можно вносить новые данные, но, как правило, это требует полного удаления старых. То есть BIOS можно переустановить, но не дополнить или обновить.

Энергонезависимость

Для работы компьютеру требуется электроэнергия, без которой выполнение всех действий было бы невозможным. Однако если бы каждый раз после выключения ПК данные обо всей проделанной работе стирались, то значение ЭВМ в нашей жизни было бы значительно меньшим. Так какие устройства хранения информации по потребности в питании существуют?

• Энергозависимые. Эти изделия работают только тогда, когда есть к ним подано электричество. К такому типу относят стандартные модули оперативной памяти DRAM или SRAM.
• Энергонезависимые. Для сохранения информации записывающие устройства не требуют питания. Пример – жесткий диск компьютера.

Тип доступа

Устройства хранения информации разделяются также и по этому показателю. По типу доступа память бывает:

• Ассоциативной. Используется редко. К таким изделиям можно отнести специальные устройства, которые используются с целью повышения скорости работы обширных массивов данных.
• Прямой. Полный и неограниченный доступ предлагается жесткими дисками, которые относятся к этому типу доступа.
• Последовательной. Сейчас практически не используется. Ранее применялся в магнитных лентах.
• Произвольной. По такому принципу работает оперативная память, предоставляющая пользователю возможность в произвольной форме получить доступ к последней информации, с которой работала система. Применяется для ускорения работы компьютера.

Исполнение

Устройства, предназначенные для хранения информации, имеют классификацию по типу исполнения.

• Печатные платы. К такому виду относятся модули оперативной памяти и картриджи для старых приставок. Работают очень быстро, однако нуждаются в постоянной подаче энергии, из-за чего их текущее применение носит вспомогательную роль.
• Дисковые. Бывают магнитными и оптическими. Самым популярным представителем считается жесткий диск компьютера. Используются в качестве основного носителя информации.
• Карточные. Вариантов исполнения много. Из последних можно отметить флеш-карты. Ранее этот тип применялся для изготовления перфокарт и их магнитных аналогов.
• Барабанные. Пример – магнитный барабан. Практически не используется.
• Ленточные. Пример – перфорированные или магнитные ленты. В современном мире почти не встречается.

Физический принцип

По физическому принципу работы устройства ввода, вывода, хранения и обработки информации разделяются на:

• Магнитные. Выполняются в виде сердечников, дисков, лент или карт. Пример – жесткий диск. Это не самый быстрый способ обработки информации, однако он позволяет долгое время хранить данные без подачи энергии, что и обеспечивает их текущую популярность.
• Перфорационные. Изготавливаются как ленты или карты. Пример – старинная перфокарта, используемая для записи информации в первых моделях ЭВМ. Из-за сложности изготовления и небольшого количества хранимых данных сейчас такой принцип практически не используется.
• Оптические. CD-диски любого вида. Все они работают на принципе отражения света от своей поверхности. Лазер прожигает дорожки, образуя участки, отличающиеся от общей массы, что позволяет использовать все ту же систему двоичного кода, в которой одно состояние диска обозначается единицей, а другое – нулем.
• Магнитооптические. Диски типа MO. Используются редко, но сочетают в себе преимущества обеих систем.
• Электростатические. Работают по принципу накопления заряда электричества. Примеры – ЭЛТ, конденсаторные запоминающие устройства.
• Полупроводниковые. Используют особенности одноименных материалов для сбора и хранения данных. Так работает флеш-накопитель.

Помимо всего прочего, существуют запоминающие устройства, работающие по другим физическим принципам. Например, на сверхпроводимости или звуке.

Количество состояний

Последним вариантом классификации устройства долговременного хранения информации является то, сколько состояний оно может поддерживать. Как уже было сказано выше, цифровые носители работают за счет изменения своей физической части на основе поданной электроэнергии. Самый простой пример: если магнитится, значит, это равно цифре 1, если нет, значит – 0. Это принцип работа двоичных систем, которые способны поддерживать только два варианта состояния. Сейчас также используются устройства, работающие в трех и более формах. Это открывает очень широкие перспективы использования носителей данных, позволяет уменьшать их размер, одновременно с увеличением общего объема хранимой информации.

Итоги

Старые накопители были очень большими. Самые первые компьютеры требовали помещения, сравнимого с современными спортивными залами, да еще при этом работали очень медленно. Прогресс не стоит на месте и сейчас устройства хранения информации, даже самые объемные, можно просто положить в карман. Дальнейшее развитие может пойти как по пути поиска новых материалов или способов взаимодействия со старыми, так и по направлению создания постоянной и стабильной связи по всему миру. В таком случае емкие накопители будут расположены в специальных серверных, а все данные пользователь будет получать по «облачной» технологии.

Источник: businessman.ru

Устройства хранения информации

Примеры носителей: глиняная табличка, бумага, человеческая ДНК, $USB-Flash$ память.

Рассмотрим устройства хранения информации, называемые также запоминающими устройствами (ЗУ).

К основным параметрам запоминающих устройств относятся:

• информационная ёмкость (бит);
• потребляемая мощность;
• время хранения информации;
• быстродействие.

ЗУ делятся на внешние и внутренние устройства.

Внешние устройства хранения информации

Определение 2

Внешними являются устройства хранения информации, которые можно отсоединить от ПК и перенести на другой.

Решим твою учебную задачу всего за 30 минут
Попробовать прямо сейчас

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.

«Устройства хранения информации»
Готовые курсовые работы и рефераты
Консультации эксперта по предмету
Помощь в написании учебной работы

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.

Замечание 1

Приведенный список не является полным, т.к. существуют большое количество самых разнообразных устройств хранения информации. Здесь приведены наиболее часто используемые.

Внутренние устройства хранения информации

Внутренними являются устройства хранения информации, непосредственно встроенные в системную плату ПК.

Главное достоинство: является скорость обработки информации.

Оперативная память (Random Access Memory – RAM, Оперативное Запоминающее Устройство – ОЗУ) – устройство хранения информации и программ, которые управляют процессом обработки информации.

Информация хранится в оперативной памяти только во время работы ПК (пока компьютер включен).

Кэш-память (Cash) – устройство хранения информации с очень коротким временем доступа к данным, встроенное в микросхему. Стандартный размер $256$ Кб или $512$ Кб, в мощных компьютерах до $1$Гб и выше.

CMOS-память (Complementary Metal – Oxide Semiconductor) – устройство для длительного хранения информации о конфигурации и настройке ПК (например, о дате, времени, паролях), в том числе и при выключенном питании ПК. Выполнена в виде специальной электронной схемы со средним быстродействием и очень низким энергопотреблением. Питается $CMOS$-память от специального аккумулятора (батарейки), который установлен на материнской плате. Это полупостоянная память.

BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода-вывода) – постоянная память, в которую данные занесены при ее изготовлении.

$BIOS$ содержит функции для управления устройствами ПК, их тестирования при включении питания и осуществления начального этапа загрузки операционной системы ПК. В $BIOS$ содержится также программа настройки конфигурации компьютера, с помощью которой можно установить некоторые характеристики устройств ПК.

Источник: spravochnick.ru

Глава 2.5. Устройства хранения данных. Жесткие диски и сменные носители.

Оперативная память хранит только те данные, которые необходимы компьютеру в данный момент, и очищается при выключении компьютера. Поэтому в состав компьютерной системы должны входить устройства долговременного хранения данных, т.е. те устройства, в которых хранятся все программы и данные независимо от того, включен компьютер или выключен.

Устройства долговременного хранения данных можно классифицировать разными способами.

По функциональному назначению и степени автономности можно различают два типа таких устройств.

1. Жесткий диск.
2. Сменные носители.

1. Магнитные.
2. Оптические.
3. Электронные.
4. Магнитооптические.

• более высокая плотность записи данных за счет меньшего расстояния между питами;
• возможность использования 2-х информационных слоев (1-й – полупрозрачный);
• возможность двухсторонней записи;
• встроенная возможность защиты данных от несанкционированного использования и копирования.

• DVD-5 — односторонний однослойный диск емкостью 4,7 Гб;
• DVD-9 — односторонний двухслойный диск емкостью 8,5 Гб;
• DVD-10 — двухсторонний однослойный диск емкостью 9,4 Гб;
• DVD-14 — двухсторонний диск: на одной стороне — один слой, на другой — два; емкость — 13,2 Гб;
• DVD-18 — двухсторонний двухслойный диск емкостью 17 Гб.

Источник: studfile.net

СХД (Система хранения данных)

Система хранения данных (СХД) — комплекс аппаратных и программных средств, который предназначен для хранения и оперативной обработки информации, как правило, большого объема. Информация — это файлы, в том числе медиа, структурированные (СУБД) и неструктурированные данные (big data), резервные копии, архивы. В качестве носителей информации используются жесткие диски, в основном SSD (системы All Flash Array), а также гибридные решения, сочетающие SSD- и HDD-накопители в одной СХД.

От пользовательского жесткого диска СХД отличаются сложной архитектурой, возможностью объединять хранилища в сеть передачи данных, наличием отдельного ПО для управления системой хранения, продвинутыми технологиями резервного копирования, сжатия и виртуализации.

Системы хранения данных различаются по нескольким параметрам, от выбора которых зависит применение СХД.

Подобрать СХД
Оставить контакты

Уровни хранения

Блочное хранилище

СХД используется как обычный диск, который можно форматировать, устанавливать на него ОС, создавать логические диски. Данные хранятся не файлами, а блоками, что ускоряет операции ввода-вывода. Чаще используется в сетях типа SAN (Storage Attached Network). Подходит для высокопроизводительных вычислений, СУБД, хранения больших объемов данных, в качестве сред разработки (Dev/Test). Из недостатков: а) сложность настройки и обслуживания, которые требуют соответствующей квалификации; б) высокая стоимость.

Файловое хранилище

Данные хранятся в виде файлов, которые размещаются в каталогах. Такая СХД используется для хранения «холодной» информации, которая не требуется для операционных вычислений. На файловых хранилищах, как правило, строятся NAS (Network Attached Storage). Недостатки: при накоплении больших объемов данных усложняется иерархия папок, и скорость работы СХД постепенно снижается. Не подходит для нагрузок, которые требуют высокой скорости отклика.

Объектное хранилище

Тип СХД, который ориентирован на работу с большими неструктурированными данными объемом до петабайтов. Информация хранится не в виде файлов, а в виде «объектов» с уникальными идентификатором и метаданными. Поэтому объектное хранилище похоже по структуре на БД. Используется в аналитике, big data, машинном обучении, для хранения «тяжелых» медиа-файлов и резервных копий, разработки и эксплуатации приложений в облаке, хостинга веб-сайтов. По скорости уступает блочному хранилищу в задачах, связанных с транзакционными нагрузками.

Сетевой доступ

NAS (network-attached storage)

Файловый сервер, который включен в локальную сеть. Доступ к дисковому хранилищу организован через протоколы NFS (в UNIX/Linux-системах) или CIFS (Windows). NAS используется для работы с данными файлового типа, к которым нужен коллективный одновременный доступ — например, к общим документами Word и Excel. NAS работает «поверх» существующей локальной сети, через общие коммутаторы/маршрутизаторы.

SAN (storage area network)

Сеть, которая годится для использования разнотипных хранилищ (диски, оптические приводы, ленточные массивы), но которые воспринимаются операционной системой как единое логическое хранилище данных, или как сетевой логический диск. Протоколы: iSCSI (IP-SAN) и FibreChannel (FC). Для подключения компьютеров используются адаптеры HBA (Host Bus Adapter). В SAN применяется в основном блочный тип хранения данных.

Разделение SAN/NAS уже не так строго, как было в начале 2000-х, поскольку с появлением протокола iSCSI производители стали выпускать гибридные решения.

Отказоустойчивость

Для оценки способности СХД восстанавливаться после сбоев используют два показателя — RPO и RTO.

RPO (recovery point objective)

Период, за который будут потеряны данные, — между моментом аварии и временем, когда создалась последняя резервная копия. Если RPO равен 12 часам, при выходе из строя хранилища возможна потеря данных, накопившихся за последние 12 часов. RPO влияет на выбор технологии аварийного восстановления и зависит от стоимости потери конкретного объема данных.

RTO (recovery time objective)

Время, за которое восстанавливается доступ к СХД. Значение RTO важно для оценки стоимости простоя системы.

Резервное копирование

Частота создания бэкапов выбирается исходя из конкретных задач и требуемого уровня защиты. То же касается и размещения: рабочие данные и их резервную копию можно хранить в географически распределённых СХД (например, в дата-центрах, расположенных в разных странах и даже континентах).

Кроме бэкапов, делают снэпшоты — моментальные «снимки», которые используют для отката на последнюю рабочую версию системы.

Чтобы резервные копии занимали меньше места, применяется дедупликация. При этом в копию переписываются только те данные, которые изменились. Различие между резервными копиями в среднем не превышает 2%, поэтому дедупликация помогает сэкономить дисковое пространство.

Как выбрать СХД

В первую очередь нужно понимать, какие задачи она будет решать. Перед обращением к поставщику (или интегратору) следует определиться с несколькими базовыми параметрами.

Тип данных

Разные типы данных требуют разной скорости доступа, технологий обработки, компрессии и так далее. К примеру, СХД для работы с большими медиа-файлами отличается от той, что подходит для работы с транзакционной СУБД, или от системы, которая будет работать с неструктурированными данными для нейросети.

Объем данных

От этого зависит выбор дисковых накопителей. Иногда можно обойтись SSD потребительского класса — если известно, что емкость СХД даже в худшем случае не будет превышать 300 Гб, а скорость доступа не критична.

Отказоустойчивость

Необходимо представлять, какова стоимость потери данных за определенное время. Это поможет рассчитать RPO и RTO, а также избежать лишних затрат на резервное копирование.

Производительность

Если СХД закупается под новый проект (сервис), о нагрузке которого судить сложно, лучше пообщаться с коллегами, которые уже решали эту задачу. Или обратиться к опытному поставщику, который подобные проекты уже запускал. Идеальный вариант — потестировать СХД.

Вендор

Иногда даже для ресурсоемкого сервиса подойдет бюджетное или среднеуровневое решение (StarWind, Huawei, Fujitsu). Однако у топовых производителей — NetApp, HPE, Dell EMC — линейка продуктов достаточно широкая, и сравнительно недорогие СХД здесь также можно найти. В любом случае, желательно сильно не расширять количество вендоров на одной инфраструктуре.

Источник: itglobal.com