В чем заключается процедура хранения информации

09.10.202309.07.2022 admin 0 Comments

Обзор способов хранения данных

Данные – это самое главное для обычных пользователей и современного бизнеса. Если в системе ПК возникнет сбой, необходимо иметь возможность восстановить личные и рабочие файлы. Поэтому важно хранить информацию вне компьютера. При этом следует убедиться, что будет легко получить доступ к этим файлам и управлять ими.

Хранение – ключевой компонент цифровых устройств, поскольку пользователи и компании привыкли полагаться на него для сохранения информации, начиная личными фотографиями и заканчивая важными для бизнеса документами.

Технология хранения со временем улучшается. Мы начали с мэйнфреймов, а теперь можно записывать все на быстрые SSD.

Как работает хранилище

Требования к емкости определяют, сколько хранилища необходимо для запуска приложения, набора приложений или наборов данных. Требования к емкости учитывают типы данных. Например, для простых документов может потребоваться емкость в килобайтах, в то время как файлы с большим количеством графики могут занимать мегабайты, а видеофайлы – гигабайты.

Локальное хранилище

Сервера можно арендовать или купить в собственность. Приобрести можно как новые, так и б/у серверы.

Некоторые компании хотят иметь полный контроль над своими ресурсами и файлами. Таким образом, стоит подумать о создании собственного дата-центра.

Облачное хранилище

Кроме того, партнеры могут получить доступ к папкам из любой точки мира. Это очень важно, поскольку большинство людей сейчас работают удаленно.

Еще один вариант – комбинировать облачные технологии с периферийными. Это поможет собрать больше данных и управлять ими, расширить охват своей сети, не покупая новое сетевое оборудование.

Типы устройств

HDD, или жесткие диски

Однако на самом деле эта скорость ограничена вращением диска. Большинство жестких дисков предлагают до 7000 об/мин. Если использовать дорогие HDD, скорость может достигать 15000 об/мин. Срок их службы – около 3-5 лет. Однако они дешевле по сравнению с другими устройствами.

SSD, или твердотельные накопители

Однако SSD дороже по сравнению с HDD. Каждый блок памяти может хранить ограниченные данные, считаются ненадежными для резервных копий.

Ленточные накопители

Хотя сами ленты довольно дешевы, приводная система, необходимая для чтения и записи информации, дорога в обслуживании и сложна в управлении. Многие компании, использующие ответвительные диски для обеспечения отказоустойчивого восстановления после сбоев, предпочитают одну и ту же систему в течение многих лет и избегают перехода на более сложную технологию (или «облако») из-за затрат на миграцию и внедрение.

Пятимерное (5D) хранилище

Но в качестве экспериментальной технологии 5D по-прежнему не является рентабельным или практичным способом для хранения рабочих и личных файлов. Возникают вопросы о том, сможет ли кварцевый состав поддерживать несколько записей, не говоря уже о том, какое оборудование потребуется для чтения закодированной информации.

Тем не менее, технология является многообещающей в качестве будущего долгосрочного архивного решения для хранения данных благодаря надежности и доступной памяти.

Корпоративные сети и серверная флэш-память

С 2011 года все большее число предприятий внедряют массивы all-flash, оснащенные только твердотельными накопителями на базе флэш-памяти NAND, в качестве дополнения или замены дисковых массивов.

В отличие от дисков, устройства флэш-памяти не полагаются на движущиеся механические части, что обеспечивает более быстрый доступ к информации и меньшую задержку. Флэш-память является энергонезависимой, что позволяет информации сохраняться в памяти, даже если система теряет питание. При этом для дисковых систем требуется встроенная резервная батарея или конденсаторы.

Но флэш-память еще не достигла уровня выносливости, эквивалентного диску, что привело к созданию гибридных массивов, объединяющих оба типа носителей.

Существует 3 основных варианта сетевых систем хранения. В своей простейшей конфигурации хранилище с прямым подключением (DAS) включает внутренний жесткий диск отдельного компьютера. На предприятии DAS может быть кластером дисков на сервере или группой внешних дисков, которые подключаются непосредственно к серверу через интерфейс малых компьютерных систем (SCSI), последовательный интерфейс SCSI (SAS), волоконный канал (FC) или Интернет.

NAS – это архитектура, в которой несколько файловых узлов совместно используются пользователями обычно через подключение к локальной сети (LAN) на основе Ethernet. Преимущество NAS в том, что файловым серверам не требуется полнофункциональная операционная система корпоративного хранилища. Устройства NAS управляются с помощью служебной программы на основе браузера, и каждому узлу в сети назначается уникальный IP-адрес.

С горизонтально масштабируемым NAS тесно связано хранилище объектов, которое устраняет необходимость в файловой системе. Каждый объект представлен уникальным идентификатором. Все объекты представлены в едином плоском пространстве имен.

Сеть хранения данных (SAN) может быть спроектирована для охвата нескольких местоположений дата-центров, которым требуется высокопроизводительное блочное хранилище. В среде SAN блочные устройства воспринимаются хостом как локально подключенное хранилище. Каждый сервер в сети может получить доступ к общему хранилищу, как если бы это был диск с прямым подключением.

Достижения в области флэш-памяти NAND в сочетании с падением цен в последние годы проложили путь к программно-определяемым хранилищам. Используя эту конфигурацию, предприятие устанавливает твердотельные накопители по стандартной цене на сервер на базе x86, используя стороннее ПО или собственный открытый исходный код для управления хранилищем.

Энергонезависимая память Express (NVMe) – это развивающийся отраслевой протокол для флэш-памяти. Отраслевые обозреватели ожидают, что NVMe станет стандартом для флэш-хранилищ. NVMe позволит приложениям напрямую взаимодействовать с центральным процессором (ЦП) через каналы связи PCIe, минуя наборы команд SCSI, передаваемые на сетевой адаптер главной шины. NVMe-oF предназначен для ускорения передачи данных между хост-компьютером и целевой флэш-памятью с использованием установленного сетевого подключения Ethernet, FC или InfiniBand.

Энергонезависимый двухрядный модуль памяти (NVDIMM) представляет собой гибридную память NAND и DRAM со встроенным резервным питанием, который подключается к стандартному слоту DIMM на шине памяти. Модули NVDIMM используют только флэш-память для резервного копирования, выполняя обычные вычисления в DRAM.

NVDIMM помещает флэш-память ближе к материнской плате, предполагая, что производитель компьютера модифицировал сервер и разработал базовые драйверы системы ввода-вывода (BIOS) для распознавания устройства. Модули NVDIMM – это способ расширить системную память или добавить высокопроизводительное хранилище, а не увеличить емкость. Текущие модули NVDIMM на рынке достигают максимум 32 ГБ, но плотность в форм-факторе увеличилась с 8 ГБ до 16 ГБ всего за несколько лет.

Источник

Сбор, хранение и передача информации

Урок 11. Информатика 10 класс (ФГОС)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Сбор, хранение и передача информации»

На этом уроке мы с вами узнаем, что такое сбор и хранение информации, также познакомимся с носителями информации. Разберёмся, как происходит передача информации.

С информацией можно производить следующие действия: сбор, обработку, хранение и передачу.

Для начала необходимо вспомнить, что такое сбор информации.

Сбор информации – это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте.

Например, вам нужно узнать какой урок у вас будет следующим, для этого вы посмотрите на расписание и узнаете нужную для вас информацию.

Или же вы решили съездить к бабушке в гости, но не знаете расписание автобусов. Для того, чтобы это узнать, вы можете зайти в интернет и найти нужный сведения, или же подойти к расписанию автобусов на остановке и найти время отправления, подходящего для вас транспорта.

Таким образом, сбор данных может производиться человеком или техническими средствами (компьютером, телефоном, планшетом и так далее). В свою очередь сама задача сбора информации не может быть решена без других задач, таких как, например, хранение и передача информации.

Давайте рассмотрим хранение информации.

Хранение информации – это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установленные сроки.

Информация может храниться на нецифровых и цифровых носителях.

Носитель – это материальная среда, используемая для записи и хранения информации.

Носителем может являться любой материальный объект.

К нецифровым носителям относятся камни, папирус, пергамент, бумага и многое другое.

Из нецифровых носителей в наше время люди используют бумагу. То есть информация хранится в книгах, газетах, журналах и так далее.

Давайте решим задачу. В книге содержится двести пятьдесят страниц. На каждой странице находится пятнадцать строк, в каждой строке сорок символов вместе с пробелами. Найти объём информации, которая находится в книге, если мы с вами знаем, что один символ равен одному байту.

Переходим к решению. Сначала нам нужно найти количество символов в книге. Для этого нам нужно количество страниц (двести пятьдесят) умножить на количество строк на странице (пятнадцать) и умножить на количество символов в каждой строке (сорок).

1) 250 · 15 · 40 = 150 000 (символов).

В результате мы получили количество символов во всей книге. Мы знаем, что один символ равен одному байту. То есть вся информация, которая содержится в книге, будет иметь объём, равный ста пятидесяти тысячам байтов.

2) 150 000 символов = 150 000 байтов.

Давайте переведём наше число в килобайты.

3) 150 000 : 1024 = 146 (килобайт).

Запишем ответ: информация, которая содержится в книге, будет занимать примерно 146 килобайт.

Как вы думаете, как долго хранится информация на бумажных носителях?

Это зависит от некоторых факторов: какого качества бумага, какого качества чернила каковы условия хранения. Книги, которые писались раньше, могли храниться очень долго. Бумага делалась из хлопка и текстильных отходов, чернила же были сделаны из натуральных красителей. В наше время бумага делается из древесины, а чернила – из синтетических красителей, поэтому срок хранения печатных документов значительно уменьшился.

Примерно в тысяча восьмисотом году появилась первая автоматизированная обработка информации, которая велась с помощью бумажных носителей для цифрового представления вводимых данных. Такие носители назывались перфокартами.

Перфокарта – это носитель информации, предназначенный для использования в системах автоматической обработки данных. Можно сказать, что перфокарты — это предки дискет. Они делались из тонкого картона, а информация представляется посредством наличия или отсутствия отверстий в определённых позициях карты.

Впервые перфокарты начали применяться в ткацких станках Жаккарда для управления узорами на тканях.

На некоторых типах ЭВМ для таких же целей использовались перфорированные бумажные ленты.

Перфорированная лента (перфолента) – это устаревший носитель информаций в виде бумажной, нитроцеллюлозной или ацетилцеллюлозной ленты с отверстиями. Первые перфоленты начали использовать с середины XIX века в телеграфии.

В них отверстия располагались в пять рядов. А для передачи данных использовали код Бодо. Код Бодо – это цифровой, первоначально синхронизированный пятибитный код.

А сейчас переходим к цифровым носителям. К ним относятся магнитные носители информации, оптические диски, флеш-носители.

Для начала рассмотрим магнитные носители информации. Они делятся на ленты, диски и карты.

Обратимся к истории.

Самым первым носителем магнитной записи была стальная проволока, диаметром до одно миллиметра. Она использовалась в аппаратах Поульсена и была изобретена в XIX веке. Но её применяли только для хранения звука.

Далее в начале XX столетия была изобретена стальная катаная лента.

А в 1906 году был выдан первый патент на магнитный диск. Но стальная катаная лента имела свои недостатки. Так, например, для записи часа разговоров требовалось около 180 км проволоки, которые весили около 6,5 кг.

Во второй половине 1920-х годов была изобретена порошковая магнитная лента и началось широкомасштабное применение магнитной записи.

Магнитная лента являлась единственным сменным носителем информации для ЭВМ. Как мы с вами знаем, любая информация в компьютере представлена в виде двоичного кода и измеряется в битах или байтах. На одну катушку с магнитной лентой можно было записать около 500 Кбайт информации.

А в 1963 году фирмой Филипс была изобретена кассетная запись.

Также примерно в это же время появляются первые магнитные диски.

Магнитный диск – это алюминиевый или пластмассовый диск, диаметр которого составляет от 30 до 350 мм. Информация на такие диски записывается при помощи магнитной головки. Магнитные диски делятся на жёсткие и гибкие, сменные и встроенные.

Алюминиевые магнитные диски – это жёсткие несъёмные диски (винчестеры).

Жёсткий диск представляет собой стопку магнитных дисков, которые одета на общую ось. При работе компьютера эта ось находится в постоянном движении. В наши дни объём жёстких дисков (винчестеров) достигает нескольких терабайт.

Пластмассовые магнитные диски – это съёмные носители информации (дискеты).

Объём памяти дискет достигает 2 Мбайт. В наше время их практически уже никто не использует.

Следующее поколение информационных носителей – это оптические диски и флеш-память.

Оптические диски отличаются от магнитных тем, что запись информации на них происходит при помощи лазерного луча. При помощи луча на поверхности диска выжигается двоичных код данных с очень высокой плотностью. Считывание информации происходит при помощи так называемого «холодного» луча. Это такой же луч, который используется при записи, но только с меньшей энергией. Изначально для хранения информации использовались компакт-диски (CD). Их ёмкость составляет от 190 Мбайт до 700 Мбайт.

Чуть позже в девяностых годах появились видеодиски (DVD). Ёмкость таких дисков достигает 17 Гбайт. Увеличение ёмкости происходит за счёт использования луча меньшего диаметра, а также двухслойной и двусторонней записи.

Таким образом оптические диски делятся на CD и DVD. В свою очередь CD-диски делятся на CD-R и CD-RW. DVD-диски также бывают двух видов. R отличается от RW тем, что RW-диск можно перезаписывать много раз, а на R информация наносится единожды.

В наше время многие из вас пользуются различными техническими устройствами: телефонами, mp3-плеерами, электронными книгами, планшетами и так далее. Можно перечислять долго. Но на этих устройствах не всегда хватает внутренней памяти. Поэтому в них существует специальный разъём для вставки флеш-накопителя (флеш-карты).

Объёмы флеш-накопителей во много раз превышают объёмы оптических дисков (CD и DVD) и в тоже время флеш-карты обладают гораздо меньшими размерами. Это очень удобно. Выпуск флеш-карт начался в 2001 году. Помимо размера, одно из главных преимуществ флеш-карт в том, что на них можно записать достаточно большой объём информации и считать его практически на любом устройстве, где есть такой же разъём. Для подключения к компьютеру существуют специальные переходники.

Для компьютеров также существуют специальные флеш-накопители. Их ещё называют флеш-брелками. Они подключаются к компьютеру через USB-порт.

Также можно приобретать жёсткие диски, с большим объёмом, для хранения информации, которые помещаются в специальную коробочку и подключаются к компьютеру также через USB-порт.

Исходя из вышесказанного можно прийти к выводу, что технологии в направлении хранения информации очень быстро продвигаются. И вполне вероятно, что скоро будут изобретены устройства с большим объёмом, но ещё меньшие по размерам.

А сейчас мы с вами переходим к передаче информации.

Передача информации – это физических процесс, при котором происходит перемещение информации в пространстве. Этот процесс происходит при наличии приёмника и источника.

Приёмник – это объект, который получает информацию.

Источник – это объект, который передаёт информацию.

Если брать к примеру компьютер и диск, то при записи информации на диск, источником является компьютер, а приёмником – диск. А при считывании информации с диска, источником является диск, а приёмником – компьютер.

А сейчас мы с вами рассмотрим технические системы передачи информации.

Как вы знаете, информация передаётся при разговоре по телефону, общении в интернете, личном общении людей и так далее.

В 1920-х гг. американским инженером и математиком Клодом Шенноном была разработана теория связи, исходя из которой была построена следующая схема:

Вы видите, что информация идёт от источника в кодирующее устройство, в котором преобразуется в электрический или электромагнитный сигнал. Затем из кодирующего устройства сигнал попадает в канал связи. Здесь же в канал связи поступает шум и сразу же защита от шума. Затем всё это поступает в декодирующее устройство, в котором сигнал преобразуется в звук. И только потом информация направляется к приёмнику.

По такому же принципу идёт передача информации по компьютерным сетям. При кодировании информация, представленная в виде двоичного кода, преобразуется в физический сигнал. Тип сигнала зависит от канала связи, по которому он передаётся. А при декодировании наоборот, физический сигнал преобразуется в двоичный код.

Следующий вопрос, который возникает при передаче информации – пропускная способность канала и скорость передачи информации.

Наверное, каждому из вас приходилось сталкиваться со скоростью интернета и дома, и в школе. Такую проблему приходится решать разработчикам технических систем передачи информации. Их основными задачами являются увеличение скорости передачи информации и уменьшение потери информации при передаче. Для решения этих задач Клод Шеннон создал теорию информации, ввёл такое понятие, как пропускная способность канала как максимально возможная скорость передачи информации. Эта скорость измеряется в бит/с, Кбит/с, Мбит/с.

Пропускная способность канала связи зависит от способа подключения компьютера к сети. Существуют следующие способы подключения к сети: телефонные линии, электрическая кабельная связь, оптоволоконная кабельная связь, радиосвязь. Пропускная способность оптоволоконных линий намного больше, чем телефонных.

Но скорость передачи связана не только с пропускной способностью канала связи. Если возвращаться к модели передачи информации, которую предложил Клод Шеннон, мы увидим в ней элемент «Шум».

Под этим термином подразумевают различные помехи, которые искажают передаваемый сигнал и могут привести к потере информации.

Такие помехи могут возникать по двум причинам: техническим и физическим. К техническим относятся плохое качество линии связи, незащищённость друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам. А к физическим – непосредственное физическое воздействие на линии связи.

Чтобы избежать этого, а соответственно и потери информации, нам нужна защита от шума. В основном используют технические способы защиты, которые в свою очередь очень разнообразны. Например, защита кабеля, а не просто провода, применение различных фильтров, которые отделяют полезный сигнал от шума и так далее.

Для борьбы с шумом Клод Шеннон разработал специальную теорию кодирования. Исходя из этой теории можно сказать, что код, который передаётся по линии связи должен быть избыточным. За счёт этого при потере какой-либо части информации она может быть компенсирована. Таким образом в системах передачи информации используется помехоустойчивое кодирование, которое вносит определённую избыточность. Но нельзя, чтобы избыточность была слишком большой, так как за счёт этого будут происходить задержи и удорожание связи. Поэтому при помощи теории кодирования создаётся такой код, который позволяет сделать избыточность передаваемой информации минимально возможной, а достоверность принятой информации – максимальной.

Ещё один способ для борьбы с потерей информации предложил советский учёный в области радиотехники, радиосвязи и радиолокации планет Владимир Александрович Котельников. Суть заключалась в том, чтобы при передаче вся информация делилась на блоки, затем для каждого блока вычислялась контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передавалась вместе с соответствующим ей блоком. Затем, в месте получения блока, контрольная сумма снова пересчитывалась и, если она не совпадала с изначальной, то передача блока повторялась заново до тех пор, пока контрольная и первоначальная суммы не совпадут.

На этом мы сегодня и закончим. Подведём итоги.

· Носители информации делятся на нецифровые и цифровые.

· Цифровые носители информации также делятся на магнитные, оптические и флеш-носители.

· Факторы качества информации – вместимость и надёжность хранения.

· Модель передачи информации по техническим каналам связи выглядит следующим образом:

· Защита информации от потерь при воздействии шума включает в себя три пункта: кодирование с оптимально-избыточным кодом; частичная потеря избыточной информации; полное восстановление исходного сообщения.