Современные материальные носители документированной информации, их классификация

Винчестер смонтирован  на оси-шпинделе, приводимой в движение специальным двигателем. Он содержит от одного до десяти дисков (platters). Скорость вращения двигателя для обычных  моделей может составлять 3600, 4500, 5400, 7200, 10000 или даже 12000 об/мин. Сами диски представляют собой обработанные с высокой точностью керамические или алюминиевые пластины, на которые нанесен магнитный слой.

Важнейшей частью винчестера являются головки чтения и записи (read-write head). Как правило, они находятся на специальном позиционере (head actuator). Для перемещения позиционера используются преимущественно линейные двигатели (типа voice coil — «звуковая катушка»). В винчестерах применяются несколько типов головок: монолитные, композитные, тонкопленочные, магниторезистивные (MR, Magneto-Resistive), а также головки с усиленным магниторезистивным эффектом (GMR, Giant Magneto-Resistive). Магниторезистивная головка, разработанная IBM в начале 1990-х годов, представляет собой комбинацию из двух головок: тонкопленочной для записи и магниторезистивной для чтения. Подобные головки позволяют почти в полтора раза увеличить плотность записи. Еще больше позволяют повысить плотность записи GMR-головки.

Внутри любого винчестера обязательно  находится электронная плата, которая расшифровывает команды контроллера жесткого диска, стабилизирует скорость вращения двигателя, генерирует сигналы для головок записи и усиливает их от головок чтения.

Различают два вида жёстких магнитных  дисков.

Жёсткий диск (hard disk) – встроенный накопитель (дисковод) на жёстком магнитном диске пакет закреплённых один над другим магнитных дисков, извлечение которых в процессе эксплуатации электронных вычислительных машинах является невозможным.

Съёмный жёсткий диск (removable hard disk) – пакет магнитных дисков, заключённых в защитную оболочку, которые в процессе эксплуатации электронных вычислительных машинах могут выниматься из дисковода на сменном жёстком диске и заменяться другим. Использование этих дисков обеспечивает практически неограниченный объём внешней памяти ЭВМ².

В ходе выполнения процедуры  так называемого низкоуровневого  форматирования (low-level formatting) на жесткий  диск записывается информация, которая  определяет разметку винчестера на цилиндры и секторы. Структура формата включает в себя различную служебную информацию: байты синхронизации, идентификационные заголовки, байты контроля четности. В современных винчестерах такая информация записывается однократно при изготовлении винчестера. Повреждение этой информации при самостоятельном низкоуровневом форматировании чревато полной неработоспособностью диска и необходимостью восстановления этой информации в заводских условиях.

Емкость винчестера измеряется в мегабайтах. К концу 1990-х годов  средняя емкость жестких дисков для настольных систем достигла 15 гигабайт, а в серверах и рабочих станциях с интерфейсом SCSI применяются винчестеры емкостью свыше 50 гигабайт. В большинстве современных персональных компьютеров применяются жесткие диски емкостью 40 гигабайт.

Одной из основных характеристик жесткого диска является среднее время, в течение которого винчестер находит нужную информацию. Это время обычно представляет собой сумму времени, необходимого для позиционирования головок на нужную дорожку и ожидания требуемого сектора. Современные винчестеры обеспечивают доступ к информации за 8-10 мс.

Другой характеристикой  винчестера является скорость чтения и записи, но она зависит не только от самого диска, но и его контроллера, шины, быстродействия процессора. У  стандартных современных жестких дисков эта скорость составляет 15-17 Мбайт/с.

 

2.2. Пластиковые карты

Пластиковые карты представляют собой устройство для магнитного способа хранения информации и управления данными.

Пластиковые карты состоят  из трёх слоёв6 полиэфирной основы, на которую наносится тонкий рабочий слой, и защитного слоя. В качестве основы обычно используется поливинилхлорид, который легко обрабатывается, устойчив к температурным, химическим и механическим воздействиям. Однако в целом ряде случаев основой для магнитных карт служит псевдопластик – плотная бумага или картон с двусторонним ламинированием.

Рабочий слой (ферромагнитный порошок) наносится на пластик методом  горячего тиснения в виде отдельных  узких полосок. Магнитные полоски  по своим физическим свойствам и сфере применения делятся на два типа: высокоэрцетивные и низкоэрцетивные³. Высокоэрцетивные полоски имеют чёрный цвет. Они устойчивы к воздействию магнитных полей. Для их записи нужна более высокая энергия. Используются в качестве кредитных карт, водительских удостоверений, т. е. в тех случаях, когда требуется повышенная износостойкость и защищённость. Низкоэрцетивные магнитные полосы имеют коричневый цвет. Они менее защищены, но зато проще и быстрее записываются. Используются на картах ограниченного срока действия, в частности, для проезда в метрополитене.

Следует заметить, что, кроме  магнитного, существуют и другие способы  записи информации на пластиковую карту: графическая запись, эмбоссирование (механическое выдавливание), штрих-кодирование, лазерная запись. В частности, в последнее время в пластиковых картах вместо магнитных полосок всё более широко стали применяться электронные чипы. Такие карты, в отличие от простых магнитных, стали называть интеллектуальными или смарт-картами (от англ. smart – умный). Встроенный в них микропроцессор позволяет хранить значительный объём информации, даёт возможность производить необходимые расчёты в системе банковских и торговых платежей, превращая таким образом, пластиковые карты в многофункциональные носители информации.

По способу доступа  к микропроцессору (интерфейсу) смарт-карты  могут быть:

• с контактным интерфейсом (т. е. при совершении операции карта вставляется в электронный терминал;
• с дуальным интерфейсом (могут действовать как контактно, так и бесконтактно, т. е. обмен данными между картой и внешними устройствами может осуществляться через радиоканал).

Защитный слой магнитных  пластиковых карт состоит из прозрачной полиэфирной плёнки. Он призван предохранять рабочий слой от износа. Иногда используются покрытия, предохраняющие от подделки и копирования. Защитный слой обеспечивает до двух десятков тысяч циклов записи и чтения.

Размеры пластиковых карт стандартизированы. В соответствии с международным стандартом ISO-7810 их длина равна 85,595 мм, ширина – 53,975 мм, толщина – 3,18 мм.

Сфера применения пластиковых и  псевдопластиковых магнитных карт достаточно обширна. Помимо банковских систем, они используются в качестве компактного носителя информации, идентификатора автоматизированных систем учёта и  контроля, удостоверения, пропуска, телефонной и Интернет карты, билета для проезда в транспорте.

 

2.3. Оптические носители

Непрерывный научно-технический поиск материальных носителей документированной информации с высокой долговечностью, большой информационной ёмкостью при минимальных физических размерах носителя обусловил появление оптических дисков, получивших в последнее время широкое распространение. Они представляют собой пластиковые или алюминиевые диски, предназначенные для записи или воспроизведения звука, изображения, буквенно-цифровой и другой информации при помощи лазерного луча.

Стандартные компакт-диски  выпускаются диаметром 120 мм (4,75 дюйма), толщиной – 1,2 мм (0,05 дюйма), с диаметром центрального отверстия 15 мм (0,6 дюйма). Они имеют жёсткую очень прочную прозрачную, обычно пластиковую (поликарбонатную) основу толщиной 1мм. Однако возможно использование в качестве основы и других материалов, например, оптический носитель с основой из картона.

Рабочий слой оптических дисков на первых порах изготавливался в виде тончайших плёнок легкоплавких материалов (теллур) или сплавов (теллур-селен, теллур-углерод, теллур-свинец и др.), а в последствии – главным образом на основе органических красителей. Информация на CD фиксируется на рабочем слое в виде спиральной дорожки с помощью лазерного луча, выполняющего роль преобразователя сигналов. Дорожка идёт от центра диска к его периферии.

При вращении диска лазерный луч следует вдоль дорожки, ширина которой близка к 1 мкм, а расстояние между двумя соседними дорожками – до 1,6 мкм. Формируемые на диске лазерным лучом метки (питы) имеют глубину около пяти миллиардных долей дюйма, а площадь 1-3 мкм² . внутренний диаметр записи составляет 50 мм, наружный – 116 мм. Общая длина всей спиральной дорожки на диске составляет около 5 км. На каждый мм радиуса диска приходится 625 дорожек. Всего на диске располагается 20 тыс. витков спиральной дорожки.

Для хорошего отражения лазерного луча используется так называемое «зеркальное» покрытие дисков алюминием (в обычных дисках) или серебром (в записываемых и перезаписываемых). На металлическое покрытие наносится тонкий защитный слой из поликарбоната или специального лака, обладающей высокой механической прочностью, поверх которого размещаются рисунки и надписи. Нужно иметь в виду, что именно эта, окрашенная сторона диска является более уязвимой, нежели противоположная, с которой осуществляется считывание информации через всю толщину диска.

Технология изготовления оптических дисков является достаточно сложной. Вначале создаётся стеклянная матрица – основа диска. С этой целью пластик (поликарбонат) разогревается  до 350 градусов, затем следует его  «впрыскивание в форму, мгновенное охлаждение и автоматическая подача на следующую технологическую операцию. На стеклянный диск-оригинал наносится фоторегистрирующий слой.  В этом слое лазерной системой записи формируется система Питов, т.е. создаётся первичный «мастер-диск». Затем по «мастер-диску» путём литья под давлением осуществляется массовое тиражирование, создание дисков-копий.

Информационная ёмкость  дисков обычно составляет менее 650 Мбайт. На одном диске можно записать несколько сот тысяч страниц  машинописного текста. Для сравнения: весь книжный фонд Российской государственной библиотеки, в случае его перевода на компакт-диски, можно уместить в обычной трёхкомнатной квартире. Между тем уже разработаны оптические диски и с гораздо большей ёмкостью – свыше 1 Гбайт.

Поскольку запись и воспроизведение информации на оптических дисках являются бесконтактными, постольку практически исключается возможность механического повреждения таких дисков.

Он также как и  магнитный документ относится к современным носителя информации, основанным на оптических способах записи, считывания и воспроизведения. К оптическим документам относятся оптические диски и видеодиски: компакт-диски, CD-ROM, DVD-диск.

 

 

 

 

 

Схема конструкции оптического видеодиска: 1 - наружный слой из прозрачной пластмассы; 2 - металлизированная отражающая дорожка записи; 3 - твёрдая непрозрачная пластиковая основа⁴

 

На оптический диск информация записывается и считывается с  помощью сфокусированного лазерного  луча.

В зависимости от возможности  использования для записи и считывания оптические диски делят на два вида:

1. WORM (Write Once Read Many) – накопители, предназначенные для записи информации и её хранения;
2. CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) - накопители, предназначенные для чтения информации.

Оптические диски можно  разделить на типы:

• Аудио-компакт-диск  - это диск с постоянной (нестираемой) звуковой информацией, записанной в двоичном коде;
• CD-ROM – диск с постоянной памятью, предназначенный для хранения и чтения значительных объёмов информации. Он содержит компьютерную информацию, которая считывается дисководом, подключённым к ПЭВМ;
• Видео-компакт-диск – диск, на котором в цифровой форме записывается текстовая, изобразительная и звуковая информация, а также программы ЭВМ;
• DVD-диск – разновидность нового поколения оптических дисков, на котором в цифровой форме записывается текстовая, видео и звуковая информация, а также компьютерные данные;
• Магнитооптический диск – диски состоящие из разных комбинаций гибкого магнитного диска, винчестера и оптического диска.

 

4. Носители на базе флэш-памяти

Один из самых современных  и перспективных носителей документированной  информации – твёрдотельная флэш-память, представляющая собой микросхему на кремниевом кристалле. Этот особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Название связано с огромной скоростью стирания микросхемы флэш-памяти.

Для хранения информации флэш-носители не требуют дополнительной энергии, которая необходима только для записи. Причём по сравнению с жёсткими дисками и носителями CD-ROM для записи информации на флэш-носителях требуется в десятки раз меньше энергии, поскольку не нужно приводить в действие механические устройства, как раз и потребляющие большую часть энергии. Сохранение электрического заряда в ячейках флэш-памяти при отсутствии электрического питания обеспечивается с помощью так называемого плавающего затвора транзистора.

Носители на базе флэш-памяти могут хранить записанную информацию очень длительное время (от 20 до 100 лет). Будучи упакованы в прочный жёсткий пластиковый корпус, микросхемы флэш-памяти способны выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков). Надёжность такого рода носителей обусловлена и тем, что они не содержат механически движущихся частей. В отличие от магнитных, оптических и магнитооптических носителей, здесь не требуется применение дисководов с использованием сложной прецизионной механики. Их отличает также бесшумная работа.

Кроме того, эти носители очень компактны.