Что не относится к материальным формам представления информации для хранения
Материальные формы представления информации для хранения
Просмотр содержимого документа
«Материальные формы представления информации для хранения»
Материальные формы представления информации для хранения
Учитель технологии ОШИ
ГБОУ «Балтийский берег»
Изобретения в 19 веке.
Первая фотография, насколько нам известно, была сделана в 1825 г. французским изобретателем Джозефом Ньепсом. Она изображает вид из окна в Ле Гра. У этого изображения мало художественной ценности помимо того, что это первая фотография, из когда-либо сделанных и дошедших до нас.
Первая в истории фотографии фотобумага была создана английским изобретателем Уильямом Фоксом Тальботом в 1841 году и предназначалась для фотопроцесса под названием калотипия.
Фоно́граф — первый прибор для записи и воспроизведения звука. Изобретён Томасом Эдисоном, представлен 21 ноября 1877 года.
Перфока́рта — носитель информации из тонкого картона, представляет информацию наличием или отсутствием отверстий в определённых позициях карты.
Изобретения в 20 Веке
Киноплёнка — фотоматериал на прозрачной гибкой подложке, предназначенный для киносъёмки, печати фильмокопий и звукозаписи.
Магни́тная ле́нта — носитель информации в виде гибкой ленты, покрытой тонким магнитным слоем. Информация на магнитной ленте фиксируется посредством магнитной записи.
Формы представления информации
Информатика
Задачи, связанные с хранением, передачей и обработкой информации, человеку приходилось решать во все времена: требовалось передавать знания из поколения в поколения, искать нужные книги в хранилищах, шифровать секретную переписку. К концу XIX века количество документов в библиотеках стало настолько велико, что возникла необходимость применить научный подход к задачам хранения и поиска накопленной информации. В это время зародилось новое научное направление, в котором изучалась документальная информация, т. е. информация в виде документов (книг, журналов, статей и т. п.). В английском языке оно получило название information science (информационная наука, наука об информации).
Применение компьютерной техники значительно увеличило возможности людей в области работы с информацией, позволив автоматизировать рутинную работу. Считается, что слово «информатика» в современном значении образовано в результате объединения двух слов: «информация* и «автоматика». Таким образом, получается «автоматическая работа с информацией». В английском языке существует близкое по значению выражение computer science (наука о компьютерах).
Современная информатика, которая стала самостоятельной наукой в 70-х годах XX века, изучает теорию и практику обработки информации с помощью компьютерных систем. Обычно к информатике относят следующие научные направления:
• теоретическую информатику (теорию информации, теорию кодирования, математическую логику, теорию автоматов и др.);
• вычислительную технику (устройство компьютеров и компьютерных сетей);
• алгоритмизацию и программирование (создание алгоритмов и программ);
• прикладную информатику (персональные компьютеры, прикладные программы, информационные системы и т. д.);
• искусственный интеллект (распознавание образов, понимание речи, машинный перевод, логические выводы, алгоритмы самообучения)
Что такое информация?
Латинское слово informatio переводится как «разъяснение», «сведения». В быту под информацией мы обычно понимаем любые сведения или данные об окружающем нас мире и о нас самих. Однако дать общее определение информации весьма непросто. Более того, в каждой области знаний слово «информация» имеет свой смысл.
Попробуем посмотреть на информацию с разных сторон и попытаться выявить некоторые её свойства.
Прежде всего информация «бестелесна», или нематериальна, она не имеет формы, размеров, массы. С этой точки зрения информация — это то содержание, которое человек с помощью своего сознания «выделяет» из окружающей среды.
Информация характеризует разнообразие (неоднородность) в окружающем мире.
Зачем вообще нам нужна информация? Дело в том, что наше знание всегда в чём-то неполно, в нём есть неопределенность. Например, вы стоите на остановке и не знаете, на каком именно автобусе вам нужно ехать в гости к другу (его адрес известен). Неопределённость мешает вам решить свою задачу. Нужный номер автобуса можно определить, например, по карте с маршрутами транспорта. Очевидно, что при этом вы получите новую информацию, которая увеличит знание и уменьшит неопределённость.
При получении информации уменьшается неопределённость знания.
Как получают информацию
Человек получает информацию через свои органы чувств: глаза, уши, рот, нос и кожу. Поэтому получаемую нами информацию можно разделить на следующие виды:
• зрительная информация (визуальная, от англ, visual) — поступает через глаза (по разным оценкам, это 80-90% всей получаемой нами информации);
• звуковая информация (аудиальная, от англ, audio) — поступает через уши;
• вкусовая информация — поступает через язык;
• обонятельная информация (запахи) — поступает через нос;
• тактильная информация — мы её получаем с помощью осязания (кожи), «на ощупь».
Формы представления информации
Информация может быть представлена (зафиксирована, закодирована) в различных формах:
• текстовая информация — последовательность символов (букв, цифр, других знаков); в тексте важен порядок их расположения, например КОТ и ТОК — два разных текста, хотя они состоят из одинаковых символов;
• графическая информация (рисунки, картины, чертежи, карты, схемы, фотографии и т. п.);
• звуковая информация (звучание голоса, мелодии, шум, стук, шорох и т. п.);
• мультимедийная информация, которая объединяет несколько форм представления информации (например, видеоинформация).
Обратим внимание, что одна и та же информация может быть представлена по-разному. Например, результаты измерения температуры в течение недели можно сохранить в виде текста, чисел, таблицы, графика, диаграммы, видеофильма и т.д.
В научной литературе информацию, зафиксированную (закодированную) в какой-то форме, называют данными, имея в виду, что компьютер может выполнять с ними какие-то операции, но не способен понимать смысл.
Для того чтобы данные стали информацией, их нужно понять и осмыслить, а на это способен только человек. Если человек, получающий сообщение, знает язык, на котором оно записано, он может понять смысл этого сообщения, т. е. получить информацию. Обрабатывая и упорядочивая информацию, человек выявляет закономерности — получает знания.
Свойства информации
В идеале информация должна быть:
• объективной (не зависящей от чьего-либо мнения);
• понятной для получателя;
• полезной (позволяющей получателю решать свои задачи);
• достоверной (полученной из надёжного источника);
• актуальной (значимой в данный момент);
• полной (достаточной для принятия решения).
Конечно, информация не всегда обладает всеми этими свойствами.
Материальный носитель — это объект или среда, которые могут содержать информацию.
Изменения, происходящие с информацией (т. е. изменения свойств носителя), называются информационными процессами. Все эти процессы можно свести к двум основным:
• передача информации (данные передаются с одного носителя на другой);
• обработка информации (данные изменяются).
Передача информации
При передаче информации всегда есть два объекта — источник и приёмник информации. Эти роли могут меняться, например во время диалога каждый из участников выступает то в роли источника, то в роли приёмника информации.
 |
Информация поступает по каналу связи в виде сигналов, которые приёмник может обнаружить с помощью своих органов чувств (или датчиков) и «понять» (раскодировать).
Сигнал — это изменение свойств носителя, которое используется для передачи информации.
Скорость передачи данных — это количество битов (байтов, Кбайт и т. д.), которое передаётся по каналу связи за единицу времени (например, за 1 с).
Пропускная способность любого реального канала связи ограничена. Это значит, что есть некоторая наибольшая возможная скорость передачи данных, которую принципиально невозможно превысить.
Основная единица измерения скорости — биты в секунду (бит/с, англ, bps — bits per second). Для характеристики быстродействующих каналов применяют килобиты в секунду (Кбит/с) и мегабиты в секунду (Мбит/с), иногда используют байты в секунду (байт/с) и килобайты в секунду (Кбайт/с).
Информационный объём I данных, переданных по каналу за время t, вычисляется по формуле I = v • t, где и — скорость передачи данных. Например, если скорость передачи данных равна 512 000 бит/с, за 1 минуту можно передать файл объёмом
512 000 бит/с * 60 с = 30 720 000 битов = 3 840 000 байтов = 3075 Кбайт.
Обработка информации
Обработка — это изменение информации: её формы или содержания. Среди важнейших видов обработки можно назвать:
• создание новой информации, например решение задачи с помощью вычислений или логических рассуждений;
• кодирование — запись информации с помощью некоторой системы знаков для передачи и хранения; один из вариантов кодирования — шифрование, цель которого — скрыть смысл (содержание) информации от посторонних;
• поиск информации, например, в книге, в библиотечном каталоге, на схеме или в Интернете;
• сортировка — расстановка элементов списка в заданном порядке, например расстановка чисел по возрастанию или убыванию, расстановка слов по алфавиту; задача сортировки — облегчить поиск и анализ информации.
Хранение информации
Для хранения информации человек, прежде всего, использует свою память. Можно считать, что мозг — это одно из самых совершенных хранилищ информации, во многом превосходящее компьютерные средства.
В любом случае информация хранится на каком-то носителе, который обладает «памятью», т. е. может находиться в разных состояниях, переходить из одного состояния в другое при каком-то внешнем воздействии, и сохранять своё состояние.
При записи информации свойства носителя меняются: на бумагу наносятся текст и рисунки; на магнитных дисках и лентах намагничиваются отдельные участки; на оптических дисках образуются области, по-разному отражающие свет. При хранении эти свойства остаются неизменными, что позволяет потом читать (получать) записанную информацию.
Отметим, что процессы записи и чтения — это процессы передачи информации.
Что такое бит?
Рассмотрим электрическую лампочку, которая может находиться в двух состояниях: «горит» и «не горит». Тогда на вопрос «Горит ли сейчас лампочка» есть два возможных варианта ответа, которые можно обозначить цифрами 1 («горит») и 0 («не горит») (рис. 1.5). Поэтому ответ на этот вопрос (полученная информация) может быть записан как 0 или I1.
Цифры 0 и 1 называют двоичными, и с этим связано название единицы измерения количества информации — бит. Английское слово bit — это сокращение от выражения binary digit — «двоичная цифра». Впервые слово «бит» в этом значении использовал американский инженер и математик Клод Шеннон в 1948 г.
Бит — это количество информации, которую можно записать (закодировать) с помощью одной двоичной цифры.
Очевидно, что одного бита недостаточно, так как с помощью одной двоичной цифры можно закодировать только два варианта — коды 0 и 1. А вот два бита дают как раз 4 разных сообщения: 00, 01, 10 и 11. Теперь нужно сопоставить эти коды номерам платформ, например, так: 1 — 00, 2 — 01, 3 — 10, 4 — 11. Тогда сообщение 10 говорит о том, что поезд на Москву стоит на платформе № 3. Это сообщение несёт 2 бита информации.
Три бита дают уже 8 вариантов: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111. Таким образом, каждый бит, добавленный в сообщение, увеличивает количество вариантов в 2 раза.
I, битов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
N, вариантов 2 4 8 16 32 64 128 256 512 102
Осталось выяснить, чему равно количество информации, если выбор делается, скажем, из 5 возможных вариантов (или из любого количества, не являющегося степенью числа 2). С точки зрения приведённого выше рассуждения случаи выбора из 5, 6, 7 и 8 вариантов не различаются — для кодирования двух двоичных цифр мало, а трёх — достаточно. Поэтому использование трёх битов для кодирования одного из 5 возможных вариантов избыточно, ведь три бита позволяют закодировать целых 8 вариантов! Значит, выбор из 5 вариантов даёт меньше трёх битов информации.
Чтобы количественно измерить разницу между, скажем, 5 и 8 вариантами, придется допустить, что количество информации в битах может быть дробным числом. При этом информация, полученная при выборе из 5 вариантов, больше, чем 2 бита, но меньше, чем 3 бита. Точную формулу для ее вычисления получил в 1928 г. американский инженер Ральф Хартли. Эта формула использует понятие логарифма :I=log2N.
Другие единицы
Считать большие объёмы информации в битах неудобно хотя бы потому, что придётся работать с очень большими числами (миллиардами, триллионами и т. д.). Поэтому стоит ввести более крупные единицы.
Сразу возникает вопрос: а почему не 10 битов? Дело в том, что слово «байт » (англ, byte) имеет второе значение — так называют наименьший блок (ячейку) памяти, который процессор компьютера может считать и обработать за один раз. Для современных компьютеров он состоит из 8 элементов, каждый из которых хранит 1 бит данных. Это связано с тем, что до недавнего времени при обработке текста использовался набор из 256 символов, так что для кодирования каждого символа было нужно 8 битов.
1Кбайт (килобайт) = 1024 байта = 2 10 байта = 2 13 битов.
1 Мбайт (мегабайт) = 1024 Кбайт = 2 10 Кбайт = 2 20 байтов = 2 23 битов.
История развития
С древних времён человечество пыталось запомнить данные и передать их будущим поколениям. Сначала впечатления об окружающем мире первобытные люди рисовали на камнях в пещерах, где жили, потом в процессе эволюции появилась письменность. Этот фактор стал прототипом современных информационных хранилищ.
Количество исписанных листов становилось всё больше, информация накапливалась с каждым днём, проводились исследования, открытия, человечество пыталось найти ответы на главные вопросы. Это привело к научно-техническому прогрессу и развитию информационных технологий. Вместо исписанных тетрадей и потёртых зачитанных книг появились первые электронные носители, позволяющие хранить ведомости, фотографии и видеофайлы в виде цифрового кода, записанного на носитель.
Для считывания данных использовалось специальное устройство, которое со временем только совершенствовалось, увеличивая возможности и место хранения.
Если раньше данные хранились на дискетах, дисках, в памяти компьютера, то сейчас облачное хранение позволяет избавить от ненужных элементов и держать всю информацию на специальных серверах, доступ к которым возможен в любую секунду. Цифровой вид не только уменьшает место хранения, но и помогает быстро провести категоризацию, разместить нужные файлы по отдельным папкам.
Если говорит кратко, то, благодаря развитию информационных технологий, стало возможным хранение большого объёма данных без использования материальных носителей. Конечно, это не отменяет блокноты и тетради, но качественно уменьшает их количество и сужает сферу использования.
Благодаря новым способам хранения данных увеличивается и срок размещения информации на разных платформах.
Магнитные и оптические носители
Магнитная запись была изобретена в XIX веке и первоначально использовалась только для хранения аудиофайлов. Первым носителем была стальная проволока диаметром около 1 мм. Позже стала использоваться стальная катаная лента.
К сожалению, качественные характеристики были недостаточными для частого использования, поэтому учёные начали искать альтернативу. Для записи 14-часовой беседы пришлось использовать примерно 100 кг проволоки, которая имела довольно большую протяжность.
Магнитные носители не только были неудобными в использовании, но и создавали дополнительные трудности в процессе хранения, ведь окружающие факторы могли нарушить качество или даже испортить ленты. В 20-х годах появилась магнитная лента на двух основах:
Вторая половина ХХ века принесла много изменений. Теперь, кроме звука, на ленту стало можно переносить изображения. Это было первым шагом на пути к появлению видео. Дальше технологии развивались быстро, начали выпускаться видеокамеры и видеомагнитофоны, благодаря которым можно было пересматривать первые фильмы — сначала чёрно-белые, а потом и в цветном формате. В рефератах хранение информации описывается как технический процесс, который начал формироваться в ХІХ веке и продолжает совершенствоваться по сегодняшний день.
На смену магнитному пришёл лазерный тип нанесения информации на поверхность носителя. Был изобретён квантовый генератор, с помощью которого и происходила обработка информации для записи. Этот метод повысил плотность записи, благодаря чему диски имеют больший информационный объем, чем другие носители.
Во второй половине 1990-х годов появились универсальные цифровые DVD-диски, благодаря которым повысился объем записи.
Диски занимали немного места, но из-за чувствительной поверхности, которая могла повредиться или поцарапаться, их использование перестало быть практичным. Современные информационные технологии предложили новый метод хранения, без носителя.
Виды цифровой памяти
Способы хранения информации в информатике постоянно совершенствуются, открывая для пользователей новые возможности. Запоминающие устройства для хранения используют разные методы. Стандартным вариантом ещё несколько лет назад были архивы, благодаря которым можно было не только скрыть нужные файлы, но и сжать их обычный размер, тем самым увеличив общее место хранения. Что касается цифровой памяти, то она может быть двух видов:
До конца XX века эти типы хранения считались единственными. Позже появился способ получше, благодаря которому доступ к данным стал возможным в любое время и с любого подходящего для этого цифрового устройства. В рефератах на тему хранения информации отдельная тема посвящена интернету. Во Всемирной паутине можно хранить любое количество данных, используя при этом разные варианты облачных хранилищ.
В последние годы учёные активно работают над созданием специальных дисков, которые смогут хранить на себе достаточное количество информации. Используемые в процессе нанотехнологии работают на уровне атомов и молекул. Одно средство для записи данных, созданное по такой технологии, сможет заменить тысячи дисков, а места на нём должно хватить, чтобы записать каждую секунду человеческой жизни.
Хотя это и звучит как фрагмент фантастического фильма, на самом деле человечество стремительно движется к тому, чтобы создать универсальное хранилище для всей информации.
Использование интернета
Максимально комфортный и доступный для всех способ хранения информации, предоставляющий бесплатные хранилища для данных, используется во всём мире. Использовать интернет можно на любых устройствах, поддерживающих подключение к сети. В докладах и рефератах хранение информации представлено несколькими способами, наиболее эффективный из которых именно интернет.
Чтобы важные ведомости были всегда в зоне доступа, специалисты советуют сделать несколько копий и разместить их в хранилищах и на материальных носителях. Сбои программ, поломки могут навредить информации, поэтому, чтобы не потерять самое важное, необходимо придерживаться простых советов:
Благодаря возможности хранения информации люди могут делиться данными и передавать полезные сведения своим детям. Информацию можно использовать многократно без потери качества именно благодаря хранению на облачных ресурсах, передавать в сообщениях через социальные сети или пересылать по электронной почте. Интернет даёт возможность выбора не только в плане вариантов хранения, но и в отношении дальнейшего использования полученных данных.
Развитие информационных технологий в последнее время занимает основную часть работы учёных. Создаются новые варианты хранения информации, проводятся исследования разных нанотехнологических устройств, способных записывать и передавать большие объёмы данных.
Что не относится к материальным формам представления информации для хранения
Носители информации
Носитель информации (информационный носитель) – любой материальный объект, используемый человеком для хранения информации. Это может быть, например, камень, дерево, бумага, металл, пластмассы, кремний (и другие виды полупроводников), лента с намагниченным слоем (в бобинах и кассетах), фотоматериал, пластик со специальными свойствами (напр., в оптических дисках) и т. д., и т. п.
Носителем информации может быть любой объект, с которого возможно чтение (считывание) имеющейся на нём информации.
Носители информации применяются для:
Зачастую сам носитель информации помещается в защитную оболочку, повышающую его сохранность и, соответственно, надёжность сохранения информации (например, бумажные листы помещают в обложку, микросхему памяти – в пластик (смарт-карта), магнитную ленту – в корпус и т. д.).
К электронным носителям относят носители для однократной или многократной записи (обычно цифровой) электрическим способом:
Электронные носители имеют значительные преимущества перед бумажными (бумажные листы, газеты, журналы):
Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск – запоминающее устройство (устройство хранения информации), основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.
В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала – магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной («парковочной») зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.
Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации.
Оптические (лазерные) диски в настоящее время являются наиболее популярными носителями информации. В них используется оптический принцип записи и считывания информации с помощью лазерного луча.
DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8,5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию. Кроме того, информационная емкость DVD-дисков может быть еще удвоена (до 17 Гбайт), так как информация может быть записана на двух сторонах.
Накопители оптических дисков делятся на три вида:
Основные характеристики оптических дисководов:
В настоящее время широкое распространение получили 52х-скоростные CD-дисководы – до 7,8 Мбайт/сек. Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32х-кратной). Поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость чтения х скорость записи CD-R х скорость записи CD-RW» (например, «52х52х32»).
DVD-дисководы также маркируются тремя числами (например, «16х8х6»).
При соблюдении правил хранения (хранение в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.
Флеш-память (flash memory) – относится к полупроводникам электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Благодаря техническим решениям, невысокой стоимости, большому объёму, низкому энергопотреблению, высокой скорости работы, компактности и механической прочности, флеш-память встраивают в цифровые портативные устройства и носители информации. Основное достоинство этого устройства в том, что оно энергонезависимое и ему не нужно электричество для хранения данных. Всю хранящуюся информацию во флэш-памяти можно считать бесконечное количество раз, а вот количество полных циклов записи, к сожалению, ограничено.