Зберігання інформації

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Міністерство науки і освіти України
Слов'янський державний педагогічний університет

Реферат

на тему:
Зберігання інформації
Студента 3 курсу
Шрам Сергія
Слов'янськ
2003

2. Зберігання інформації
Комп'ютер, програма, інтерфейс
Персональний комп'ютер - це електронний прилад, призначений для автоматизації створення, зберігання, обробки і передачі інформації.
Слово електронний в даному визначенні не дуже принципово. Історія техніки знає і електричні, і механічні пристрої для обробки інформації. Електронний - це просто констатація факту. Саме електронні пристрої досягли продуктивності в сотні мільйонів операцій у секунду, і саме вони сьогодні складають парк світової обчислювальної техніки.
Значно важливішим у цьому визначенні є слово автоматизація. Комп'ютери відрізняються від механічних пристроїв (арифмометрів) і електричних лічильних приладів тим, що працюють за закладеним в них програмами. Програма - це упорядкована послідовність команд.
На перший погляд може здатися, що якщо людина працює з комп'ютером, то комп'ютер працює не автоматично, а під управлінням людини і програми тут ні при чому. Але це не зовсім так. З першої і до останньої хвилини в комп'ютері автоматично працює безліч програм, завдяки яким і забезпечується спілкування з людиною. Це програми відповідають за все, що ми бачимо на екрані, і за все, що ми можемо зробити. Кожну секунду комп'ютер обробляє лише кілька команд, отриманих від людини, і в цей же час він встигає виконати мільйони команд, отриманих від завантажених в неї програм. Тому ми і говоримо, що комп'ютер працює автоматично.
Взаємодія між комп'ютером і людиною за допомогою програм називається програмним інтерфейсом.
Фізичні пристрої, за допомогою яких людина управляє програмами і отримує інформацію від комп'ютера (клавіатура, миша, монітор та інше), називаються апаратним інтерфейсом.
Склад комп'ютерної системи
Комп'ютер - прилад модульний. Він складається з різних пристроїв (модулів), кожне з яких виконує свої завдання. Оскільки комп'ютер призначений для створення, передачі (прийому), зберігання та обробки інформації, то у нього повинні бути блоки, призначені для кожної з цих завдань.
Пристрої комп'ютера бувають зовнішні і внутрішні. Блоки зовнішніх пристроїв ми бачимо на столі і можемо їх помацати. До них відносяться:
системний блок (у ньому зберігаються внутрішні пристрої);
• монітор (служить для видачі інформації в текстовому або графічному вигляді);
• клавіатура (служить для введення символів і команд);
• маніпулятор «миша» (призначений для введення команд).
Якщо цих основних пристроїв недостатньо, то для виконання спеціальних завдань до комп'ютера підключають додаткове обладнання. Воно теж може бути внутрішнім (тоді його вставляють у системний блок) або зовнішнім (підключається за допомогою роз'ємів). Додаткове зовнішнє устаткування називають периферійним обладнанням. Принтер для друку інформації на папері - це приклад периферійного обладнання.

Від інформації до даних

Людина по-різному підходить до зберігання інформації. Все залежить від того скільки її і як довго її потрібно зберігати. Якщо інформації трохи її можна запам'ятати в розумі. Неважко запам'ятати ім'я свого друга і його прізвище. А якщо потрібно запам'ятати його номер телефону і домашню адресу ми користуємося записником. Коли інформація запам'ятати (збережена) її називають дані.
Для запису даних в книжку потрібно більше часу, ніж на те щоб їх запам'ятати. Затребувати дані з записної книжки або із зошита теж не так просто як пригадати, але якщо в голові інформація не збереглася, то і записна книжка і зошит виявляються більш надійними джерелами даних.
Самі довготривалі кошти для зберігання даних - це книги. У них дані зберігаються сотні років. Завдяки книгам інформація поширюється не тільки в просторі, але і в часі. Ви знаєте що за древніми рукописних книг, створеним сотні і тисячі років тому, можна здобувати знання і сьогодні. Інформація в книгах зберігається настільки частку тому що є спеціальні організації яким доручено збирати усі, хто виходив книги і надійно їх зберігати. Такі організації нам відомі - це бібліотеки та музеї. Будь-яке знання, занесене в книгу обов'язково ким то зберігається для інших поколінь, для цього в кожній державі є спеціальні закони.
Оперативна пам'ять комп'ютера
У комп'ютері теж є декілька засобів для зберігання інформації. Найшвидший спосіб запам'ятати дані - це записати їх в електронні мікросхеми. Така пам'ять називається оперативною пам'яттю. Оперативна пам'ять складається з осередків. У кожному осередку може зберігатися один байт даних.
У кожного осередку є свої адресу. Можна вважати, що це як би номер комірки тому такі осередки ще називають адресними осередками. Коли комп'ютер відправляє дані на зберігання в оперативну пам'ять він запам'ятовує адреси в які ці дані поміщені. Звертаючись до адресної осередку комп'ютер знаходить у ній байт даних.
Дані в оперативній пам'яті зберігаються байтами. Кількість байтів які можна зберегти в оперативній пам'яті залежить від її обсягу. Об'єм оперативної пам'яті вимірюють кілобайтами (Кбайт) або мега байтами (Мбайт).
0
1
2
. . . . . . . . . . .
255
0
00000
00001
00002
. . . . . . . . . . .
00255
1
00256
00257
00258
. . . . . . . . . . .
00511
2
00512
00513
00514
. . . . . . . . . . .
00767
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
255
65280
65281
65282
. . . . . . . . . . .
65535
Двома байтами (від 0 до 255) можна записати адресу для 65 536 осередків пам'яті for 0 до 65535). Для більшої кількості осередків адреса повинна мати більше байтів.
Умовно вважаю, що кілобайт дорівнює тисячі байтів. Насправді 1 Кбайт дорівнює 2 10 то є 1024 байтам.
Точно так само вважають, що один мегабайт дорівнює тисячі кілобайт або мільйону байтів хоча більш точно 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1 048 576 байт (2 20).
Регенерація оперативної пам'яті
Адресна осередок оперативної пам'яті зберігає один байт, а оскільки байт складається з восьми бітів, то в ній є вісім бітових осередків. Кожна бітова осередок мікросхеми оперативної пам'яті зберігає електричний заряд.
Заряди не можуть зберігатися в осередках довго - вони «стікають». Всього за декілька десятих доль секунди заряд у клітинці зменшується настільки, що дані буде втрачено.
Що робить людина, щоб не забути інформацію? Він регулярно її повторює. Те ж робить і комп'ютер. Десятки разів на секунду він перевіряє, що міститься в елементах пам'яті і «заряджає» кожну клітинку (як би повторює запис). Це називається регенерацією оперативної пам'яті.
Регенерація пам'яті відбувається дуже швидко. Ми не помічаємо, як кожну секунду кілька разів оновлюються мегабайти пам'яті, але варто тільки на мить вимкнути живлення комп'ютера, як регенерація припиниться. Навіть короткочасне зникнення напруги в мережі призводить до стирання оперативної пам'яті і «скидання» комп'ютера.
Пам'ять на магнітних дисках
Мікросхеми оперативної пам'яті запам'ятовують і видають дані дуже швидко, тому вони гарні для обробки інформації, але для тривалого зберігання даних вони не годяться - тут потрібні інші способи.
Коли людині треба щось міцно запам'ятати, він використовує записну книжку. Комп'ютер теж має "записні книжки" - це магнітні диски.
Магнітні диски бувають двох типів - гнучкі і жорсткі. Гнучкі диски (дискети) мають не дуже велику ємність і працюють порівняно повільно, але їх можна переносити з одного комп'ютера на інший. Жорсткі диски володіють великою місткістю, але вони розташовуються усередині системного блоку і їх не можна переносити. Диск обертається з величезною швидкістю, а над магнітною поверхнею ширяє на повітряній подушці магнітна голівка, яка записує і прочитує біти і байти даних. Корпус жорсткого диска закритий кожухом, знімати який не можна інакше потрапили мікрочастинки пилу з часом виведуть диск з ладу.
Структура даних на магнітному диску
Щоб дані можна було не тільки записати на жорсткий диск, а потім ще й прочитати, треба точно знати, що і куди було записано. У всіх даних повинен бути адреса. У кожної книги в бібліотеці є свій зал, стелаж, полиця та інвентарний номер - це як би її адресу. За такою адресою книгу можна знайти. Всі дані, які записуються на жорсткий диск, теж повинні мати адресу, інакше їх не розшукати.
Якщо запам'ятовувати окремо кожну адресу, в який були записані байти даних, то зберігати ці адреси стане важче, ніж самі дані. На щастя, ми вже знаємо, що інформація зберігається не байтами, а файлами. Файл - найменша одиниця зберігання даних. Кожен файл на диску має свою адресу. Якщо нам потрібна якась інформація, комп'ютер знаходить на диску потрібний файл, а потім байт за байтом зчитує з нього дані в оперативну пам'ять, поки не дійде до кінця файлу.
Щоб у кожного файлу на диску був свою адресу, диск розбивають на доріжки, а доріжки, у свою чергу, розбивають на сектори. Розмір кожного сектора стандартний і дорівнює 512 байтам. Розбиття диска на доріжки та сектори називається форматуванням диска. Його виконують службові програми. Форматування диска чимось схоже на разліновиваніе зошити. Як і для зошита, форматування диска потрібно виконати тільки один раз.
Найперша доріжка магнітного диска (нульова) вважається службовій - там зберігається службова інформація. Наприклад, на цій доріжці зберігається так звана таблиця розміщення файлів (FA Т-таблиця). У цій таблиці комп'ютер запам'ятовує адреси записаних файлів. Коли нам потрібен якийсь файл, комп'ютер з його імені знаходить у цій таблиці номер доріжки і номер сектора, після чого магнітна головка переводиться в потрібне положення, файл зчитується і направляється в оперативну пам'ять для обробки.
Якщо таблиця розміщення файлів чомусь буде пошкоджена, то інформація, имевшаяся на диску, може бути втрачена. Насправді вона там, звичайно, залишається, але до неї не можна звернутися. Тому таблиця розміщення файлів для надійності дублюється. У неї є копія, і при будь-яких пошкодженнях комп'ютер сам відновлює цю таблицю. Завдяки цьому з комп'ютером можна працювати роками і не втрачати дані.
Розміщення файлів на жорсткому диску
Скільки файлів може поміститися на жорсткому диску? Відповідь здається простою. Чим більше диск і чим менше файли, тим більше їх поміститься. До недавніх пір так зазвичай і вважали, але в останні роки, коли розміри жорстких дисків стали дуже великими, з розміщенням файлів, як не дивно, з'явилися проблеми.
У кожного файлу є свій адресу. Цей адреса записана в таблиці розміщення файлів двобайтових числом, тобто, на запис цієї адреси надано 16 бітів. (До речі, тому таблицю розміщення файлів ще називають FAT 16). Ми вже знаємо, що за допомогою 16 бітів можна виразити лютому 1916 (65536) різних значень. Це означає, що файлів на жорсткому диску не може бути надано більше, ніж 65 536 різних адрес (і самих файлів не може бути більше 65536).
Сучасні жорсткі диски мають дуже великі обсяги, і їм не вистачає такої кількості адрес. Якщо, наприклад, розмір диска 2 Гбайт (два мільярди байтів), то на кожну адресу припадає 2 Гбайт / 65536 = 32 Кбайт.
Уявіть собі, що в місті будують тільки квартири розміром в 32 000 кімнат. У такому приміщенні можна розмістити цілу армію, але коли сім'я з трьох чоловік прийде отримувати житлоплощу, їй теж доведеться видавати таку ж квартиру. І навіть одна людина теж отримає 32 000 кімнат.
Чи не правда, це дуже нераціональна витрата корисного простору? Людей, звичайно, можна було б один до одного підселити, але з файлами так поступати не можна, адже кожен файл повинен мати власний унікальний адресу.
Ми тільки що вивели нову одиницю вимірювання. Це мінімальний розмір адресується простору. Така одиниця виміру дійсно існує і називається кластером. Ми бачимо, що для жорстких дисків, що мають розмір 2 Гбайт, кластер рівний 32 Кбайт. Якщо диск менше, то й кластер у нього теж менше. Для дисків 1 Гбайт кластер дорівнює 16 Кбайт.
У сучасних дисків кластер набагато більше сектору, який дорівнює 0,5 Кбайт. В одному кластері можуть міститися десятки секторів, і, яким би маленьким не був файл, він все одно займе цілий кластер, і всі невживані сектори у ньому просто пропадуть.
Зв'язок між розміром жорсткого диска і розміром кластера
Обсяг диска
Розмір кластера
Менше 32 Мбайт
512 байт

32 Мбайт ... 64 Мбайт

1 Кбайт
64 Мбайт ... 128 Мбайт
2 Кбайт
128 Мбайт ... 256 Мбайт

4 Кбайт

256 Мбайт ... 512 Мбайт
8 Кбайт
512 Мбайт ... 1 Гбайт
16 Кбайт
1 Гбайт ... 2 Гбайт
32 Кбайт
Найближчим часом комп'ютери перейдуть на нову систему запису адреси файлу на жорсткому диску, яка називається FAT 32. За назвою неважко здогадатися, що в цій системі адреса записується не двома байтами, а чотирма (32 біта). Тоді адрес стане набагато більше, а розміри окремих кластерів - менше. Нераціональні втрати набагато зменшаться.
Файлова система FAT 32 реалізована в новій операційній системі Windows 98. Комп'ютери, які працюють в цій системі, набагато раціональніше використовують жорсткі диски.
Розміри кластерів для FAT 32
Обсяг диска
Розмір кластера

513 Мбайт ... 8 Гбайт

4 Кбайт

8 Гбайт ... 16 Гбайт
8 Кбайт
16 Гбайт ... 32 Гбайт
16 Кбайт
Більше 32 Гбайт
32 Кбайт
Диски фізичні і логічні
Всі, хто працюють з комп'ютером, звикли цінувати робоче місце на жорсткому диску. Чим більше диск, тим більше корисних і цікавих програм і даних можна розмістити на ньому. З іншого боку, виходить, що чим більше жорсткий диск, тим більше місця на ньому пропадає марно через недосконалу систему адресації файлів.
Для боротьби з нераціональними втратами жорсткий диск розбивають на декілька розділів. Для цього є спеціальні програми. Наприклад, на жорсткому диску, що має розмір 2 Гбайт, створюють чотири розділи по 0,5 Гбайт. Кожен такий розділ можна розглядати як один окремий логічний жорсткий диск.
Звичайний жорсткий диск - це пристрій фізичне. Його можна встановити або видалити. Логічний жорсткий диск не можна помацати руками - фізично він не існує. Це просто один з розділів фізичного диска. Працюючи з комп'ютером, ми не помічаємо різницю між фізичними і логічним дисками.
Кожний логічний диск має власну таблицю розміщення файлів, тому на ньому діє своя система адресації. У результаті втрати з-за розмірів кластерів стають менше.
Імена дисків
Кожен диск, присутній на комп'ютері, має унікальне ім'я. Неважливо, що це за диск: фізичний, або логічний, або ще якийсь (забігаючи вперед, скажімо, що бувають і інші види дисків) - у нього обов'язково має бути ім'я. Ім'я диска складається з однієї літери англійського алфавіту і двокрапки, наприклад А: або, скажімо, F:.
Коли на комп'ютері встановлюється новий жорсткий диск, він отримує букву, наступну за останньою використаної буквою. Те ж саме відбувається і при створенні нового логічного диска на вже встановленому фізичному диску.
Буквою А: загальноприйнято позначати дисковод для гнучких дисків.
Літерою С: позначається перший жорсткий диск. Наступний диск отримує букву D:, потім Е: і так далі.
Тут пропущено літеру В:. Вона зарезервована на той випадок, що в комп'ютері може бути не один, а два дисководи гнучких дисків.
Адреса файлу. Поняття про каталог
Той факт, що на жорсткому диску (фізичному або логічному) можна зберегти більше 65 тисяч різних файлів, ще не означає, що саме так і треба поступати. У портфель теж можна покласти п'ятсот окремих листочків, але так не роблять. З зошитами та книжками працювати зручніше.
Для зручності роботи з файлами на диску створюються каталоги. Якщо всередині одного каталогу лежить інший, то їх імена відокремлюються один від одного зворотного косою рискою (\). Кожен сам створює собі на диску такі каталоги, які йому зручні.
Наприклад, на диску С: можна створити наступні каталоги:
С: \ Проекти
С: \ Статті
С: \ Архіви
Якщо каталог лежить всередині іншого каталогу, він називається вкладеним.
У каталозі \ Проекти можна створити, наприклад, каталоги \ Авіація, \ Космос, \ Комп'ютери, а всередині каталогу \ Космос можна створити каталоги \ Венера, \ Марс та інші. Тоді файл, в якому зберігається картинка з вулканами Венери, отримана з Інтернету, може мати наступну адресу:
С: \ Проекти \ Космос \ Венера \ ім'я файлу
З тим, як правильно записуються імена файлів, ми познайомимося пізніше, коли дізнаємося, що таке операційна система. Справа в тому, що в різних операційних системах різні правила запису імен файлів.
Адреса файлу ще називають шляхом доступу до файлу або шляхом пошуку файлу. Знаючи таку адресу (шлях), неважко знайти будь-який файл з наявних на комп'ютері. Треба тільки знати, де що лежить. Але це вже завдання не для комп'ютера, а для людини. Якщо ми іноді наводимо порядок у шухляді письмового столу або в портфелі, то чому б і не наводити порядок на жорсткому диску, розкладаючи файли з тих каталогах, в яких їх зручніше зберігати.

Контрольні питання
1. Назвіть спільні риси інформатики та інших відомих вам наук.
2. Чи можна вважати квадрат цифровим представленням кола? Чи можна вважати правильний восьмикутник (шестнадцатіугольнік) цифровим представленням кола? Як ви думаєте, в чому між ними різниця?
3. Двійковий код використовує біти (0 або 1) для представлення інформації. Чи можете ви навести приклад з життя, де використовується троїчну кодування?
4. У байті 8 бітів, і тому байтом можна висловити числа від 0 до 255. Які числа можна було б висловити байтом, в якому тільки 6 бітів?
5. Якщо комп'ютер одночасно відображає на екрані 16 різних кольорів, то скільки бітів даних необхідно на кодування кольору кожної точки екрану? Скільки в цьому випадку буде потрібно байтів, щоб запам'ятати в комп'ютері квадратний малюнок, довжина сторони якого дорівнює 100 точках?
6. Що спільного в запису текстової, графічної та музичної інформації двійковим кодом? У чому ви бачите різницю?
7. Інформацію на комп'ютері зберігають у вигляді файлів. Як ви думаєте, в якому випадку роль файлу важливіше: при записі інформації або при її читанні?
8. За допомогою яких предметів у класі забезпечується інтерфейс між вчителем і учнями?
9. У чому ви бачите переваги і недоліки оперативної пам'яті комп'ютера? У чому переваги і недоліки гнучких і жорстких дисків?
10. Пристрої для зберігання даних на магнітних стрічках працюють вкрай повільно. Як ви думаєте, чому люди готові з цим миритися?
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Програмування, комп'ютери, інформатика і кібернетика | Реферат
55.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Пристрій зберігання інформації
Пристрої зберігання інформації
Технології обробки і зберігання інформації
Пристрої для читання і зберігання інформації
Напрямок розвитку засобів зберігання інформації
Технологія зберігання пошуку і сортування інформації
Організація зберігання та пошуку інформації в мережі Internet
Геоінформаційні технології Автоматизовані системи збору та зберігання і аналізу інформації
Геоінформаційні технології Автоматизовані системи збору та зберігання і аналізу інформації Основи
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru