Пристрої зберігання інформації: класифікація, опис

Віктор Кузьмін

1 minute

В основі функціонування будь-якого типу комп’ютера лежить запам’ятовуючий пристрій, здатний зберігати інформацію, використовувати її для розрахунків і видавати на першу вимогу оператора.

Визначення

Пристрій зберігання інформації являє собою пристосування, пов’язане з іншими елементами комп’ютера і здатна сприймати зовнішній вплив. В сучасних ЕОМ застосовується відразу кілька типів подібних виробів, кожне з яких володіє власною функціональністю і особливостями роботи. Пристрої зберігання ключової інформації класифікуються за своїми принципами роботи, вимог до енергозабезпечення і по багатьом іншим параметрам.

Дії з пам’яттю

Головне завдання будь-якого записуючого пристосування полягає у можливості роботи з ним оператора. Всі дії поділяються на три типи:

Зберігання. Вся інформація, що потрапила на записуючий пристрій, зобов’язана перебувати там до видалення оператором або комп’ютером. Бувають вироби, здатні зберігати дані довгий час навіть при вимкненому ЕОМ. Саме так функціонують стандартні жорсткі диски. Інші схожі вироби (оперативна пам’ять) містять лише частину даних, щоб оператор отримав доступ до них максимально швидко.
Введення. Інформація повинна якимось чином потрапляти на записуючий пристрій. В даному випадку поділ може йти за цим принципом. Одні моделі працюють безпосередньо з оператором. Інші пов’язані з іншими запам’ятовуючими елементами, прискорюючи їх роботу.
Висновок. Отримані дані виводяться на інтерфейс взаємодії з користувачем або надаються для розрахунків іншим запам’ятовуючим пристосуванням.

Всі пристрої зберігання, вводу і виводу інформації тим чи іншим чином пов’язані в єдину мережу в межах одного комп’ютера. Всі разом вони забезпечують його працездатність.

Форма

Класифікація пристроїв зберігання інформації за формою запису поділяє їх всі на дві категорії: аналогові і цифрові. Перші в сучасному світі практично не використовуються. Найближчим прикладом аналогового записувальний пристрій є касета для магнітофона, яка вже давно застаріла. Тим не менш, деякі розробки ведуться і в цьому напрямку. На даний момент вже є кілька прототипів непоганих по місткості та швидкості роботи виробів такого типу, однак порівняно з цифровими пристроями вони значно програють по вартості виробництва. Стандартний жорсткий диск для комп’ютера зберігає інформацію у вигляді одиниць і нулів. Це цифровий записуючий пристрій, як і переважна більшість сучасних виробів такого типу. В основі їх функціонування лежить принцип збереження фізичного стану носія в одній з двох можливих форм (для двійкової системи). Зараз застосовуються і більш сучасні варіанти, здатні використовувати трійковий або навіть десятковий вид запису. Це стало можливо завдяки використанню унікальних властивостей різних матеріалів і появи нових технологій запису даних на накопичувачі. Людство поступово збільшує обсяг можливої для збереження інформації з одночасним уменьшеним розміру носія.

Стійкість запису

Класифікація за цим показником поділяє всі пристрої зберігання і обробки інформації на чотири групи:

Оперативні записуючі (ОЗП). Оператор отримує можливість вносити нову інформацію, зчитувати вже наявну і працювати з нею прямо в процесі функціонування. Приклад – оперативна пам’ять комп’ютера. У ній зберігається велика частина постійно запитуваних даних, завдяки чому не потрібно постійно звертатися до основного жорсткого диска. У більшості випадків вся інформація стирається з таких носіїв після відключення подачі енергії.
Перезаписувані (ПППЗУ). Такі вироби дозволяють записувати, стирати і знову вносити дані практично необмежену кількість разів. Приклад – CD-RW і стандартні жорсткі диски. У будь-якому комп’ютері такої пам’яті найбільше, і саме на ній зберігається практично вся інформація користувача.
Записувані (ППЗУ). На таких пристроях дані можна зберегти тільки один раз. Неможливо перезаписати або видалити інформацію, що є найголовнішим мінусом подібних виробів. Приклад – диски CD-R. У сучасному світі використовується вкрай рідко.
Постійні (ПЗУ). Цей тип пристроїв зберігає раз записану інформацію і не дозволяє як-небудь її видаляти або змінювати. Приклад – BIOS комп’ютера. У нього всі дані залишаються без змін і користувач отримує можливість вибрати інші параметри з переліку існуючих. На відміну від ППЗУ, на такі носії все ж можна вносити нові дані, але, як правило, це вимагає повного видалення старих. Тобто BIOS можна перевстановити, але не змінити або оновити.

Енергонезалежність

Для роботи комп’ютера потрібна електроенергія, без якої виконання всіх дій було б неможливим. Однак якби кожен раз після вимкнення ПК дані про всю виконану роботу стиралися, то значення ЕОМ в нашому житті було б значно меншим. Так які пристрої зберігання інформації щодо потреби в харчуванні існують?

Енергозалежні. Ці вироби працюють тільки тоді, коли є до неї подано електрика. До такого типу відносять стандартні модулі оперативної пам’яті DRAM або SRAM.
Енергонезалежні. Для збереження інформації записуючі пристрої не вимагають живлення. Приклад – жорсткий диск комп’ютера.

Тип доступу

Пристрої зберігання інформації поділяються також і за цим показником. За типом доступу пам’ять буває:

Асоціативною. Використовується рідко. До таких виробів можна віднести спеціальні пристрої, які використовуються з метою підвищення швидкості роботи великих масивів даних.
Прямий. Повний і необмежений доступ пропонується жорсткими дисками, які відносяться до цього типу доступу.
Послідовною. Зараз практично не використовується. Раніше застосовувався в магнітних стрічках.
Довільною. За таким принципом працює оперативна пам’ять, яка надає користувачеві можливість у довільній формі отримати доступ до останньої інформації, з якою працювала система. Застосовується для прискорення роботи комп’ютера.

Виконання

Пристрої, призначені для зберігання інформації, мають класифікацію за типом виконання.

Друковані плати. До такого виду відносяться модулі оперативної пам’яті і картриджі для старих приставок. Працюють дуже швидко, однак потребують постійної подачі енергії, з-за чого їх поточне застосування носить допоміжну роль.
Дискові. Бувають магнітними і оптичними. Найпопулярнішим представником вважається жорсткий диск комп’ютера. Використовуються в якості основного носія інформації.
Карткові. Варіантів виконання багато. З останніх можна відзначити флеш-карти. Раніше цей тип застосовувався для виготовлення перфокарт і їх магнітних аналогів.
Барабанні. Приклад – магнітний барабан. Практично не використовується.
Стрічкові. Приклад – перфоровані або магнітні стрічки. У сучасному світі майже не зустрічається.

Фізичний принцип

За фізичним принципом роботи пристрою введення, виведення, зберігання та обробки інформації поділяються на:

Магнітні. Виконуються у вигляді сердечників, дисків, стрічок або карт. Приклад – жорсткий диск. Це не самий швидкий спосіб обробки інформації, однак він дозволяє довгий час зберігати дані без подачі енергії, що і забезпечує їх поточну популярність.
Перфораційні. Виготовляються як стрічки або карти. Приклад – старовинна перфокарта, що використовується для запису інформації в перші моделі ЕОМ. Через складність виготовлення і невеликої кількості збережених даних зараз такий принцип практично не використовується.
Оптичні. CD-диски будь-якого виду. Всі вони працюють на принципі відображення світла від поверхні. Лазер пропалює доріжки, утворюючи ділянки, що відрізняються від загальної маси, що дозволяє використовувати ту ж систему двійкового коду, в якій одне стан диска позначається одиницею, а інше – нулем.
Магнітооптичні. Диски типу MO. Використовуються рідко, але поєднують в собі переваги обох систем.
Електростатичні. Працюють за принципом накопичення заряду електрики. Приклади – ЕПТ, конденсаторні запам’ятовуючі пристрої.
Напівпровідникові. Використовують особливості однойменних матеріалів для збору і зберігання даних. Так працює флеш-накопичувач.

Крім усього іншого, існують запам’ятовуючі пристрої, що працюють за іншим фізичним принципам. Наприклад, на надпровідності або звук.

Кількість станів

Останнім варіантом класифікації пристрою довготривалого зберігання інформації є те, скільки станів воно може підтримувати. Як вже було сказано вище, цифрові носії працюють за рахунок зміни своєї фізичної частини на основі поданої електроенергії. Найпростіший приклад: якщо магнитится, значить, це дорівнює цифрі 1, якщо ні, значить – 0. Це принцип робота бінарних систем, які здатні підтримувати тільки два варіанти стану. Зараз також використовуються пристрої, що працюють в трьох і більше формах. Це відкриває дуже широкі перспективи використання носіїв даних, дозволяє зменшувати їх розмір, одночасно із збільшенням загального обсягу збереженої інформації.

Підсумки

Старі накопичувачі були дуже великими. Перші комп’ютери вимагали приміщення, порівнянного з сучасними спортивними залами, та ще при цьому працювали дуже повільно. Прогрес не стоїть на місці і зараз пристрої зберігання інформації, навіть самі об’ємні, можна просто покласти у кишеню. Подальший розвиток може піти по шляху пошуку нових матеріалів або способів взаємодії зі старими, так і за напрямом створення постійної і стабільної зв’язку по всьому світу. У такому разі ємні накопичувачі будуть розташовані в спеціальних серверних, а всі дані користувач буде отримувати по «хмарної» технології.