Хранение информации Министерство образования и науки Российской

ИУ-10
МГТУ им. Р.Э. Баумана, тел. + 7 9030182439, E-mail: mvm481@rambler.ru

на магнитных дисках
Магнитный диск – носитель информации в форме круглой

пластины (диска), поверхность которой покрыта магнитным материалом.

Рис. 5.21. Магнитная запись цифровой информации а), НГМД б) и НЖМД в)

Конструктивно современный НГМД состоит из четырех основных элементов:
- рабочий двигатель, обеспечивающий постоянную скорость вращения дискеты (в современных дисководах – 300 об./мин);
- рабочие головки, предназначенные для записи и чтения данных.

на магнитных дисках
Винчестер (рис. 5.22) состоит из нескольких одинаковых дисков,

расположенных друг над другом. Для каждого диска в винчестере имеется пара рабочих головок, которые приводятся в движение и позиционируются шаговым двигателем.
Скорость вращения шпинделя (англ. rotational speed, spindle speed) обычно измеряется в оборотах в минуту (об/мин, rpm).

Время доступа — количество времени, необходимое винчестеру от момента приёма команды до начала выдачи данных по интерфейсу
Время позиционирования головок (англ. seek time) — время за которое головки перемещаются и устанавливаются на трек с другого трека.
Скорость передачи данных или пропускная способность — определяет производительность диска при передаче последовательно больших объёмов данных.
Внутренняя скорость передачи данных — скорость передачи данных между контроллером и магнитными головками.
Внешняя скорость передачи данных — скорость передачи данных по внешнему интерфейсу.
Частота вращения – частота, с которой пластины диска вращаются относительно магнитных головок (измеряется в об./мин)

на магнитных дисках
Файл (англ.file – папка) – именованная совокупность любых

данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение и др.
Минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или несколько секторов дорожки, называется кластером.
Низкоуровневое форматирование диска выполняется, как правило, на заводе изготовителе. При этом определяются размер сектора, количество секторов на дорожку, на диск также записывается информация о коррекции ошибок и идентификации секторов (для каждого сектора).

название FAT получила от одноименной таблицы размещения файлов – File

Allocation Table).

5. Хранение информации в компьютерной технике
5.7. Внешние запоминающие устройства
5.7.1. Накопители на магнитных дисках

Рис. 5.23. Структура раздела FAT

Таблица 5.1
Связь между размером жесткого диска и размером кластера для FAT 16

Таблица 5.2
Размеры кластеров для FAT 32

на магнитных дисках
Файловая система NTFS (New Technology File System), специально

разработана для Windows NT, как и FAT, использует кластеры в качестве фундаментальной единицы дискового пространства. При этом для записи адреса файла может использоваться 8 байт (64 бита), и соответственно, файлам на жестком диске может быть предоставлено 264 кластеров.

Рис. 5.24. Структура разделов NTFS

Отличительной особенностью файловой системы NTFS является значительное расширение возможностей по управлению доступом к отдельным файлам и каталогам, большое число атрибутов файлов (в том числе атрибутов защищенности), позволяющих обеспечить защиту данных от несанкционированного доступа.

на оптических и магнитооптических дисках
Накопители CD-R (CD-Recordable). Они позволяют наряду

с прочтением обычных компакт-дисков записывать информацию на специальные оптические диски CD-R.




Рис. 5.25. Профиль дорожки CD-ROM
По способу организации записи и считывания оптические диски могут быть разделены на три класса: только для чтения (Read Only), с однократной записью и многократным считыванием (Write Once Read Many) и с многократной перезаписью информации (Erasable).

на оптических и магнитооптических дисках
Рис. 5.26. Система считывания информации с

оптического диска

Рис. 5.27. Послойная структура одной половины диска

на оптических и магнитооптических дисках
DVD-5 - это первая рыночная версия

DVD диска: односторонний диск с однослойной записью и емкостью 4,7 Гб.

Рис. 5.28. Структура DVD-5

DVD-9 - это двухуровневый односторонний диск с емкостью 8,5 Гбайт.

Рис. 5.29. Структура DVD-9

DVD-10 – однослойный двухсторонний диск с емкостью 9,4 Гб.

Рис. 5.30. Структура DVD-10

DVD-18 Структура DVD-18 в принципе та же самая, как у DVD-9, но DVD-18 может читаться с обеих сторон.

Рис. 5.31. Структура DVD-18

на оптических и магнитооптических дисках
Технические характеристики и спецификации, рассмотренных выше

дисков, приведены в табл.5.3.

 Рис. 5.32. Запись аморфных областей

Рис. 5.33. График стирания данных

на оптических и магнитооптических дисках
Рис. 5.34. Методика прямой перезаписи информации

Метка записывается посредством серии мощных импульсов. Стирание достигается длительным лазерным воздействием с мощностью P стир < P записи.

CD-RW, DVD-RAM. Конструкция перезаписываемого компакт-диска (CD-RW) напоминает CD-диск, но вместо отражающего слоя в нем используется специальное вещество, способное многократно изменять свою структуру. Такой материал был разработан компанией TDK и получил название AVIST.

память
В 2000 году на рынке технологий хранения данных возникла новая

компания InPhase Technologies, приступившая к созданию устройств записи данных принципиально нового типа. Новый разработчик появился не на пустом месте — о создании этого небольшого предприятия объявила корпорация Lucent Technologies.

Рис. 5.35 Схема 1. Принцип голографической записи

Рис. 5.36. Схема 2. Считывание записанных данных

устройств
Для повышения надежности работы запоминающих устройств, как правило используют специальные

коды. Различают коды, обнаруживающие ошибки, и корректирующие коды, позволяющие обнаруживать место где произошла ошибка и исправлять ее. Простейшим способом обнаружения ошибок является проверка на четность. В этом случае к битам передаваемого или хранимого М-разрядного слова добавляется еще один бит – бит четности, значение которого подбирается таким образом, чтобы среди получившихся N разрядов (N=M+1) обязательно было четное число единиц. Такой избыточный код позволяет лишь обнаружить факт наличия ошибки в слове даже без указания места где она произошла.
Для повышения надежности работы запоминающих устройств используют корректирующие коды. Принцип построения корректирующих кодов заключается в том, что каждому хранимому или передаваемому М-разрядному слову добавляют К битов с соответствующим их расположением среди битов М-разрядного слова. Подобные Nразрядные коды (N=M+K) были впервые рассмотрены в 1948 г. Р Хеммингом и с тех пор обычно называются кодами Хемминга (N, М).

исправляющего все одиночные ошибки [15].
Сначала определим необходимое число проверочных разрядов

Л(Л=N-М) из соотношения: 2N-M - 1 ≥ N.
Откуда для M=16 находим N=21 и К=5
Верхние границы М и N для различных К представлены в табл. 5.4.
Таблица 5.4.

Нумерация информационных битов 16-разрядного слова данных
Рис. 5.37. Код Хемминга для 16-разрядного слова данных

Нумерация битов кода Хемминга для 16-разрядного слова данных

5. Хранение информации в компьютерной технике
5.8. Контроль правильность работы запоминающих устройств

устройств
Первый контрольный разряд контролирует разряды кода Хемминга с номерами
Таким образом,

первый контрольный разряд контролирует все нечетные номера.
Второй контрольный разряд контролирует разряды кода Хемминга с номерами

Соответственно третий контрольный разряд контролирует разряды кода Хемминга с номерами

и т.д.

устройств

устройств
Дополнительный код можно также получит путем инвертирования результата поразрядного сложения

(т.е. сложения по модулю 2) номеров тех разрядов кода данных, значения которых равны 1.
В нашем случае для 16-разрядного кода данных 1101101001110110 имеем:
Таблица 5.6

устройств
Нумерация битов кода Хемминга для 16-разрядного слова данных
Нумерация информационных битов

16-разрядного слова данных
Рис. 5.38. Код Хемминга для 16-разрядного слова данных с искаженным девятым разрядом (одиннадцатым информационным)

Проверка образовавшегося кода дает следующий результат: биты четности 2, 4 и 16 правильны, а биты четности 1 и 8 неправильны. Получение неправильного значения бита четности 1 указывает на то, что ошибка должна быть в одном из контролируемых им битов: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19 или 21.поскольку бит четности 2 правилен, то правильны и контролируемые им нечетные биты 3, 7, 11, 15 и 19, так что ошибка произошла не в них. Правильность контрольного бита 4 исключает возникновение ошибки в битах 5, 13 и 21, а правильность контрольного бита 16 – в бите 17. Следовательно, под подозрением остаются биты 1 и 9. Так как неправилен и бит четности 8, который не контролирует бит с номером 1, но контролирует бит с номером 9, то можно сделать вывод об ошибочности бита 9. Инвертирование этого бита (изменение его значения с 0 на 1) исправляет положение – все биты четности становятся правильными.

устройств
Рассчитаем дополнительный код для информационного кода с искаженным девятым разрядом: Таблица

5.7

После инвертирования получаем дополнительный код – 11111. Для нахождения кода сравнения проведем поразрядную операцию отрицания данного кода с дополнительным кодом исходного (неискаженного) слова данных:
Таким образом, код сравнения – 01011, что означает ошибку в девятом разряде.

10100
11111
01011

и скорости при хранении и обработке информации больших объемов
RAID 1
Два

диска — минимальное количество для построения «зеркального» массива

RAID 1 (mirroring — «зеркалирование») — массив из двух дисков, являющихся полными копиями друг друга. Не следует путать с массивами RAID 1+0, RAID 0+1 и RAID 10, в которых используется более двух дисков и более сложные механизмы зеркалирования.

Рис. 5.39. Схема RAID 1

Рис. 5.40. Схема RAID 5

RAID 5 не имеет этого недостатка. Блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива, нет асимметричности конфигурации дисков. Под контрольными суммами подразумевается результат операции XOR (исключающее или).

Основным недостатком уровней RAID от 2-го до 4-го является невозможность производить параллельные операции записи, так как для хранения информации о чётности используется отдельный контрольный диск.

и скорости при хранении и обработке информации больших объемов

и скорости при хранении и обработке информации больших объемов
Программный (software)

RAID
Для реализации RAID можно применять не только аппаратные средства, но и полностью программные компоненты (драйверы). Например, в системах на ядре Linux существуют специальные модули ядра, а управлять RAID-устройствами можно с помощью утилиты mdadm. Программный RAID имеет свои достоинства и недостатки. С одной стороны, он ничего не стоит (в отличие от аппаратных RAID-контроллеров, цена которых от $250). С другой стороны, программный RAID использует ресурсы центрального процессора, и в моменты пиковой нагрузки на дисковую систему процессор может значительную часть мощности тратить на обслуживание RAID-устройств.

и скорости при хранении и обработке информации больших объемов
Дальнейшее развитие

идеи RAID

Рис 5.41. Установка на материнской плате сервера специального разъема для ноль-канального RAID.

Идея RAID-массивов — в объединении дисков, каждый из которых рассматривается как набор секторов, и в результате драйвер файловой системы «видит» как бы единый диск и работает с ним, не обращая внимания на его внутреннюю структуру. Однако, можно добиться существенного повышения производительности и надёжности дисковой системы, если драйвер файловой системы будет «знать» о том, что работает не с одним диском, а с набором дисков.

5.42. Информация в ЦОД
Задачи:
- предоставления информационной справочной информации: текстовые документы,

графика, звуковая, видео и т.п.;
для оказания услуг: по обработке данных и их хранению, виртуальные экскурсии по музеям и городам ТВ, игры, и т.п.;
- для сбора и обработки информации об оказанных услугах, тарификации услуг, выставления счетов (биллинговая система) и обеспечения технического обслуживания и сопровождения программного обеспечения.

требования к ЦОД:
Наличие системы гарантированного энергообеспечения (источники бесперебойного электропитания и

дизель-генератор).
Электростатическая защита всего оборудования и пола.
Наличие резервированной системы кондиционирования и вентиляции (климат контроль).
Наличие системы автоматического газового пожаротушения.
Охрана внешнего периметра.
Наличие системы защиты от несанкционированного доступа во внутренние помещения ЦОД.
Высокий гарантируемый уровень доступности на основе специально организованных каналов связи и телекоммуникационных сетей.
Наличие средств обнаружения и противодействия сетевым вторжениям.
Гарантированная скорость восстановления работоспособности при авариях оборудования и сбоях в программном обеспечении (ПО).
Наличие системы резервного копирования, соответствующей требованиям по уровню сохранности данных и скорости их восстановления.
Наличие системы мониторинга аппаратно-программных средств (включая настройку, диагностирование и оперативный контроль).
Круглосуточная квалифицированная техническая поддержка оборудования и систем.

5.44. Стоечный зал ЦОД «Нагорный»
Рис. 5.45. Коммутационные стойки и кабельные

каналы.

Техническое оснащение ЦОД осуществляется средствами информационных технологий построенных на основе вышерассмотренных и других средств хранения информации в компьютерной технике.

как концепция включает в себя понятия:
- инфраструктура как услуга,
- платформа

как услуга,
- программное обеспечение как услуга,
- данные как услуга,
- рабочее место как услуга,
и другие технологические тенденции, общим в которых является уверенность, что сеть Интернет в состоянии удовлетворить потребности пользователей в обработке данных.
Для облачных вычислений основным предположением является неравномерность запроса ресурсов со стороны клиента(ов). Для сглаживания этой неравномерности при предоставлении сервиса между реальным железом и middleware помещается ещё один слой - виртуализация серверов. Серверы, выполняющие приложения виртуализируются и балансировка нагрузки осуществляется как средствами ПО, так и средствами распределения виртуальных серверов по реальным.

документов?
2.Что понимают под хранением информации?
3.Приведите классификацию информации подлежащей хранению.
4.В чем

заключается правовое регулирование хранения информации?
5.Предмет регулирования и основные понятия, определенные Федеральным законом от 22.10.2004 N 125-ФЗ "Об архивном деле в Российской Федерации".
6.Понятие документа в различных областях знаний и в обществе.
7.Что образует информационную среду предприятия?
8.Раскройте понятие «документа».
9.Какие законы определяют порядок хранения информации?
10.Признаки документированной информации.
11.Как происходит трансформация понятия «носитель информации» во времени?
12.Что является обобщённой характеристикой информации, свидетельствующей о степени полезности информации для потребителя?
13.Раскройте понятие «электронного документа».
14.Какие формы материального носителя электронной документированной информации Вы знаете?
15.Какие ведомственные документы Вы знаете в области хранения информации?
16.Поясните основание распространения на «электронный документ» института права вещной собственности.
17.Какие атрибуты переводят информацию в разряд документов?
18.Расскажите о свойствах документированной информации.
19.Поясните связь свойств информации с содержанием понятия документа и его основными функциями.
20.Как трактует «ГОСТ Р 51141-98. Делопроизводство и архивное дело. Термины и определения», понятие носителя документированной информации?
21.Понятие и характеристика документированной информации.
22.Свойства документированной информации.
23. Что такое «характеристика материальных носителей информации»?
24.Как классифицируются документы на современных носителях информации?
25.Какие формы материального носителя электронной документированной информации Вы знаете?
26.Какие характеристики оптических носителей информации Вы знаете?
27.Что такое методика прямой перезаписи информации?

Хранение информации

на оптических дисках.
29.Какие характеристики магнитных носителей информации Вы знаете?
30.

Какие характеристики перфорированных носителей информации Вы знаете?
31.Какие характеристики микрографических носителей информации Вы знаете?.
32.Какие типы памяти выделяют в ЭВМ?
33.Что такое полнота и избыточность информации?
34.Что такое «доступность информации» и как она обеспечивается?
35.Охарактеризуйте способы доступа к данным в запоминающих устройствах.
36.Что такое «актуальность информации» и что происходит с информацией во времени?
37.Как связана передача информации с носителем информации?
38.Дайте классификацию запоминающих устройств.
39.Какие характеристики запоминающих устройств Вы знаете?
40.Расскажите об особенностях конфигурации запоминающих устройств с прямым доступом.
41.Объясните принцип функционирования запоминающих элементов статического и динамического ОЗУ.
42.Что такое синхронная динамическая память?
43.Какие типы памяти современных ПЭВМ Вы знаете?
44. Что представляют собой элементы памяти ПЗУ?
45.Какие электрические схемы и конструкции запоминающих устройств Вы знаете?
46.Что такое синхронная динамическая память?
47.Что такое DDR SDRAM принцип построения?
48.Расскажите о конструкции flash памяти.
49.Что такое структуры данных?
50.По каким признакам можно классифицировать структуры данных?
51.Как Вы понимаете логическую и физическую организацию данных в ЭВМ?
52.Что такое древовидная структура?
53.Как представляется в машинной памяти древовидная структура?
54.Какие типы внешних запоминающих устройств Вы знаете?
55.Какие характеристики внешних запоминающих устройств Вы знаете?
56.Объясните принцип записи цифровой информации на магнитный диск.
57.В чем сущность винчестерной технологии?

такое кластер?
60.Что такое файловая система, для чего она предназначена?
61.В

чем отличие между FAT 16 и FAT 32?
62.Из каких этапов состоит процедура форматирования жесткого диска?
63.В чем особенность файловой системы NTFS?
64.Какие виды накопителей на оптических дисках Вы знаете?
65.Объясните принципы записи информации на оптические и магнитооптические диски.
66.Расскажите о голографической записи.
67.Для чего используются корректирующие коды в запоминающих устройствах?
68.Что такое код Хемминга?
69.Принципы хранения и быстрого доступа в электронных хранилищах информации.
70.Достоинства и недостатки RAID 1.
71.Достоинства и недостатки RAID 5.
72.Что такое программные RAID?
73.Какие характеристики RAID 1E Вы знаете?
74.Какие характеристики RAID 50 Вы знаете?
75.Какие характеристики RAID 51 Вы знаете?
76.Какие характеристики RAID 5E Вы знаете?
77.Цели создания ЦОД и задачи, которые они выполняют.
78.Какие общие требования построения ЦОД Вы знаете?
79.Что представляет собой ЦОД «Нагорный»?
80.Принципы построения ЦОД.
81.Что такое облачные технологии?
82.Принципы защиты информации в облачных технологиях
83.Проблемы доступа к ресурсам облачных технологий.

в Российской Федерации" (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, N 43,

ст. 4169);
Положение "О Федеральном архивном агентстве", утвержденное Постановлением Правительства Российской Федерации от 14.06.2004 N 290 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, N 25, ст. 2572);
Приказ Министерства культуры и массовых коммуникаций Российской Федерации от 18.01.2007 N 19 "Об утверждении Правил организации хранения, комплектования, учета и использования документов Архивного фонда Российской Федерации и других архивных документов в государственных и муниципальных архивах, музеях и библиотеках, организациях Российской академии наук" (зарегистрирован в Министерстве юстиции Российской Федерации 06.03.2007, регистрационный N 9059, Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти, N 20, 14.05.2007);
Приказ Федерального архивного агентства от 09.03.2005 N 17 "Об утверждении Регламента Федерального архивного агентства" (зарегистрирован в Министерстве юстиции Российской Федерации 13.04.2005, регистрационный N 6784, Бюллетень нормативных актов федеральных органов исполнительной власти, N 29, 18.04.2005);

Положения о Центральной экспертно-проверочной комиссии при Федеральном архивном агентстве";
Приказ Федерального

архивного агентства от 02.05.2007 N 23 "Об утверждении Регламента работы Центральной экспертно-проверочной комиссии при Федеральном архивном агентстве"
Ларин М.В. Управление документацией и новые информационные технологии. М.: Научная книга, 1998. С.123.
Копылов В.А. Информация как объект правового регулирования // НТИ. Сер. 1. Организация и методика информационной работы / ВИНИТИ. М., 1996. № 8. С. 2.
Бачило И.Л. Современные правовые проблемы документирования информации // Документация в информационном обществе: электронное делопроизводство и элек-тронный архив / ВНИИДАД. М., 2000. С.8.
Ларьков Н.С. Документоведение. М.: Издательство АСТ, 2006. С.245.
Кушнаренко Н.Н. Документоведение. Киев.: Знание,2000.С.49-50.
Клименко С.В., Крохин И.В., Кущ В.М., Лагутин Ю.Л. Электронные документы в корпоративных сетях. М., 1999. С. 266.
Embedded Memory Solutions Memory Products - Toshiba America Electronic Components, Inc

Машиностроение, 1988
Акулов О.А., Медведев Н.В. Информатика базовый курс: учеб. Для

студентов вузов, бакалавров, магистров, обучающихся по направлению «Информатика и вычислительная техника. 5 изд.. испр. и доп. – М. Омега-Л, 2008. – 574 с.
«Из восьми /кристаллов/ можно сформировать чип флеш-памяти на 128 Гб (Eight can be combined to produce … 128GB flash memory chip)» (англ.)
Toshiba : Press Releases 8 February, 2005
Samsung unveils 32Gb flash made from 40nm technology | Hardware — InfoWorld
Денис Борн. Intel и Micron на пути к лидерству в области NAND-технологий 3DNews, 26 декабря 2009 (Проверено 15 марта 2010)
Toshiba creates 128GB flash chips for MP3 players, phones | Electronista
Intel, Micron Extend NAND Flash Technology Leadership with Introduction of World's First 128Gb NAND Device and Mass Production of 64Gb 20nm NAND
http://www.netbooknews.com/33811/2tb-usb-the-size-of-your-finger-nail/ Перевод, сайт Гаджет.ру
This USB 3.0 Flash Drive Has 2 TB of Storage // Tom's hardware, August 29, 2011
Is Transcend planning a 2TB USB thumb drive? No word as to when it'll be available // ComputerWorld, August 31, 2011
Структура DVD-дисков, принцип записи (DigitalWare.RU http://www.digitalware.ru/static/dwDVD)
Евгений Патий "Экспресс Электроника" Голографическая запись