Содержание Содержание 2 Введение 3 Передача информации 4 История 4 Основные положения 4 1. Кодирование 5 2. Каналы связи 5 3. Характеристики передачи 5 Классификация 6 Примеры 7 Физические носители 8 Что такое носитель? 8 Классификация 8 Основные виды хранителей 9 Оптические диски 9 Полупроводниковые носители 10 Магнитные носители 12 Вывод 14 Список использованных источников 15 Введение Мы живём в информационном веке, нас окружает куча информации в различном виде. Компьютеры, смартфоны, интернет плотно вошло в нашу жизнь, всё это стало возможно благодаря стремительному развитию научнотехнического прогресса. Но для того, чтобы поддерживать темп развития во всём мире человечеству требовалось сохранять большие объёмы данных и передавать их с высокой скоростью. Передача информации История Первоначально люди пользовались лишь средствами ближней связи: речью, слухом, зрением. Развитие письменности породило первое средство дальней связи — почту. Для быстрой передачи каких-то важных сведений часто использовались семафорные телеграфы Очень богатым на открытия в области связи был XIX век. В этом веке люди овладели электричеством, которое породило множество изобретений. Сначала Павел Львович Шеллинг в России в 1832 году изобрел электрический телеграф. А в 1837 году американец Сэмюэл Морзе создал электромагнитный телеграфный аппарат и придумал специальный телеграфный код — азбуку, которая носит его имя. В 1876 году американец А. Белл изобрел телефон. И наконец, в 1895 году русский изобретатель А. С. Попов открыл эпоху радиосвязи. В XX веке освоение космоса привело к созданию спутниковой связи, а с появлением доступных персональных компьютеров, люди подумали об объединении их в единую сеть, так появился интернет. Интернет сделал информацию доступной в любой точке планеты и за её пределами. Основные положения Передача информации — физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве. В любую схему передачи информации входят следующие элементы: ● Источник информации – объект, порождающий информацию и представляющий ее в виде сообщения. 2 ● Кодирующее устройство – устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи. ● Информационный канал – система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений от источника к получателю. ● Декодирующее устройство – устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное. ● Приёмник информации – объект, принимающий сообщение и способный правильно его интерпретировать. 1. Кодирование Кодирование включает в себя: ● Сжатие данных — алгоритмическое преобразование данных, производимое с целью уменьшения занимаемого ими объёма. ● Криптографию — преобразование данных для обеспечения конфиденциальности, целостности данных и аутентификации. ● Физическое кодирование — способ представления данных какихлибо сигналов. ● Обнаружение и исправление ошибок — контроль целостности данных. Кодированию может быть подвергнута только информация, представленная в форме дискретных сигналов. Для кодирования аналогового (непрерывного) сигнала необходимо сначала осуществить квантование сигнала (преобразование в последовательность дискретных сигналов). 2. Каналы связи По типу среды распространения каналы связи делятся на: ● ● ● ● ● Проводные Акустические Оптические Инфракрасные Радиоканалы Когда сигнал передается по каналу связи, например по медному проводу или при трансляции в радиочастотном диапазоне, его всегда сопровождают фоновые помехи, или шум. Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в 3 том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. 3. Характеристики передачи Достоверность – передача информации без ее искажения. Надежность работы – полное и правильное выполнение системой всех своих функций. Скорость передачи информации – это количество передаваемой информации за единицу времени. Скорость передачи информации зависит в значительной степени от скорости её создания (производительности источника), способов кодирования и декодирования. Наибольшая возможная в данном канале скорость передачи информации называется его пропускной способностью. Пропускная способность канала, по определению, есть скорость передачи информации при использовании «наилучших» (оптимальных) для данного канала источника, кодера и декодера, поэтому она характеризует только канал. Классификация По характеру передаваемого сигнала делятся на: ● Аналоговые – передаваемый сигнал непрерывен и может принимать бесконечное количество значений. Достоинства: высокая пропускная способность, простота. Недостатки: сигнал не помехоустойчив, сложности при работе с цифровыми устройствами. ● Цифровые – сигнал можно представить в виде последовательности дискретных (цифровых) значений. Достоинства: сигнал устойчив к помехам, высокая совместимость с цифровыми устройствами, высокое качество передачи, высокая защищённость. Недостатки: сложности при работе с аналоговыми устройствами, невозможность восстановления. По типу линий связи способы передачи можно разделить на: 4 ● Кабельный – способ, для которого необходим кабель, соединяющий несколько устройств, по которому будет передаваться информация. Достоинства: высокая пропускная способность, помехоустойчивость Недостатки: сложность монтажа, ограниченное расстояние передачи без ретрансляторов. ● Беспроводной – способ, при котором информация передаётся посредством электромагнитного излучения. Достоинства: большая территория покрытия, возможность подключения нескольких устройств, отсутствие проводов. Недостатки: высокие потери энергии, слабая помехоустойчивость, необходимость прямой видимости, зависимость от погодных условий. Примеры Кабельные: ● Коаксиальный кабель ● Витая пара ● Оптоволоконные сети Беспроводные: ● ● ● ● ● Сотовая связь Спутниковая связь Радио Wi-Fi Bluetooth 5 Физические носители Что такое носитель? Носитель информации (информационный носитель) – любой материальный объект, способный достаточно длительное время сохранять в своей структуре занесенную на него информацию. Носителем информации может быть любой объект, с которого возможно чтение имеющейся на нем информации. Посредством вещественного носителя информации реализуется такое явление как память. В конечном счете при передаче информации ее носителем является физическое поле, либо комбинация физических полей. Классификация Различаются естественные и искусственные носители информации. Например, естественными носителями звуковой информации являются воздух и звуковые волны в нем (вспомните явление эхо в лесу). Другими примерами естественных носителей информации являются молекулы ДНК, мозг животного. Примерами искусственных носителей для хранения звуковой информации являются грампластинка и CD. При воспроизведении звука с CD используется комбинация электромагнитного и звукового полей. Для записи воспроизведения информации при использовании искусственных носителей необходимы предназначенные для названных действий технические устройства. В рамках работы нас интересуют электронные носители информации, являющиеся физическим объектом для хранения нефизических (электронных) данных. Электронные носители имеют значительные преимущества перед бумажными (листами, газетами, журналами): ● По объему (размеру) хранимой информации ● По удельной стоимости хранения ● По экономичности и оперативности предоставления актуальной (предназначенной для недолговременного хранения) информации ● По возможности предоставления информации в виде, удобном потребителю (форматирование, сортировка) 6 К электронным носителям относят носители для однократной или многократной записи (обычно цифровой) электрическим способом: 1. Оптические (CD-ROM, DVD-ROM, Blu-ray Disc) 2. Полупроводниковые (флеш-память, SSD-диски) 3. Магнитные (магнитные ленты, дискеты, жёсткие диски) Основные виды хранителей Оптические диски Оптический диск (англ. optical disc) - собирательное название для носителей информации, выполненных в виде дисков, чтение с которых ведётся с помощью оптического излучения. Компакт-диск был разработан в 1979 году компанией Sony. Sony использовала собственный метод кодирования сигнала PCM - Pulse Code Modulation, использовавшийся ранее в цифровых профессиональных магнитофонах. В 1982 году началось массовое производство компакт-дисков. Выпуск первого коммерческого музыкального CD был анонсирован 20 июня 1982 года. Компакт-диск представляет собой поликарбонатную подложку толщиной 1,2 мм и диаметром 120 мм, покрытую тончайшим слоем металла (алюминий, золото, серебро и др.), защищенного слоем лака, на который обычно наносится графическое представление содержания диска. Принцип считывания через подложку позволяет весьма просто и эффективно осуществить защиту информационной структуры и удалить её от внешней поверхности диска. Диаметр пучка на внешней поверхности диска составляет порядка 0,7 мм, что повышает помехоустойчивость системы к пыли и царапинам. Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки из питов (англ. pit - углубление), выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит имеет примерно 100 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм, излучаемого полупроводниковым лазером. Принцип считывания информации лазером для всех типов носителей заключается в регистрации изменения интенсивности отражённого света. Лазерный луч фокусируется на информационном слое в пятно диаметром ~1,2 мкм. В настоящее время значимость CD угасает, все меньше и меньше ориентируются на CD. Это связано с развитием дешевой и перезаписываемой 7 флеш-памяти, пропускной способности информации, не вмещающейся в 700 МБ. интернета, ростом объемов Полупроводниковые носители В 1984 году компания Toshiba предложила полупроводниковые носители, так называемую флеш-память NAND, которая стала популярна спустя десятилетие после изобретения. Второй вариант NOR был предложен Intel в 1988 году и используется для хранения программных кодов, например BIOS. NAND-память используется сейчас в картах памяти, флешках, SSDнакопителях и гибридных жестких дисках. Предшественниками технологии флеш-памяти можно считать ультрафиолетовые стираемые постоянные запоминающие устройства и электрически стираемые ПЗУ (EEPROM). Усилия инженеров были направлены на решение проблемы плотности компоновки цепей стирания. Они увенчались успехом изобретением инженера компании Toshiba Фудзио Масуокой в 1984 году. Название «флеш» было придумано также в Toshiba коллегой Фудзио, Сёдзи Ариидзуми, потому что процесс стирания содержимого памяти ему напомнил фотовспышку (англ. flash). Носитель информации, использующий флеш-память (англ. Flash – «быстрый, мгновенный»), представляет микросхему с электронной энергонезависимой памятью, способную хранить записанную информацию в течение неограниченного времени и сохранять своё состояние до подачи на выводы электрического сигнала иной полярности. Это высококачественные универсальные перезаписываемые носители информации, ориентированы на изделия бытовой электроники и компьютерное оборудование нового поколения. Накопитель работает благодаря NAND-памяти: полупроводниковым микросхемам. Чипы такой памяти, во-первых, весьма компактны, а во-вторых — очень ёмкие: если на первых порах флешки по объему проигрывали привычным на тот момент оптическим дискам, то сейчас превышают по ёмкости даже диски Blu-Ray. Такая память, ко всему прочему, еще и энергонезависимая, то есть для хранения информации ей не требуется источник питания, в отличие от микросхем оперативной памяти, созданных по похожей технологии. 8 Чипы оперативной памяти Однако у NAND-памяти есть один недостаток, в сравнении с другими типами запоминающих устройств. Дело в том, что срок службы этих чипов ограничен определенным количеством циклов перезаписи (шагов чтения/записи информации в ячейках). В среднем количество read-write cycles равно 30 000 (зависит от типа чипа памяти). Кажется, это невероятно много, но на самом деле это равно примерно 5 годам интенсивного использования. Впрочем, даже если ограничение будет достигнуто, флешкой можно будет продолжать пользоваться, но только для считывания данных. Кроме того, вследствие своей природы, NAND-память очень уязвима к перепадам электричества и электростатическим разрядам, так что держите её подальше от источников подобных опасностей. Контроллер Контроллер – инструмент связи между флеш-памятью и подключаемыми устройствами (ПК, телевизорами, автомагнитолами и пр.). Контроллер (иначе называется микроконтроллер) представляет собой миниатюрный примитивный компьютер с собственным процессором и некоторым количеством RAM, используемыми для кэширования данных и служебных целей. Под процедурой обновления прошивки или BIOS подразумевается как раз обновление ПО микроконтроллера. Как показывает практика, наиболее частая поломка флешек — выход из строя контроллера. Кварцевый резонатор Данный компонент представляет собой крохотный кристалл кварца, который, как и в электронных часах, производит гармонические колебания определенной частоты. Во флеш-накопителях резонатор используется для связи между контроллером, NAND-памятью и дополнительными компонентами. Эта часть флешки также подвержена риску повреждения, причем, в отличие от проблем с микроконтроллером, решить их самостоятельно практически невозможно. К счастью, в современных накопителях резонаторы выходят из строя относительно редко. USB-коннектор В подавляющем большинстве случаев в современных флешках установлен разъем USB 2.0 типа A, ориентированный на прием и передачу. В самых новых накопителях используется USB 3.0 типа А и типа C. Дополнительные компоненты Кроме упомянутых выше основных составляющих запоминающего flash-устройства, производители нередко снабжают их необязательными 9 элементами, такими как: светодиод-индикатор, переключатель защиты от записи и некоторые специфические для определенных моделей особенности. Магнитные носители Магнитные диски компьютера служат для длительного хранения информации (она не стирается при выключении ЭВМ). При этом в процессе работы данные могут удаляться, а другие записываться. Выделяют жесткие и гибкие магнитные диски. Однако гибкие диски в настоящее время используются уже очень редко. Гибкие диски были особенно популярны в 80-90-х годах прошлого столетия. Информация на магнитный диск записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических дорожек. При записи или чтении информации магнитный диск вращается вокруг своей оси, а головка с помощью специального механизма подводится к нужной дорожке. В отличие от гибких дисков жесткий диск позволяет хранить большие объемы информации. Емкость жестких дисков современных компьютеров может составлять терабайты. Первый жесткий диск был создан фирмой IBM в 1973 году. Он позволял хранить до 16 Мбайт информации. Поскольку этот диск имел 30 цилиндров, разбитых на 30 секторов, то он обозначался как 30/30. По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, этот диск получил прозвище "винчестер". Жесткий диск представляет собой герметичную железную коробку, внутри которой находится один или несколько магнитных дисков вместе с блоком головок чтения/записи и электродвигателем. При включении компьютера электродвигатель раскручивает магнитный диск до высокой скорости (несколько тысяч оборотов в минуту) и диск продолжает вращаться все время, пока компьютер включен. Над диском "парят" специальные магнитные головки, которые записывают и считывают информацию так же, как и на гибких дисках. Головки парят над диском вследствие его высокой скорости вращения. Если бы головки касались диска, то из-за силы трения диск быстро вышел бы из строя. При работе с магнитными дисками используются следующие понятия. Дорожка – концентрическая окружность на магнитном диске, которая является основой для записи информации. 10 Цилиндр – это совокупность магнитных дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков винчестера. Сектор – участок магнитной дорожки, который является одной из основных единиц записи информации. Каждый сектор имеет свой собственный номер. Кластер - минимальный элемент магнитного диска, которым оперирует операционная система при работе с дисками. Каждый кластер состоит из нескольких секторов. Жёсткий диск (винчестер, HDD) - запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. До сих пор является основным накопителем данных в большинстве компьютеров. Преимущества HDD: низкая стоимость за 1 ГБ, вследствие чего - более высокие объемы предоставляемой для хранения памяти. Недостатки: имеются подвижные детали, что приводит к механическому износу и шуму, в процессе работы очень значимо влияние фрагментации, скорость доступа уступает современным носителям информации, энергопотребление выше, чем у флеш-памяти. 11 Вывод 12 Список использованных источников 1. Компьютерные сети // www.sites.google.com/site/komputernyeseti2/peredacainformacii (дата обращения: 9.11.2020) 2. Предыстория информатики2013 // sites.google.com/site/predystoriainformatiki2013/home/istoria-sredstv-hraneniainformacii/istoria-sredstv-peredaci-informacii (дата обращения: 9.11.2020) 3. Лидовский В. В. Теория информации: Учебное пособие. — М.: Компания Спутник+, 2004. — 111 с. — ISBN 5-93406-661-7 4. Преобразование, кодировка и передача информации // book.itep.ru/2/convrs_2.htm (дата обращения: 9.11.2020) 5. Большая российская энциклопедия // https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/2078256 (дата обращения: 9.11.2020) 6. Основные характеристики систем передачи информации // https://studopedia.ru/4_78588_osnovnie-harakteristiki-sistem-peredachiinformatsii.html (дата обращения: 9.11.2020) 7. Каналы связи // http://www.skylan.kz/index.php/kanaly-svyazi (дата обращения: 9.11.2020) 8. Марков А. А. Введение в теорию кодирования. — М.: Наука, 1982. — 192с. 9. Types of Coding // James Irvine, David Harle Data Communications and Networks. John Wiley & Sons, 2002. pp. 268 10. Сэломон Д. Сжатие данных, изображения и звука. — М.: Техносфера, 2004. — С. 368. — ISBN 5-94836-027-X. 3000 экз. 11. Конхейм А. Г. Основы криптографии. М.: Радио и связь, 1987. 12. Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение / пер. с англ. В. Б. Афанасьева. — М.: Техносфера, 2006. — 320 с. — (Мир связи). — 2000 экз. — ISBN 5-94836035-0. 13. Устройство и принцип работы флеш-накопителя // https://lumpics.ru/howarranged-flash-drive/#i (дата обращения: 3.10.2020) 14. Магнитные носители информации, их виды // https://ido.tsu.ru/other_res/hischool/document/634.htm (дата обращения: 3.10.2020) 13 15. Флеш-носители информации // http://www.ebiblio.ru/book/bib/01_informatika/infteh/book/docs/piece037.htm (дата обращения: 2.10.2020) 16. Эволюция компьютерных носителей информации // https://gagadget.com/15739-evolyutsiya-kompyuternyih-nositelej-informatsii/ (дата обращения: 2.10.2020) 17. Устройство и принцип работы магнитных дисков // https://inf1.info/disk (дата обращения: 4.10.2020) 18. Разделы носителя информации в UNIX // https://lawbooks.news/windows_952/razdelyi-nositelya-informatsii-partitions67836.html (дата обращения: 4.10.2020) 19. Файловая система // https://studwood.ru/1584127/informatika/faylovaya_sistema (дата обращения: 2.10.2020) 14
