17. Хранение информации: запоминающие устройства.

Запомина́ющее устро́йство (ЗУ) — устройство, предназначенное для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.

Классификация[править | править вики-текст]

По форме записанной информации:

аналоговые;

цифровые.

По устойчивости записи и возможности перезаписи:

Постоянные (ПЗУ), содержание которых не может быть изменено конечным пользователем (например, BIOS). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.

Записываемые (ППЗУ), в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R).

Многократно перезаписываемые (ПППЗУ) (например, CD-RW).

Оперативные (ОЗУ) — обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки. Быстрые, но дорогие ОЗУ (SRAM) строят на триггерах, более медленные, но более дешёвые разновидности ОЗУ — динамические ЗУ (DRAM) строят на элементах состоящих из ёмкости (конденсатора) и полевого транзистора, используемого в качестве ключа разрешения записи-чтения. В обоих видах ЗУ информация исчезает после отключения от источника питания (например, тока).

По энергозависимости:

энергонезависимые, записи в которых не стираются при снятии электропитания;

энергозависимые, записи в которых стираются при снятии электропитания;

статические, которым для хранения информации достаточно сохранения питающего напряжения;

динамические, в которых информация со временем разрушается (деградирует), и, кроме подачи электропитания, необходимо производить её периодическое восстановление (регенерацию).

По типу доступа:

С последовательным доступом (например, магнитные ленты).

С произвольным доступом (RAM; например, оперативная память).

С прямым доступом (например, жёсткие диски).

С ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности баз данных).

По геометрическому исполнению:

дисковые (магнитные диски, оптические, магнитооптические);

ленточные (магнитные ленты, перфоленты);

барабанные (магнитные барабаны);

карточные (магнитные карты, перфокарты, флэш-карты, и др.);

печатные платы (карты DRAM, картриджи).

По физическому принципу:

перфорационные (с отверстиями или вырезами)

перфокарта

перфолента

с магнитной записью

магнитные сердечники (пластины, стержни, кольца, биаксы)

магнитные диски

Жёсткий магнитный диск

Гибкий магнитный диск

магнитные ленты

магнитные карты

оптические

CD

DVD

HD-DVD

Blu-ray Disc

магнитооптические:

CD-MO

использующие накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки);

использующие эффекты в полупроводниках (EEPROM, флэш-память)

звуковые и ультразвуковые (линии задержки);

использующие сверхпроводимость (криогенные элементы);

другие.

По количеству устойчивых (распознаваемых) состояний одного элемента памяти:

двоичные

троичные

десятичные

…

Цифровые запоминающие устройства[править | править вики-текст]

Цифровые запоминающие устройства — устройства, предназначенные для записи, хранения и считывания информации, представленной в цифровом коде.

К основным параметрам цифровых ЗУ относятся информационная ёмкость (битов, тритов и т. д.), потребляемая мощность, время хранения информации, быстродействие.

Самое большое распространение цифровые запоминающие устройства приобрели в компьютерах (компьютерная память). Кроме того, они применяются в устройствах автоматики и телемеханики, в приборах для проведения экспериментов, в бытовых устройствах (телефонах, фотоаппаратах, холодильниках, стиральных машинах и т. д.), в пластиковых карточках, замках.

Информационная ёмкость цифрового запоминающего устройства[править | править вики-текст]

Ёмкость запоминающего устройства равна количеству устойчивых (распознаваемых) состояний запоминающего устройства.

Количество состояний запоминающего устройства, состоящего из n элементарных ячеек, определяется в комбинаторике и равно количеству размещений с повторениями:

\bar{A}(c,n)= \bar{A}_c^n =c^n, где

c — количество состояний одной элементарной ячейки запоминающего устройства, в SRAM — количество состояний триггера, в DRAM — количество распознаваемых уровней напряжения на конденсаторе, в устройствах с магнитной записью — количество распознаваемых уровней намагничивания на одном элементарном участке записи (один элементарный участок записи в устройствах записи на магнитную ленту, на магнитные барабаны, на магнитные диски — одна распознаваемая элементарная часть дорожки, в устройствах записи на ферритовые кольца — одно ферритовое кольцо),

n — количество элементарных ячеек запоминающего устройства, в SRAM — количество триггеров, в DRAM — количество конденсаторов, в устройствах с магнитной записью — количество элементарных участков записи (в устройствах записи на магнитную ленту, на магнитные барабаны, на магнитные диски — количество распознаваемых элементарных участков дорожки, в устройствах записи на ферритовые кольца — количество ферритовых колец).

Наиболее распространённые в настоящее время ЗУ[править | править вики-текст]

Магнитные ЗУ в пластиковых картах

Флеш-память: USB-накопители, карты памяти в телефонах и фотоаппаратах, SSD

Оптические диски: CD, DVD, Blu-Ray и др.

Жёсткие диски (НЖМД)

Микросхемы SDRAM (DDR SDRAM и XDR)

Переносные накопители данных[править | править вики-текст]

Некоторые типы запоминающих устройств оформлены как компактные, носимые человеком устройства, приспособленные для переноса информации. В частности:

Съёмный жёсткий диск:

Mobile Rack

Контейнеры для жёстких дисков

ZIV

Флеш-память