Для хранения информации человек, прежде всего, использует свою память. Можно считать, что мозг – это одно из самых совершенных хранилищ информации, во многом превосходящее компьютерные средства. Для запоминания и поиска информации используются нервные клетки мозга – нейроны, их более ста миллиардов.
К сожалению, человек многое забывает. Поэтому в древности он записывал информацию на камне, папирусе, бересте, пергаменте, а сейчас – на бумаге, магнитной ленте, электронных носителях. Это нужно еще и для того, чтобы передать знания другим людям, в том числе и следующим поколениям.
В XX веке появились новые средства хранения информации: перфокарты и перфоленты, магнитные ленты и магнитные диски, лазерные диски, флэш-память.
В любом случае информация хранится на каком-то носителе, который обладает «памятью», то есть способен сохранять свое состояние. При записи информации свойства носителя меняются: на бумагу наносятся текст и рисунки; на магнитных дисках и лентах намагничиваются отдельные участки; на лазерных дисках образуются области, по-разному отражающие свет. Во время хранения эти свойства сохраняются, что позволяет «читать» записанную информацию.
Носитель информации – это материальная среда, используемая для записи и хранения информации.
Хранилище информации - это определенным образом организованная информация на внешних носителях, предназначенная для длительного хранения и постоянного использования (например, архивы документов, библиотеки, картотеки). Основной информационной единицей хранилища является определенный физический документ: анкета, книга и др. Под организацией хранилища понимается наличие определенной структуры, т.е. упорядоченность, классификация хранимых документов для удобства работы с ними.
Основные свойства хранилища информации : объем хранимой информации, надежность хранения, время доступа (т.е. время поиска нужных сведений), наличие защиты информации.
Информацию, хранимую на устройствах компьютерной памяти, принято называть данными . Организованные хранилища данных на устройствах внешней памяти компьютера принято называть базами и банками данных.
Запись и чтение информации – это процессы, потому что при этом изменяются свойства носителя. При самом хранении никаких изменений не происходит, поэтому, строго говоря, процессом его назвать нельзя.
Все носители информации применяются для: записи, хранения, чтения, передачи информации. Самым распространенным носителем информации до недавнего времени была бумага. Но время идет, и качество бумажных носителей перестало устраивать современное общество, озабоченное все возрастающим и возрастающим количеством информации.
По оценкам специалистов, объем информации, фиксируемой на различных носителях, превышает один эксабайт в год (10 18 байт/год). Примерно 80% всей этой информации хранится в цифровой форме на магнитных и оптических носителях и только 20% – на аналоговых носителях (бумага, магнитные ленты, фото- и кинопленки).
Любая компьютерная информация на любом носителе хранится в двоичном (цифровом) виде. Независимо от вида информации (текст, графика, звук, видео) – ее объем можно измерить в битах и байтах.
Хранение информации - это способ распространения информации в пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга - библиотека, картина - музей, фотография - альбом). Способы хранения информации Этот процесс такой же древний, как и жизнь человеческой цивилизации. Уже в древности человек столкнулся с необходимостью хранения информации: зарубки на деревьях, чтобы не заблудиться во время охоты; счет предметов с помощью камешков, узелков; изображение животных и эпизодов охоты на стенах пещер. С рождением письменности возникло специальное средство фиксирования и распространения мысли в пространстве и во времени. Родилась документированная информация - рукописи и рукописные книги, появились своеобразные информационно-накопительные центры - древние библиотеки и архивы. Постепенно письменный документ стал и орудием управления (указы, приказы, законы). Вторым информационным скачком явилось книгопечатание. С его возникновением наибольший объем информации стал храниться в различных печатных изданиях, и для ее получения человек обращается в места их хранения (библиотеки, архивы и т.д.). В жизни человека процесс длительного хранения информации играет большую роль и подвергается постоянному совершенствованию. Когда объем накапливаемой информации возрастает настолько, что ее становится просто невозможно хранить в памяти, человек начинает прибегать к помощи различного рода записных книжек, указателей и т.д. Различная информация требует разного времени хранения:
проездной билет надо хранить только в течение поездки;
программу телевидения - текущую неделю;
школьный дневник - учебный год;
аттестат зрелости - до конца жизни;
исторические документы - несколько столетий.
ЭВМ предназначена для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней. Хранение очень больших объемов информации оправдано только при условии, если поиск нужной информации можно осуществить достаточно быстро, а сведения получить в доступной форме. Информационная система - это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур - главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов. Например, личная библиотека, в которой может ориентироваться только ее владелец, информационной системой не является. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный. Поэтому поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляют собой стандартные, формализованные процедуры. Человек по-разному подходит к хранению информации. Все зависит от того сколько ее и как долго ее нужно хранить. Если информации немного ее можно запомнить в уме. Нетрудно запомнить имя своего друга и его фамилию. А если нужно запомнить его номер телефона и домашний адрес мы пользуемся записной книжкой. Когда информация запомнена (сохранена) ее называют данные. Для записи данных в книжку требуется больше времени, чем на то чтобы их запомнить. Востребовать данные из записной книжки или из тетрадки тоже не так просто как вспомнить, но если в голове информация не сохранилась, то и записная книжка и тетрадка оказываются более надежными источниками данных. Хранение информации Самые долговременные средства для хранения данных - это книги. В них данные хранятся сотни лет. Благодаря книгам информация распространяется не только в пространстве, но и во времени. Вы знаете что по древним рукописным книгам, созданным сотни и тысячи лет назад, можно приобретать знания и сегодня. Информация в книгах хранится столь долю потому что есть специальные организации которым поручено собирать все выходящие книги и надежно их хранить. Такие организации нам известны - это библиотеки и музеи. Любое знание, занесенное в книгу обязательно кем-то сохраняется для других поколений, для этого в каждом государстве есть специальные законы.
В памяти человека хранится информация обо всём, что он видел, слышал, чувствовал или испытывал. Люди хранят информацию на разных носителях и для хранения информации создают библиотеки и медиатеки. Зачем всё это? Хранение информации - это одно из действий с информацией, необходимое, прежде всего, для обеспечения жизнедеятельности и безопасности человека. Обратимся к истории. Давным-давно человек не умел добывать огонь и пользоваться им. Когда во время летней засухи возникали лесные пожары, люди обратили внимание на огонь и поняли, что огонь - это горячо! Если отойти подальше, то тепло, приятно. Люди сохранили в своей памяти информацию о свойствах огня и о том, как можно использовать огонь, чего при этом надо опасаться. Люди стали греться у огня, готовить на огне еду, обогревать и освещать огнём свой дом, но всегда при этом старались обеспечить свою безопасность. Только благодаря способности человека долго хранить в своей памяти информацию, его можно научить читать, писать и считать. Если бы у человека не было памяти, он не смог бы найти свой дом после прогулки, свои вещи в доме, приготовить пищу. Он не знал бы имён своих родителей и друзей и многое-многое другое. Информация, которая хранится в памяти отдельного человека, недоступна другим людям. Если то, что знает человек, он выразит каким-либо образом: звуками устной речи, письменно или рисунком, информацией смогут воспользоваться другие люди. Представленная на носителе информация уже не «связана» с памятью отдельного, конкретного человека. Сохранённой, то есть представленной на носителе, информацией может пользоваться любой человек. Важно, что представленную на носителе информацию можно хранить и передавать другим людям. Как тем, кто находится далеко, так и тем, кто будет жить после нас. Информацию, представленную на носителе рисунком, числами или текстом, можно долго хранить и передавать на большие расстояния. В каждом доме есть фотоальбом, в котором хранятся фотографии родных и близких людей. Тексты и рисунки сохраняют в записных книжках, книгах, журналах, дневниках. Про журнал, записную книжку, дневник или книгу можно сказать - это хранилище закодированной информации. Книги предназначены для длительного хранения информации. Книги хранят в библиотеках. В библиотеке обычно хранится много книг. Библиотеки бывают домашние и школьные, городские и районные, детские и технические. Библиотека - это хранилище книг, то есть хранилище закодированной информации. В настоящее время люди научились хранить не только тексты и рисунки. Появились способы кодирования и хранения звуковой и видеоинформации. Уже существуют книги, учебники, справочники, энциклопедии, которые изготовлены не из бумаги, а, например, в виде магнитных и лазерных дисков. Диски хранятся не в библиотеке, а в медиатеке. Медиатека - это хранилище электронных книг, справочников, энциклопедий, компьютерных игр, обучающих программ. Компьютер тоже хранит информацию в своей памяти. Закодировать и хранить в памяти компьютера в виде цифровых данных можно и звуки, и изображения, и тексты, и числа, и видеофильмы. Во время работы компьютера информация хранится в его внутренней памяти. Прежде чем выключить компьютер, следует сохранить информацию на дисках (во внешней памяти), иначе она пропадёт.
Главное, что мы должны понять и запомнить
1. Хранение информации - это одно из действий с информацией. 2. Человек хранит информацию в своей памяти для обеспечения своей жизнедеятельности и безопасности. Память человека обеспечивает его способность учиться и работать. 3. Книги предназначены для длительного хранения информации. 4. Компьютер - это очень удобный инструмент для хранения закодированной информации. 5. Закодировать и хранить в памяти компьютера можно и звуки, и изображения, и тексты, и числа, и видеофильмы.
Человек в своей памяти хранит информацию об окружающей действительности в виде различных образов: зрительных, звуковых, вкусовых и т.д. Для долговременного хранения информации, ее накопления и передачи из поколения в поколение используются материальные носители информации. Материальная природа носителей информации может быть различной:
молекулы ДНК, которые хранят генетическую информацию;
бумага, на которой хранятся тексты и изображения;
магнитная лента, на которой хранится звуковая информация;
микросхемы памяти,
магнитные и лазерные диски, на которых хранятся программы и данные в компьютере и т.д.
Носители информации характеризуются информационной емкостью, т.е. количеством информации, которое они могут хранить. Наиболее информационно емкими являются молекулы ДНК, которые имеют очень малый размер и плотно упакованы. Это позволяет хранить огромное количество информации (до 10 21 бит в 1 см 3), что позволяет организму развиваться из одной единственной клетки, содержащей всю необходимую генетическую информацию. Современные микросхемы памяти позволяют хранить в 1 см 3 до 10 10 бит информации, однако это в 100 миллиардов раз меньше, чем в ДНК. Можно сказать, что современные технологии пока существенно проигрывают биологической эволюции. Однако, если сравнивать информационную емкость традиционных носителей информации (книг) и современных компьютерных носителей, то прогресс очевиден. На каждом гибком магнитном диске может храниться книга объемом около 600 страниц, а на жестком магнитном диске целая библиотека, включающая десятки тысяч книг.
Носитель информации - материальный объект, предназначенный для хранения информации.
Носители информации можно различать не только по материалу, из которого они изготовлены, но и по способу их изготовления (например, рукописные, машинописные и т.д.), по специфике предназначения (микрофотокопии; чертежи; книги для слепых, напечатанные шрифтом Брайля).
Если спилить дерево, то по кольцам на стволе можно определить, сколько ему лет, дождливым или засушливым был каждый год его жизни и многое другое. Значит, дерево хранит информацию обо всей своей жизни. Давным-давно, когда на Земле жили первобытные люди, возникла необходимость хранить различные сведения о способах охоты, земледелия. Для этого люди использовали рисунки, зарубки на палках, узелки на веревках. По этой информации мы и узнаем, как они жили. С появлением письменности человек стал хранить информацию на папирусе, глиняных табличках, берестяных свитках, бумаге. Современный человек для хранения информации использует фотопленку, киноленту, магнитные ленты и диски, лазерные диски и другие носители. Технические устройства и другие приспособления, на которых хранится информация, называются информационными носителями. Всем знаком информационный носитель – книга. Записная книжка, дневник, в который ученик записывает расписание уроков и домашние задания, - тоже информационные носители. Дверной косяк, на котором родители ежегодно отмечают рост своего ребенка, - тоже информационный носитель. Вы уже знаете, что иметь дело с хранением информации приходится очень часто, но информацию недостаточно просто сохранить, надо сделать так, чтобы потом, когда она понадобится, ее можно было быстро найти. Для этого люди придумали организацию хранения информации. Вот, например, вы решили сохранить адреса и телефоны одноклассников. Как лучше поступить? Правильно, нужно записать фамилии в записную книжку на странички, помеченные буквами – указателями в алфавитном порядке. Если хранить информацию в таком порядке, то очень быстро можно найти нужную фамилию, ведь алфавит мы хорошо знаем. Как найти нужное место в книге? Можно, конечно, просто перелистывать книгу страница за страницей, пока не найдется нужная страница, но этот способ займет много времени. Гораздо быстрее посмотреть оглавление. А какой способ использован для записи учеников в классном журнале? В расписании поездов указано, в какой город и в какое время уходит каждый поезд. В каком порядке надо расположить эту информацию, чтобы было удобно пассажиру? А как будет удобнее диспетчеру железнодорожного вокзала? В каком порядке располагаются слова в словаре? В телефонной книге названия учреждений тоже расположены в определенном порядке. В каком? Какие же существуют способы организации информации? Это таблицы, схемы, каталоги и др. Со схемами и таблицами вы уже работали на уроках. Посещая детскую библиотеку и читальный зал, видели библиотечные каталоги, в которых карточки расположены в алфавитном порядке. На карточки заносятся различные сведения, например: автор, название книги, год выпуска книги и др. Существуют и компьютерные электронные каталоги. Одну и ту же информацию можно представить различными способами
Мы поделимся опытом в работе с разными накопителями и расскажем, какие из них надежные, а на каких лучше не хранить ничего ценного. Вы узнаете, как сохранить данные в целости и сохранности, хотя бы на столетие.
Общие правила хранения ценной информации
Есть несколько правил, работающие в отношении любой информации, которую важно сохранить в целости и сохранности. Если не хотите потерять дорогие сердцу фотографии, важные документы или ценные работы, то:
- Создайте как можно больше копий. Таким образом вы подстрахуете себя несколькими запасными копиями и в случае потери одной копии у вас еще останется парочка других экземпляров.
- Храните данные только в самых распространенных и общепринятых форматах. Не стоит прибегать к экзотике и применять малоизвестные типы файлов, ведь в один прекрасный день, просто не сможете найти программу для его открытия (к примеру тексты лучше хранить в ODF или TXT, а не DOCX и DOC).
- Сделав несколько копий, разместите их на разных носителях, не стоит хранить все на одном и том же жестком диске.
- Не используйте сжатие или шифрование данных. Если такой файл даже немного повредится, уже никогда не выйдет получить к нему доступ и открыть содержимое. Для длительного хранения медиа файлов применяйте несжатые форматы. Для аудио это WAV, для изображений подходят RAW, TIFF и BMP, видео файлы – DV. Правда тут понадобится носитель достаточно большой емкости, чтобы вместить такие файлы.
- Постоянно проверяйте целостность своей информации и создавайте дополнительные копии новыми способами и на более новых устройствах.
Такие простые правила помогут вам на долгие годы сберечь важные документы, дорогие фото и видео записи. А сейчас рассмотрим где дольше всего информация будет в целости и сохранности.
Про популярные носители и их надежность
К самым распространенным и популярным способам хранения цифровой информации относится – использование жестких дисков, Flash-носители (SSD диски, флешки и карты памяти), запись оптических дисков (CD, DVD и диски Blu-Ray). Дополнительно, существует масса облачных хранилищ для любых данных (Dropbox, Яндекс Диск, Google Drive и многие другие).
Как вы думаете, что из всего перечисленного является лучшим местом хранения важной информации? Давайте изучим каждый из этих способов.
Как вы поняли, среди самых доступных способов, лучше всего хранить свои данные именно на оптических дисках. Но не все из них способны справиться с течением безжалостного времени и дальше вы узнаете, какие лучше подходят для наших целей. Кроме того, хорошим решением будет использование сразу нескольких, упомянутых способов, одновременно.
Используем оптические диски правильно!
Возможно, некоторые из вас наслышаны о том, как долго можно сохранить информацию на оптических дисках типа CD или DVD. Некоторые, наверное, даже записали определенные данные на них, но через время (несколько лет) не удалось прочесть диски.
На самом деле тут нет ничего удивительного, срок хранения информации на подобных носителях тоже зависит от многих факторов. В первую очередь, важную роль играет качества самого диска и его тип. Кроме этого следует и придерживаться определенных условий хранения и процесса записи.
- Не используйте для долговременного хранения перезаписываемые виды дисков (CD-RW, DVD-RW), они не созданы для этих целей.
- Тестирование показало, что статистически наиболее длительный срок хранения информации именно у CD-R дисков и он превышает 15 лет. Только половина всех проверенных DVD-R показала подобные результаты. Что касается Blu-ray, то тут точную статистику найти не удалось.
- Не стоит гнаться за дешевизной и покупать болванки которые продаются за копейки. Они имеют очень низкое качество и не подойдут для важной информации.
- Записывайте диски на минимальной скорости и делайте все в одну сессию записи.
- Диски должны хранится в защищенном от прямых солнечных лучей месте, со стабильной, комнатной температурой и умеренной влажностью. Не подвергайте их никаким механическим воздействиям.
- В отдельных случаях, на саму запись влияет и качество привода, который «нарезает» болванки.
Какой стоит выбрать диск для хранения данных?
Как вы уже поняли, диски бывают разные. Все главные отличия связанны с отражающей поверхностью, типом поликарбонатной основы и качеством в целом. Даже есть брать продукцию одной и той же фирмы, но изготовленную в разных странах, то даже тут качество может различаться на порядок.
В качестве поверхности, на которую производится запись используют цианиновый, фталоцианиновый или металлизированные слои. Отражающая поверхность создается золотым, серебряным или из сплавов серебра покрытием. Наиболее качественные и долговечные диски изготавливаются именно из фталоцианина с золотым напылением (т. к. золото не подвержено окислению). Но есть диски и с другими комбинациями этих материалов, которые также могут похвастаться хорошей долговечностью.
К большому огорчению привела попытка отыскать специальные диски для хранения данных, у нас их практически не реально встретить. При желании, такие оптические носители можно заказать через интернет (далеко не всегда дешево). Среди лидеров, которые могут сохранить вашу информацию как минимум на столетие можно выделить DVD-R и CD-R Mitsui (этот производитель вообще гарантирует до 300 лет хранения), MAM-A Gold Archival, JVC Taiyu Yuden и Varbatium UltraLife Gold Archival.
К числу самых идеальных вариантов, для хранения цифровой информации можно добавить и Delkin Archival Gold, которые вообще нигде не встретились на территории нашей страны. Но как уже было сказано, все перечисленное можно без особого труда заказать в интернет-магазинах.
Из доступных дисков, которые можно у нас встретить, самым качественными и способными обеспечить сохранность информации как минимум на десятилетие будут:
- Verbatium, Индийского, Сингапурского, ОАЭ или Тайваньского изготовления.
- Sony, которые создаются в том же Тайване.
Но тот факт, что эти все диски умеют долго хранить информацию еще не гарантирует, что она на долго сохранится. Поэтому не забывайте придерживаться тех правил, которые мы выделили еще в самом начале.
Взгляните на следующий график, на нем обозначена зависимость появления ошибок считывания данных, от времени нахождения оптического диска в агрессивной среде. Понятное дело, что график создан именно для маркетингового продвижения товара, но все же обратите внимание, что на нем есть очень любопытная Millenniata, на дисках которой вообще не появляются ошибки. Сейчас мы о ней узнаем больше.
Millenniata M-Disk
Среди продукции этой компании есть диски серии M-Disk DVD-R и M-Disk Blu-Ray способные хранить важные данные сроком до 1000 лет. Такая потрясающая надежность достигается использованием в основе дисков неорганического стеклоуглерода, который в отличии от остальных дисков, где используются органические материалы, не подвержен окислению, разложению под действием света и тепла. Такие диски легко будут переносить попадание кислот, щелочей и растворителей, а также могут похвастаться более высокой стойкостью к механическим воздействиям.
Во время записи, на поверхности, в прямом смысле слово прожигаются небольшие окошки (на обычных дисках происходит пигментация пленки). Основа диска аналогично рассчитана на более серьезные испытания и способна сохранять свою структуру даже под воздействием высоких температур.
Информационные процессы.
Хранение, обработка и передача информации
Взаимосвязь процессов хранения, обработки и передачи информации, виды информационных носителей, способы обработки информации, виды источников и приемников информации, каналы связи, их виды и способы защиты от шума, единица измерения скорости передачи информации, пропускная способность канала связи
Процессы хранения, обработки и передачи информации являются основными информационными процессами. В разных сочетаниях они присутствуют в получении, поиске, защите, кодировании и других информационных процессах. Рассмотрим хранение, обработку и передачу информации на примере действий школьника, которые он выполняет с информацией при решении задачи.
Опишем информационную деятельность школьника по решению задачи в виде последовательности информационных процессов. Условие задачи (информация) хранится в учебнике. Посредством глаз происходит передача информации из учебника в собственную память школьника, в которой информация хранится . В процессе решения задачи мозг школьника выполняет обработку информации. Полученный результат хранится в памяти школьника. Передача результата - новой информации - происходит с помощью руки школьника посредством записи в тетради. Результат решения задачи хранится в тетради школьника.
Таким образом (рис. 9), можно выделить процессы хранения информации (в памяти человека, на бумаге, диске, аудио- или видеокассете и т. п.), передачи информации (с помощью органов чувств, речи и двигательной системы человека) и обработки информации (в клетках головного мозга человека).
Информационные процессы взаимосвязаны. Например, обработка и передача информации невозможны без ее хранения, а для сохранения обработанной информации ее необходимо передать. Рассмотрим каждый информационный процесс более подробно.
Рис. 9. Взаимосвязь информационных процессов
Хранение информации является информационным процессом, в ходе которого информация остается неизменной во времени и пространстве.
Хранение информации не может осуществляться без физического носителя.
Носитель информации - физическая среда, непосредственно хранящая информацию.
Носителем информации, или информационным носителем , может быть:
■ материальный предмет (камень, доска, бумага, магнитные и оптические диски);
■ вещество в различных состояниях (жидкость, газ, твердое тело);
■ волна различной природы (акустическая, электромагнитная, гравитационная).
В примере о школьнике были рассмотрены такие носители информации, как бумага учебника и тетради (материальный предмет), биологическая память человека (вещество). При получении школьником визуальной информации носителем информации являлся отраженный от бумаги свет (волна).
Выделяют два вида информационных носителей: внутренние и внешние . Внутренние носители (например, биологическая память человека) обладают быстротой и оперативностью воспроизведения хранимой информации. Внешние носители (например, бумага, магнитные и оптические диски) более надежны, могут хранить большие объемы информации. Их используют для долговременного хранения информации.
Информацию на внешних носителях необходимо хранить так, чтобы можно было ее найти и, по возможности, достаточно быстро. Для этого информацию упорядочивают по алфавиту, времени поступления и другим параметрам. Внешние носители, собранные вместе и предназначенные для длительного хранения упорядоченной информации, являются хранилищем информации . К числу хранилищ информации можно отнести различные библиотеки, архивы, в том числе и электронные. Количество информации, которое может быть размещено на информационном носителе, определяет информационную емкость носителя. Как и количество информации в сообщении, информационная емкость носителя измеряется в битах.
Обработка информации является информационным процессом, в ходе которого информация изменяется содержательно или по форме.
Обработку информации осуществляет исполнитель по определенным правилам. Исполнителем может быть человек, коллектив* животное, машина.
Обрабатываемая информация хранится во внутренней памяти исполнителя. В результате обработки информации исполнителем из исходной информации получается содержательно новая информация или информация, представленная в другой форме (рис. 10).
Рис. 10. Обработка информации
Вернемся к рассмотренному примеру о школьнике, решившем задачу. Школьник, который являлся исполнителем , получил исходную информацию в виде условия задачи, обработал информацию в соответствии с определенными правилами (например, правилами решения математических задач) и получил новую информацию в виде искомого результата. В процессе обработки информация хранилась в памяти школьника, которая является внутренней памятью человека.
Обработка информации может осуществляться путем:
■ математических вычислений, логических рассуждений (например, решение задачи);
■ исправления или добавления информации (например, исправление орфографических ошибок);
■ изменения формы представления информации (например, замена текста графическим изображением);
■ кодирования информации (например, перевод текста с одного языка на другой);
■ упорядочения, структурирования информации (например, сортировка фамилий по алфавиту).
Вид обрабатываемой информации может быть различным, и правила обработки могут быть разными. Автоматизировать процесс обработки можно лишь в том случае, когда информация представлена специальным образом, а правила обработки четко определены.
Передача информации является информационным процессом, в ходе которого информация переносится с одного информационного носителя на другой.
Процесс передачи информации, как ее хранение и обработка, также невозможен без носителя информации. В примере о школьнике в тот момент, когда он читает условие задачи, информация передается с бумаги (с внешнего информационного носителя) в биологическую память школьника (на внутренний информационный носитель). Причем процесс передачи информации происходит с помощью отраженного от бумаги света - волны, которая является носителем информации.
Процесс передачи информации происходит между источником информации , который ее передает, и приемником информации , который ее принимает. Например, книга является источником информации для читающего ее человека, а читающий книгу человек - приемником информации. Передача информации от источника к приемнику осуществляется по каналу связи (рис.11). Каналом связи могут быть воздух, вода, металлические и оптоволоконные провода.
Рис. 11. Передача информации
Между источником и приемником информации может существовать обратная связь . В ответ на полученную информацию приемник может передавать информацию источнику. Если источник является одновременно и приемником информации, а приемник является источником, то такой процесс передачи информации называется обменом информацией.
В качестве примера рассмотрим устный ответ ученика учите лю на уроке. В этом случае источником информации являете! ученик, а приемником информации - учитель. Источник и приемник информации имеют носители информации - биологиче скую память. В процессе ответа ученика учителю происходи1: передача информации из памяти ученика в память учителя Каналом связи между учеником и учителем является воздух а процесс передачи информации осуществляется с помощью носителя информации- акустической волны. Если учитель ш только слушает, но и корректирует ответ ученика, а ученик учитывает замечания учителя, то между учителем и учеником происходит обмен информацией.
Информация передается по каналу связи с определенной скоростью, которая измеряется количеством передаваемой информации за единицу времени (бит/с). Реальная скорость передач* информации не может быть больше максимально возможно* скорости передачи информации по данному каналу связи, которая называется пропускной способностью канала связи и зависит от его физических свойств.
Скорость передачи информации - количество информации, передаваемое за единицу времени.
Пропускная способность канала связи - максимально возможная скорость передачи информации по данному каналу связи.
По каналу связи информация передается с помощью сигналов. Сигнал - это физический процесс, соответствующий какому-либо событию и служащий для передачи сообщения об этом событии по каналу связи. Примерами сигналов являются взмахи флажками, мигания ламп, запуски сигнальных "ракет, телефонные звонки. Сигнал может передаваться с помощью волн. Например, радиосигнал передается электромагнитной волной, а звуковой сигнал - акустической волной. Преобразование сообщения в сигнал, который может быть передан по каналу связи от источника к приемнику информации, происходит посредством кодирования. Преобразование сигнала в сообщение, которое будет понятно приемнику информации, выполняется с помощью декодирования (рис. 12).
Рис. 12. Передача сигналов
Кодирование и декодирование может осуществляться как живым существом (например, человеком, животным), так и техническим устройством (например, компьютером, электронным переводчиком).
В процессе передачи информации возможны искажения или потери информации под воздействием помех, которые называются шумом . Шум возникает из-за плохого качества каналов связи или их незащищенности. Существуют разные способы защиты от шума, например техническая защита каналов связи или многократная передача информации.
Например, из-за шума улицы, доносящегося из открытого окна, ученик может не расслышать часть передаваемой учителем звуковой информации. Для того чтобы ученик услышал объяснение учителя без искажений, можно заранее закрыть окно или попросить учителя повторить сказанное.
Сигнал может быть непрерывным или дискретным. Непрерывный сигнал плавно меняет свои параметры во времени. Примером непрерывного сигнала являются изменения атмосферного давления, температуры воздуха, высоты Солнца над горизонтом. Дискретный сигнал скачкообразно меняет свои параметры и принимает конечное число значений в конечном числе моментов времени. Сигналы, представленные в виде отдельных знаков, являются дискретными. Например, сигналы азбуки Морзе, сигналы, служащие для передачи текстовой и числовой информации, - это дискретные сигналы. Поскольку каждому отдельному значению дискретного сигнала можно поставить в соответствие определенное число, то дискретные сигналы иногда называют цифровыми.
Сигналы одного вида могут быть преобразованы в сигналы другого вида. Например, график функции (непрерывный сигнал) может быть представлен в виде таблицы отдельных значений (дискретный сигнал). И наоборот, зная значения функции для разных значений аргументов, можно построить график функции по точкам. Звучащую музыку, которая передается непрерывным сигналом, можно представить в виде дискретной нотной записи. И наоборот, по дискретным нотам можно сыграть непрерывное музыкальное произведение. Во многих случаях преобразования одного вида сигнала в другой могут приводить к потере части информации.
Существуют технические устройства, которые работают с непрерывными сигналами (например, ртутный термометр, микрофон, магнитофон), и технические устройства, работающие с дискретными сигналами (например, проигрыватель для компакт-дисков, цифровой фотоаппарат, сотовый телефон). Компьютер может работать как с непрерывными, так и дискретными сигналами.
Хранение информации
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Хранение информации |
| Рубрика (тематическая категория) | Технологии |
Хранение и накопление являются одними из базовых действий, осуществляемых над информацией и главным средством обеспечения ее доступности в течение некоторого промежутка времени. Сегодня определяющим направлением реализации этой операции является концепция базы данных и склада (хранилища) данных.
База данных должна быть определена как совокупность взаимосвязанных данных, используемых несколькими пользователями и хранящихся с регулируемой избыточностью. Хранимые данные не зависят от программ пользователей, для модификации и внесения изменений применяется общий управляющий метод.
Банк данных - система, представляющая определенные услуги по хранению и поиску данных определенной группе пользователей по определенной тематике.
Система баз данных - совокупность управляющей системы, прикладного программного обеспечения, базы данных, операционной системы и технических средств, обеспечивающих информационное обслуживание пользователей.
Хранилище данных (ХД, используют также термины Data Warehouse, ʼʼсклад данныхʼʼ, ʼʼинформационное хранилищеʼʼ) - это база, хранящая данные, агрегированные по многим измерениям. Основные отличия ХД от БД: агрегирование данных; данные из ХД никогда не удаляются; пополнение ХД происходит на периодической основе; формирование новых агрегатов данных, зависящих от старых - автоматическое; доступ к ХД осуществляется на базе многомерного куба или гиперкуба.
Альтернативой хранилищу данных является концепция витрин данных (Data Mart). Витрины данных - множество тематических БД, содержащих информацию, относящуюся к отдельным информационным аспектам предметной области.
Еще одним важным направлением развития баз данных являются репозитарии. Репозитарий, в упрощенном виде, можно рассматривать просто как базу данных, предназначенную для хранения не пользовательских, а системных данных. Технология репозитариев проистекает из словарей данных, которые по мере обогащения новыми функциями и возможностями приобретали черты инструмента для управления метаданными.
Каждый из участников действия (пользователь, группа пользователей, ʼʼфизическая памятьʼʼ) имеет свое представление об информации
По отношению к пользователям применяют трехуровневое представление для описания предметной области: концептуальное, логическое и внутреннее (физическое).
Концептуальный уровень связан с частным представлением данных группы пользователей в виде внешней схемы, объединяемых общностью используемой информации. Каждый конкретный пользователь работает с частью БД и представляет ее в виде внешней модели. Этот уровень характеризуется разнообразием используемых моделей: модель ʼʼсущность-связьʼʼ (ER-модель, модель Чена), бинарные и инфологические модели, семантические сети.
Логический уровень является обобщенным представлением данных всех пользователей в абстрактной форме. Используются три вида моделей: иерархические, сетевые и реляционные.
Сетевая модель является моделью объектов-связей, допускающей только бинарные связи ʼʼмногие к одномуʼʼ и использует для описания модель ориентированных графов.
Иерархическая модель является разновидностью сетевой, являющейся совокупностью деревьев (лесом).
Реляционная модель использует представление данных в виде таблиц (реляций), в ее базе лежит математическое понятие теоретико-множественного отношения, она базируется на реляционной алгебре и теории отношений.
Физический (внутренний) уровень связан со способом фактического хранения данных в физической памяти ЭВМ. Во многом определяется конкретным методом управления. Основными компонентами физического уровня являются хранимые записи, объединяемые в блоки; указатели, необходимые для поиска данных; данные переполнения; промежутки между блоками; служебная информация.
По наиболее характерным признакам БД можно классифицировать следующим образом:
по способу хранения информации:
‣‣‣ интегрированные;
‣‣‣ распределенные;
по типу пользователя
‣‣‣ монопользовательские;
‣‣‣ многопользовательские;
по характеру использования данных:
‣‣‣ прикладные;
‣‣‣ предметные.
Сегодня при проектировании БД используют два подхода. Первый из них основан на стабильности данных, что обеспечивает наибольшую гибкость и адаптируемость к используемым приложениям. Применение такого подхода целесообразно в тех случаях, когда не предъявляются жесткие требования к эффективности функционирования (объему памяти и продолжительности поиска), существует большое число разнообразных задач с изменяемыми и непредсказуемыми запросами.
Второй подход базируется на стабильности процедур запросов к БД и является предпочтительным при жестких требованиях к эффективности функционирования, особенно это касается быстродействия.
Другим важным аспектом проектирования БД является проблема интеграции и распределения данных. Господствовавшая до недавнего времени концепция интеграции данных при резком увеличении их объёма, оказалась несостоятельной. Этот факт, а также увеличение объёмов памяти внешних запоминающих устройств при их удешевлении, широкое внедрение сетей передачи данных способствовало внедрению распределенных БД. Распределение данных по месту их использования может осуществляться различными способами:
1.Копируемые данные. Одинаковые копии данных хранятся в различных местах использования, так как это дешевле передачи данных. Модификация данных контролируется централизованно.
2.Подмножество данных. Группы данных, совместимые с исходной базой данных, хранятся отдельно для местной обработки.
3.Реорганизованные данные. Данные в системе интегрируются при передаче на более высокий уровень.
4.Секционированные данные. На различных объектах используются одинаковые структуры, но хранятся разные данные.
5.Данные с отдельной подсхемой. На различных объектах используются различные структуры данных, объединяемые в интегрированную систему.
6.Несовместимые данные. Независимые базы данных, спроектированные без координации, требующие объединения.
Важное влияние на процесс создания БД оказывает внутреннее содержание информации. Существует два направления:
‣‣‣ прикладные БД, ориентированные на конкретные приложения, к примеру, должна быть создана БД для учета и контроля поступления материалов;
‣‣‣ предметные БД, ориентированные на конкретный класс данных, к примеру, предметная БД ʼʼМатериалыʼʼ, которая должна быть использована для различных приложений.
Конкретная реализация системы баз данных с одной стороны определяется спецификой данных предметной области, отраженной в концептуальной модели, а с другой стороны типом конкретной СУБД (МБД), устанавливающей логическую и физическую организацию.
Для работы с БД используется специальный обобщенный инструментарий в виде СУБД (МБД), предназначенный для управления БД и обеспечения интерфейса пользователя.
Основные стандарты СУБД:
‣‣‣ независимость данных на концептуальном, логическом, физическом уровнях;
‣‣‣ универсальность (по отношению к концептуальному и логическому уровням, типу ЭВМ);
‣‣‣ совместимость, неизбыточность;
‣‣‣ безопасность и целостность данных;
‣‣‣ актуальность и управляемость.
Существуют два базовых направления реализации СУБД: программное и аппаратное.
Программная реализация (в дальнейшем СУБД) представляет собой набор программных модулей, работает под управлением конкретной ОС и выполняет следующие функции:
· описание данных на концептуальном и логическом уровнях;
· загрузку данных;
· хранение данных;
· поиск и ответ на запрос (транзакцию);
· внесение изменений;
· обеспечение безопасности и целостности.
· обеспечивает пользователя следующими языковыми средствами:
o языком описания данных (ЯОД);
o языком манипулирования данными (ЯМД);
o прикладным (встроенным) языком данных (ПЯД, ВЯД).
Аппаратная реализация предусматривает использование так называемых машин баз данных (МБД). Их появление вызвано возросшими объёмами информации и требованиями к скорости доступа. Слово ʼʼмашинаʼʼ в термине МБД означает вспомогательный периферийный процессор.
Размещено на реф.рф
Термин ʼʼкомпьютер БДʼʼ - автономный процессор баз данных или процессор, поддерживающий СУБД.
Основные направления МБД:
‣‣‣ параллельная обработка;
‣‣‣ распределенная логика;
‣‣‣ ассоциативные ЗУ;
‣‣‣ конвейерные ЗУ;
‣‣‣ фильтры данных и др.
Совокупность процедур проектирования БД можно объединить в четыре этапа. На этапе формулирования и анализа требований устанавливаются цели организации, определяются требования к БД. Эти требования документируются в форме, доступной конечному пользователю и проектировщику БД. Обычно при этом используется методика интервьюирования персонала различных уровней управления.
Этап концептуального проектирования состоит в описании и синтезе информационных требований пользователей в первоначальный проект БД. Результатом этого этапа является высокоуровневое представление информационных требований пользователей на базе различных подходов.
В процессе логического проектирования высокоуровневое представление данных преобразуется в структуре используемой СУБД. Полученная логическая структура БД должна быть оценена количественно с помощью различных характеристик (число обращений к логическим записям, объём данных в каждом приложении, общий объём данных и т.д.). На базе этих оценок логическая структура должна быть усовершенствована с целью достижения большей эффективности.
На этапе физического проектирования решаются вопросы, связанные с производительностью системы, определяются структуры хранения данных и методы доступа.
Весь процесс проектирования БД является итеративным, при этом каждый этап воспринимается как совокупность итеративных процедур, в результате выполнения которых получают соответствующую модель.
Взаимодействие между этапами проектирования и словарной системой крайне важно рассматривать отдельно. Процедуры проектирования могут использоваться независимо в случае отсутствия словарной системы. Сама словарная система может рассматриваться как элемент автоматизации проектирования.
Этап расчленения БД связан с разбиением ее на разделы и синтезом различных приложений на базе модели. Основными факторами, определяющими методику расчленения, являются: размер каждого раздела (допустимые размеры); модели и частоты использования приложений; структурная совместимость; факторы производительности БД. Связь между разделом БД и приложениями характеризуется идентификатором типа приложения, идентификатором узла сети, частотой использования приложения и его моделью.
Модели приложений бывают классифицированы следующим образом:
1. Приложения, использующие единственный файл.
2. Приложения, использующие несколько файлов, в том числе:
‣‣‣ допускающие независимую параллельную обработку;
‣‣‣ допускающие синхронизированную обработку.
Сложность реализации этапа размещения БД определяется многовариантностью. По этой причине на практике рекомендуется в первую очередь рассмотреть возможность использования определенных допущений, упрощающих функции СУБД, к примеру, допустимость временного рассогласования БД, осуществление процедуры обновления БД из одного узла и др.
Размещено на реф.рф
Такие допущения оказывают большое влияние на выбор СУБД и рассматриваемую фазу проектирования.
Средства проектирования и оценочные критерии используются на всех стадиях разработки. Любой метод проектирования (аналитический, эвристический, процедурный), реализованный в виде программы, становится инструментальным средством проектирования, практически не подверженным влиянию стиля проектирования.
Сегодня неопределенность при выборе критериев является наиболее слабым местом в проектировании БД. Это связано с трудностью описания и идентификации бесконечного числа альтернативных решений. При этом следует иметь в виду, что существует много признаков оптимальности, являющихся неизмеримыми, им трудно дать количественную оценку или представить их в виде целевой функции. По этой причине оценочные критерии принято делить на количественные и качественные. Наиболее часто используемые критерии оценки БД, сгруппированные в такие категории, представлены ниже.
Количественные критерии: время, крайне важно е для ответа на вопрос, стоимость модификации, стоимость памяти, время на создание, стоимость на реорганизацию.
Качественные критерии: гибкость, адаптивность, доступность для новых пользователей, совместимость с другими системами, возможность конвертирования в другую вычислительную среду, возможность восстановления, возможность распределения и расширения.
Трудность в оценке проектных решений связана также с различной чувствительностью и временем действия критериев. К примеру, критерий эффективности обычно является краткосрочным и чрезвычайно чувствительным к проводимым изменениям, а такие понятия, как адаптируемость и конвертируемость, проявляются на длительных временных интервалах и менее чувствительны к воздействию внешней среды.
Предназначение склада данных - информационная поддержка принятия решений, а не оперативная обработка данных. Потому база данных и склад данных не являются одинаковыми понятиями.
Хранение информации - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Хранение информации" 2017, 2018.
