Министерство науки и образования Украины
Славянский государственный педагогический университет
на тему:
Хранение информации
Студента 3 курса
Шрам Сергея
Славянск
2003
2. Хранение информации, Компьютер, программа, интерфейс
Персональный компьютер — это электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и передачи информации .
электронный
автоматизация.
компьютер работает автоматически
программным интерфейсом.
аппаратным интерфейсом.
Состав компьютерной системы
модульный.
Устройства компьютера бывают внешние и внутренние. Блоки внешних устройств мы видим на столе и можем их потрогать. К ним относятся:
- системный блок (в нем хранятся внутренние устройства);
- монитор (служит для выдачи информации в текстовом или графическом виде);
- клавиатура (служит для ввода символов и команд);
- манипулятор «мышь» (предназначен для ввода команд).
периферийным оборудованием.
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.
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.
Оперативная память компьютера
оперативной памятью.
Передача,преобразование,хранение и использование информации в технике
... обработки, хранения и передачи информации и по сей день, но так как в наши дни информации становится все больше, то и компьютеры претерпевают значительные изменения. Для удобства пользователей стали выпускаться, переносные и карманные компьютеры, подключенные ...
У каждой ячейки есть свои адрес. Можно считать, что это как бы номер ячейки поэтому такие ячейки еще называют адресными ячейками. Когда компьютер отправляет данные на хранение в оперативную память он запоминает адреса в которые эти данные помещены. Обращаясь к адресной ячейке компьютер находит в ней байт данных.
Данные в оперативной памяти хранятся байтами. Количество байтов которые можно сохранить в оперативной памяти зависит от ее объема. Объем оперативной памяти измеряют килобайтами (Кбайт) или мега байтами (Мбайт).
| 0 | 1 | 2 | . . . . . . . . . . . | 255 | |
| 0 | 00000 | 00001 | 00002 | . . . . . . . . . . . | 00255 |
| 1 | 00256 | 00257 | 00258 | . . . . . . . . . . . | 00511 |
| 2 | 00512 | 00513 | 00514 | . . . . . . . . . . . | 00767 |
|
|
|
|
|
|
|
| 255 | 65280 | 65281 | 65282 | .
. . . . . . . . . . |
65535 |
Двумя байтами (от 0 до 255) можно записать адрес для 65 536 ячеек памяти for 0 до 65535).
Для большего количества ячеек адрес должен иметь больше байтов.
Условно считаю, что килобайт равен тысяче байтов. На самом деле 1 Кбайт равен 2 10 то есть 1024 байтам.
Точно так же считают, что один мегабайт равен тысяче килобайтов или миллиону байтов хотя более точно 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1 048 576 байтам (2 20 ).
Регенерация оперативной памяти
битовых ячеек.
Заряды не могут храниться в ячейках долго — они «стекают». Всего за несколько десятых долей секунды заряд в ячейке уменьшается настолько, что данные утрачиваются.
регенерацией оперативной памяти.
Регенерация памяти происходит очень быстро. Мы не замечаем, как каждую секунду несколько раз обновляются мегабайты памяти, но стоит только на мгновение отключить питание компьютера, как регенерация прекратится. Даже кратковременное исчезновение напряжения в сети приводит к стиранию оперативной памяти и «сбросу» компьютера.
Память на магнитных дисках
Микросхемы оперативной памяти запоминают и выдают данные очень быстро, поэтому они хороши для обработки информации, но для длительного хранения данных они не годятся — здесь нужны другие способы.
Когда человеку надо что-то прочно запомнить, он использует записную книжку. Компьютер тоже имеет «записные книжки» — это магнитные диски.
Гибкие диски (дискеты), Структура данных на магнитном диске
Чтобы данные можно было не только записать на жесткий диск, а потом еще и прочитать, надо точно знать, что и куда было записано. У всех данных должен быть адрес. У каждой книги в библиотеке есть свой зал, стеллаж, полка и инвентарный номер — это как бы ее адрес. По такому адресу книгу можно найти. Все данные, которые записываются на жесткий диск, тоже должны иметь адрес, иначе их не разыскать.
Файл — наименьшая единица хранения данных.
Чтобы у каждого файла на диске был свой адрес, диск разбивают на дорожки, а дорожки, в свою очередь, разбивают на секторы. Размер каждого сектора стандартен и равен 512 байтам. Разбиение диска на дорожки и секторы называется форматированием диска. Его выполняют служебные программы. Форматирование диска чем-то похоже на разлиновывание тетради. Как и для тетради, форматирование диска нужно выполнить только один раз.
Если таблица размещения файлов почему-то будет повреждена, то информация, имевшаяся на диске, может быть утрачена. На самом деле она там, конечно, остается, но к ней нельзя обратиться. Поэтому таблица размещения файлов для надежности дублируется. У нее есть копия, и при любых повреждениях компьютер сам восстанавливает эту таблицу. Благодаря этому с компьютером можно работать годами и не терять данные.
Сколько файлов может поместиться на жестком диске? Ответ кажется простым. Чем больше диск и чем меньше файлы, тем больше их поместится. До недавних пор так обычно и считали, но в последние годы, когда размеры жестких дисков стали очень большими, с размещением файлов, как ни странно, появились проблемы.
У каждого файла есть свой адрес. Этот адрес записан в таблице размещения файлов двухбайтным числом, то есть, на запись этого адреса предоставлено 16 битов. (Кстати, поэтому таблицу размещения файлов еще называют FAT 16). Мы уже знаем, что с помощью 16 битов можно выразить 216 (65536) разных значений. Это значит, что файлам на жестком диске не может быть предоставлено более, чем 65 536 разных адресов (и самих файлов не может быть более 65536).
Современные жесткие диски имеют очень большие объемы, и им не хватает такого количества адресов. Если, например, размер диска 2 Гбайт (два миллиарда байтов), то на каждый адрес приходится 2 Гбайт / 65 536 = 32 Кбайт.
Представьте себе, что в городе строят только квартиры размером в 32 000 комнат. В таком помещении можно разместить целую армию, но когда семья из трех человек придет получать жилплощадь, ей тоже придется выдавать такую же квартиру. И даже один человек тоже получит 32 тысячи комнат.
каждый файл должен иметь собственный уникальный адрес.
минимальный размер адресуемого пространства.
У современных дисков кластер намного больше сектора, который равен 0,5 Кбайт. В одном кластере могут содержаться десятки секторов, и, каким бы маленьким ни был файл, он все равно займет целый кластер, и все неиспользуемые секторы в нем просто пропадут.
Связь между размером жесткого диска и размером кластера
| Объем диска | Размер кластера |
| Менее 32 Мбайт | 512 байт |
| 32 Мбайт … 64 Мбайт | 1 Кбайт |
| 64 Мбайт … 128 Мбайт | 2 Кбайт |
| 128 Мбайт … 256 Мбайт | 4 Кбайт |
| 256 Мбайт … 512 Мбайт | 8 Кбайт |
| 512 Мбайт … 1 Гбайт | 16 Кбайт |
| 1 Гбайт … 2 Гбайт | 32 Кбайт |
В ближайшее время компьютеры перейдут на новую систему записи адреса файла на жестком диске, которая называется FAT 32. По названию нетрудно догадаться, что в этой системе адрес записывается не двумя байтами, а четырьмя (32 бита).
Тогда адресов станет намного больше, а размеры отдельных кластеров — меньше. Нерациональные потери намного уменьшатся.
Файловая система FAT 32 реализована в новой операционной системе Windows 98. Компьютеры, которые работают в этой системе, гораздо рациональнее используют жесткие диски.
Размеры кластеров для
| Объем диска | Размер кластера |
| 513 Мбайт … 8 Гбайт | 4 Кбайт |
| 8 Гбайт … 16 Гбайт | 8 Кбайт |
| 16 Гбайт … 32 Гбайт | 16 Кбайт |
| Более 32 Гбайт | 32 Кбайт |
Диски физические и логические
Все, кто работают с компьютером, привыкли ценить рабочее место на жестком диске. Чем больше диск, тем больше полезных и интересных программ и данных можно на нем разместить. С другой стороны, получается, что чем больше жесткий диск, тем больше места на нем пропадает впустую из-за несовершенной системы адресации файлов.
логический жесткий диск.
устройство физическое.
Каждый логический диск имеет собственную таблицу размещения файлов, поэтому на нем действует своя система адресации. В итоге потери из-за размеров кластеров становятся меньше.
Имена дисков
Каждый диск, присутствующий на компьютере, имеет уникальное имя. Неважно, что это за диск: физический, или логический, или еще какой (забегая вперед, скажем, что бывают и другие виды дисков) — у него обязательно должно быть имя. Имя диска состоит из одной буквы английского алфавита и двоеточия, например А: или, скажем, F:.
Когда на компьютере устанавливается новый жесткий диск, он получает букву, следующую за последней использованной буквой. То же самое происходит и при создании нового логического диска на уже установленном физическом диске.
Буквой А: общепринято обозначать дисковод для гибких дисков.
Буквой С: обозначается первый жесткий диск. Следующий диск получает букву D:, потом Е: и так далее.
Здесь пропущена буква В:. Она зарезервирована на тот случай, что в компьютере может быть не один, а два дисковода гибких дисков.
Адрес файла. Понятие о каталоге
Тот факт, что на жестком диске (физическом или логическом) можно сохранить более 65 тысяч разных файлов, еще не означает, что именно так и надо поступать. В портфель тоже можно положить пятьсот отдельных листочков, но так не делают. С тетрадками и книжками работать удобнее.
каталоги.
Например, на диске С: можно создать следующие каталоги:
С:\Проекты
С:\Статьи
С:\Архивы
вложенным.
В каталоге \Проекты можно создать, например, каталоги \Авиация, \Космос, \Компьютеры, а внутри каталога \Космос можно создать каталоги \Венера, \Марс и прочие. Тогда файл, в котором хранится картинка с вулканами Венеры, полученная из Интернета, может иметь следующий адрес:
С:\Проекты\Космос\Венера\имя файла
С тем, как правильно записываются имена файлов, мы познакомимся позже, когда узнаем, что такое операционная система. Дело в том, что в разных операционных системах разные правила записи имен файлов.
Адрес файла
Контрольные вопросы
1. Назовите общие черты информатики и других известных вам наук.
2. Можно ли считать квадрат цифровым представлением окружности? Можно ли считать правильный восьмиугольник (шестнадцатиугольник) цифровым представлением окружности?Как вы думаете, в чем между ними разница?
3. Двоичный код использует биты (0 или 1) для представления информации. Можете ли вы привести пример из жизни, где используется троичное кодирование?
4. В байте 8 битов, и потому байтом можно выразить числа от 0 до 255. Какие числа можно было бы выразить байтом, в котором только 6 битов?
5. Если компьютер одновременно отображает на экране 16 разных цветов, то сколько битов данных необходимо на кодирование цвета каждой точки экрана? Сколько в этом случае потребуется байтов, чтобы запомнить в компьютере квадратный рисунок, длина стороны которого равна 100 точкам?
6. Что общего в записи текстовой, графической и музыкальной информации двоичным кодом? В чем вы видите разницу?
7. Информацию на компьютере хранят в виде файлов. Как вы думаете, в каком случае роль файла важнее: при записи информации или при ее чтении?
интерфейс
9. В чем вы видите достоинства и недостатки оперативной памяти компьютера? В чем достоинства и недостатки гибких и жестких дисков?
10. Устройства для хранения данных на магнитных лентах работают крайне медленно. Как вы думаете, почему люди готовы с этим мириться?
