Что используется для хранения данных на компьютере

Обновлено: 21.11.2024

Компьютеры используют различные устройства хранения данных, которые классифицируются по двум признакам: во-первых, сохраняют ли они данные при отсутствии электричества, а во-вторых, насколько близко они расположены к процессору (ЦП). Оба типа хранилища необходимы на всех компьютерах. В персональном компьютере память не сохраняет данные при отключении электричества, но при включенном обеспечивает быстрый доступ к открытым файлам. Однако накопитель позволяет хранить данные постоянно, поэтому они доступны при каждом включении компьютера.

Энергонезависимое и энергонезависимое хранилище

Первая классификация компьютерных хранилищ данных — энергозависимая и энергонезависимая. Примером энергозависимого хранилища является память (ОЗУ), в которой данные хранятся только до тех пор, пока устройство не обесточится. Оперативная память позволяет вашему компьютеру открывать несколько файлов и мгновенно получать доступ к любому из них. Другими примерами энергозависимых запоминающих устройств являются калькуляторы.

Энергонезависимое хранилище – это хранилище, в котором данные сохраняются даже при отсутствии питания устройства. Примером может служить жесткий диск (HDD) или твердотельный накопитель (SSD), на котором хранятся все данные, сохраненные на вашем компьютере. Есть и другие энергонезависимые хранилища, такие как DVD или флешки. Подробнее о разнице между памятью и хранилищем читайте здесь.

Иерархия хранилища

Компьютерные устройства хранения данных также классифицируются по удаленности от процессора. Ближайшее хранилище — это память или ОЗУ. Это единственный вид хранилища данных, который напрямую обращается к ЦП. Память включает в себя регистры процессора и кэш процессора, но они включены в модуль памяти.

Память — это энергозависимая память, поэтому любая информация, попадающая в память, должна быть записана на основное запоминающее устройство для постоянного хранения. Поскольку данные передаются из памяти на устройство хранения, оно считается дополнительным хранилищем.

Для большинства персональных компьютеров дополнительное хранилище является основным устройством хранения данных. Жесткий диск или твердотельный накопитель содержит все данные; файлы, фотографии, программы, музыку и фильмы, которые пользователь хочет сохранить. Съемные внешние устройства хранения данных, такие как флэш-накопители, компакт-диски и DVD-диски с возможностью чтения и записи, также являются вторичным хранилищем. Однако компьютер не может работать без накопителя. На накопителе также хранится вся информация, необходимая компьютеру для работы.

Третичное хранилище – это компьютерное хранилище данных, в котором используются съемные носители, например ленточный накопитель, а для извлечения данных используется робот. Это редко используется в личных приложениях.

Заключение

В обычном использовании жесткий диск или твердотельный накопитель обычно называют накопителем. Поскольку память энергозависима, ее трудно рассматривать как запоминающее устройство. А поскольку персональные компьютеры редко используют третичную память, накопитель является основным и часто единственным энергонезависимым устройством хранения данных на компьютере. Узнайте больше о разнице между жесткими дисками и твердотельными накопителями.

© Micron Technology, Inc., 2018. Все права защищены. Информация, продукты и/или технические характеристики могут быть изменены без предварительного уведомления. Ни Crucial, ни Micron Technology, Inc. не несут ответственности за упущения или ошибки в типографике или фотографии. Micron, логотип Micron, Crucial и логотип Crucial являются товарными знаками или зарегистрированными товарными знаками Micron Technology, Inc. Все остальные товарные знаки и знаки обслуживания являются собственностью соответствующих владельцев.

Энергонезависимое и энергонезависимое хранилище

Иерархия хранилища

Компьютерные устройства хранения данных также классифицируются по удаленности от процессора.Ближайшее хранилище — это память или ОЗУ. Это единственный вид хранилища данных, который напрямую обращается к ЦП. Память включает в себя регистры процессора и кэш процессора, но они включены в модуль памяти.

Заключение

Хранилище данных — это магнитный, оптический или механический носитель, который записывает и сохраняет цифровую информацию для текущих или будущих операций.

Хранение данных определено

Существует два типа цифровой информации: входные и выходные данные. Пользователи предоставляют входные данные. Компьютеры предоставляют выходные данные. Но центральный процессор компьютера не может ничего вычислить или выдать выходные данные без участия пользователя.

Пользователи могут вводить входные данные непосредственно в компьютер. Однако в начале компьютерной эры они обнаружили, что постоянный ввод данных вручную отнимает много времени и энергии. Одним из краткосрочных решений является компьютерная память, также известная как оперативная память (ОЗУ). Но его емкость и объем памяти ограничены. Память только для чтения (ПЗУ), как следует из названия, данные можно только читать, но не обязательно редактировать. Они управляют основными функциями компьютера.

Несмотря на прогресс в компьютерной памяти с динамической ОЗУ (DRAM) и синхронной динамической ОЗУ (SDRAM), они по-прежнему ограничены стоимостью, объемом и сохранением памяти. Когда компьютер выключается, снижается и способность оперативной памяти сохранять данные. Решение? Хранилище данных.

Благодаря месту для хранения данных пользователи могут сохранять данные на устройство. И если компьютер выключается, данные сохраняются. И вместо того, чтобы вручную вводить данные в компьютер, пользователи могут указать компьютеру извлекать данные с устройств хранения. Компьютеры могут считывать входные данные из различных источников по мере необходимости, а затем создавать и сохранять выходные данные в тех же источниках или в других местах хранения. Пользователи также могут делиться хранилищем данных с другими.

Сегодня организациям и пользователям требуется хранилище данных для удовлетворения современных вычислительных потребностей высокого уровня, таких как проекты с большими данными, искусственный интеллект (ИИ), машинное обучение и Интернет вещей (IoT). И другая сторона необходимости хранения огромных объемов данных — это защита от потери данных из-за аварии, сбоя или мошенничества. Таким образом, чтобы избежать потери данных, организации также могут использовать хранилище данных в качестве решения для резервного копирования.

Как работает хранилище данных.
Проще говоря, современные компьютеры или терминалы подключаются к устройствам хранения либо напрямую, либо через сеть. Пользователи инструктируют компьютеры о доступе к данным и сохранении данных на этих устройствах хранения. Однако на фундаментальном уровне существует две основы хранения данных: форма, в которой данные принимаются, и устройства, на которых данные записываются и хранятся.

Устройства хранения данных

Для хранения данных независимо от формы пользователям необходимы запоминающие устройства. Устройства для хранения данных делятся на две основные категории: локальное хранилище и сетевое хранилище.

Хранилище с прямым подключением, также известное как хранилище с прямым подключением (DAS), следует из названия. Это хранилище часто находится в непосредственной близости и напрямую связано с вычислительной машиной, обращающейся к нему. Часто это единственная подключенная к нему машина. DAS также может предоставлять достойные услуги локального резервного копирования, но совместное использование ограничено. Устройства DAS включают гибкие диски, оптические диски — компакт-диски (CD) и цифровые видеодиски (DVD) — жесткие диски (HDD), флэш-накопители и твердотельные накопители (SSD).

Сетевое хранилище позволяет нескольким компьютерам получать к нему доступ через сеть, что упрощает обмен данными и совместную работу. Возможности внешнего хранилища также делают его более подходящим для резервного копирования и защиты данных. Двумя распространенными настройками сетевого хранилища являются сетевое хранилище (NAS) и сеть хранения данных (SAN).

NAS часто представляет собой отдельное устройство, состоящее из избыточных контейнеров хранения или избыточного массива независимых дисков (RAID). Хранилище SAN может представлять собой сеть из нескольких устройств различных типов, включая SSD и флэш-накопители, гибридное хранилище, гибридное облачное хранилище, программное обеспечение и устройства для резервного копирования, а также облачное хранилище. Вот чем отличаются NAS и SAN:

NAS

Одно устройство хранения или RAI
Система хранения файлов
Сеть TCP/IP Ethernet
Ограниченное количество пользователей
Ограниченная скорость
Ограниченные возможности расширения
Более низкая стоимость и простота настройки

САН

Сеть из нескольких устройств
Блочная система хранения
Сеть Fibre Channel
Оптимизировано для нескольких пользователей
Более высокая производительность
Широкие возможности расширения
Более высокая стоимость и сложная настройка

Типы устройств хранения

SSD и флэш-память

Флэш-память – это твердотельная технология, в которой для записи и хранения данных используются микросхемы флэш-памяти. Флэш-накопитель на твердотельном диске (SSD) хранит данные с помощью флэш-памяти. По сравнению с жесткими дисками твердотельная система не имеет движущихся частей и, следовательно, имеет меньшую задержку, поэтому требуется меньшее количество твердотельных накопителей. Поскольку большинство современных твердотельных накопителей основаны на флэш-памяти, флэш-память является синонимом твердотельной системы.

Гибридное хранилище

Твердотельные накопители и флеш-накопители обеспечивают более высокую пропускную способность, чем жесткие диски, но массивы на флэш-дисках могут быть более дорогими. Многие организации применяют гибридный подход, сочетая скорость флэш-памяти с емкостью жестких дисков. Сбалансированная инфраструктура хранения данных позволяет компаниям применять подходящие технологии для различных потребностей в хранении данных. Он предлагает экономичный способ перехода от традиционных жестких дисков без перехода на флэш-память.

Облачное хранилище

Облачное хранилище представляет собой экономичную масштабируемую альтернативу хранению файлов на локальных жестких дисках или в сетях хранения данных. Поставщики облачных услуг позволяют вам сохранять данные и файлы в удаленном месте, к которому вы получаете доступ через общедоступный Интернет или выделенное частное сетевое соединение. Поставщик размещает, защищает, управляет и обслуживает серверы и связанную с ними инфраструктуру, а также обеспечивает доступ к данным в любое время, когда вам это нужно.

Гибридное облачное хранилище

Хранилище гибридного облака сочетает в себе элементы частного и общедоступного облака. Благодаря гибридному облачному хранилищу организации могут выбирать, в каком облаке хранить данные. Например, строго регулируемые данные, к которым предъявляются строгие требования по архивированию и репликации, обычно больше подходят для среды частного облака. В то время как менее конфиденциальные данные могут храниться в общедоступном облаке. Некоторые организации используют гибридные облака, чтобы дополнить свои внутренние сети хранения общедоступным облачным хранилищем.

Программное обеспечение и устройства для резервного копирования

Хранилище резервных копий и устройства защищают данные от потери в случае аварии, сбоя или мошенничества. Они периодически делают копии данных и приложений на отдельном вторичном устройстве, а затем используют эти копии для аварийного восстановления. Устройства резервного копирования варьируются от жестких дисков и твердотельных накопителей до ленточных накопителей и серверов, но хранилище резервных копий также может предлагаться как услуга, также известная как резервное копирование как услуга (BaaS). Как и большинство решений как услуга, BaaS предоставляет недорогой вариант защиты данных, сохраняя их в удаленном расположении с возможностью масштабирования.

Формы хранения данных

Данные можно записывать и хранить в трех основных формах: хранилище файлов, хранилище блоков и хранилище объектов.

Хранение файлов

Файловое хранилище, также называемое хранилищем на уровне файлов или файловым хранилищем, представляет собой иерархическую методологию хранения, используемую для организации и хранения данных. Другими словами, данные хранятся в файлах, файлы организованы в папки, а папки организованы в виде иерархии каталогов и подкаталогов.

Блокировать хранилище

Блочное хранилище, иногда называемое хранилищем на уровне блоков, представляет собой технологию, используемую для хранения данных в блоках.Затем блоки сохраняются как отдельные части, каждая из которых имеет уникальный идентификатор. Разработчики предпочитают блочное хранилище для вычислительных ситуаций, требующих быстрой, эффективной и надежной передачи данных.

Хранилище объектов

Объектное хранилище, часто называемое объектным хранилищем, представляет собой архитектуру хранения данных для обработки больших объемов неструктурированных данных. Эти данные не соответствуют или не могут быть легко организованы в традиционной реляционной базе данных со строками и столбцами. Примеры включают электронную почту, видео, фотографии, веб-страницы, аудиофайлы, данные датчиков и другие типы мультимедиа и веб-контента (текстового или нетекстового).

Хранение данных для бизнеса

Компьютерная память и локальное хранилище могут не обеспечивать достаточно места для хранения, защиты хранилища, доступа нескольких пользователей, скорости и производительности для корпоративных приложений. Поэтому в большинстве организаций в дополнение к системе хранения NAS используется та или иная форма SAN.

SAN
SAN, которую иногда называют сетью за серверами, представляет собой специализированную высокоскоростную сеть, к которой подключены серверы и устройства хранения. Он состоит из коммуникационной инфраструктуры, которая обеспечивает физические соединения, позволяя любому устройству соединяться по сети с помощью взаимосвязанных элементов, таких как коммутаторы и директора. SAN также можно рассматривать как расширение концепции шины хранения. Эта концепция позволяет устройствам хранения данных и серверам соединяться друг с другом с помощью аналогичных элементов, таких как локальные сети (LAN) и глобальные сети (WAN). SAN также включает в себя уровень управления, который организует соединения, элементы хранения и компьютерные системы. Этот уровень обеспечивает безопасную и надежную передачу данных.

Традиционно к серверу можно было подключить только ограниченное количество устройств хранения. В качестве альтернативы SAN обеспечивает гибкость сети, позволяя одному серверу или множеству разнородных серверов в нескольких центрах обработки данных совместно использовать общую утилиту хранения. SAN также устраняет традиционное выделенное соединение между сервером и хранилищем и концепцию, согласно которой сервер эффективно владеет устройствами хранения и управляет ими. Таким образом, сеть может включать в себя множество устройств хранения, включая диски, магнитные ленты и оптические накопители. Кроме того, утилита хранения может располагаться далеко от серверов, которые она использует.

Компоненты SAN
Инфраструктура хранения — это основа, на которой строится информация. Следовательно, инфраструктура хранения данных должна поддерживать бизнес-цели и бизнес-модель компании. Инфраструктура SAN обеспечивает повышенную доступность сети, доступность данных и управляемость системы. В этой среде простого развертывания большего количества и более быстрых устройств хранения данных недостаточно. Хорошая сеть хранения данных начинается с хорошего дизайна.

Основными компонентами SAN являются Fibre Channel, серверы, устройства хранения данных, а также сетевое оборудование и программное обеспечение.

Оптоволоконный канал

Первый элемент, который необходимо учитывать при реализации любой сети SAN, — это возможность подключения компонентов хранилища и сервера, которые обычно используют Fibre Channel. Сети SAN, такие как локальные сети, соединяют интерфейсы хранения во множество сетевых конфигураций и на большие расстояния.

Вот 10 наиболее распространенных устройств, используемых для хранения цифровых данных и их передачи между компьютерами.

Что такое хранилище цифровых данных?

Хранение цифровых данных — это, по сути, запись цифровой информации на носитель информации, обычно с помощью электронных средств.

Запоминающее устройство обычно позволяет пользователю хранить большие объемы данных в относительно небольшом физическом пространстве и упрощает обмен этой информацией с другими. Устройство может хранить данные временно или постоянно.

Цифровые устройства хранения данных имеют множество применений. Например, для работы компьютеров обычно требуется хранилище информации. Носители также можно использовать для резервного копирования важной информации (хранение цифровых данных может быть сопряжено с проблемами долговечности и надежности, поэтому создание независимых копий информации обычно является разумной мерой предосторожности).

Некоторые устройства хранения также являются портативными, что означает, что их можно использовать для передачи информации с одного компьютера на другой.

Цифровые носители данных обычно относятся к одной из пяти категорий: магнитные запоминающие устройства, оптические запоминающие устройства, устройства флэш-памяти, сетевое/облачное хранилище и бумажное хранилище. Ниже я приведу один или несколько примеров из каждой категории.

10 цифровых устройств хранения данных для компьютеров

Жесткие диски
Диски
Ленты
Компакт-диски (CD)
Диски DVD и Blu-ray
USB-накопители
Защищенные цифровые карты (SD-карты)
Твердотельные накопители (SSD)
Облачное хранилище
Перфокарты

Я расскажу подробнее о каждом устройстве ниже.

Вероятно, жесткий диск вашего компьютера выглядит примерно так.

1. Жесткие диски

Жесткий диск (также известный как жесткий диск, HD или HDD) установлен практически на каждом настольном и портативном компьютере. Он хранит файлы для операционной системы и программного обеспечения, а также пользовательские документы, такие как фотографии, текстовые файлы, видео и аудио. Жесткий диск использует магнитное хранилище для записи и извлечения цифровой информации на один или несколько быстровращающихся дисков и с них.

2. Дискеты

Также известная как дискета, дискета или FD, дискета представляет собой еще один тип носителя данных, в котором для хранения информации используется технология магнитного хранения. Дискеты когда-то были обычным устройством хранения для компьютеров и были очень распространены с середины 1970-х до начала 21-го века.

Самые ранние дискеты имели размер 8 дюймов (203 мм), но сначала их заменили 5,25-дюймовыми (133 мм) дисководами, а затем 3,5-дюймовыми (90 мм) версиями.

3. Ленты

В прошлом магнитная лента часто использовалась для хранения цифровых данных из-за ее низкой стоимости и способности хранить большие объемы данных. Технология по существу состояла из тонкого куска пластика с магнитным покрытием, обернутого вокруг колес. Его относительная медлительность и ненадежность по сравнению с другими решениями для хранения данных привели к тому, что в настоящее время от него практически отказались как от носителя данных.

4. Компакт-диски (CD)

Компакт-диск (сокращенно CD) – это форма оптического накопителя, технология, использующая лазеры и свет для чтения и записи данных. Изначально компакт-диски использовались исключительно для прослушивания музыки, но в конце 1980-х их стали использовать для хранения компьютерных данных.

Изначально были представлены компакт-диски CD-ROM (только для чтения), но за ними последовали CD-R (перезаписываемые компакт-диски) и CD-RW (перезаписываемые компакт-диски).

Топ-8 лучших бесплатных приложений для аудиокниг, которыми должен пользоваться каждый

8 лучших альтернатив Adobe Photoshop (бесплатных и платных)

8 лучших альтернатив LastPass, которые стоит попробовать

5. DVD и Blu-ray диски

DVD (цифровой универсальный диск) и диск Blu-ray (BD) – это форматы хранения данных на цифровых оптических дисках, которые заменили компакт-диски, в основном из-за их гораздо большей емкости.

Например, диск Blu-ray может хранить 25 ГБ (гигабайт) данных на однослойном диске и 50 ГБ на двухслойном диске. Для сравнения, стандартный компакт-диск имеет такой же физический размер, но содержит только 700 МБ (мегабайт) цифровых данных.

USB-накопители часто используются студентами и профессионалами для сохранения работы с одного компьютера и продолжения работы над ней на другом.

6. USB-накопители

Также известный как флэш-накопитель, ручка-накопитель, флэш-накопитель, карта памяти, переходник и USB-накопитель, USB-накопитель представляет собой устройство хранения данных на основе флэш-памяти со встроенным интерфейсом USB. Флэш-память, как правило, более эффективна и надежна, чем оптические носители, поскольку она меньше по размеру, быстрее и обладает гораздо большей емкостью. Флэш-накопители также более долговечны из-за отсутствия движущихся частей.

7. Защищенные цифровые карты (SD-карты)

Карты SD обычно используются в различных электронных устройствах, включая цифровые камеры и мобильные телефоны. Несмотря на то, что доступны разные размеры, классы и емкости, все они имеют прямоугольную конструкцию с одной «отколотой» стороной, чтобы предотвратить неправильную вставку карты в камеру или компьютер.

8. Твердотельные накопители (SSD)

Твердотельный накопитель использует флэш-память для хранения данных и иногда используется в таких устройствах, как нетбуки, ноутбуки и настольные компьютеры, вместо традиционного жесткого диска.

Преимущества твердотельного накопителя по сравнению с жестким диском включают более высокую скорость чтения/записи, бесшумную работу, большую надежность и меньшее энергопотребление. Самым большим недостатком является стоимость: твердотельный накопитель предлагает меньшую емкость, чем жесткий диск аналогичной цены.

9. Облачное хранилище

Поскольку пользователи все чаще работают с несколькими устройствами в разных местах, многие из них переходят на онлайн-решения для облачных вычислений. Облачные вычисления в основном включают доступ к службам по сети через набор удаленных серверов.

Хотя идея "облака компьютеров" может показаться довольно абстрактной для тех, кто не знаком с этим метафорическим понятием, на практике оно может предоставить мощные решения для хранения данных для устройств, подключенных к Интернету.

10. Перфокарты

Перфкарты (или перфокарты) были распространенным методом хранения данных, использовавшимся в первых компьютерах. В основном они представляли собой бумажную карту с пробитыми или перфорированными отверстиями, созданными вручную или машиной. Карты были введены в компьютеры для хранения и доступа к информации.

Этот носитель данных практически исчез по мере разработки новых и лучших технологий.

6 распространенных причин потери цифровых данных

Существует несколько способов потери цифровых данных. Ниже я перечислил шесть наиболее распространенных способов. Вообще говоря, лучший способ защитить данные — создать их резервные копии в разных местах.

Читайте также: