До появления компьютера он использовался как основное средство хранения информации

Обновлено: 01.07.2024

Способы управления данными компьютерами сильно изменились за последние несколько десятилетий. Сегодняшние пользователи воспринимают как должное многие преимущества системы баз данных. Однако не так давно компьютеры полагались на гораздо менее элегантный и дорогостоящий подход к управлению данными, называемый файловой системой.

Файловая система

Один из способов сохранить информацию на компьютере – это хранить ее в постоянных файлах. Система компании имеет ряд прикладных программ; каждый из них предназначен для манипулирования файлами данных. Эти прикладные программы были написаны по запросу пользователей в организации. Новые приложения добавляются в систему по мере необходимости. Только что описанная система называется системой на основе файлов.

Рассмотрите традиционную банковскую систему, использующую файловую систему для управления данными организации, показанную на рис. 1.1. Как мы видим, в банке есть разные отделы. Каждый из них имеет свои собственные приложения, которые управляют различными файлами данных и манипулируют ими. Для банковских систем программы могут использоваться для дебетования или кредитования счета, определения остатка на счете, добавления нового ипотечного кредита и создания ежемесячных отчетов.

<р> Рисунок 1.1. Пример файловой системы, используемой банками для управления данными.

Недостатки файлового подхода

Использование файловой системы для хранения организационной информации имеет ряд недостатков. Ниже перечислены пять примеров.

Избыточность данных

Часто внутри организации файлы и приложения создаются разными программистами из разных отделов в течение длительного периода времени. Это может привести к избыточности данных, ситуации, которая возникает в базе данных, когда поле необходимо обновить более чем в одной таблице. Эта практика может привести к нескольким проблемам, таким как:

• Несоответствие формата данных.
• Одна и та же информация хранится в нескольких разных местах (файлах)
• Несогласованность данных — ситуация, когда различные копии одних и тех же данных конфликтуют, что приводит к нерациональному использованию места для хранения и дублированию усилий.

Изоляция данных

Изоляция данных — это свойство, определяющее, когда и как изменения, сделанные одной операцией, становятся видимыми для других одновременно работающих пользователей и систем. Эта проблема возникает в ситуации параллелизма. Это проблема, потому что:

• Новым приложениям сложно получить нужные данные, которые могут храниться в различных файлах.

Проблемы целостности

• Значения данных должны удовлетворять определенным ограничениям согласованности, указанным в прикладных программах.
• Трудно вносить изменения в прикладные программы, чтобы ввести новые ограничения.

Проблемы безопасности

Безопасность может быть проблемой при файловом подходе, потому что:

• Существуют ограничения на доступ к привилегиям.
• Требования к приложениям добавляются в систему по мере необходимости, поэтому трудно обеспечить соблюдение ограничений.

Параллельный доступ

Параллелизм — это способность базы данных разрешать нескольким пользователям доступ к одной и той же записи без негативного влияния на обработку транзакций. Файловая система должна управлять или предотвращать параллелизм прикладных программ. Как правило, в файловой системе, когда приложение открывает файл, этот файл блокируется. Это означает, что в то же время никто другой не имеет доступа к файлу.

В системах баз данных параллелизм управляется, что позволяет нескольким пользователям получать доступ к одной и той же записи. Это важное различие между базой данных и файловой системой.

Подход к базе данных

Трудности, возникающие при использовании файловой системы, привели к разработке нового подхода к управлению большими объемами организационной информации, который называется подход к базе данных.

Базы данных и технологии баз данных играют важную роль в большинстве областей, где используются компьютеры, включая бизнес, образование и медицину. Чтобы понять основы систем баз данных, мы начнем с введения некоторых основных понятий в этой области.

Роль баз данных в бизнесе

Каждый так или иначе использует базу данных, даже если она просто хранит информацию о своих друзьях и семье.Эти данные могут быть записаны или сохранены на компьютере с помощью программы обработки текстов или сохранены в электронной таблице. Однако лучше всего хранить данные с помощью программного обеспечения для управления базами данных. Это мощный программный инструмент, который позволяет хранить, обрабатывать и извлекать данные различными способами.

Большинство компаний отслеживают информацию о клиентах, сохраняя ее в базе данных. Эти данные могут включать клиентов, сотрудников, продукты, заказы или что-либо еще, что помогает бизнесу в его деятельности.

Значение данных

Данные – это фактическая информация, такая как измерения или статистика об объектах и ​​понятиях. Мы используем данные для обсуждения или как часть расчета. Данные могут быть человеком, местом, событием, действием или чем-либо еще. Отдельный факт является элементом данных или элементом данных.

Если данные — это информация, а информация — это то, с чем мы работаем, вы можете начать понимать, где вы можете ее хранить. Данные могут храниться в:

• Картотеки
• Таблицы
• Папки
• Гроссбухи
• Списки
• Кучи бумаг на вашем столе

Все эти элементы хранят информацию, как и база данных. Из-за механической природы баз данных они обладают огромными возможностями для управления и обработки хранящейся в них информации. Это может сделать информацию, которую они хранят, гораздо более полезной для вашей работы.

Благодаря такому пониманию данных мы можем начать понимать, как инструмент, способный хранить коллекцию данных и упорядочивать их, проводить быстрый поиск, извлекать и обрабатывать, может повлиять на то, как мы можем использовать данные. Эта книга и последующие главы посвящены управлению информацией.

параллелизм: способность базы данных разрешать нескольким пользователям доступ к одной и той же записи без негативного влияния на обработку транзакций

элемент данных: отдельный факт или фрагмент информации

несогласованность данных: ситуация, когда разные копии одних и тех же данных конфликтуют

изоляция данных: свойство, определяющее, когда и как изменения, сделанные одной операцией, становятся видимыми для других одновременно работающих пользователей и систем

целостность данных: относится к обслуживанию и обеспечению правильности и согласованности данных в базе данных

избыточность данных: ситуация, возникающая в базе данных, когда поле необходимо обновить более чем в одной таблице

подход к базе данных: позволяет управлять большими объемами организационной информации

система на основе файлов: прикладная программа, предназначенная для управления файлами данных

1. Обсудите каждый из следующих терминов:
   1. данные
   2. поле
   3. запись
   4. файл
   1. Сколько записей в таблице содержит файл?
   2. Сколько полей в записи?
   3. С какой проблемой вы бы столкнулись, если бы захотели составить список по городам?
   4. Как бы вы решили эту проблему, изменив структуру файла?

   Атрибуция

   Эта глава книги Проектирование базы данных (включая изображения, если не указано иное) является производной копией книги Нгуен Ким Ань "Концепции системы баз данных" под лицензией Creative Commons Attribution License 3.0

   В наши дни мы привыкли к сотням гигабайт дискового пространства на наших компьютерах. Всего несколько десятков лет назад это была чистая научная фантастика. Например, первый жесткий диск емкостью гигабайт был размером с холодильник, и это было в 1980 году. Не так давно!

   Pingdom ежедневно хранит множество данных мониторинга, и, учитывая, насколько мы воспринимаем нынешнюю емкость хранилища как должное, интересно оглянуться назад и взглянуть на вещи в перспективе. Вот несколько интересных устройств хранения данных из ранней компьютерной эры.

   Селекторная трубка

   Трубка Selectron имела емкость от 256 до 4096 бит (от 32 до 512 байт). 4096-битный Selectron имел длину 10 дюймов и ширину 3 дюйма. Первоначально разработанное в 1946 году запоминающее устройство оказалось дорогим и имело проблемы с производством, поэтому оно так и не стало успешным.

   
   

   
   Вверху: 1024-битный Selectron.

   Перфокарты

   Ранние компьютеры часто использовали перфокарты для ввода как программ, так и данных. Перфокарты широко использовались до середины 1970-х годов. Следует отметить, что использование перфокарт предшествовало появлению компьютеров. Они применялись еще в 1725 году в текстильной промышленности (для управления механическими текстильными ткацкими станками).

   
   

   
   Вверху: Карточка из программы на Фортране: Z(1) = Y + W(1)

   
   

   
   Вверху слева: устройство чтения перфокарт. Вверху справа: устройство записи перфокарт.

   Перфолента

   Так же, как и перфокарты, перфоленты изначально были изобретены в текстильной промышленности для использования на механизированных ткацких станках. Для компьютеров перфоленту можно использовать для ввода данных, а также в качестве носителя для вывода данных. Каждая строка на ленте представляет один символ.

   Магнитная память барабана

   Изобретенная еще в 1932 году (в Австрии), она широко использовалась в 1950-х и 60-х годах в качестве основной рабочей памяти компьютеров. В середине 1950-х объем памяти магнитных барабанов составлял около 10 КБ.

   
   

   
   Вверху слева: магнитный барабан памяти компьютера UNIVAC. Вверху справа: барабан длиной 16 дюймов от компьютера IBM 650. Он имел 40 дорожек, 10 КБ дискового пространства и вращался со скоростью 12 500 оборотов в минуту.

   Жесткий диск

   Первым жестким диском был IBM Model 350 Disk File, который поставлялся с компьютером IBM 305 RAMAC в 1956 году. Он имел 50 24-дюймовых дисков с общей емкостью хранения 5 миллионов символов (чуть менее 5 МБ).< /p>

   
   

   
   Вверху: IBM Model 350, первый в мире жесткий диск.

   Первым жестким диском емкостью более 1 ГБ был IBM 3380 1980 года (на нем можно было хранить 2,52 ГБ). Он был размером с холодильник, весил 550 фунтов (250 кг), а цена на момент его появления колебалась от 81 000 до 142 400 долларов США.

   
   

   
   Вверху слева: 250-мегабайтный жесткий диск 1979 года. Вверху справа: IBM 3380 1980 года, первый гигабайтный жесткий диск.

   Жесткий диск под названием SyQuest предназначался для персональных компьютеров и в течение многих лет не имел конкурентов в плане переноса больших документов настольных издательств. Первый SyQuest SQ306RD, представленный в 1983 году, имел бесконечный (на тот момент) 5 МБ жесткий диск для большинства доступных типов данных, а также аудио и видео. В 1986 году на рынке появились модели SQ555 и SQ400 с 44 МБ памяти.

   
   

   Вверху: Съемный жесткий диск SyQuest 44 МБ.

   Лазерный диск

   Мы упомянули его здесь главным образом потому, что он был предшественником компакт-дисков и других оптических накопителей. В основном использовался для фильмов. Первая коммерчески доступная система с лазерными дисками была доступна на рынке в конце 1978 года (тогда она называлась Laser Videodisc и более причудливой торговой маркой DiscoVision) и имела диаметр 11,81 дюйма (30 см). Диски могут содержать до 60 минут аудио/видео на каждой стороне. Первые лазерные диски имели полностью аналоговое содержание. Базовая технология лазерных дисков была изобретена еще в 1958 году.

   
   

   
   Вверху слева: лазерный диск рядом с обычным DVD. Вверху справа: еще один лазерный диск.

   Диета

   Дикеты или дискеты (названные так потому, что они были гибкими) были изобретены IBM и широко использовались с середины 1970-х до конца 1990-х годов. Первые дискеты были размером 8 дюймов, а позже появились форматы 5,25 и 3,5 дюйма. Первая дискета, представленная в 1971 году, имела емкость 79,7 КБ и была доступна только для чтения. Год спустя появилась версия для чтения и записи.

   Магнитная лента

   Магнитная лента впервые была использована для хранения данных в 1951 году. Ленточное устройство называлось UNISERVO и было основным устройством ввода-вывода на компьютере UNIVAC I. Эффективная скорость передачи для UNISERVO составляла около 7200 символов в секунду. Ленты были металлическими и имели длину 1200 футов (365 метров) и поэтому были очень тяжелыми.

   
   < /p>

   
   Вверху слева: ряд ленточных накопителей для компьютера UNIVAC I. Вверху справа: подсистема магнитной ленты IBM 3410, представленная в 1971 году.

   И, конечно же, мы не можем упомянуть магнитную ленту, не упомянув также о стандартной компакт-кассете, которая была популярным способом хранения данных для персональных компьютеров в конце 70-х и 80-х годов. Типичная скорость передачи данных для компакт-кассет составляла 2000 бит/с. На 90-минутной ленте можно хранить около 660 КБ на каждой стороне.

   
   

   
   Вверху слева: стандартная компакт-кассета. Вверху справа: Commodore Datassette наверняка вызовет приятные воспоминания у людей, выросших в 80-х годах.

   DECtape

   Вверху слева: Двойное устройство DECtape для DEC PDP-11. Вверху справа: съемный магнитный носитель DECtape.

   Посмотрев в Интернете, можно найти так много интересных фотографий из «старых добрых времен». Это были одни из лучших, которые мы смогли найти, и мы надеемся, что они вам понравились.

   Если вас интересует история компьютерных наук, посетите нашу галерею ранних компьютеров и обзоры старых технологий в журнале BYTE.

   Источники изображений:

   И, как всегда, Википедия была отличным источником для проверки фактов.

   EDIT: мы удалили комментарий о звуке Commodore Datassette, так как это была фактическая ошибка. Мы также удалили это: «(Для тех, кто не был там, вы могли слышать звук считываемых данных в виде пронзительного визжащего звука во время загрузки ваших программ.)» Мы также согласились с некоторыми комментариями. предложения и решили добавить абзацы, касающиеся SyQuest и DECtape.

   ХОТИТЕ БОЛЬШЕ?

   Не хватает ностальгии? Не пропустите: История аппаратного обеспечения ПК в картинках

   
   

   Перфокарты были первой попыткой хранения данных на машинном языке. Перфокарты использовались для передачи информации оборудованию до того, как были разработаны компьютеры. Перфорированные отверстия изначально представляли собой «последовательность инструкций» для оборудования, такого как текстильные ткацкие станки и пианино. Отверстия действовали как выключатели. Базиль Бушон разработал перфокарту для управления ткацкими станками в 1725 году.

   В 1837 году, немногим более 100 лет спустя, Чарльз Бэббидж предложил аналитическую машину – примитивный калькулятор с движущимися частями, в котором в качестве инструкций и ответов использовались перфокарты. Герман Холлерит развил эту идею и воплотил аналитическую машину в жизнь, заставив дыры представлять не просто последовательность инструкций, а сохраненные данные, которые машина могла прочитать.

   Он разработал систему обработки данных с перфокартами для переписи населения США 1890 года, а затем в 1896 году основал компанию Tabulating Machine Company. К 1950 году перфокарты стали неотъемлемой частью американской промышленности и правительства. . Предупреждение «Не сгибать, не скручивать и не калечить» исходило от перфокарт. Перфокарты все еще использовались довольно регулярно до середины 1980-х годов. (Перфкарты по-прежнему используются для записи результатов стандартизированных тестов и бюллетеней для голосования.)

   В 1960-х годах "магнитные накопители" постепенно заменили перфокарты в качестве основного средства хранения данных. Магнитная лента была впервые запатентована в 1928 году Фрицем Пфлоймером. (Кассетные ленты часто использовались для самодельных «персональных компьютеров» в 1970-х и 80-х годах.) В 1965 году компания Mohawk Data Sciences предложила кодировщик магнитных лент, описанный как замена перфокартам. К 1990 году сочетание доступных персональных компьютеров и «хранилищ на магнитных дисках» сделало перфокарты почти устаревшими.

   В прошлом термины "хранилище данных" и "память" часто использовались как синонимы. Однако в настоящее время хранилище данных — это общий термин, включающий память. Хранилище данных часто считается долгосрочным, а память — краткосрочным.

   Вакуумные лампы для оперативной памяти

   В 1948 году профессор Фредрик Уильямс и его коллеги разработали «первую» оперативную память (ОЗУ) для хранения часто используемых программных инструкций, что, в свою очередь, увеличило общую скорость компьютера. Уильямс использовал массив электронно-лучевых трубок (разновидность вакуумной трубки), которые служили переключателями включения/выключения и хранили 1024 бита информации в цифровом виде.

   Данные в ОЗУ (иногда называемом энергозависимой памятью) являются временными, и когда компьютер теряет питание, данные теряются, и часто их невозможно восстановить. ПЗУ (память только для чтения), с другой стороны, постоянно записывается и остается доступной после отключения питания компьютера.

   Магнитный сердечник, Twistor и пузырьковая память

   В конце 1940-х годов была разработана и запатентована память на магнитных сердечниках, которая в течение десяти лет стала основным способом записи, чтения и хранения данных на первых компьютерах. В системе использовалась сетка токонесущих проводов (адресные и смысловые провода) с магнитами в форме пончика (называемыми ферритовыми сердечниками), вращающимися в местах пересечения проводов. Адресные линии так или иначе поляризовали магнитное поле ферритового сердечника, создавая переключатель, представляющий ноль или единицу (вкл./выкл.). Расположение проводов адреса и считывания, проходящих через ферритовые сердечники, позволяет каждому сердечнику хранить один бит данных (вкл./выкл.).Затем каждый бит группируется в блоки, называемые словами, для формирования единого адреса памяти при совместном доступе.

   В 1953 году Массачусетский технологический институт приобрел патент и разработал первый компьютер, использующий эту технологию, под названием Whirlwind. Память на магнитных сердечниках, будучи быстрее и эффективнее перфокарт, очень быстро стала популярной. Однако их изготовление было сложным и трудоемким. Это требовало деликатной работы, когда женщины с твердыми руками и микроскопами утомительно протягивали тонкие провода через очень маленькие отверстия.

   Магнитная память Twistor была изобретена в 1957 году Эндрю Бобеком. Он создает компьютерную память, используя очень тонкие магнитные провода, переплетенные с токоведущим проводом. Она похожа на базовую память, но круглые магниты заменены скрученными магнитными проводами, а каждое пересечение в сети представляет собой один бит данных. Магнитные провода были специально разработаны, чтобы обеспечить намагничивание только на определенных участках длины, поэтому намагничиваются только определенные области Twistor, и они могут изменять поляризацию (вкл./выкл.).

   Bell Labs рекламировала технологию Twistor, заявляя, что она превосходит память на магнитных сердечниках. Система весила меньше, требовала меньше тока, была дешевле в производстве и, по прогнозам, обеспечивала гораздо более низкие производственные затраты. Концепция Twistor Memory привела г-на Бобека к разработке еще одной недолговечной технологии магнитной памяти в 1980-х годах, известной как Bubble Memory. Пузырьковая память – это тонкая магнитная пленка с небольшими намагниченными участками, которые выглядят как пузырьки.

   Полупроводниковая память

   В 1966 году вновь созданная Intel Corporation начала продавать полупроводниковые микросхемы с 2000 бит памяти. Полупроводниковая микросхема памяти хранит данные в небольшой схеме, называемой ячейкой памяти. Ячейки памяти состоят из миниатюрных транзисторов и/или миниатюрных конденсаторов, которые действуют как выключатели.

   Полупроводник может проводить электричество при определенных условиях, что делает его отличным средством управления электричеством. Его проводимость изменяется в зависимости от тока или напряжения, подаваемого на управляющий электрод. Полупроводниковое устройство предлагает превосходную альтернативу электронным лампам, обеспечивая в сотни раз большую вычислительную мощность. Один микропроцессорный чип может заменить тысячи электронных ламп и потребляет значительно меньше электроэнергии.

   Хранилище на магнитном диске

   Магнитные барабаны были первым воплощением накопителей на магнитных дисках. Густав Таушек, австрийский изобретатель, разработал магнитный барабан в 1932 году. Головки чтения/записи барабанов были спроектированы для каждой барабанной дорожки с использованием ступенчатой ​​​​системы по окружности. Без движения головы для управления время доступа довольно короткое, основанное на одном обороте барабана. При использовании нескольких головок данные могут передаваться быстро, что помогает компенсировать нехватку оперативной памяти в этих системах.

   IBM в первую очередь отвечает за раннюю эволюцию хранения данных на магнитных дисках. Они изобрели как дисковод для гибких дисков, так и жесткий диск, и их персоналу приписывают многие усовершенствования, поддерживающие продукты. IBM разрабатывала и производила дисковые устройства хранения с 1956 по 2003 год, а затем в 2003 году продала свой бизнес по производству жестких дисков компании Hitachi.

   3,5-дюймовые дискеты (представленные в 1982 году) постепенно становились более популярными, чем 5,25-дюймовые дискеты. Версия 3.5 имела значительное преимущество. Он имел жесткую крышку, защищающую магнитную пленку внутри. Однако оба формата оставались довольно популярными до середины 1990-х годов. (Со временем было введено несколько вариантов размера, но с очень небольшим маркетинговым успехом.)

   Оптические диски

   В 1960-х изобретатель по имени Джеймс Т. Рассел обдумывал и реализовывал идею использования света в качестве механизма для записи, а затем воспроизведения музыки. И никто не воспринимал всерьез его изобретение оптического диска до 1975 года. Именно тогда Sony заплатила Расселу миллионы долларов за завершение его проекта. Эти инвестиции привели к тому, что он завершил проект в 1980 году, что, в свою очередь, привело к выпуску компакт-дисков (компакт-дисков), DVD (цифровых видеозаписей) и Blu-Ray. (Слово «диск» используется для магнитных записей, а «диск» — для оптических. IBM, у которой не было оптических форматов, предпочитала написание «k», но в 1979 году Sony и голландская компания Philips, предпочитает использовать букву «с» при разработке компакт-диска и регистрации товарного знака.

   Магнитооптические диски

   Магнитооптический диск как гибридный носитель данных был представлен в 1990 году. Этот формат диска использует как магнитные, так и оптические технологии для хранения и извлечения цифровых данных. Диски обычно бывают размером 3,5 и 5,25 дюйма. Система считывает участки диска с разным магнитным выравниванием. Лазерный свет, отраженный от разных поляризаций, меняется в соответствии с эффектом Керра и обеспечивает включение/выключение системы хранения данных.

   Когда диск подготавливается к записи, каждая его часть нагревается с помощью сильного лазера, а затем охлаждается под воздействием магнитного поля. Это имеет эффект намагничивания областей хранения в одном направлении, «выключено». Процесс записи меняет поляризацию определенных областей, включая их для хранения данных.

   Флэш-накопители

   Флэш-накопители появились на рынке в конце 2000 года. Флэш-накопитель подключается к компьютеру с помощью встроенного разъема USB, что делает его небольшим, легко извлекаемым и очень портативным устройством хранения данных. В отличие от традиционного жесткого диска или оптического привода, он не имеет движущихся частей, а вместо этого сочетает в себе микросхемы и транзисторы для максимальной функциональности. Как правило, емкость флешки составляет от 8 до 64 ГБ. (Доступны и другие размеры, но найти их может быть сложно.)

   Флэш-накопитель можно перезаписывать почти неограниченное количество раз, и он не подвержен электромагнитным помехам (что делает их идеальными для прохождения службы безопасности в аэропортах). Из-за этого флэш-накопители полностью заменили дискеты в качестве переносных носителей. Благодаря большой емкости и низкой стоимости флэш-накопители сейчас находятся на грани замены компакт-дисков и DVD-дисков.

   Флэш-накопители иногда называют флэш-накопителями, USB-накопителями, флэш-накопителями или переходниками. Твердотельные накопители (SSD) иногда называют флэш-накопителями, но они больше по размеру и неудобны для транспортировки.

   Твердотельные накопители (SSD)

   Разновидности твердотельных накопителей используются с 1950-х годов. SSD — это энергонезависимое запоминающее устройство, которое практически выполняет все функции жесткого диска. Он хранит данные на взаимосвязанных микросхемах флэш-памяти. Микросхемы памяти могут быть либо частью материнской платы системы, либо отдельной коробкой, спроектированной и подключенной для подключения к ноутбуку или жесткому диску настольного компьютера. Микросхемы флэш-памяти отличаются от тех, которые используются для флэш-накопителей USB, что делает их более быстрыми и надежными. В результате твердотельный накопитель стоит дороже, чем флэш-накопитель USB той же емкости.

   Твердотельные накопители «могут» быть портативными, но не поместятся в вашем кармане.

   Блок данных

   Блок данных — это своего рода система хранения данных. Хранилища данных хранят данные для бизнеса или отдела бизнеса, которые несовместимы с их системой, но считаются достаточно важными, чтобы сохранить их для последующего перевода. Для многих предприятий это был огромный объем информации. Хранилища данных в конечном итоге стали полезными в качестве источника информации для больших данных и стали использоваться для этой цели преднамеренно. Затем появились озера данных.

   Озера данных

   Озера данных были созданы специально для хранения и обработки больших данных, когда несколько организаций объединяют огромные объемы информации в одно озеро данных. Озеро данных хранит данные в исходном формате и обычно обрабатывается базой данных NoSQL (хранилище данных использует иерархическую базу данных). NoSQL обрабатывает данные во всех их различных формах и позволяет обрабатывать необработанные данные. Пользователи могут получить доступ к большей части этой информации через Интернет.

   Облачное хранилище данных

   Интернет сделал облако доступным как услугу. Усовершенствования в Интернете, такие как постоянное снижение стоимости емкости хранилища и повышение пропускной способности, сделали использование облака для хранения данных более экономичным для частных лиц и предприятий. Облако предлагает своему пользователю практически бесконечное хранилище данных. Облачные сервисы обеспечивают почти бесконечную масштабируемость и доступ к данным из любого места и в любое время. Часто используется для резервного копирования информации, изначально хранившейся на сайте, чтобы сделать ее доступной в случае сбоя собственной системы компании. Безопасность в облаке вызывает серьезную озабоченность у пользователей, и поставщики услуг встраивают системы безопасности, такие как шифрование и аутентификация, в предоставляемые ими услуги.

   ПОЛУЧИТЕ НЕОГРАНИЧЕННЫЙ ДОСТУП К БОЛЕЕ ЧЕМ 160 ОНЛАЙН-КУРСАМ

   Выберите курсы и учебные программы по управлению данными по запросу с нашей премиальной подпиской. Используйте код DATAEDU до 31 марта и получите скидку 25%!

   Компьютерное хранилище прошло долгий путь и имеет захватывающую историю.

   Хранилище компьютера, телефона, жесткого диска или SD-карты помогает нам отслеживать создаваемые данные. У компьютерных систем хранения данных долгая история изменений и разработок, и каждый шаг прокладывал путь к тому, что мы имеем сегодня. Но как появилась память компьютера?

   Конец 1800-х: проволочная запись и телеграф

   В конце 1800-х годов, когда фонографы были в моде, американский инженер-математик Оберлин Смит предложил использовать магнетизм для записи звука. Он предположил, что звук можно записывать и хранить на тонком проводе.

   Только в 1890-х годах мир получил реальное устройство, демонстрирующее эту концепцию. Его назвали телеграфоном, и он стал важной частью истории компьютерных хранилищ.

   Звук поступал в микрофон и преобразовывался в электрический ток. Этот ток проходит к записывающей головке. Очень тонкая металлическая проволока протянута вдоль записывающей головки. Поскольку провод проходит вместе с записывающей головкой, крошечные его участки подвергаются воздействию тока от микрофона. Магнетизм секций останется неизменным на протяжении многих лет.

   1928 год: запись на магнитную ленту

   В 1928 году немецкий изобретатель Фриц Пфлоймер изобрел способ хранения звука на магнитной ленте. Однако оригинальная магнитная лента на самом деле была бумажной. Со временем бумагу заменили ацетатным пластиком.

   Лента была покрыта оксидом железа (по сути, ржавчиной). Когда лента проходила через записывающую головку, определенные кусочки оксида железа намагничивались. Хотя магнитная лента использовалась исключительно для записи звука, компьютерные компании в начале 1950-х годов поняли, что их можно использовать для хранения данных.

   В 1951 году компания Eckert-Mauchly представила свой UNIVAC I, первый компьютер, в котором для хранения данных использовалась магнитная лента. В этом устройстве использовался большой накопитель на магнитной ленте под названием UNISERVO I. Этот накопитель массивен по сравнению с современными устройствами хранения и имеет высоту от 5 до 6 футов. Он может хранить до 1200 футов магнитной ленты.

   По теме: Внешний диск не отображается? Вот как это исправить 1951: память на магнитных сердечниках

   Память на магнитных сердечниках появилась примерно в 1951 году и впервые была использована в авиасимуляторе Whirlwind Массачусетского технологического института. Трудно определить единственного изобретателя, ответственного за эту технологию. В период с конца 40-х до начала 50-х годов несколько ученых, в том числе Джей Форрестер, Ан Ван, Фредерик Вейхе и Ян Ракчмам, подали заявки на патенты на аналогичные технологии.

   Память на магнитных сердечниках работает совсем иначе, чем память на магнитной ленте. Массив магнитных колец соединен с сеткой проводов. Каждое кольцо представляет собой один бит памяти, при этом кольцо представляет собой 1, если намагничено в одну сторону, и 0, если намагничено в другую сторону.

   1956 год: жесткие диски

   Следующим шагом в эволюции компьютерных систем хранения данных является появление жесткого диска. 14 сентября 1956 года IBM представила 305 RAMAC (метод учета и контроля с произвольным доступом), в котором используются те же принципы для магнитных хранилищ, что и для магнитных лент.

   Дисковое хранилище было лучше, чем ленточное, потому что с дисковым хранилищем вы могли обращаться к данным непоследовательно. При использовании ленточной памяти вам приходилось обращаться к данным в определенном порядке (представьте, что вы просматриваете кассету в поисках определенного фильма). Вместо этого дисковая память позволяет вам получать произвольный доступ к необходимой информации (во многом как DVD).

   Накопители RAMAC 305 были намного больше первых ленточных накопителей во всех смыслах. Они были высотой с холодильник и в три раза шире. У каждого диска было несколько дисков, расположенных вертикально друг над другом, которые могли содержать данные. IBM рекламировала, что каждый диск может хранить до 5 миллионов 6-битных символов (примерно 3,75 МБ).

   1971: Дискеты

   В 1971 году IBM произвела еще одну революцию в компьютерах — гибкие диски. Так же, как магнитные диски, гибкие диски хранят данные с помощью магнитного оттиска. Это были маленькие диски из майлара, поэтому они были такими гибкими.

   Первые дискеты, появившиеся на рынке, имели диаметр восемь дюймов и могли хранить около 80 КБ данных. Это ни в коем случае не много данных, но их было достаточно, чтобы загрузить программное обеспечение и инструкции в компьютеры. До этого компьютеры полагались на ввод данных с помощью физических перфокарт.

   Следующий стандартный размер дискеты составлял 5,25 дюйма, что могло вместить 100 КБ данных. Затем, в 1977 году, Apple выпустила компьютер Apple II с двумя 5,25-дюймовыми дисководами, что вызвало настоящий бум на рынке гибких дисков.

   С появлением гибких дисков пользователи ПК могли загружать операционные системы и программное обеспечение на свои компьютеры. Доступ к данным был намного быстрее, чем при использовании кассетных данных (гораздо меньшая версия хранилища на магнитной ленте).

   В 90-е годы 3,5-дюймовые дискеты стали популярным форматом для пользователей ПК. Хотя он был меньше по размеру, он содержал экспоненциально больше данных (около 1,4 МБ). Дискеты оставались основным средством хранения информации в портативных компьютерах до начала 2000-х годов, когда на рынке появились флэш-накопители.

   Начало 2000-х: флэш-накопители и твердотельные накопители

   Флэш-память появилась в 1984 году, когда Фудзио Масуока разработал энергонезависимый способ сохранения данных без движущихся частей. В то время он работал в Toshiba. Это была электрически стираемая программируемая постоянная память (EEPROM), и все хранилище можно было стереть в одно мгновение. Сёдзи Ариидзуми, коллега Масуока, сравнил процесс стирания со вспышкой фотокамеры, введя термин «флэш-память».

   После того как эта новая идея была представлена ​​в IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике), Toshiba и Масуока приступили к разработке чипа.Intel, вдохновленная разработками Масуоки, начала разработку собственной флэш-памяти. Очень быстро другие компании начали разрабатывать собственные версии флэш-памяти.

   На протяжении 90-х годов индустрия флэш-памяти бурно развивалась. В 1991 году SanDisk продала первый SSD для хранения компьютерных данных емкостью 20 МБ. Затем, в 1997 году, был представлен первый мобильный телефон с флэш-памятью. К тому году объем рынка флэш-памяти превысил 2 миллиарда долларов, а к 2006 году он вырос до 20 миллиардов.

   Сейчас существует множество форм флэш-памяти, таких как флэш-накопители, SD-карты, игровые картриджи Nintendo Switch и т. д.

   По теме: Как синхронизировать файлы с Android в облачное хранилище Облачное хранилище

   Облачное хранилище – это самое современное средство массового хранения данных, но оно уходит своими корнями в 1960-е годы. Отец облачных хранилищ — человек по имени Дж. К. Р. Ликлайдер, создавший Сеть перспективных исследовательских проектов (ARPNET). Это был способ для компьютеров обмениваться ресурсами через сеть.

   В начале 80-х компания Compuserve предлагала то, что ближе к современному облачному хранилищу. Клиентам было предложено 128 КБ памяти для хранения информации. AT&T запустила аналогичный план в 1994 году. С этого момента объем облачных хранилищ расширился, и такие компании, как IBM и Microsoft, начали выпускать облачные хранилища.

   Сегодня люди раздвигают границы возможностей облачного хранилища. Например, Stadia от Google — это облачный игровой сервис, в котором игра обрабатывается в облаке и транслируется на совместимые устройства, а Microsoft разрабатывает Windows 365 Cloud, сервис, который будет обрабатывать всю операционную систему в облаке и передавать ее на устройства.

   История, записанная в двоичном формате

   В конце 1880-х годов никто не знал, что будет, когда начнут воспроизводиться первые проводные записи. В настоящее время большая часть нашей жизни существует либо в виде намагниченных линий на жестком диске, либо в виде электронов на твердотельном накопителе. Трудно представить мир, в котором не существует компьютерной памяти.

   
   

   Практически с самого начала у нас была проблема с компьютерами: они создают и потребляют больше данных, чем мы можем экономично хранить. Сотни компаний были созданы из-за потребности в большем объеме компьютерного хранилища. В наши дни, если нам нужно место, мы можем обратиться к облачным сервисам, таким как наше собственное облачное хранилище Backblaze B2, но так было не всегда. История съемных компьютерных хранилищ похожа на историю жестких дисков: захватывающий взгляд на постоянно развивающуюся технологию хранения данных.

   Рождение съемных носителей

   Перфокарты

   
   

   До появления электронных компьютеров существовали электрические, механические вычислительные устройства. Герман Холлерит, сотрудник переписи населения США, заинтересованный в упрощении трудоемкого процесса табулирования данных переписи, создал устройство, которое считывало информацию с прямоугольных карточек с отверстиями, пробитыми в определенных местах, для указания такой информации, как семейное положение и возраст.

   Карты Холлерита надолго пережили его самого и его машину. С появлением электронных компьютеров в 1950-х перфокарты стали де-факто методом ввода данных. Условные обозначения, введенные с перфокартами, такие как ширина 80 столбцов, десятилетиями влияли на все, от того, как мы делаем компьютерные мониторы, до формата текстовых файлов.

   Ленты с открытой катушкой и магнитные картриджи

   
   

   Магнитные ленточные накопители были стандартным элементом мейнфреймов и мини-компьютеров, используемых предприятиями и другими организациями с момента появления компьютерной индустрии в 1950-х – 1980-х годов.

   Сначала ленточные накопители выпускались на 10,5-дюймовых катушках. Тонкая металлическая полоска магнитно записывала данные. Посмотрите любую телепрограмму той эпохи, и сцена с компьютером покажет вам вот такое устройство. Ленты с девятью дорожками, разработанные IBM для своих компьютеров, могли хранить до 175 МБ на ленту. В то время это был огромный объем данных, пригодный для архивирования данных за дни или недели. В наши дни 175 МБ может быть достаточно для хранения нескольких десятков фотографий со смартфона. Времена изменились!

   Со временем большие системы с катушек будут заменены гораздо более портативными, простыми в использовании картриджами с магнитной лентой более высокой плотности. Ленты Mag для резервного копирования данных нашли свое применение в ПК в 80-х и 90-х годах, хотя они также были заменены другими системами съемных носителей, такими как устройства записи CD-R.

   Linear Tape-open (LTO) дебютировал в конце 1990-х годов.Эти цифровые ленточные картриджи могут хранить до 100 ГБ каждый, что делает их идеальными для резервного копирования серверов и архивирования крупных проектов. С тех пор емкость увеличилась до 6 ТБ на ленту. Сегодня по-прежнему существует спрос на системы архивации данных LTO. Тем не менее, ленточные накопители подходят к концу, поскольку более совершенные облачные решения захватывают рынки резервного копирования и архивирования. Наше собственное облачное хранилище B2 быстро превращает LTO в прошлое.

   
   

   Диски Винчестера

   
   

   Вращающиеся жесткие диски изначально представляли собой огромные коробки размером с холодильник, прикрепленные к мейнфреймам. По мере того, как все больше предприятий находили применение компьютерам, потребность в хранилищах увеличивалась, а допустимая площадь — нет. Решение IBM для этой проблемы появилось в начале 1970-х: IBM 3340, широко известный как Winchester.

   В модели 3340 были съемные модули данных с пластинами жесткого диска, на которых можно было хранить до 70 МБ. Вместо того, чтобы покупать совершенно новый шкаф, компании, арендующие оборудование у IBM, могут покупать дополнительные модули данных, чтобы расширить свои возможности хранения.

   С самого начала модель 3340 имела оглушительный успех. (Хорошо, может быть, разбить — не лучшее прилагательное для описания жесткого диска, но вы поняли.) Вы могли найти их и их потомков, подключенных к мэйнфреймам и мини-компьютерам в корпоративных центрах обработки данных на протяжении 1970-х и в 1980-х годах.

   Рождение ПК приносит новые решения для хранения данных

   Кассетный магнитофон

   
   

   В 1970-е годы произошла еще одна массовая эволюция компьютеров с появлением персональных компьютеров первого поколения. Первые ПК не имели встроенного постоянного хранилища. Жесткие диски все еще были очень дорогими. В то время даже дисководы для гибких дисков были редкостью. Когда вы выключали компьютер, вы теряли свои данные, если только у вас не было устройства для их хранения.

   Решение, которое придумали первые производители ПК, заключалось в использовании кассетного магнитофона. Микрокассеты произвели фурор на рынке потребительской электроники как удобный и недорогой способ записи и прослушивания музыки, а также использования ее для голосовой диктовки. В то время, когда междугородние телефонные звонки были дорогой роскошью, для некоторых из нас это был оригинальный FaceTime: я помню, как в дошкольном возрасте записывал и проигрывал кассеты, чтобы оставаться на связи с бабушкой и дедушкой на другом конце страны. .

   Таким образом, использование кассетного магнитофона для хранения компьютерных данных имело смысл. Устройства уже были обычными и относительно недорогими. Введите команду сохранения, и компьютер по кабелю, подключенному к стримеру, воспроизведет звуковые сигналы, чтобы различать двоичные 0 и 1. Введите команду загрузки, и вы сможете воспроизвести ленту, чтобы прочитать программу в память. Это было очень медленно. Но это было лучше, чем ничего.

   Диска

   
   

   В 1970-х годах появились гибкие диски – портативный формат хранения данных, доминировавший на протяжении десятилетий. Самые ранние модели гибких дисков имели диаметр 8 дюймов и могли вмещать около 80 КБ. Восьмидюймовые диски были более распространены в корпоративных вычислительных системах, но когда дискеты появились на персональных компьютерах, меньший 5 1/4-дюймовый дизайн стал популярным как лесной пожар.

   Диски стали обычным явлением наряду с компьютерами Apple и Commodore того времени. Вы можете втиснуть около 120 КБ в один из этих щенков. Звучит немного, но места для Apple DOS и Lode Runner хватило.

   Компания Apple популяризировала 3,5-дюймовый размер, когда представила Macintosh в 1984 году. К концу 1980-х гибкие диски меньшего размера, которые в конечном итоге позволяли хранить 1,44 МБ на диске, стали доминирующим съемным носителем информации того времени. И так будет оставаться десятилетиями.

   Ящик Бернулли

   В начале 1980-х годов новый продукт под названием "ящик Бернулли" предлагал удобство съемных картриджей, таких как приводы Winchester, но в гораздо меньшем и более портативном формате. Ящик Бернулли был важным съемным устройством хранения данных для компаний, которые перешли от дорогих мейнфреймов и мини-компьютеров к настольным компьютерам.

   Картриджи Бернулли работали по тому же принципу, что и дискеты, но были больше и имели гораздо более защищенный корпус. Картриджи также имели большую емкость, чем дискеты. Вы можете хранить 10 МБ или 20 МБ вместо ограничения в 1,44 МБ на гибком диске.Емкость со временем увеличится до 230 МБ. Ящики Бернулли и картриджи были дорогими, что делало их доступными для коммерческого хранения. Iomega, создатель коробки Бернулли, обратила внимание на чрезвычайно популярную съемную систему хранения данных, о которой вы прочтете позже: Zip-накопитель.

   Диски SyQuest

   
   

   В 1990-х годах еще одно съемное запоминающее устройство оставило след в компьютерной индустрии. SyQuest разработала съемную систему хранения данных, в которой использовались жесткие диски емкостью 44 МБ (а позже и 88 МБ). Диски SyQuest были опорой творческих цифровых рынков — я видел их практически на любом компьютере Mac, который мог найти для графического дизайна, настольных издательских систем, музыки или видео.

   К концу 90-х SyQuest остался бы в тени, поскольку Zip-диски, записываемые компакт-диски и другие носители данных обогнали их. Говоря о Zip-дисках…

   Щелчок смерти

   
   

   1990-е годы были переходным периодом для персональных компьютеров (ну, когда это не так, на самом деле). Плотность информации быстро возрастала. До USB-накопителей и вездесущего высокоскоростного Wi-Fi оставалось еще много лет, поэтому «сникернет» — физический перенос информации с одного компьютера на другой — по-прежнему оставался предпочтительным способом переноса больших проектов туда и обратно. Флоппи-дисководы были слишком малы, жесткие диски нельзя было переносить, а перезаписываемые компакт-диски были дорогими.

   Компания Iomega выпустила дисковод Zip — съемную систему хранения данных, в которой использовались диски в форме более прочных дискет, каждый из которых мог хранить до 100 МБ. Дискета высокой плотности могла хранить около 1,4 МБ, так что это было на несколько порядков больше портативного хранилища. Zip-диски быстро стали популярными, но Iomega в конечном итоге изменила их дизайн, чтобы снизить стоимость производства. За модернизацию пришлось заплатить: диски чаще выходили из строя, что могло привести к повреждению диска.

   Это явление стало известно как «щелчок смерти»: звук, издаваемый исполнительным механизмом (частью с головкой чтения/записи) при сбросе после попадания в поврежденный сектор на диске. Со временем Iomega урегулировала коллективный иск по этому поводу, но потребители уже отказывались от этого формата.

   Компания Iomega разработала преемника Zip-диска: диск Jaz. Когда он впервые вышел, он мог хранить 1 ГБ на съемном картридже. Внутри картриджа находился вращающийся жесткий диск; это мало чем отличалось от дисков SyQuest, которые были популярны несколько лет назад, но меньшего размера вы могли легко поместиться в кармане куртки. К сожалению, у накопителя Jaz возникли собственные проблемы с надежностью: диски застревали в приводах, приводы перегревались, а у некоторых возникали проблемы с вибрацией.

   Записываемые CD и DVD

   
   

   Как носитель информации, компакт-диски существуют с 1980-х годов и в основном популярны как формат для прослушивания музыки. Устройства записи компакт-дисков с самого начала подключались к компьютерам, но они были смехотворно огромными и дорогими: размером со стиральную машину и стоили десятки тысяч долларов. К концу 1990-х технологии улучшились, цены снизились, а записывающие устройства для записи компакт-дисков (CD-R) стали обычным явлением.

   Ранние модели CD-R могли записывать на диск только один раз, что делало формат привлекательным и относительно емким — 650 МБ на диск. Их место займут приводы CD-RW, закрепив за компакт-дисками роль гибкого формата для перемещения больших объемов данных.

   Учитывая постоянно растущую потребность в большем объеме памяти, мы в течение нескольких лет перешли на системы DVD-R и DVD-RW, увеличив общий объем памяти, который можно хранить на одном диске, до 4,3 ГБ (в конечном счете, до 8 ГБ на диске после двойного были введены многослойные носители и горелки).

   Диск Blu-ray предлагает еще большую емкость и популярен для использования на рынке домашних развлечений, поэтому некоторые компьютеры оснащены записывающими приводами Blu-ray. Blu-ray имеет емкость от 25 до 128 ГБ на диск в зависимости от формата. Все чаще даже оптические приводы становятся дополнительными аксессуарами, поскольку мы уменьшаем размеры наших ноутбуков, чтобы сделать их портативнее.

   Магнитооптический

   
   

   Другой оптический формат, магнитооптический (МО), использовался в некоторых компьютерных системах в 80-х и 90-х годах. Он также найдет свое применение в потребительских товарах. Картриджи могли хранить 650 МБ. Первоначальные системы могли записывать на диск только один раз, но более поздние системы были перезаписываемыми.

   NeXT, другой производитель компьютеров, основанный Стивом Джобсом помимо Apple, был первой настольной системой, в которой привод MO был стандартным. Магнитооптические приводы были доступны в физических размерах 5 1/4 дюйма и 3 дюйма с емкостью до 9 ГБ на диск. Самый популярный потребительский вариант магнитооптических дисков — Sony MiniDisc.

   Съемные носители выходят за рамки компьютеров

   SD-карты

   
   

   Самым последним форматом съемных носителей, получившим широкое распространение на персональных компьютерах, является карта Secure Digital (SD). SD-карты стали самым популярным отраслевым стандартом для многих смартфонов, фотоаппаратов и видеокамер. Они могут безопасно передавать данные благодаря защите паролем, протоколу SmartSD и поддержке связи ближнего радиуса действия (NFC), доступной в некоторых вариантах.

   Благодаря тому, что SD-карты не содержат движущихся частей и имеют энергонезависимую флэш-память, они являются надежным, бесшумным и относительно быстрым способом переноса и архивирования данных. Более того, они бывают разных физических размеров, которые подходят для разных устройств: от карт размером с почтовую марку, которые можно найти в цифровых камерах, до микрокарт размером с ноготь, которые можно найти в телефонах.

   Даже по сравнению с 5 1/4-дюймовыми носителями, такими как диски Blu-ray, емкость SD-карт впечатляет. Карты на 128 ГБ и 256 ГБ сейчас являются обычным явлением. Более того, максимальная емкость SDXC составляет 2 ТБ с возможной поддержкой скорости передачи видео 8K. Таким образом, есть некоторый запас как для производительности, так и для емкости.

   Чем больше вещей меняется

   Поскольку компьютерное оборудование продолжает совершенствоваться, а мы продолжаем требовать более высокой производительности, большей портативности и удобства, портативные носители будут меняться. Но поскольку мы обнаружили, что у нас есть повсеместное высокоскоростное подключение к Интернету, сама потребность в съемных локальных хранилищах уменьшилась. Теперь вместо того, чтобы архивировать данные на внешнем картридже, диске или карте, мы можем просто загрузить их в облако и получить к ним доступ из любого места.

   Конечно, это не отменяет необходимости в хорошей стратегии резервного копирования. Крайне важно обеспечить безопасность важных файлов с помощью локального архива или резервной копии. Для этого съемные носители, такие как SD-карты, перезаписываемые DVD-диски и даже внешние жесткие диски, могут продолжать играть важную роль. Не забывайте также хранить свою информацию за пределами сайта, желательно с помощью непрерывного, безопасного и надежного метода резервного копирования, такого как Backblaze Computer Backup: неограниченное, беспрепятственное и простое в использовании.

   О Питере Коэне

   Питер никогда не бросит вас, никогда не подведет, никогда не сбежит и не бросит вас.

   Читайте также:

     
   • Что такое qr-код
     
   • Как очистить кэш видео
     
   • Как быстро работать на другом компьютере
     
   • Что такое спящий режим на компьютере
     
   • Как оптимизировать Terraria на слабом компьютере