Что значит хранение информации в информатике
Хранение информации — способы, виды и свойства
В современном мире информация считается одним из ключевых элементов развития общества. Она имеет смысл как на глобальном уровне, так и более локализованно. Благодаря информации человечество развивается, становится богаче в материальном и духовном плане. Но любые сведения быстро накапливаются, и человеческая память просто не может выдержать такого количества. Существуют разные способы хранения информации запоминающего типа. Благодаря им возможно быстрое воспроизведение и сортировка данных, размещение по категориям.
История развития
С древних времён человечество пыталось запомнить данные и передать их будущим поколениям. Сначала впечатления об окружающем мире первобытные люди рисовали на камнях в пещерах, где жили, потом в процессе эволюции появилась письменность. Этот фактор стал прототипом современных информационных хранилищ.
Количество исписанных листов становилось всё больше, информация накапливалась с каждым днём, проводились исследования, открытия, человечество пыталось найти ответы на главные вопросы. Это привело к научно-техническому прогрессу и развитию информационных технологий. Вместо исписанных тетрадей и потёртых зачитанных книг появились первые электронные носители, позволяющие хранить ведомости, фотографии и видеофайлы в виде цифрового кода, записанного на носитель.
Для считывания данных использовалось специальное устройство, которое со временем только совершенствовалось, увеличивая возможности и место хранения.
Если раньше данные хранились на дискетах, дисках, в памяти компьютера, то сейчас облачное хранение позволяет избавить от ненужных элементов и держать всю информацию на специальных серверах, доступ к которым возможен в любую секунду. Цифровой вид не только уменьшает место хранения, но и помогает быстро провести категоризацию, разместить нужные файлы по отдельным папкам.
Если говорит кратко, то, благодаря развитию информационных технологий, стало возможным хранение большого объёма данных без использования материальных носителей. Конечно, это не отменяет блокноты и тетради, но качественно уменьшает их количество и сужает сферу использования.
Благодаря новым способам хранения данных увеличивается и срок размещения информации на разных платформах.
Магнитные и оптические носители
Магнитная запись была изобретена в XIX веке и первоначально использовалась только для хранения аудиофайлов. Первым носителем была стальная проволока диаметром около 1 мм. Позже стала использоваться стальная катаная лента.
К сожалению, качественные характеристики были недостаточными для частого использования, поэтому учёные начали искать альтернативу. Для записи 14-часовой беседы пришлось использовать примерно 100 кг проволоки, которая имела довольно большую протяжность.
Магнитные носители не только были неудобными в использовании, но и создавали дополнительные трудности в процессе хранения, ведь окружающие факторы могли нарушить качество или даже испортить ленты. В 20-х годах появилась магнитная лента на двух основах:
Вторая половина ХХ века принесла много изменений. Теперь, кроме звука, на ленту стало можно переносить изображения. Это было первым шагом на пути к появлению видео. Дальше технологии развивались быстро, начали выпускаться видеокамеры и видеомагнитофоны, благодаря которым можно было пересматривать первые фильмы — сначала чёрно-белые, а потом и в цветном формате. В рефератах хранение информации описывается как технический процесс, который начал формироваться в ХІХ веке и продолжает совершенствоваться по сегодняшний день.
На смену магнитному пришёл лазерный тип нанесения информации на поверхность носителя. Был изобретён квантовый генератор, с помощью которого и происходила обработка информации для записи. Этот метод повысил плотность записи, благодаря чему диски имеют больший информационный объем, чем другие носители.
Во второй половине 1990-х годов появились универсальные цифровые DVD-диски, благодаря которым повысился объем записи.
Диски занимали немного места, но из-за чувствительной поверхности, которая могла повредиться или поцарапаться, их использование перестало быть практичным. Современные информационные технологии предложили новый метод хранения, без носителя.
Виды цифровой памяти
Способы хранения информации в информатике постоянно совершенствуются, открывая для пользователей новые возможности. Запоминающие устройства для хранения используют разные методы. Стандартным вариантом ещё несколько лет назад были архивы, благодаря которым можно было не только скрыть нужные файлы, но и сжать их обычный размер, тем самым увеличив общее место хранения. Что касается цифровой памяти, то она может быть двух видов:
До конца XX века эти типы хранения считались единственными. Позже появился способ получше, благодаря которому доступ к данным стал возможным в любое время и с любого подходящего для этого цифрового устройства. В рефератах на тему хранения информации отдельная тема посвящена интернету. Во Всемирной паутине можно хранить любое количество данных, используя при этом разные варианты облачных хранилищ.
В последние годы учёные активно работают над созданием специальных дисков, которые смогут хранить на себе достаточное количество информации. Используемые в процессе нанотехнологии работают на уровне атомов и молекул. Одно средство для записи данных, созданное по такой технологии, сможет заменить тысячи дисков, а места на нём должно хватить, чтобы записать каждую секунду человеческой жизни.
Хотя это и звучит как фрагмент фантастического фильма, на самом деле человечество стремительно движется к тому, чтобы создать универсальное хранилище для всей информации.
Использование интернета
Максимально комфортный и доступный для всех способ хранения информации, предоставляющий бесплатные хранилища для данных, используется во всём мире. Использовать интернет можно на любых устройствах, поддерживающих подключение к сети. В докладах и рефератах хранение информации представлено несколькими способами, наиболее эффективный из которых именно интернет.
Чтобы важные ведомости были всегда в зоне доступа, специалисты советуют сделать несколько копий и разместить их в хранилищах и на материальных носителях. Сбои программ, поломки могут навредить информации, поэтому, чтобы не потерять самое важное, необходимо придерживаться простых советов:
Благодаря возможности хранения информации люди могут делиться данными и передавать полезные сведения своим детям. Информацию можно использовать многократно без потери качества именно благодаря хранению на облачных ресурсах, передавать в сообщениях через социальные сети или пересылать по электронной почте. Интернет даёт возможность выбора не только в плане вариантов хранения, но и в отношении дальнейшего использования полученных данных.
Развитие информационных технологий в последнее время занимает основную часть работы учёных. Создаются новые варианты хранения информации, проводятся исследования разных нанотехнологических устройств, способных записывать и передавать большие объёмы данных.
Хранение информации
Человек хранит информацию в собственной памяти, а также в виде записей на различных внешних (по отношению к человеку) носителях: на камне, папирусе, бумаге, магнитных и оптических носителях и пр. Благодаря таким записям информация передается не только в пространстве (от человека к человеку), но и во времени — из поколения в поколение.
Разнообразие носителей информации
Информация может храниться в различных видах: в виде текстов, в виде рисунков, схем, чертежей; в виде фотографий, в виде звукозаписей, в виде кино- или видеозаписей. В каждом случае применяются свои носители. Носитель — это материальная среда, используемая для записи и хранения информации.
К основным характеристикам носителей информации относятся: информационный объем или плотность хранения информации, надежность (долговечность) хранения.
Бумажные носители
Носителем, имеющим наиболее массовое употребление, до сих пор остается бумага. Изобретенная во II веке н.э. в Китае, бумага служит людям уже 19 столетий.
Для сопоставления объемов информации на разных носителях будем пользоваться универсальной единицей — байт, считая, что один символ текста “весит” 1 байт. Книга, содержащая 300 страниц, при размере текста на странице примерно 2000 символов имеет информационный объем 600 000 байт, или 586 Кб. Информационный объем средней школьной библиотеки, фонд которой составляет 5000 томов, приблизительно равен 2861 Мб = 2,8 Гб.
Что касается долговечности хранения документов, книг и прочей бумажной продукции, то она очень сильно зависит от качества бумаги, от красителей, используемых при записи текста, от условий хранения. Интересно, что до середины XIX века (с этого времени в качестве бумажного сырья начали использовать древесину) бумага делалась из хлопка и текстильных отходов — тряпья. Чернилами служили натуральные красители. Качество рукописных документов того времени было довольно высоким, и они могли храниться тысячи лет. С переходом на древесную основу, с распространением машинописи и средств копирования, с использованием синтетических красителей срок хранения печатных документов снизился до 200–300 лет.
Магнитные носители
В XIX веке была изобретена магнитная запись. Первоначально магнитная запись использовалась только для сохранения звука. Самым первым носителем магнитной записи была стальная проволока диаметром до 1 мм. В начале XX столетия для этих целей использовалась также стальная катаная лента. Качественные характеристики всех этих носителей были весьма низкими. Для производства 14-часовой магнитной записи устных докладов на Международном конгрессе в Копенгагене в 1908 г. потребовалось 2500 км, или около 100 кг проволоки.
В 20-х годах прошлого века появляется магнитная лента сначала на бумажной, а позднее — на синтетической (лавсановой) основе, на поверхность которой наносится тонкий слой ферромагнитного порошка. Во второй половине XX века на магнитную ленту научились записывать изображение, появляются видеокамеры, видеомагнитофоны.
На ЭВМ первого и второго поколений магнитная лента использовалась как единственный вид сменного носителя для устройств внешней памяти. На одну катушку с магнитной лентой, использовавшейся в лентопротяжных устройствах первых ЭВМ, помещалось приблизительно 500 Кб информации.
С начала 1960-х годов в употребление входят компьютерные магнитные диски: алюминиевый или пластмассовый диск, покрытый тонким магнитным порошковым слоем толщиной в несколько микрон. Информация на диске располагается по круговым концентрическим дорожкам. Магнитные диски бывают жесткими и гибкими, бывают сменными и встроенными в дисковод компьютера. Последние традиционно называют винчестерами, а сменные гибкие диски — флоппи-дисками.
“Винчестер” компьютера — это пакет магнитных дисков, надетых на общую ось. Информационная емкость современных винчестеров измеряется в гигабайтах — десятки и сотни Гб. Наиболее распространенный тип гибкого диска диаметром 3,5 дюйма вмещает 2 Мб данных. Флоппи-диски в последнее время выходят из употребления.
В банковской системе большое распространение получили пластиковые карты. На них тоже используется магнитный принцип записи информации, с которой работают банкоматы, кассовые аппараты, связанные с информационной банковской системой.
Оптические носители
Применение оптического, или лазерного, способа записи информации начинается в 1980-х годах. Его появление связано с изобретением квантового генератора — лазера, источника очень тонкого (толщина порядка микрона) луча высокой энергии. Луч способен выжигать на поверхности плавкого материала двоичный код данных с очень высокой плотностью. Считывание происходит в результате отражения от такой “перфорированной” поверхности лазерного луча с меньшей энергией (“холодного” луча). Благодаря высокой плотности записи оптические диски имеют гораздо больший информационный объем, чем однодисковые магнитные носители. Информационная емкость оптического диска составляет от 190 до 700 Мб. Оптические диски называются компакт-дисками — CD.
Во второй половине 1990-х годов появились цифровые универсальные видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) с большой емкостью, измеряемой в гигабайтах (до 17 Гб). Увеличение их емкости по сравнению с CD связано с использованием лазерного луча меньшего диаметра, а также двухслойной и двусторонней записи. Вспомните пример со школьной библиотекой. Весь ее книжный фонд можно разместить на одном DVD.
В настоящее время оптические диски (CD — DVD) являются наиболее надежными материальными носителями информации, записанной цифровым способом. Эти типы носителей бывают как однократно записываемыми — пригодными только для чтения, так и перезаписываемыми — пригодными для чтения и записи.
Флэш-память
В последнее время появилось множество мобильных цифровых устройств: цифровые фото- и видеокамеры, МР3-плееры, карманные компьютеры, мобильные телефоны, устройства для чтения электронных книг, GPS-навигаторы и многое другое. Все эти устройства нуждаются в переносных носителях информации. Но поскольку все мобильные устройства довольно миниатюрные, то и к носителям информации для них предъявляются особые требования. Они должны быть компактными, обладать низким энергопотреблением при работе и быть энергонезависимыми при хранении, иметь большую емкость, высокие скорости записи и чтения, долгий срок службы. Всем этим требованиям удовлетворяют флэш-карты памяти. Информационный объем флэш-карты может составлять несколько гигабайт.
В качестве внешнего носителя для компьютера широкое распространение получили флэш-брелоки (“флэшки” — называют их в просторечии), выпуск которых начался в 2001 году. Большой объем информации, компактность, высокая скорость чтения-записи, удобство в использовании — основные достоинства этих устройств. Флэш-брелок подключается к USB-порту компьютера и позволяет скачивать данные со скоростью около 10 Мб в секунду.
“Нано-носители”
В последние годы активно ведутся работы по созданию еще более компактных носителей информации с использованием так называемых “нанотехнологий”, работающих на уровне атомов и молекул вещества. В результате один компакт-диск, изготовленный по нанотехнологии, сможет заменить тысячи лазерных дисков. По предположениям экспертов приблизительно через 20 лет плотность хранения информации возрастет до такой степени, что на носителе объемом примерно с кубический сантиметр можно будет записать каждую секунду человеческой жизни.
Организация информационных хранилищ
Информация сохраняется на носителях для того, чтобы ее можно было просматривать, искать нужные сведения, нужные документы, пополнять и изменять, удалять данные, потерявшие актуальность. Иначе говоря, хранимая информация нужна человеку для работы с ней. Удобство работы с такими информационными хранилищами сильно зависит от того, как информация организована.
Возможны две ситуации: либо данные никак не организованы (такую ситуацию иногда называют кучей), либо данные структурированы. С увеличением объема информации вариант “кучи” становится все более неприемлемым из-за сложности ее практического использования (поиска, обновления и пр.).
Под словами “данные структурированы” понимается наличие какой-то упорядоченности данных в их хранилище: в словаре, расписании, архиве, компьютерной базе данных. В справочниках, словарях, энциклопедиях обычно используется линейный алфавитный принцип организации (структурирования) данных.
Крупнейшими хранилищами информации являются библиотеки. Упоминания о первых библиотеках относятся к VII веку до н.э. С изобретением книгопечатания (XV век) библиотеки стали распространяться по всему миру. В библиотечном деле имеется многовековой опыт организации информации.
Для организации и поиска книг в библиотеках создаются каталоги: списки книжного фонда. Первый библиотечный каталог был создан в знаменитой Александрийской библиотеке в III веке до н.э. С помощью каталога читатель определяет наличие в библиотеке нужной ему книги, а библиотекарь находит ее в книгохранилище. При использовании бумажной технологии каталог — это организованный набор картонных карточек со сведениями о книгах.
Существуют алфавитные и систематические каталоги. В алфавитных каталогах карточки упорядочены в алфавитном порядке фамилий авторов и образуют линейную (одноуровневую) структуру данных. В систематическом каталоге карточки систематизированы по тематике содержания книг и образуют иерархическую структуру данных. Например, все книги делятся на художественные, учебные, научные. Учебная литература делится на школьную и вузовскую. Книги для школы делятся по классам и т.д.
В современных библиотеках происходит смена бумажных каталогов на электронные. В таком случае поиск книг осуществляется автоматически информационной системой библиотеки.
Данные, хранящиеся на компьютерных носителях (дисках), имеют файловую организацию. Файл подобен книге в библиотеке. Аналогично библиотечному каталогу операционная система создает каталог диска, который хранится на специально отведенных дорожках. Пользователь ищет нужный файл, просматривая каталог, после чего операционная система находит этот файл на диске и предоставляет пользователю. На первых дисковых носителях небольшого объема использовалась одноуровневая структура хранения файлов. С появлением жестких дисков большого объема стали использовать иерархическую структуру организации файлов. Наряду с понятием “файл” появилось понятие папки (см. “Файлы и файловая система”).
Более гибкой системой организации хранения и поиска данных являются компьютерные базы данных (см. “Базы данных”).
Надежность хранения информации
Проблема надежности хранения информации связана с двумя видами угроз для хранимой информации: разрушение (потеря) информации и кража или утечка конфиденциальной информации. Бумажные архивы и библиотеки всегда были подвержены опасности физического исчезновения. Огромный ущерб для цивилизации принесло разрушение упомянутой выше Александрийской библиотеки в I веке до н.э., поскольку большая часть книг в ней существовала в единственном экземпляре.
Основной способ защиты информации в бумажных документах от потери — их дублирование. Использование электронных носителей делает дублирование более простым и дешевым. Однако переход на новые (цифровые) информационные технологии создал новые проблемы защиты информации.
Методические рекомендации
В процессе изучения курса информатики ученики приобретают определенные знания и умения, относящиеся к хранению информации.
Ученики осваивают работу с традиционными (бумажными) источниками информации. В стандарте для основной школы отмечается, что ученики должны научиться работать с некомпьютерными источниками информации: справочниками, словарями, каталогами библиотек. Для этого их следует ознакомить с принципами организации этих источников и с приемами оптимального поиска в них. Поскольку данные знания и умения имеют большое общеучебное значение, то желательно дать их ученикам как можно раньше. В некоторых программах пропедевтического курса информатики этой теме уделяется большое внимание.
Ученики должны овладеть приемами работы со сменными компьютерными носителями информации. Все реже в последнее время используются гибкие магнитные диски, на смену которым пришли емкие и быстрые флэш-носители. Ученики должны уметь определять информационную емкость носителя, объем свободного пространства, сопоставлять с ним объемы сохраняемых файлов. Ученики должны понимать, что для длительного хранения больших объемов данных наиболее подходящим средством являются оптические диски. При наличии пишущего CD-дисковода следует научить их организации записи файлов.
Важным моментом обучения является разъяснение опасностей, которым подвергается компьютерная информация со стороны вредоносных программ — компьютерных вирусов. Следует научить детей основным правилам “компьютерной гигиены”: осуществлять антивирусный контроль всех вновь поступающих файлов; регулярно обновлять базы антивирусных программ.
Хранение информации
1.6.5 Хранение информации
Хранение и накопление информации вызвано ее многократным использованием, применением постоянной информации, необходимостью комплектации первичных данных до их обработки; осуществляется на машинных носителях в виде информационных массивов, где данные располагаются по установленному в процессе проектирования группировочному признаку.
Хранение информации – это ее запись во вспомогательные запоминающие устройства на различных носителях для последующего использования.
Хранение является одной из основных операций, осуществляемых над информацией, и главным способом обеспечения ее доступности в течение определенного промежутка времени.
Основное содержание процесса хранения и накопления информации состоит в создании, записи, пополнении и поддержании информационных массивов и баз данных в активном состоянии (рис. 1.16).
В результате реализации такого алгоритма документ, независимо от формы представления поступивший в информационную систему, подвергается обработке и после этого отправляется в хранилище (базу данных), где помещается на соответствующую «полку» в зависимости от принятой системы хранения. Результаты обработки передаются в каталог.
Этап хранения информации может быть представлен на следующих уровнях: внешнем, концептуальном (логическом), внутреннем, физическом.
Рис. 1.16. Алгоритм процесса подготовки информации к хранению
Внешний уровень отражает содержательность информации и представляет способы (виды) представления данных пользователю в ходе их хранения.
Концептуальный уровень определяет порядок организации информационных массивов и способы хранения информации (файлы, массивы, распределенное хранение, сосредоточенное и др.).
Внутренний уровень представляет организацию хранения информационных массивов в системе ее обработки и определяется разработчиком.
Физический уровень хранения означает реализацию хранения информации на конкретных физических носителях.
Способы организации хранения информации связаны с ее поиском – операцией, предполагающей извлечение хранимой информации.
Хранение и поиск информации являются не только операциями над ней, но и предполагают использование методов осуществления этих операций. Информация запоминается так, чтобы ее можно было отыскать для дальнейшего использования. Возможность поиска закладывается во время организации процесса запоминания. Для этого используют методы маркирования запоминаемой информации, обеспечивающие поиск и последующий доступ к ней и применяемые для работы с файлами, графическими базами данных и т. д.
Маркер (mark, marker) – метка на носителе информации, обозначающая начало или конец данных либо их части (блока).
В современных носителях информации используются маркеры:
— адреса (адресный маркер) – код или физическая метка на дорожке диска, указывающие на начало адреса сектора;
— группы – маркер, указывающий начало или конец группы данных;
— дорожки (начала оборота) – отверстия на нижнем диске пакета магнитных дисков, указывающие физическое начало каждой дорожки пакета.
— конца файла – метка, используемая для указания окончания считывания последней записи файла;
— ленты (ленточный маркер) – управляющая запись или физическая метка на магнитной ленте, обозначающая признак начала или конца блока данных или файла;
— сегмента – специальная метка, записываемая на магнитной ленте для отделения одного сегмента набора данных от другого.
Хранение информации в ЭВМ связано с процессом ее арифметической обработки и с принципами организации информационных массивов, поиска, обновления, представления информации и др.
Важным этапом автоматизированного этапа хранения является организация информационных массивов.
Массив (от англ. array) – упорядоченное множество данных.
Информационный массив – система хранения информации, включающая представление данных и связей между ними, т. е. принципы их организации.
С учетом этого рассматриваются следующие структуры организации информационных массивов: линейная, многомерная.
В свою очередь, линейная структура данных делится на строки, одномерные массивы, стеки, очереди, деки и др.
Строка – это представление данных в виде элементов, располагающихся по признаку непосредственного следования, т. е. по мере поступления данных в ЭВМ.
Одномерный массив – это представление данных, отдельные элементы которых имеют индексы, т. е. поставленные им в соответствие целые числа, рассматриваемые как номер элемента массива.
Индекс обеспечивает поиск и идентификацию элементов, а следовательно, и доступ к заданному элементу, что облегчает его поиск по сравнению с поиском в строке.
Идентификация – процесс отождествления объекта с одним из известных объектов.
Стек – структура данных, учитывающая динамику процесса ввода-вывода информации, использующая линейный принцип организации хранения, реализующий процедуру обслуживания «последним пришел – первым ушел» (первым удаляется последний поступивший элемент).
Очередь – структура организации данных, при которой для обработки информации выбирается элемент, поступивший ранее всех других.
Дека – структура организации данных, одновременно сочетающая рассмотренные виды.
Нелинейные структуры хранения данных используют многомерные структуры (массивы) следующих видов: деревья, графы, сети.
Элемент многомерного массива определяется индексом, состоящим из набора чисел. Формой представления прямоугольного массива является матрица, каждое значение которой определяется индексом требуемого элемента массива. Так, в двухмерном массиве элементы обозначаются двумя индексами, а в трехмерном – тремя.
Массивы по своей структуре близки к файлам и отличаются от последних двумя основными признаками:
— каждый элемент массива может быть явно обозначен, и к нему имеется прямой доступ;
— число элементов массива определяется при его описании.
Организация хранения данных в многомерном массиве может быть представлена в виде логических структур информационных массивов. В этих массивах структуры данных компонуются в виде записей, располагающихся различным образом. С учетом этого выделяют следующие основные структуры информационных массивов: последовательную, цепную, ветвящуюся, списковую.
В последовательной структуре информационного массива записи располагаются последовательно, нахождение требуемой записи осуществляется путем просмотра всех предшествующих. Включение новой записи в информационный массив требует смещения всех записей, начиная с той, которая добавляется. Обновление информационных массивов при последовательной структуре требует перезаписи всего массива.
В цепной структуре информационные массивы располагаются произвольно. Для логической связи отдельных записей необходима их адресация, т. е. каждая предыдущая запись логически связанного информационного массива должна содержать адрес расположения последующей записи. Если с определенного уровня, значения в записях повторяются в различных сочетаниях, то в целях экономии памяти возможен переход от цепной структуры к ветвящейся.
В ветвящейся структуре информационного массива сначала размещается запись, отображающая признак объекта с небольшим числом значений, далее они повторяются в записях в различных сочетаниях. Это дает возможность перейти от некоторой основной записи к другим в зависимости от запроса, не повторяя основную запись.
Чтобы устранить повторяющиеся записи и соответствующие им поля из памяти, их удаляют из основного массива и объединяют в дополнительный небольшой информационный массив. В нем записи упорядочиваются по какому-либо признаку без повторений, тогда в основном массиве вместо удаленного информационного поля указываются адреса записей, размещенных в дополнительном массиве. Данная структура является удобной при реорганизации информационной базы, поскольку повторяющиеся записи легко могут быть заменены, так как хранятся в дополнительном массиве, основной массив подвергается при этом незначительным изменениям. Однако эта структура требует дополнительного объема памяти.
Списковая структура информационных массивов характеризуется наличием списка, который содержит набор данных, определяющих логический порядок организации информационного массива.
Список включает имя и адрес поля данных. В памяти ЭВМ элементы списка физически разнесены, но связаны друг с другом логически за счет адресных ссылок.
Поле данных в зависимости от характера хранимой информации может быть выражено двоичным разрядом, словом фиксированной либо переменной длины, а также набором отдельных слов.
Формализовано список может быть реализован в виде таблицы, где имена списка и поля данных сопоставлены с адресами, выбранными произвольно по мере наличия свободных мест в запоминающем устройстве. В случае необходимости повторений какой-либо информации рекомендуется многократно обращаться по адресу, который может входить в несколько списков, т. е. применить механизм многократных адресных ссылок.
Списковая структура с механизмом адресных ссылок может быть представлена в виде графа древовидной структуры. В нем каждый элемент списка включает в себя маркерное поле, поле данных и адресное поле. Маркерное поле предупреждает, имеется ли ссылка на другой список или она отсутствует. В зависимости от этого в маркерном поле ставится знак минус или плюс.
Списки так же могут быть показаны ориентированными графами с полями, в которых возможна ссылка вперед и назад. Возникает так называемый симметричный список, и появляется возможность движения в структуре данных в разных направлениях.
Рассмотренные списковые структуры информационных массивов имеют следующие особенности:
— высокую логическую простоту;
— относительно большое количество времени доступа, обусловленное адресным обращением к данным, при котором к каждому элементу списка необходимо иметь ссылку;
— значительное возрастание объема памяти запоминающего устройства по сравнению с последовательной структурой организации информационных массивов, обусловленное адресным обращением к данным.
С учетом рассмотренных структур формирования информационных массивов можно представить ряд способов организации массивов (рис. 1.17) в запоминающих устройствах ЭВТ.
Рис. 1.17. Способы организации массивов информации в запоминающем устройстве ЭВТ
На физическом уровне любые записи информационного поля представляют в виде двоичных символов. Обращение к памяти большого объема требует большой длины адреса. Если память имеет емкость 2n слов, то для поиска таких слов потребуются n-разрядные адреса. В микропроцессорах восьмиразрядные слова дают возможность обращаться к 256 ячейкам памяти, что оказывается недостаточно для хранения информации в автоматизированных системах. Если непосредственно обращение к любой ячейке невозможно, переходят к страничной организации памяти.
В этом случае выбирают область памяти емкостью 2n слов и называют страницей, обращение к которой осуществляется командой, содержащей n-разрядное адресное поле. В микропроцессорах обычно используют страницы размером 256 слов.
Принципы адресации, объемы памяти, количественные характеристики зависят от функционального назначения запоминающих устройств, разделяющимся по уровням функциональной иерархии на сверхоперативные, оперативные, постоянные, полупостоянные, внешние, буферные.
С хранением информации связаны следующие понятия: носитель информации (память), внутренняя память, внешняя память, хранилище информации.
Носитель информации – это физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Основным носителем информации для человека является его собственная биологическая память (мозг), которую можно назвать оперативной (быстрой) памятью или внутренней памятью, поскольку ее носитель находится внутри нас.
Другие носители информации можно назвать внешними (по отношению к человеку), например бумага, которая, непригодна в обычных (не специальных) условиях для длительного хранения информации: на нее оказывают вредное воздействие температурные условия.
Для ЭВТ по материалу изготовления различают бумажные, металлические, пластмассовые, комбинированные и другие носители; по принципу воздействия и возможности изменения структуры выделяют магнитные, полупроводниковые, диэлектрические, перфорационные, оптические и др.; по методу считывания различают контактные, магнитные, электрические, оптические. Хранение информации осуществляется на специальных носителях.
Особое значение при построении информационного обеспечения имеют характеристики доступа к информации, записанной на носителе, которые бывают прямого и последовательного доступа. Пригодность носителя для хранения информации оценивается такими параметрами, как время доступа, емкость памяти и плотность записи. Хранение больших объемов информации оправдано только при условии, если поиск нужной информации можно осуществить достаточно быстро, а сведения получить в доступной форме.
Хранилище информации – это определенным образом организованная информация на внешних носителях, предназначенная для длительного хранения и постоянного использования, например архивы документов, библиотеки, справочники, картотеки. Основной информационной единицей хранилища является определенный физический документ: анкета, книга, дело, досье, отчет и пр. Под организацией хранилища понимается наличие определенной структуры, т. е. упорядоченность, классификация хранимых документов. Она необходима для удобства ведения хранилища: пополнения новыми документами, удаления ненужных, поиска информации и т. д.
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. Для описания хранения данных используют те же понятия: носитель, хранилище данных, организация данных, время доступа, защита данных. Организованные хранилища данных на устройствах внешней памяти компьютера принято называть базами данных и банками данных.
Таким образом, хранение информации представляет собой процесс передачи информации во времени, связанный с обеспечением неизменности состояния материального носителя.