Что такое устройства хранения и как они работают

От простой загрузки до работы в Интернете все возможно благодаря наличию устройств хранения, таких как жесткие диски или твердотельные накопители.

Каждое запоминающее устройство имеет свои преимущества и недостатки. В этом блоге обсуждается, что такое устройства хранения, типы устройств хранения на протяжении десятилетий и их работа, чтобы вы могли лучше понять доступные варианты решений для хранения данных на рынке.

Что такое запоминающее устройство в компьютере?

Запоминающее устройство — это аппаратный компонент, который может быть подключен внутри или снаружи к любому вычислительному устройству или серверу для хранения информации и инструкций. Эти инструкции могут обрабатываться как на временной, так и на постоянной основе.

Внешние или внутренние запоминающие устройства иногда также могут называться носителями информации. Среду можно использовать для вычисления результатов на основе инструкций или просто для передачи или извлечения информации.

Первоначально запоминающие устройства были основаны на магнитной ленте и перфокартах. Позже их заменили дискеты и компакт-диски для хранения двоичной информации в цифровых форматах. Теперь HDD и SSD являются популярными вариантами.

Каково использование устройства хранения?

Устройство хранения позволяет пользователям безопасно хранить данные и приложения на вычислительном устройстве. Его также можно использовать для переноса информации и передачи ее с одного устройства на другое.

Вы можете получить доступ (записать/прочитать) данные в любое время и сохранить их либо на короткий, либо на длительный срок, в зависимости от ваших потребностей. Возможность хранить большие объемы информации на маленьком устройстве упрощает процесс обмена.

Как работают запоминающие устройства?

Существует несколько типов запоминающих устройств, и каждое из них работает по отдельному методу. Способы, которыми вторичные запоминающие устройства могут хранить информацию, обсуждаются ниже.

• Магнитные запоминающие устройства

  В этих устройствах используется механическое устройство, известное как дисковод, которое подключается к вычислительному устройству. Диск (картридж или носитель), покрытый оксидом железа, хранит информацию и вставляется в дисковод. Привод вращает диск на высокой скорости с помощью двигателя.

  Поскольку оксид железа по своей природе является ферромагнитным, он постоянно намагничивается при воздействии магнитного поля. Доступ к сохраненной информации осуществляется с помощью крошечных устройств, называемых головками чтения/записи, которые содержат электромагниты. Сигнал, создаваемый в катушке переменным магнитным полем в сердечнике электромагнитов, отправляется на компьютер в виде двоичных данных. Это передается и преобразуется в машинный код.

• Устройства флэш-памяти

  Устройства флэш-памяти содержат массив ячеек флэш-памяти. Сетка строк и столбцов состоит из двух транзисторов, разделенных тонким оксидным слоем на каждом пересечении. Один транзистор называется плавающим затвором, а другой называется управляющим затвором.

  Когда плавающие затворы подключены к ряду через контрольные затворы, ячейка имеет значение 1. Когда к плавающим затворам прикладывается заряд электрического напряжения, создается барьер между контрольными затворами и плавающими затворами. Если поток заряда через ворота падает ниже 50-процентного порога, значение становится равным 0. С помощью этой техники вы можете одновременно записывать и перезаписывать целые блоки или области чипа.

• Оптические запоминающие устройства

  Лазерный луч малой мощности кодирует цифровые данные на лазерном или оптическом диске в виде крошечных углублений по спирали на его поверхности. Точно фокусируя магнитные лучи, вы можете сконденсировать огромные объемы данных в крошечном пространстве на оптических дисках из пластика. Лазерный сканер считывает эти ямки, поскольку свет различной интенсивности, отраженный от ямок, преобразует их в электрические сигналы.

• Онлайн-хранилище

  В облачном хранилище вы абстрагируете ресурсы хранения от физического оборудования. Например, виртуализация позволяет объединять ресурсы хранения в озеро данных, к которому пользователи могут получить доступ как к одному хранилищу в виртуальном пространстве.

• Хранение бумаги

  В случае хранения бумаги программист должен написать программу вручную и использовать машину для перфокарт для создания стопки перфокарт. Эти карты загружались в устройство чтения карт, подключенное к компьютеру, для ввода программы. Последовательность отверстий была преобразована в цифровые данные.

Рекомендуем прочитать: SAN, NAS и DAS Storage: что выбрать

Какие бывают типы устройств хранения?

• Временное хранилище: ОЗУ, ПЗУ, кэш-память
• Постоянное хранилище: магнитное, оптическое, флэш-память и онлайн-хранилище

Компьютерные запоминающие устройства могут быть временными или постоянными. Здесь обсуждаются несколько типов запоминающих устройств.

• Склад временного хранения

Временное хранилище включает оперативную память (ОЗУ), постоянную память (ПЗУ) и кэш-память. Это основные варианты хранения на компьютере, которые обеспечивают быстрый доступ к используемым данным в любой момент.

ОЗУ хранит энергозависимые данные, которые действуют как рабочая память для ЦП. Данные исчезают после отключения питания. Это повышает производительность и обеспечивает более быструю скорость загрузки приложений. Общие типы устройств хранения включают SRAM (статический), DRAM (динамический), SDRAM (синхронный динамический). 8 ГБ оперативной памяти считается достаточным для простых функций.

В ПЗУ хранятся энергонезависимые данные, которые остаются даже после отключения питания. Вы можете только читать из него и часто используется для включения питания системы. Два основных типа ПЗУ — это ППЗУ и СППЗУ.

Кэш-память — это небольшое хранилище, встроенное в микросхему процессора. Это помогает быстрее обрабатывать инструкции.

• Постоянное хранилище

Общие типы постоянных запоминающих устройств компьютеров включают магнитное хранилище, оптическое хранилище, флэш-память. Они считаются вторичными запоминающими устройствами компьютеров.

Магнитное хранилище — это тип энергонезависимой памяти, в котором могут храниться значительные объемы видео-, аудио- и других данных. Он обеспечивает быстрое извлечение, но может замедляться со временем. Кроме того, он чувствителен к магнитным полям и может быть поврежден при неправильном обращении.

Жесткий диск — популярное запоминающее устройство в этой категории. Другими примерами магнитного хранилища являются дискета, кассета с лентой, магнитная карта и супердиск.

Оптические запоминающие устройства обладают высокой стабильностью данных и большой емкостью. Эти вторичные устройства хранения предлагают низкую стоимость в расчете на бит хранилища, но общая стоимость выше, чем у других вариантов. Они не подвержены потере данных, как энергозависимая память, и не могут быть легко повреждены.

Флэш-накопители не имеют движущихся частей, требуют меньше энергии и портативны. Они имеют высокую скорость передачи и не подвержены царапинам. Содержимое может быть перезаписано на вторичных устройствах хранения, таких как твердотельные накопители, флэш-накопители, SD-карты, мультимедийные карты и карты памяти, основанные на технологии флэш-памяти.

Онлайн-хранилище позволяет пользователям загружать данные по интернет-каналам, которые хранятся в удаленных центрах обработки данных. Легко перемещаться с одного компьютера на другой. Тем не менее, кибербезопасность вызывает беспокойство, и о ней необходимо заботиться с помощью эффективных мер.

Предлагаем прочитать: Лучшие системы управления документами с открытым исходным кодом для электронного хранения файлов

Разница между облаком и виртуальным хранилищем

Поскольку вторичную память нелегко масштабировать, пользователи перешли на облачные и виртуальные варианты хранения.

Облачное хранилище

Поставщики облачных услуг (CSP), такие как Amazon, Google и Microsoft, позволяют пользователям хранить свои данные на физическом устройстве, расположенном в центре обработки данных, принадлежащем этим поставщикам. Интернет используется как способ абстрагирования, совместного использования и объединения ресурсов хранения.

CSP поддерживают ресурсы хранения и предоставляют пользователям любое количество места, которое им нужно, если они платят за это. Выбор облака может быть общедоступным, частным или гибридным. Миграция данных возможна через сеть LAN, WAN, API, VPN и контейнеры.

У вас может быть три разных способа форматирования хранилища, а именно блоки, объекты и файлы, которые обычно объединяются в единое решение. Формат выбирается в зависимости от потребностей и различен для разных типов хранения данных.

Блочное хранилище предпочтительнее для высокопроизводительных рабочих нагрузок, где требуется быстрое хранилище с низкой задержкой. Хранилище объектов используется для быстрого доступа в облачных приложениях, поскольку объекты не сжаты и не зашифрованы.

Хранилище файлов распространено в системах NAS (сетевое хранилище) и используется для организации и представления данных в простом для понимания виде.

Виртуальное хранилище

Некоторые предприятия выбирают виртуальное хранилище, в котором хранилище объединено из разных сетевых устройств в одно устройство, существующее в виртуальной среде. Благодаря тому, что вся емкость хранилища доступна каждому пользователю, отдельные лица не ограничены хранилищем на одном компьютере.

Такие продукты для хранения данных предлагаются такими компаниями, как NetApp, IBM и Hitachi, и обеспечивают высокую емкость хранения и масштабируемость для архивирования, резервного копирования и восстановления.

Вам не нужно увеличивать объем хранилища с помощью портативных носителей для пользователей, работающих с большими приложениями. Они могут получить доступ к избыточному хранилищу тех пользователей, которым не требуется большой объем хранилища для своих задач.

Примеры компьютерных запоминающих устройств

Запоминающие устройства компьютеров могут хранить большие объемы цифровых данных в небольшом физическом пространстве, что упрощает резервное копирование данных и совместное использование.

• Примеры магнитных запоминающих устройств

Жесткий диск

Жесткий диск или жесткий диск (HDD или HD) — это обычное запоминающее устройство, присутствующее в компьютерах для целей резервного копирования и архивирования. Это тип магнитного запоминающего устройства, способного хранить файлы операционной системы (ОС), программные приложения и другие документы с текстом, видео, аудио и изображениями. Типичная емкость хранилища варьируется от 500 ГБ до более чем 4 ТБ.

Магнитная лента

Магнитные ленты начали использоваться в прошлом веке из-за их низкой цены и большой емкости. Данные можно записывать как по длине, так и по ширине. Однако они работают медленно по сравнению с другими современными решениями для хранения данных.

Дискета

До появления жестких дисков гибкие диски (FD) были популярными магнитными запоминающими устройствами, на которых можно было хранить данные. Эти диски, также называемые дискетами, на протяжении многих лет были доступны в версиях размером 8 дюймов (203 мм), 5,25 дюйма (133 мм) и 3,5 дюйма (90 мм). Обычно они предоставляют до 240 МБ места.

• Примеры оптических запоминающих устройств

Компакт-диск

Компакт-диск (CD) — это носитель для хранения музыки и небольших объемов компьютерных данных, основанный на оптической технологии. Емкость хранилища обычно составляет около 700 МБ.

Он бывает трех типов: CD-ROM (только для чтения), CD-R (записываемый) и CD-RW (перезаписываемый). Информация считывается и записывается с помощью лазера, поскольку компакт-диски вращаются с постоянной скоростью.

DVD и Blu-ray диск

Цифровые универсальные диски (DVD) и диски Blu-ray (BD) имеют большую емкость, чем компакт-диски того же физического размера. Можно легко хранить большие объемы данных, включая HD-видео.

Они используют более тонкий лазер из-за более высокой плотности и имеют обычную емкость памяти 4,7 ГБ (DVD) или от 25 ГБ до 128 ГБ (диски Blu-ray).

Рекомендуем прочитать: что такое служебная программа и каковы ее функции?

• Примеры устройств флэш-памяти

Флешка

USB-накопитель — это небольшое портативное устройство со встроенным USB-интерфейсом. Вы можете подключить его к USB-порту компьютера и легко перемещать файлы с одного устройства на другое.

Он имеет более высокую емкость, чем оптические запоминающие устройства, обычно от 8 до 256 ГБ. Это также быстрее и надежнее. Его другие названия включают флэш-накопитель, переходник, карту памяти, флэш-накопитель и USB-накопитель.

Безопасная цифровая карта

Защищенная цифровая карта (SD-карта) представляет собой устройство прямоугольной формы, доступное в различных размерах и емкости для различных устройств, включая мобильные телефоны и камеры. Общие варианты включают полноразмерные карты SD, mini-SD и micro-SD. Емкость хранилища часто варьируется от 2 ГБ до 32 ГБ.

Твердотельный накопитель

Твердотельный накопитель (SSD) в настоящее время используется в сочетании, а также для полной замены жестких дисков в ноутбуках, ПК и т. д. Он бывает как во внешней, так и во внутренней конфигурации.

Поскольку он предлагает меньшую емкость по сравнению с жестким диском аналогичной цены, он чаще встречается среди дорогих устройств. Он использует флэш-память NAND, а его преимущества включают низкое энергопотребление, малый форм-фактор, высокую скорость чтения/записи, высокую надежность и снижение уровня шума. Объем хранилища варьируется от 120 ГБ до более 1 ТБ.

• Примеры онлайн/облачного хранилища

Хранилище AWS S3

По мере роста популярности облачных вычислений растет и использование облачных служб хранения для различных типов хранения данных. Облачное хранилище — это масштабируемое решение для хранения значительных объемов данных и запроса ресурсов у поставщика по мере роста потребности.

У поставщика облачных услуг есть набор удаленных серверов для размещения и управления службами, к которым могут обращаться устройства по сети. Популярным примером облачного хранилища является хранилище Amazon Web Services (AWS) S3, в котором пользователи могут хранить данные виртуально вместо других доступных вторичных устройств хранения данных компьютера.

• Примеры хранения бумаги

Перфокарты

Это бумажная карта с ручными или машинными, пробитыми или перфорированными отверстиями. Перфокарта была введена в компьютер для хранения и доступа к данным.

Вывод

Данные могут быть потеряны по нескольким причинам, таким как перебои в подаче электроэнергии, кибератаки, случайное удаление, физическое повреждение или даже стихийные бедствия. Следовательно, вы должны хранить резервные копии на дополнительных устройствах хранения.

Теперь, когда вы знаете, что такое запоминающее устройство, вы можете принять более правильное решение. Предприятия переходят на облачное хранилище, поскольку оно надежно, предлагает масштабируемость и лучшую производительность.

Рекомендуем прочитать: Google Диск против Dropbox против OneDrive: лучшая альтернатива Google Диску 2022 года

Часто задаваемые вопросы

Связанные категории: Облачное хранилище | Сервер | Сетевые устройства | Беспроводная точка доступа | Решения по безопасности данных