Хранение данных на магнитных носителях

Хотя с логической точки зрения данные для вычислительных систем хранятся в виде битов 0 и 1, на физических носителях эти биты могут иметь разную физическую природу.

На магнитных носителях (жёстких и гибких дисках, магнитных лентах и др.) определённые группы битов записываются в виде определённых последовательностей т. н. зон смен знака (flux transition). Последние представляют собой зоны, в которых происходит смена направления остаточного магнитного поля. При записи данных на поверхность магнитного диска специальное устройство (шифратор) преобразовывает отдельные биты или их группы в определённые последовательности зон смены знака согласно некоторому алгоритму. При считывании данных дешифратор преобразовывает зоны смены знака в биты. Способов кодирования битов или их групп зонами смены знака было изобретено великое множество, но реально (в IBM-совместимых компьютерах) использовались только три из них: частотная модуляция (FM – Frequency Modulation), модифицированная частотная модуляция (MFM – Modified FM) и кодирование с ограничением длины поля записи (RLL – Run Length Limited).

FM. Этот алгоритм был разработан одним из первых и использовался при записи данных на гибкие диски т. н. одинарной плотности (Single Density) в первых IBM PC. Ёмкость этих односторонних дискет составляла всего 80 К. Хотя в 70-е годы запись по методу FM использовалась во многих устройствах, от него давным-давно повсеместно отказались.

MFM. Основной целью разработчиков этого алгоритма было сокращение количества зон смены знака для записи того же объёма данных по сравнению с FM и, соответственно, увеличение ёмкости накопителя. Не вдаваясь в подробности, скажем, что MFM позволяет записать в два раза больше битов, чем FM при той же плотности зон смены знака. Электроника накопителей и контроллеров, работающих по этому алгоритму, сначала была дорогой, но все трудности были успешно преодолены.

GCR (Group-Coded Recording – запись с групповым кодированием). Этот алгоритм кодирования применялся в накопителях на гибких дисках компьютеров Macintosh. Он существенно отличается от MFM, использовавшейся на большинстве других платформ. Дискеты, отформатированные на компьютерах Macintosh, не могут быть считаны на IBM-совместимых компьютерах, хотя компьютеры Macintosh могут работать как с MFM-, так и с GCR-дискетами.

RLL (используется и поныне) компактнее MFM в полтора раза и компактнее FM в три раза. Это достигается за счёт того, что, в отличие от FM и MFM, кодирующих отдельно каждый бит, RLL кодирует группы по 2, по 3 или по 4 бита. (Здесь можно провести аналогию с технологиями сжатия данных: чем большие блоки сжимаются целиком, тем обычно эффективнее оказывается сжатие).

Системы передачи информации в Интернете

В настоящее время ведущую роль играют связи между компьютерами. Используя модем или локальную сеть, можно получить доступ к другим компьютерам, отправить и получить электронную почту или подключиться к Интернету.

За несколько лет назначение модемного соединения существенно изменилось. Раньше модемы позволяли подключать компьютер к электронным доскам объявлений (Bulletin Board Systems – BBS). Эти частные или коммерческие службы предоставляли терминальный доступ к другим системам. Времена BBS прошли безвозвратно; сетевые коммерческие службы, такие, как America Online и CompuServe, бывшие когда-то лидерами этого сегмента рынка, постепенно отказались от использования собственных протоколов и клиентского программного обеспечения, переродившись в поставщиков доступа к Интернету.

Неудержимое развитие Интернета привело к тому, что модемные и сетевые технологии объединились на основе одних и тех же программ и протоколов. Самый популярный протокол – TCP/IP – повсеместно используется как в локальных сетях, так и в Интернете. При подключении к поставщику услуг Интернета (Internet Service Provider – ISP) пользователь подключается к другой сети посредством модема вместо сетевой платы; в то же время применение широкополосного доступа к Интернету подразумевает использование сетевой интерфейсной платы, встроенного в системную плату порта или же адаптера USB.

Хотя большинство новых ПК всё ещё оснащаются аналоговыми модемами, все больше пользователей отдают предпочтение широкополосным каналам связи. На самом деле в соответствии с отчётом Broadband Update, подготовленным компанией eMarketer.com, в 2005 году больше половины (53%) домашних пользователей Интернета в США отдали предпочтение высокоскоростным соединениям; в 2004 году эта цифра составляла 45,1%, в 2003 – 36,3%, в 2000 – 8,9%, а в 1995 – 0%. Другими словами, если в период с 1995 по 2005 год коммутируемый доступ преобладал, то в 2005 году произошел коренной перелом. Впервые количество пользователей широкополосного доступа превысило количество пользователей коммутируемого доступа, причём не только в США, но и во всём мире.

Важной вехой в этом отношении стал 2004 год, когда количество широкополосных подключений превысило 100 млн. При этом в Азиатско-Тихоокеанском регионе количество пользователей широкополосного доступа составило 56,6 млн., в Северной Америке –37,7 млн., в Западной Европе – 28,7, в Латинской Америке – 2,3.

Тем не менее, аналоговые модемы пока ещё не следует сбрасывать со счётов, так как они по-прежнему привлекательны благодаря низкой цене и наличию в большинстве переносных ПК. Кроме того, дополнительные аналоговые модемы используются для некоторых видов широкополосного подключения и в качестве запасного средства подключения к Интернету.