Матеріальні носії інформації

Для збереження утвореної у реальному світі інформації дані, якими вона зафіксована, необхідно перетворити у фізичне явище, тобто відобразити у властивостях, конфігураціях або розташуванні фізичних об’єктів, які у сукупності прийнято називати матеріальними або фізичними носіями інформації (даних). Носій повинен, з одного боку, легко змінювати свою фізичну структуру (за рахунок чого здійснюється реєстрація даних), а з іншого — бути стійким до руйнації. Ці дві вимоги задовільняють такі матеріальні носії, як папір, намагнічені та світлочутливі плівки, світловідбиваючі поверхні, різноманітні електронні схеми, голографічні плати і кристали тощо. У залежності від виду носія фізичні методи реєстрації даних можуть бути різними, основними з яких є:

· зміна форми поверхні носія;

· зміна яскравості поверхні носія;

· зміна електричних, магнітних, оптичних, фотооптичних характеристик поверхні;

· зміна хімічного складу або характеру хімічних зв’язків носія;

· зміна станів електронних схем;

· механічне переміщення фізичних тіл.

Найбільш розповсюдженим носієм даних є папір. На ньому дані реєструють зміною оптичних характеристик поверхні. Цей же метод лежить в основі запису даних лазерним променем на пластмасових носіях з відбиваючим покриттям (CD-ROM). Зміни магнітних характеристик носія (намагнічування і розмагнічування позицій) використовують у магнітних дисках і стрічках. Фіксація даних шляхом зміни хімічного складу поверхневих речовин носія широко застосовують у фотографії.

В інформатиці прийнято виділяти дві категорії носіїв: призначені для використання людиною та машинні.

З носіїв першої категорії (папір, фотопапір, фотоплівка, аудіо- і відеокасети та диски) дані можуть бути "прочитані" візуально або органами слуху за наявності спеціальних перетворювачів.

Машинні носії розрізняють за матеріалом (паперові, пластмасові, металеві, комбіновані), за принципом зміни структури (оптичні, фотооптичні, магнітні, напівпровідникові, діелектричні), за методом зчитування (контактні, оптичні, магнітні, електричні), за принципом доступу до даних (з прямим і послідовним доступом) тощо.

Зі зміною типу носія (наприклад, при транспортуванні даних) часто пов’язана необхідність у перетворенні даних з однієї форми або структури в іншу. Задачу трансформації даних при зміні носія відносять до найважливіших в інформатиці. Зауважимо, що у структурі вартості засобів комп’ютерної техніки пристрої введення/виведення даних, які працюють з носіями інформації, складають до половини сукупної вартості апаратних засобів.

Для передавання інформації (транспортування даних) використовують різноманітні фізичні пристрої — телефонні і телеграфні апарати, радіо, телебачення, комп’ютерні мережі, світлосигнальні апарати, модеми і багато інших. Якщо пристрої призначені для зв’язку між людьми, то носії даних на вході і виході цих пристроїв повинні відповідати людським органам передавання і сприйняття сигналів — органам зору та слуху.

Пристрої, що призначені для передавання даних, називають пристроями зв’язку, до складу яких входить передавач і приймач. Якщо на вході і виході пристрою використовують різні фізичні носії, то пристрій зв’язку називають перетворювачем. Перетворювачами інформації є, наприклад, модеми — пристрої спряження комп’ютерів (де внутрішня інформація має цифрову форму) із звичайними телефонними лініями, які передають тільки аналогові сигнали у вузькому діапазоні частот.

Середовище, через яке дані передають від передавача інформації до її приймача, називають лінією або каналом зв’язку.

Як канали зв’язку сучасна техніка використовує електричні напруги і струми, хвилі в рідинах і газах (звукові хвилі), електромагнітні хвилі (світлові), пучки електромагнітних хвиль (лазери), оптоволоконне середовище та ін.

За швидкістю передачі інформації розрізняють канали:

· низькошвидкісні, зі швидкістю передачі від 50 до 200 біт/с;

· середньошвидкісні, зі швидкістю передачі до 9600 біт/с;

· високошвидкісні зі швидкістю передачі понад 19200 біт/с.

При передачі даних каналами зв’язку ймовірна поява помилок. Це пов’язано з тим, що канал передачі інформації, як правило, піддається впливу різних спотворень, як природного походження, так і створених наявним у каналі устаткуванням. Для захисту від помилок особливого значення набувають спеціальні методи кодування інформації (наприклад, надлишкове кодування), та спеціальні пристрої захисту від помилок — кодери і декодери.

Як було зазначено вище, проблеми ефективного використання каналів зв’язку, їх здатності доставляти інформацію без затримки з мінімальними витратами і спотвореннями досліджують у теорії інформації, однією з основних задач якої є визначення найекономічніших методів двійкового кодування інформації, які дають змогу передавати задану інформацію мінімальною кількістю бітів.

Вищерозглянуті матеріальні носії інформації мають відношення до штучних технічних систем. У живій природі дані накопичують і передають на біологічному рівні. Матеріальними носіями інформації тут є високомолекулярні хімічні сполуки, середовища хімічної і електрохімічної природи тощо.

Сукупність усіх матеріальних об’єктів, які сприймають, зберігають та передають інформацію (люди, тварини, рослини, книжки, мас-медійні видання, комп’ютери, пристрої і канали зв’язку, відео- та аудіокасети і диски, художні полотна і скульптури та багато-багато інших), утворюють матеріальне середовище існування інформації.