Как данные хранятся на компьютере?
Хранение компьютерных данных — сложная тема, но ее можно разбить на три основных процесса. Во-первых, данные преобразуются в простые числа, которые легко хранить на компьютере. Во-вторых, числа записываются аппаратно внутри компьютера. В-третьих, номера упорядочиваются, перемещаются во временное хранилище и обрабатываются программами или программным обеспечением.
Двоичные числа
Каждая часть данных в компьютере хранится в виде числа. Например, буквы преобразуются в цифры, а фотографии — в большой набор цифр, обозначающих цвет и яркость каждого пикселя. Затем числа преобразуются в двоичные числа. Обычные числа используют десять цифр от 0 до 9 для представления всех возможных значений. Двоичные числа используют две цифры, 0 и 1, для представления всех возможных значений. Числа от 0 до 8 выглядят как двоичные числа:0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000. Двоичные числа очень длинные, но с двоичными числами любое значение можно сохранить в виде последовательности элементов. которые являются истинными (1) или ложными (0), например, север/юг, заряжено/не заряжено или светло/темно.
Основное хранилище данных
Основным хранилищем данных в большинстве компьютеров является жесткий диск. Это вращающийся диск или диски с магнитным покрытием и головками, которые могут считывать или записывать магнитную информацию, подобно тому, как работают кассеты. Фактически, первые домашние компьютеры использовали кассеты для хранения данных. Двоичные числа записываются в виде серии крошечных областей на диске, намагниченных либо на север, либо на юг. Дискеты, ZIP-дисководы и ленты используют магнетизм для записи двоичных чисел. Данные на лентах и дисках могут быть уничтожены, если они подходят слишком близко к магнитам.
Другое хранилище данных
Некоторые новые портативные компьютеры используют твердотельные накопители для основного хранения данных. У них есть микросхемы памяти, аналогичные микросхемам памяти в USB-накопителях, SD-картах, MP3-плеерах, сотовых телефонах и так далее. Двоичные числа записываются путем зарядки или без зарядки ряда крошечных конденсаторов в микросхеме. Электронное хранилище данных более надежно, чем магнитное, но через несколько лет конденсаторы теряют способность накапливать электрические заряды.
CD и DVD используют оптику для хранения двоичных чисел. Когда диск вращается, лазер либо отражается, либо не отражается серией крошечных зеркальных участков на диске. Записываемые диски имеют отражающий слой, который можно изменить с помощью лазера в компьютере. Диски долговечны, но хрупки; царапины на пластиковом слое мешают лазеру правильно считывать отражения от алюминиевого слоя.
Временное хранилище данных
Диски, диски и USB-ключи используются для долговременного хранения данных. Внутри компьютера есть много областей для краткосрочного хранения электронных данных. Небольшие объемы данных временно хранятся в клавиатуре, принтере и разделах материнской платы и процессора. Большие объемы данных временно хранятся в микросхемах памяти и видеокарте. Области временного хранения данных спроектированы так, чтобы быть меньше, но быстрее, чем долговременное хранилище, и не сохраняют данные при выключении компьютера.
Организация хранения данных
Данные хранятся в виде множества двоичных чисел с помощью магнетизма, электроники или оптики. Пока компьютер работает, данные также хранятся во многих временных местах. Программное обеспечение отвечает за организацию, перемещение и обработку всех этих номеров. BIOS компьютера содержит простые инструкции, хранящиеся в виде данных в электронной памяти, по перемещению данных в различные места хранения и из них, а также по всему компьютеру для обработки. Операционная система компьютера, например, содержит инструкции по организации данных в файлы и папки, управлению временным хранилищем данных и отправке данных в прикладные программы и устройства, такие как принтеры. Наконец, прикладные программы обрабатывают данные.