Πώς αποθηκεύονται τα δεδομένα σε έναν υπολογιστή;

Η αποθήκευση δεδομένων στον υπολογιστή είναι ένα περίπλοκο θέμα, αλλά μπορεί να αναλυθεί σε τρεις βασικές διαδικασίες. Πρώτον, τα δεδομένα μετατρέπονται σε απλούς αριθμούς που είναι εύκολο να αποθηκεύσει ένας υπολογιστής. Δεύτερον, οι αριθμοί καταγράφονται από το υλικό μέσα στον υπολογιστή. Τρίτον, οι αριθμοί οργανώνονται, μετακινούνται σε προσωρινή αποθήκευση και χειρίζονται από προγράμματα ή λογισμικό.

Κάθε κομμάτι δεδομένων σε έναν υπολογιστή αποθηκεύεται ως αριθμός. Για παράδειγμα, τα γράμματα μετατρέπονται σε αριθμούς και οι φωτογραφίες μετατρέπονται σε ένα μεγάλο σύνολο αριθμών που υποδεικνύουν το χρώμα και τη φωτεινότητα κάθε pixel. Οι αριθμοί στη συνέχεια μετατρέπονται σε δυαδικούς αριθμούς. Οι συμβατικοί αριθμοί χρησιμοποιούν δέκα ψηφία, από 0-9, για να αναπαραστήσουν όλες τις πιθανές τιμές. Οι δυαδικοί αριθμοί χρησιμοποιούν δύο ψηφία, το 0 και το 1, για να αναπαραστήσουν όλες τις πιθανές τιμές. Οι αριθμοί 0 έως 8 μοιάζουν με αυτό ως δυαδικοί αριθμοί: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000. Οι δυαδικοί αριθμοί είναι πολύ μεγάλοι, αλλά με τους δυαδικούς αριθμούς οποιαδήποτε τιμή μπορεί να αποθηκευτεί ως μια σειρά στοιχείων που είναι αληθή (1) ή ψευδή (0), όπως Βορράς/Νότος, Φορτισμένος/Αφορτισμένος ή Φως/Σκοτεινός.

Η κύρια αποθήκευση δεδομένων στους περισσότερους υπολογιστές είναι η μονάδα σκληρού δίσκου. Είναι ένας περιστρεφόμενος δίσκος ή δίσκοι με μαγνητικές επικαλύψεις και κεφαλές που μπορούν να διαβάσουν ή να γράψουν μαγνητικές πληροφορίες, παρόμοια με το πώς λειτουργούν οι κασέτες. Στην πραγματικότητα, οι πρώτοι οικικοί υπολογιστές χρησιμοποιούσαν κασέτες για αποθήκευση δεδομένων. Οι δυαδικοί αριθμοί καταγράφονται ως μια σειρά από μικροσκοπικές περιοχές στο δίσκο που μαγνητίζονται είτε βόρεια είτε νότια. Οι δισκέτες, οι μονάδες ZIP και οι κασέτες χρησιμοποιούν μαγνητισμό για την εγγραφή δυαδικών αριθμών. Τα δεδομένα σε ταινίες και δίσκους μπορούν να καταστραφούν εάν πλησιάσουν πολύ τους μαγνήτες.

Ορισμένοι νέοι φορητοί υπολογιστές χρησιμοποιούν μονάδες στερεάς κατάστασης για την κύρια αποθήκευση δεδομένων. Αυτά έχουν τσιπ μνήμης, παρόμοια με τα τσιπ μνήμης σε κλειδιά USB, κάρτες SD, συσκευές αναπαραγωγής MP3, κινητά τηλέφωνα και ούτω καθεξής. Οι δυαδικοί αριθμοί καταγράφονται με φόρτιση ή μη φόρτισης μιας σειράς μικροσκοπικών πυκνωτών στο τσιπ. Η αποθήκευση ηλεκτρονικών δεδομένων είναι πιο στιβαρή από τη μαγνητική αποθήκευση δεδομένων, αλλά μετά από αρκετά χρόνια οι πυκνωτές χάνουν την ικανότητά τους να αποθηκεύουν ηλεκτρικά φορτία.

Τα CD και τα DVD χρησιμοποιούν οπτικά για την αποθήκευση δυαδικών αριθμών. Καθώς ο δίσκος περιστρέφεται, ένα λέιζερ είτε αντανακλάται είτε δεν αντανακλάται από μια σειρά μικροσκοπικών κατοπτρισμένων τμημάτων στο δίσκο. Οι εγγράψιμοι δίσκοι έχουν ένα ανακλαστικό στρώμα που μπορεί να αλλάξει από το λέιζερ στον υπολογιστή. Οι δίσκοι είναι μακράς διάρκειας, αλλά εύθραυστοι. Οι γρατσουνιές στο πλαστικό στρώμα εμποδίζουν το λέιζερ να διαβάζει σωστά τις αντανακλάσεις από το στρώμα αλουμινίου.

Οι μονάδες δίσκου, οι δίσκοι και τα κλειδιά USB χρησιμοποιούνται για μακροπρόθεσμη αποθήκευση δεδομένων. Μέσα στον υπολογιστή υπάρχουν πολλοί χώροι για βραχυπρόθεσμη αποθήκευση ηλεκτρονικών δεδομένων. Μικρές ποσότητες δεδομένων αποθηκεύονται προσωρινά σε πληκτρολόγιο, εκτυπωτή και τμήματα της μητρικής πλακέτας και του επεξεργαστή. Μεγαλύτερες ποσότητες δεδομένων αποθηκεύονται προσωρινά στα τσιπ μνήμης και στην κάρτα βίντεο. Οι χώροι προσωρινής αποθήκευσης δεδομένων έχουν σχεδιαστεί ώστε να είναι μικρότερες αλλά ταχύτερες από τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση και δεν διατηρούν τα δεδομένα όταν ο υπολογιστής είναι απενεργοποιημένος.

Τα δεδομένα αποθηκεύονται ως πολλοί δυαδικοί αριθμοί, με μαγνητισμό, ηλεκτρονικά ή οπτικά. Κατά τη λειτουργία του υπολογιστή, τα δεδομένα αποθηκεύονται επίσης σε πολλές προσωρινές τοποθεσίες. Το λογισμικό είναι υπεύθυνο για την οργάνωση, τη μετακίνηση και την επεξεργασία όλων αυτών των αριθμών. Το BIOS του υπολογιστή περιέχει απλές οδηγίες, αποθηκευμένες ως δεδομένα στην ηλεκτρονική μνήμη, για τη μεταφορά δεδομένων μέσα και έξω από διαφορετικές θέσεις αποθήκευσης και γύρω από τον υπολογιστή για επεξεργασία. Το λειτουργικό σύστημα του υπολογιστή, για παράδειγμα, περιέχει οδηγίες για την οργάνωση των δεδομένων σε αρχεία και φακέλους, διαχείριση προσωρινής αποθήκευσης δεδομένων και αποστολή δεδομένων σε προγράμματα εφαρμογών και συσκευές όπως π.χ εκτυπωτές. Τέλος, τα προγράμματα εφαρμογής επεξεργάζονται τα δεδομένα.