Hoe worden gegevens op een computer opgeslagen?

Opslag van computergegevens is een complex onderwerp, maar het kan worden onderverdeeld in drie basisprocessen. Eerst worden gegevens geconverteerd naar eenvoudige getallen die gemakkelijk door een computer kunnen worden opgeslagen. Ten tweede worden de nummers vastgelegd door hardware in de computer. Ten derde worden de nummers georganiseerd, verplaatst naar tijdelijke opslag en gemanipuleerd door programma's of software.

Elk stukje data op een computer wordt opgeslagen als een nummer. Letters worden bijvoorbeeld geconverteerd naar cijfers en foto's worden geconverteerd naar een grote reeks cijfers die de kleur en helderheid van elke pixel aangeven. De getallen worden vervolgens omgezet in binaire getallen. Conventionele getallen gebruiken tien cijfers, van 0-9, om alle mogelijke waarden weer te geven. Binaire getallen gebruiken twee cijfers, 0 en 1, om alle mogelijke waarden weer te geven. De getallen 0 tot en met 8 zien er als binaire getallen als volgt uit: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000. Binaire getallen zijn erg lang, maar met binaire getallen kan elke waarde worden opgeslagen als een reeks items die waar (1) of onwaar (0) zijn, zoals Noord/Zuid, Geladen/Ongeladen of Licht/Donker.

De belangrijkste gegevensopslag in de meeste computers is de harde schijf. Het is een draaiende schijf of schijven met magnetische coatings en koppen die magnetische informatie kunnen lezen of schrijven, vergelijkbaar met hoe cassettebandjes werken. In feite gebruikten vroege thuiscomputers cassettebandjes voor gegevensopslag. Binaire getallen worden geregistreerd als een reeks kleine gebieden op de schijf die naar het noorden of naar het zuiden worden gemagnetiseerd. Diskettes, ZIP-drives en tapes gebruiken allemaal magnetisme om binaire getallen vast te leggen. De gegevens op banden en schijven kunnen worden vernietigd als ze te dicht bij magneten komen.

Sommige nieuwe laptops gebruiken solid-state schijven voor primaire gegevensopslag. Deze hebben geheugenchips, vergelijkbaar met geheugenchips in USB-sleutels, SD-kaarten, MP3-spelers, mobiele telefoons enzovoort. Binaire getallen worden geregistreerd door het al dan niet opladen van een reeks kleine condensatoren in de chip. Elektronische gegevensopslag is robuuster dan magnetische gegevensopslag, maar na enkele jaren verliezen de condensatoren hun vermogen om elektrische ladingen op te slaan.

Cd's en dvd's gebruiken optica om binaire getallen op te slaan. Terwijl de schijf ronddraait, wordt een laser al dan niet gereflecteerd door een reeks kleine gespiegelde secties op de schijf. Beschrijfbare schijven hebben een reflecterende laag die door de laser in de computer kan worden gewijzigd. Schijven gaan lang mee, maar zijn kwetsbaar; krassen op de plastic laag voorkomen dat de laser reflecties van de aluminium laag correct leest.

Schijven, schijven en USB-sleutels worden gebruikt voor langdurige gegevensopslag. Binnen de computer zijn er veel gebieden voor elektronische gegevensopslag op korte termijn. Kleine hoeveelheden data worden tijdelijk opgeslagen in een toetsenbord, printer en delen van het moederbord en de processor. Grotere hoeveelheden data worden tijdelijk opgeslagen op de geheugenchips en videokaart. Tijdelijke gegevensopslaggebieden zijn ontworpen om kleiner maar sneller te zijn dan langetermijnopslag en bewaren de gegevens niet wanneer de computer is uitgeschakeld.

Gegevens worden opgeslagen als veel binaire getallen, door magnetisme, elektronica of optica. Terwijl de computer in bedrijf is, worden gegevens ook op veel tijdelijke locaties opgeslagen. Software is verantwoordelijk voor het ordenen, verplaatsen en verwerken van al die nummers. Het BIOS van de computer bevat eenvoudige instructies, die als gegevens in het elektronische geheugen zijn opgeslagen, om gegevens in en uit verschillende opslaglocaties en rond de computer te verplaatsen voor verwerking. Het besturingssysteem van de computer bevat bijvoorbeeld instructies voor het ordenen van gegevens in bestanden en mappen, tijdelijke gegevensopslag beheren en gegevens verzenden naar toepassingsprogramma's en apparaten zoals: printers. Ten slotte verwerken applicatieprogramma's de gegevens.