Jak dane są przechowywane w komputerze?

Przechowywanie danych komputerowych to złożony temat, ale można go podzielić na trzy podstawowe procesy. Po pierwsze, dane są konwertowane na proste liczby, które są łatwe do przechowywania przez komputer. Po drugie, liczby są rejestrowane przez sprzęt wewnątrz komputera. Po trzecie, liczby są porządkowane, przenoszone do tymczasowego przechowywania i manipulowane przez programy lub oprogramowanie.

Każda część danych w komputerze jest przechowywana jako liczba. Na przykład litery są konwertowane na liczby, a fotografie na duży zestaw liczb, które wskazują kolor i jasność każdego piksela. Liczby są następnie konwertowane na liczby binarne. Liczby konwencjonalne używają dziesięciu cyfr, od 0 do 9, do reprezentowania wszystkich możliwych wartości. Liczby binarne używają dwóch cyfr, 0 i 1, do reprezentowania wszystkich możliwych wartości. Liczby od 0 do 8 wyglądają tak jak liczby binarne: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000. Liczby binarne są bardzo długie, ale w przypadku liczb binarnych dowolna wartość może być przechowywana jako seria elementów, które są prawdziwe (1) lub fałszywe (0), takie jak Północ/Południe, Naładowana/Niedoładowana lub Jasna/Ciemna.

Głównym miejscem przechowywania danych w większości komputerów jest dysk twardy. Jest to wirujący dysk lub dyski z powłokami magnetycznymi i głowicami, które mogą odczytywać lub zapisywać informacje magnetyczne, podobnie jak działają kasety magnetofonowe. W rzeczywistości wczesne komputery domowe używały kaset magnetofonowych do przechowywania danych. Liczby binarne są rejestrowane jako seria maleńkich obszarów na dysku, które są namagnesowane albo na północ, albo na południe. Wszystkie dyskietki, napędy ZIP i taśmy wykorzystują magnetyzm do zapisywania liczb binarnych. Dane na taśmach i dyskach mogą zostać zniszczone, jeśli znajdą się zbyt blisko magnesów.

Niektóre nowe komputery przenośne wykorzystują dyski półprzewodnikowe do podstawowego przechowywania danych. Mają one układy pamięci, podobne do układów pamięci w kluczach USB, kartach SD, odtwarzaczach MP3, telefonach komórkowych i tak dalej. Liczby binarne są rejestrowane przez ładowanie lub nie ładowanie szeregu małych kondensatorów w chipie. Elektroniczne przechowywanie danych jest bardziej wytrzymałe niż magnetyczne przechowywanie danych, ale po kilku latach kondensatory tracą zdolność do przechowywania ładunków elektrycznych.

Płyty CD i DVD wykorzystują optykę do przechowywania liczb binarnych. Gdy dysk się obraca, laser jest albo odbijany, albo nie odbijany przez serię maleńkich lustrzanych sekcji na dysku. Dyski zapisywalne mają warstwę odblaskową, którą można zmienić za pomocą lasera w komputerze. Dyski są trwałe, ale delikatne; rysy na warstwie plastiku uniemożliwiają laserowi poprawne odczytanie odbić od warstwy aluminium.

Dyski, dyski i klucze USB służą do długoterminowego przechowywania danych. W komputerze istnieje wiele obszarów do krótkoterminowego przechowywania danych elektronicznych. Niewielkie ilości danych są tymczasowo przechowywane na klawiaturze, drukarce oraz sekcjach płyty głównej i procesora. Większe ilości danych są tymczasowo przechowywane w układach pamięci i karcie graficznej. Obszary tymczasowego przechowywania danych są zaprojektowane tak, aby były mniejsze, ale szybsze niż przechowywanie długoterminowe i nie przechowują danych, gdy komputer jest wyłączony.

Dane są przechowywane w postaci wielu liczb binarnych, za pomocą magnetyzmu, elektroniki lub optyki. Podczas pracy komputera dane są również przechowywane w wielu tymczasowych lokalizacjach. Oprogramowanie jest odpowiedzialne za organizację, przenoszenie i przetwarzanie wszystkich tych liczb. System BIOS komputera zawiera proste instrukcje, przechowywane jako dane w pamięci elektronicznej, dotyczące przenoszenia danych do iz różnych miejsc przechowywania oraz wokół komputera w celu przetworzenia. Na przykład system operacyjny komputera zawiera instrukcje porządkowania danych w pliki i folderów, zarządzanie tymczasowym przechowywaniem danych oraz wysyłanie danych do programów użytkowych i urządzeń, takich jak drukarki. Wreszcie programy użytkowe przetwarzają dane.