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 компьютер легко сохранить. Во-вторых, числа записываются аппаратным обеспечением компьютера. В-третьих, числа упорядочиваются, перемещаются во временное хранилище и управляются программами или программным обеспечением.

Каждая часть данных в компьютере хранится в виде числа. Например, буквы преобразуются в числа, а фотографии преобразуются в большой набор чисел, указывающих цвет и яркость каждого пикселя. Затем числа преобразуются в двоичные числа. В обычных числах используются десять цифр от 0 до 9 для представления всех возможных значений. В двоичных числах используются 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 может быть сохранено как последовательность элементов, которые являются истинными (1) или ложными (0), например, Север / Юг, Заряженный / Незаряженный или Светлый / Темный.

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 участков на диске, намагниченных либо на север, либо на юг. Флоппи-диски, ZIP-накопители и ленты используют магнетизм для записи двоичных чисел. Данные на лентах и ​​дисках могут быть уничтожены, если они подойдут слишком близко к магнитам.

В некоторых новых портативных компьютерах в качестве основного хранилища данных используются твердотельные накопители. У них есть микросхемы памяти, похожие на микросхемы памяти в USB-ключах, SD-картах, MP3-плеерах, сотовых телефонах и так далее. Двоичные числа записываются путем зарядки или отсутствия зарядки серии крошечных конденсаторов в микросхеме. Электронное хранилище данных более надежно, чем магнитное хранилище данных, но через несколько лет конденсаторы теряют способность накапливать электрические заряды.

Компакт-диски 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 может быть изменен лазером в компьютере. Диски долговечные, но хрупкие; царапины на пластиковом слое мешают лазеру правильно считывать отражения от алюминиевого слоя.

Накопители, диски и USB-ключи используются для длительного хранения данных. Внутри компьютера есть много областей для кратковременного электронного хранения данных. Небольшие объемы данных временно хранятся на клавиатуре, принтере, а также в частях материнской платы и процессора. Большие объемы данных временно хранятся в микросхемах памяти и видеокарте. Области временного хранения данных имеют меньший размер, но работают быстрее, чем долговременное хранилище, и не сохраняют данные, когда компьютер выключен.

Данные хранятся в виде множества двоичных чисел с помощью магнетизма, электроники или оптики. Во время работы компьютера данные также хранятся во многих временных местах. Программное обеспечение отвечает за организацию, перемещение и обработку всех этих чисел. BIOS компьютера содержит простые инструкции, хранящиеся в виде данных в электронной памяти, для перемещения данных в и из различных мест хранения и вокруг компьютера для обработки. Например, операционная система компьютера содержит инструкции по организации данных в файлы и папки, управление временным хранилищем данных и отправка данных в прикладные программы и устройства, такие как принтеры. Наконец, прикладные программы обрабатывают данные.