ذخیره اطلاعات در کامپیوتر

ذخیره سازی داده های کامپیوتر ، اغلب به نام ذخیره سازی یا حافظه شناخته میشود ، فناوری متشکل از اجزای کامپیوتر و رسانه ضبط است که برای حفظ داده های دیجیتال استفاده می شود . این یک تابع اصلی و اجزای اساسی رایانه است . 

واحد پردازش مرکزی ( CPU ) یک کامپیوتر چیزی است که با انجام محاسبات داده ها را دستکاری می کند . در عمل ، تقریبا تمام رایانه ها از یک سلسله مراتب ذخیره سازی استفاده می کنند ، که گزینه های ذخیره سازی سریع اما گران قیمت را نزدیک به پردازنده قرار می دهد و گزینه های کندتر اما بزرگتر و ارزان تر را دورتر می کند . به طور کلی ، فن آوری های سریع فرار ( که داده ها را هنگام خاموش شدن از دست می دهند ) به عنوان " حافظه موقت " نامگذاری می شوند ، در حالی که تکنولوژی های مداوم تصادفی ( RAM ) نامیده می شوند که به عنوان یکی از " ذخیره سازی " هم میباشد ؛ با این حال ، " حافظه " گاهی اوقات نیز در هنگام اشاره به ذخیره سازی مداوم مورد استفاده قرار می گیرد .

در معماری فون نویمان ، CPU متشکل از دو قسمت اصلی است : واحد کنترل و واحد منطق محاسباتی ( ALU ) . سابق جریان داده ها را بین پردازنده و حافظه کنترل می کند ، در حالی که دومی عملیات ریاضی و منطقی را بر روی داده ها انجام می دهد .

عملکرد
بدون مقدار قابل توجهی از حافظه ، کامپیوتر تنها قادر به انجام عملیات ثابت و بلافاصله خروجی نتیجه است . برای تغییر رفتار آن باید تغییر شکل داده شود . این برای دستگاه هایی مانند ماشین حساب های میز ، پردازنده های سیگنال دیجیتال و دیگر دستگاه های تخصصی قابل قبول است . ماشین های Von Neumann با داشتن حافظه ای که دستورالعمل های عملیاتی و داده های آنها را ذخیره می کنند متفاوت هستند . چنین رایانه های ، چند منظوره تر هستند ، زیرا آنها نیازی به تنظیم سخت افزار خود برای هر برنامه جدید ندارند ، بلکه می توانند به سادگی با برنامه مجدد دستورالعمل جدید در حافظه ذخیره کنند ؛ آنها همچنین تمایل به طراحی ساده تر دارند ، در حالی که یک پردازنده نسبتا ساده می تواند بین محاسبات پیوسته ای را برای ایجاد نتایج پردازش پیچیده ای حفظ کند . اکثر کامپیوترهای مدرن ماشینهای فون نویمان هستند .

سازماندهی و هماهنگی داده ها
یک کامپیوتر دیجیتال مدرن ، داده ها را با استفاده از سیستم عددی دوتایی نشان می دهد . متن ، اعداد ، تصاویر ، صوت و تقریبا هر نوع اطلاعات دیگر می تواند به یک رشته از بیت ها یا ارقام باینری تبدیل شود که هر کدام دارای مقدار 1 یا 0 هستند . رایج ترین واحد ذخیره سازی بایت برابر است با 8 بیت . یک قطعه از اطلاعات را می توان با هر کامپیوتر یا وسیله ای که فضای ذخیره سازی آن به اندازه کافی بزرگ است ، در اختیار نمایش دودویی قطعه اطلاعات یا داده های ساده قرار داد . به عنوان مثال ، آثار کامل شکسپیر ، حدود 1250 صفحه در چاپ ، می تواند در حدود 5 مگابایت ( 40 میلیون بیت ) با یک بایت در هر کاراکتر ذخیره شود .

داده ها با اختصاص یک الگوی بیتی به هر شیء، رقمی یا چند رسانه ای کد گذاری می شوند . بسیاری از استانداردها برای رمزگذاری وجود دارند ( مثلا رمزگذاری های شخصیتی مانند ASCII ، کدگذاری تصاویر مانند JPEG ، کدگذاری ویدئو مانند MPEG-4 ) .

با اضافه کردن بیت به هر کدام از کدگذاری ، افزونگی اجازه می دهد که رایانه هر دو اشتباهات را در داده های کد شده شناسایی کند و آنها را براساس الگوریتم های ریاضی اصلاح کند . خطاهایی معمولا به علت کم شدن مقدار بیتی یا « خستگی جسمی » ، از دست رفتن بیت فیزیکی در ذخیره سازی توانایی آن برای حفظ ارزش قابل تشخیص ( 0 یا 1 ) یا به علت اشتباهات در خارج یا در داخل ارتباطات کامپیوتری بیت فلیپ تصادفی ( به عنوان مثال به علت تابش بش از حد )  پس از تشخیص اصلاح می شود . یک بیت یا گروهی از بیت های بد فیزیکی ( همیشه مشخص نیست که بیت معیوب خاص شناخته شده است ؛ تعریف گروهی به دستگاه ذخیره سازی خاص بستگی دارد ) معمولا به طور خودکار محاصره می شود ، خارج از استفاده از دستگاه خارج می شود و با یک گروه معادل دیگر کار می کند در دستگاه ، جایی که مقدار بیت اصلاح شده بازسازی می شود ( در صورت امکان ) . روش چک کردن کار اضافی سیکل ( CRC ) معمولا در ارتباطات و ذخیره سازی برای تشخیص خطا استفاده می شود .

روش های فشرده سازی داده ها در بسیاری از موارد ( مانند یک پایگاه داده ) برای نشان دادن یک رشته از بیت ها یا یک رشته بیت کوتاه ( " فشرده سازی " ) و رونویسی اولیه ( " فشرده سازی " ) را در صورت نیاز بازسازی می کنند . این برای ذخیره انواع داده ها به هزینه محاسبات بیشتر ( فشرده سازی و فشرده سازی در صورت نیاز ) با استفاده از ذخیره سازی ( ده ها درصد ) به میزان قابل توجهی کاهش می یابد . تجزیه و تحلیل بین صرفه جویی در هزینه ذخیره سازی و هزینه های مربوطه محاسبات و تاخیر ممکن در دسترس بودن داده ها قبل از تصمیم گیری برای اینکه آیا برخی از داده ها فشرده شده یا نه، انجام می شود .

به دلایل امنیتی برخی از انواع داده ( به عنوان مثال ، اطلاعات کارت اعتباری ) ممکن است در ذخیره سازی رمزگذاری شده باشد برای جلوگیری از امکان بازنویسی اطلاعات غیر مجاز .