Другие методы хранения данных

В 1960-х годах двоичные разряды запоминались в компьютерах с помощью небольших колец, называемых сердечниками (своей формой они напоминали бублики). Изготовлялись они из магнитного материала и нанизывались на про­волочные струны-провода. Когда электрический ток проходил по этим проводам, каждый сердечник можно было намагнитить в одном из двух направлений. Впо­следствии направление магнитного поля определялось посредством оценки его воздействия на электрический ток, проходящий через центр сердечника. Таким образом, сердечник являлся средством хранения двоичных разрядов (битов): единица представлялась магнитным полем, ориентированным в одном направле­нии, а нуль — магнитным полем, ориентированным в другом направлении. В настоящее время эти системы уже устарели из-за больших размеров и значи­тельных затрат электроэнергии.

Конденсатор представляет собой более современное средство запоминания би­тов. Он состоит из двух маленьких металлических пластин, расположенных параллельно друг другу на небольшом расстоянии. Если положительный полюс ис­точника напряжения соединить с одной пластиной конденсатора, а отрицатель­ный — с другой, то электрические заряды из этого источника равномерно распределятся по пластинам. Заряды сохранятся на пластинах конденсатора и после отключения источника напряжения. Если впоследствии пластины соеди­нить проводником, то по нему потечет электрический ток и заряды нейтрализу­ются. Таким образом, конденсатор может пребывать в заряженном или разря­женном состоянии; одно из них вполне может представлять значение 0, а дру­гое— значение 1. С помощью современных технологий на тонких пластинах, называемых чипами, можно размещать миллионы крошечных, конденсаторов вместе с необходимыми схемами электрических соединений. Благодаря этому в настоящее время конденсаторы широко используются для хранения битов в вы­числительных машинах.

Триггеры, сердечники и конденсаторы — это примеры запоминающих систем с различной степенью продолжительности хранения информации. Сердечник со­храняет свое магнитное поле даже после выключения машины, а триггер при отключении от источника питания утрачивает помещенные в него данные. Заря­ды же в крошечных конденсаторах настолько недолговечны, что способны быст­ро исчезать сами по себе, даже если машина находится в рабочем состоянии. По­этому заряд конденсатора необходимо регулярно возобновлять с помощью спе­циальной схемы, называемой цепью регенерации. Принимая во внимание эту кратковременность хранения данных, созданную по такой технологии компью­терную память именуют динамической памятью.

Шестнадцатеричная система счисления

При обсуждении внутренних процессов компьютера нам придется иметь дело со строками битов, некоторые из которых могут оказаться достаточно длинны­ми. К сожалению, человек с трудом оперирует подобными величинами. Даже простое воспроизведение комбинации 101101010011 кажется утомительной зада­чей и подвержено ошибкам. Поэтому для упрощения представления комбинаций двоичных разрядов обычно, используется упрощенная система записи, которая называется шестнадцатеричной нотацией, поскольку построена на шестнадцатеричной системе счисления. Особенность этой нотации состоит в том, что двоич­ные комбинации в машине обычно представляются группами из двоичных раз­рядов, длина которых кратна четырем. Это означает, что, поскольку в шестнадцатеричной нотации каждый символ используется для представления четырех битов, строку из двенадцати битов можно представить всего лишь тремя шестнадцатеричными символами.

На рис. 1.6 изображена схема шестнадцатеричной системы кодирования. В левом столбце показаны все возможные комбинации битов для строк длиной че­тыре двоичных разряда, а в правом приведен соответствующий символ, используемый в шестнадцатеричной системе счисления для представления комбинации битов из левого столбца. Согласно этой системе кодирования, двоичный код 10110101 может быть представлен как В5. Этот результат был получен путем раз­деления исходной двоичной комбинации на подгруппы длиной четыре бита и замены каждой такой группы ее шестнадцатеричным эквивалентом. Комбинация 1011 представлена буквой В, а комбинация 0101 — цифрой 5. Таким же способом 16-битовая строка 1010010011001000 может быть представлена в более удобной форме: А4С8.

Рис 1.6