Sposoby zapisu informacji w komputerze
Współczesne komputery są być może ostatnim stadium wielowiekowego rozwoju technik liczenia. Kiedyś do reprezentowania liczb używano kamyków. W ten sposób kontrolowano na przykład liczebność stada owiec. Pasterz wkładał do kieszeni jeden kamyk na każdą posiadana owcę. Gdy ktoś chciał się dowiedzieć, ile owiec pasterz posiada, ten pokazywał mu kamyki, które służyły do przechowywania informacji. Obecnie komputery wykorzystują do przechowania informacji najnowsze zdobycze technologii produkcji układów scalonych.
System dwójkowy
Komputer składuje dane pod postacią impulsów elektrycznych. Lecz nie stosuje systemu dziesiętnego, w którym używamy różnych znaków, czyli cyfr, dla reprezentacji liczb do 9, a następnie tych samych na różnych pozycjach dla reprezentacji dziesiątek, setek, tysięcy i tak dalej. Maszyny używają systemu dwójkowego, w którym wystarczają do tego dwie cyfry, 0 i l. Układ elektroniczny łatwo rozróżnia brak sygnału, reprezentujący 0, od sygnału, reprezentującego l. Zera i jedynki można także łatwo przedstawić jako otwór lub jego brak na karcie perforowanej, bądź jako zmianę namagnesowania nośnika na dyskietce lub taśmie magnetycznej. Te sygnały tworzą kod, który komputer potrafi odczytywać i zapisywać.
Komputer jest systemem wejść i wyjść z procesorem w charakterze „mózgu". Litery, cyfry, słowa, obrazy i dźwięki są zrozumiałe dla człowieka, lecz nie dla maszyny i dlatego muszą być przetransponowane z formy czytelnej dla człowieka na formę czytelną dla komputera, czyli na binarny system sygnałów elektrycznych. Służą do tego klawiatura, pióra świetlne, mikrofony. Informacja tak odczytana przez procesor jest przechowywana i obrabiana, a następnie z powrotem zamieniana na formę zrozumiałą dla człowieka.
To elektroniczne wyrafinowanie jest skutkiem długiego procesu rozwoju. Kart perforowanych użyto po raz pierwszy do przechowywania informacji już w 1787 roku, gdy francuski tkacz Robert Falcon użył ich do sterowania pracą krosna mechanicznego. System ten został później udoskonalony przez Josepha Jacquarda. Rzędy otworów na karcie perforowanej oznaczały miejsce gdzie we wzorze pojawiała się nić danego koloru. Innymi słowy karty służą do przechowywania informacji o szczegółach wzoru. Zmiana karty powodowała, że krosno tkało inny wzór.
Nadszedł więc czas na poznanie wszystkich możliwości związanych z zapisywaniem plików na dysku.
O Windows mówi się niekiedy, że jest to system zorientowany na pracę z dokumentami. Oznacza to, że jeśli będziemy chcieli stworzyć jakikolwiek dokument, na przykład raport, możemy w ogóle nie myśleć o programach, których do tego będziemy używać. Załóżmy na przykład, że za pomocą edytora tekstu utworzyliśmy dokument tekstowy. Dodatkowo skorzystaliśmy też z programu graficznego oraz arkusza kalkulacyjnego, za pomocą, których nasz raport wzbogacony został o logo firmy i jakiś wykres. Po wybraniu przez nas dokumentu zawierającego raport komputer automatycznie uruchomi program, w którym został on utworzony. Jak więc widać, aby raz powstały dokument poddać ponownej edycji, wcale nie musimy startować aplikacji, za pomocą, której został on utworzony.
W Windows możemy otwierać zapisane na dysku dokumenty na dwa sposoby. Po pierwsze, klikając dwukrotnie ikonę dokumentu. Jeśli to będzie na przykład list do cioci to zostanie on otwarty w WordPadzie uruchamianym automatycznie przez komputer. Drugim sposobem jest natomiast ręczne uruchomienie WordPada, a następnie wybranie i otwarcie w nim danego pliku. W obu przypadkach list pojawi się na ekranie monitora, gotowy do dalszej edycji.
Windows jest dość elastyczny pod tym względem, dając użytkownikowi możliwość wybrania jednej z metod.
Dokumenty możemy, bowiem zapisywać zarówno na dyskietkach, jak i na dysku twardym. Ponadto, jeśli dany dokument mamy zamiar wykorzystać w innym programie niż ten, za pomocą, którego nasz dokument został utworzony, możemy skorzystać z możliwości zachowania pliku w innym formacie, który będzie mógł zostać odczytany przez inne programy. Taka sytuacja zachodzi na przykład wówczas, gdy dokumenty utworzone na komputerze typu IBM PC mają zostać użyte na komputerze Macintosh. Jeśli nie zapiszemy ich w odpowiednim formacie, program na Macintoshu nie będzie w stanie ich odczytać. Większość edytorów tekstu dysponuje możliwością zapisywania dokumentów w formacie „Kich Text Format" (RTF). Natomiast formatem obsługiwanym przez wszystkie chyba edytory jest „Dokument tekstowy". Oczywiście tego formatu powinniśmy używać jedynie w szczególnych przypadkach - jak sama nazwa wskazuje, pozwala on, bowiem na zapisanie czystego tekstu, wszystkie ustawienia formatujące będą bezpowrotnie stracone.
Kto zainstaluje w swoim komputerze Windows, bez trudu znajdzie na dysku folder o nazwie Moje dokumenty. Właśnie w nim powinniśmy zachowywać wszystkie nasze pliki. Takie rozwiązanie ma jedną podstawową zaletę: bardzo szybko znajdziemy to, czego w danej chwili będziemy najbardziej potrzebować. Użytkowników poprzednich wersji Windows obecność tego foldera może początkowo dziwić, ponieważ pojawił się on dopiero w wersji okienek z 1995 roku. Jeśli więc dotychczas zapisywaliśmy wszystkie nasze dane według jakiegoś klucza, teraz powinniśmy go nieco zmodyfikować, dopasowując do możliwości, jakie oferuje nam Windows.
Oczywiście obecność folderu Moje dokumenty nie gwarantuje idealnego ładu wśród zapisywanych zbiorów użytkownika. Aby zachować pewien porządek, również i w tym przypadku musimy przygotować sobie odpowiednią strukturę, na podstawie, której właściwie rozdzielimy wszystkie dokumenty w oddzielnych podkatalogach. Chodzi jednak o to, że nie zawsze - na przykład z powodu braku czasu - możemy odnaleźć odpowiedni folder znajdujący się w katalogu Moje dokumenty i we właściwym miejscu zachować edytowany właśnie plik. W takich sytuacjach możemy jednak szybko zapisać dokument po prostu w folderze Moje dokumenty. Później zaś, gdy będziemy mieli czas, przenosimy zachowane w taki sposób pliki do odpowiednich podkatalogów tego foldera. Dzięki temu wszystkie pliki są zapisywane w folderze Moje dokumenty (lub jego podfolderach) i nie są już porozrzucane po całym dysku twardym.
Powinniśmy, więc przyzwyczaić się, że zamiast zachowywać edytowane pliki na pulpicie, na dysku C: lub D; zawsze otwieramy automatycznie wybierany folder Moje dokumenty i dokonujemy zapisu. Oczywiście warto też utworzyć właściwą strukturę podfolderów, która w ogromnym stopniu ułatwi nam późniejsze wyszukiwanie interesujących nas w danej chwili zbiorów. Zwróćmy uwagę, że w wielu programach, głównie firmy Microsoft, folder Moje dokumenty jest wybierany domyślnie. Oznacza to, że po wywołaniu polecenia Zapisz w okienku dialogowym o tej samej nazwie automatycznie pojawi się otwarty folder Moje dokumenty.
Sposoby zapisu i odczytu danych na dysku twardym
Wszystkie typy pamięci na warstwach magnetycznych działają na tej samej zasadzie; na poruszającej się warstwie magnetycznej dokonywany jest zapis informacji polegający na odpowiednim przemagnesowaniu pól nośnika informacji.
Zapis i odczyt dokonywany jest za pomocą głowic. Głowica nazywamy rdzeń z nawiniętą na nią cewka i niewielką szczeliną miedzy biegunami. Zapis informacji sprowadza się do namagnesowania poruszającego się nośnika. Pole magnetyczne wytworzone w szczelinie magnesuje nośnik tak długo, jak długo płynie prąd w cewce głowicy. Namagnesowany odcinek nośnika zachowuje się jak zwykły magnes, wytwarzając własne pole magnetyczne..
Istnieje wiele metod zapisu informacji cyfrowej na nośniku magnetycznym
Metoda bez powrotu do zera
Polega na tym, że zmiana kierunku prądu w głowicy zapisu następuje w chwili zmiany wartości kolejnych bitów informacji. Zmiana kierunku prądu nie występuje podczas zapisywania ciągu zer lub jedynek. Metoda ta nie posiada możliwoœci samo synchronizacji, tzn z informacji odczytanej nie da się wydzielić impulsów określających położenie komórki bitowej
Metoda modulacji częstotliwości (FM)
Polega na tym, że przy modulacji FM prąd w głowicy zapisu zmienia na początku każdej komórki bitowej, oraz w środku komórki, gdy zapisywany bit ma wartość "jedynki"
Metoda zmodyfikowanej modulacji częstości (MFM)
Metoda MFM nazywana jest metodą z podwójną gęstością i dzięki niej jest podwojona jest pojemność dysku twardego, stosuje się tu regułę: bit o wartości "1" ustawia impuls zapisujący pośrodku komórki bitowej, bit o wartości "0", ustawia impuls na początku komórki bitowej lecz tylko wtedy, gdy poprzedni bit nie jest równy "1".
W metodzie tej dla odtwarzania danych, w trakcie odczytu, stosowany jest układ z pętlą synchronizacji fazy PLL, na podstawie impulsów odczytanych z głowicy odczyt o nazwie READ DATA.
Metoda RRL
Redukuje o 35% ilości przemagnasowań nośnika - można zatem, przy niezmienionej maksymalnej częstotliwości pracy, półtorakrotnie zwiększyć gęstość zapisu danych Odczyt informacji polega na przemieszczeniu namagnesowanych odcinków nośnika pod szczeliną.
Pole magnetyczne pochodzące od namagnesowanego odcinka nośnika, przenika rdzeń głowicy i indukuje w cewce siłę elektromotoryczną, która jest następnie wzmacniana i formowana w impuls cyfrowy, taktowany jako impuls zerowy lub jako bit danych, w zależności od metody zapisu informacji.
IFF, Interchange File Format, format zapisu danych stosowany szeroko w systemie komputerów Amiga służący do zapisu, oraz wymiany między programami danych różnego typu, od grafiki - IFF ILBM (i odmiany) poprzez animacje IFF ANIM5 (ANIM7, ANIM32), dźwięk IFF 8SVX (zapis ścieżki MONO lub STEREO) do zwykłych danych tekstowych. Format IFF jest kojarzony w Amidze głównie z obrazem w postaci bitmap. W komputerach PC stosowana była jego odmiana - format LBM, bardzo podobny pod względem struktury (stosowany do zapisu bitmap). Jakość obrazu zapisanego w IFF może być porównywana z TIFF. Format umożliwia zapisanie grafiki 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 12, 16, 24, 32 bitowej oraz posiada kilka odmian umożliwiających wyświetlanie większej liczby kolorów przy użyciu tricków sprzętowych zastosowanych w Amigach. Tryb EHB polegający na tym że ostatni bit jest traktowany jako obniżający jasność koloru podstawowego o 50% pozwalając na wyświetlenie jednocześnie 64 kolorów (32 podstawowe i 32 o obniżonej jasności) oraz HAM6 i HAM8 (Hold And Modify) pozwalający na jednoczesne wyświetlanie 4096 kolorów opisanych (w pierwszym przypadku) zaledwie 6-cio bitową bitmapą w HAM6 i 65536 kolorów z 24-bitowej palety opisanych przy użyciu 8-miu bitów HAM8).
Magnetyczny zapis dźwięku (obrazu, informacji), metoda zapisu informacji, polegająca na wytworzeniu (na drodze indukcji, dzięki odpowiedniej głowicy będącej rodzajem elektromagnesu) w nośniku informacji (taśmie magnetycznej, dysku magnetycznym itp.), wykonanym z magnetodielektryka, namagnesowania proporcjonalnego do chwilowej wartości zapisywanego sygnału.
Przesuw nośnika zapewnia uzyskanie zapisu czasowych zmian sygnału. Odczyt polega na indukcyjnym wzbudzaniu w głowicy odczytującej prądu proporcjonalnego do zarejestrowanego namagnesowania. Kasowanie informacji polega na zapisie informacji neutralnej (np. dźwięku o częstotliwości ultradźwiękowej).
Technika magnetycznego zapisu dźwięku wykorzystywana jest do zapisu informacji cyfrowych (np. dyskietki, dyski i taśmy komputerowe) oraz analogowych (np. taśmy magnetofonowe i magnetowidowe).
Magnetyczny zapis dźwięku zastosowany został po raz pierwszy w 1898 (tzw. telegrafon, nośnik informacji w postaci drutu stalowego). W 1935 opracowano pierwszy magnetofon z taśmą z magnetodielektryka, w 1963 wprowadzono (Philips) kasetę magnetofonową.
Klasyfikacja plików ze względu na sposób zapisu danych
Pliki tekstowe
W pliku tekstowym (znakowym) do zapisu informacji używa się znaków, traktowanych jako graficzne nośniki informacji. Tym samym, ważna jest graficzna postać kolejnych znaków, a nie ich numery. Ściślej, numery znaków są ważne tylko o tyle, że zastosowany kod informacyjny (ASCII, UNICODE lub strona kodowa) definiuje ich postać graficzną. W przypadku znaków zestawu rozszerzonego ASCII na wygląd znaku ma wpływ także wybór strony kodowej (np. ISO-Latin-2).
Plik znakowy można czytać jak maszynopis znak po znaku, bez użycia specjalnych programów (formatujących, dekodujących). Tekst w pliku znakowym może być dzielony na wiersze (znakiem końca wiersza) i na strony (znakiem końca strony). Nie ma możliwości określania kroju czcionek, ich wielkości ani barwy itp. Nawet informacja o tym, jakiego kodu informacyjnego użyto do zapisania informacji, pochodzi z zewnątrz, a nie jest przechowywana w samym pliku.
Wybrane znaki specjalne i separatory w plikach znakowych
Nazwa Wygląd Numer ASCII
znak tabulacji 9
koniec wiersza (UNIX) 10
koniec wiersza (DOS) 13,10
koniec wiersza (MacOS) 13
koniec strony 12
koniec danych 26
spacja 32
znak cala (czasami pełni rolę cudzysłowu) " 34
apostrof ' 39
przecinek , 44
łącznik (w plikach ASCII pełni rolę znaku minus) - 45
kropka . 46
średnik ; 59
podkreślenie _ 95
odwrócony apostrof ` 96
Jak wskazuje bieżący przykład, końce wierszy w plikach znakowych mają nieco inną postać w systemach UNIX i w systemach DOS/Windows.
Pliki binarne
W plikach binarnych informacja jest przechowywana inaczej, niż w plikach znakowych. Do zapisu służą te same układy cyfr binarnych, grupowane w bajty — innych sposobów zapisu przecież nie ma — jednak nie są one rozumiane jako numery znaków o żądanej postaci graficznej (czyli nie są przeznaczone bezpośrednio do czytania), lecz są interpretowane jakimś innym sposobem. Szczegółowy opis takiego sposobu nosi nazwę formatu zapisu. Żeby informacja zapisana za pomocą danego formatu została właściwie zrozumiana, należy ją odczytać korzystając z odpowiedniego algorytmu, zwykle realizowanego przez pewien program komputerowy.
Bardzo ważnym zastosowaniem binarnego zapisu informacji jest zapis samych programów, czyli poleceń dla maszyny, w sposób zrozumiały dla systemu operacyjnego i procesora.
Postać binarna jest też wygodna do przechowywania informacji graficznej (obrazów) oraz dźwiękowej.
Pliki zawierające sformatowane dokumenty, tworzone za pomocą komercyjnych procesorów tekstu, także na ogół mają postać binarną.
Literatura
• Easy PC;
• Świat Wiedzy - Nauka i technika;
• Internet;