Lad os nedbryde, hvordan fysik beskriver digital datalagring i computere:
Det grundlæggende princip:bit og transistorer
* bits: Digitale data er grundlæggende repræsenteret som en serie på 0s og 1s, kendt som bits.
* transistorer: Dette er små elektriske switches, der danner hjertet af computerhukommelsen. De er bygget af halvledere (som silicium), materialer, der har en elektrisk ledningsevne mellem en leder (som kobber) og en isolator (som glas).
hvordan transistorer butiksbits:
* ON/OFF -tilstand: En transistor kan være i to stater:"på" (ledende elektricitet) eller "slukket" (ikke leder elektricitet). Disse tilstande svarer til de binære værdier på 1 og 0.
* Repræsenterer bits: Hver transistor gemmer en enkelt bit information. En "1" er repræsenteret af, at transistoren er "på", og en "0" er repræsenteret af, at den er "slukket."
Typer af lagerenheder:
* RAM (tilfældig adgangshukommelse): Bruger transistorer til at gemme data midlertidigt, mens computeren kører. Disse transistorer er designet til hurtigt at ændre deres tilstande.
* harddiskdrev (HDDS): Brug spinding af magnetiske diske belagt med et magnetisk materiale. Retningen af magnetfeltet på en lille region af disken repræsenterer en 0 eller en 1.
* solid state drev (SSD'er): Brug arrays af flashhukommelse, som i det væsentlige er elektroniske transistorer, der kan gemme data, selv når strømmen er slukket. Transistorerne bevarer en afgift, der repræsenterer en 0 eller 1.
* Optisk opbevaring (CDS, DVD'er, Blu-ray): Oplysninger gemmes i form af grober (små indrykk) og lande (flade områder) på en disk. En laser læser dataene ved at registrere, om lyset reflekteres fra en grop eller et land.
Fysikken bag det hele:
* Elektromagnetisme: Driften af transistorer og harddiske er stærkt afhængig af elektromagnetisme. Elektriske strømme genererer magnetiske felter, og magnetiske felter kan inducere strømme.
* kvantemekanik: Elektronernes opførsel i halvledere styres af kvantemekanik, hvilket forklarer, hvorfor transistorer kan tændes og slukkes.
* optik: Optisk opbevaring er afhængig af refleksion og spredning af lys.
* termodynamik: Opbevaring og hentning af data genererer varme, en konsekvens af termodynamikens love.
Kortfattet:
Computere gemmer digitale data ved at bruge transistorer til at repræsentere 0s og 1s. Dette opnås ved at kontrollere strømmen af elektricitet gennem transistorer. De forskellige typer lagringsenheder bruger forskellige fysiske mekanismer til at gemme disse binære værdier, alle rodfæstede i fysikens principper.
