اصول ذخیره‌سازی دیجیتال؛ قسمت اول: واحدها و انواع حافظه

توضیح: بخشی از مفاهیــم بیان شده در این مقالات ممکن است برای کاربران حرفه‌ای، ابتدایی به نظر برسند. اما لطفاً ســایر کاربران را نیز مدنظر داشته باشید.

هرچقدر هم که پرداختن به این مسئله کسل‌کننده باشد، درک کردن اصول و فرایند ذخیره‌سازی دیجیتال، بدون آشنایی با واحد سنجش آن یعنی «بایت» غیرممکن است.

بایت (Byte): بایت (B)، به‌طور کلی، کوچک‌ترین واحد ذخیره‌سازی محسوب می‌شود. شما این‌گونه در نظر بگیرید که یک بایت معادل یک کاراکتر است. درنتیجه برای ذخیره‌ کردن کلمه ZOOMIT، شما به ۶ بایت فضا نیاز خواهید داشت. ازآنجاکه بایت واحد کوچکی محسوب می‌شود، در دنیای واقعی برای اندازه‌گیری اطلاعات ذخیره شده از واحدهای بزرگ‌تر مانند کیلوبایت، مگابایت، گیگابایت و ترابایت استفاده می‌گردد.

توضیح: از نظر فنی، واحدی کوچکتر از بایت نیز وجود دارد که به آن بیت (b) می‌گویند. واحدی که برای ذخیره کردن حالت صفر یا یک به صورت دیجیتالی به کار گرفته می‌شود.یعنی حالتی از اطلاعات که برای رایانه قابل فهم است. بایت در حقیقت رشته‌ای ۸‌تایی از بیت‌ها است. به عبارت دیگر از کنارهم قرار گرفتن ۸ بیت، یک بایت ساخته می‌شود.

واحد بیت معمولاً برای نمایش سرعت انتقال دیتا در فواصل دور، مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال جهت نمایش سرعت اینترنت، از واحد بیت در ثانیه (Bit Per Second) استفاده می‌شود.در مقابل بایت بیشتر برای نمایش حجم و اندازه داده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. وقتی درباره فضای‌ ذخیره‌سازی صحبت می‌کنیم، بهتر است از «بایت» استفاده نماییم.

کیلوبایت (Kilobyte): براساس تعریف هر کیلوبایت (KB)، معادل ۱۰۲۴ بایت است. در موارد مختلف، برای راحتی، هر کیلوبایت را معادل ۱۰۰۰ بایت فرض می‌کنند.

مگابایت (Megabyte): براساس تعریف هر مگابایت (MB)، معادل ۱۰۲۴۰۰۰ بایت (یا ۱۰۲۴ کیلوبایت) است که برای راحتی، معادل یک‌میلیون بایت فرض می‌شود.

گیــگـابایت (Gigabyte): براساس تعــریف هر گیگابایت (GB)، مــعـادل یک‌میلـیارد بایت (۱۰۲۴ مگا‌بایت) است.

توضیح: علاوه بر گیگا‌بایت، واحد دیگری به نام glblbyte یا GiB وجود دارد که معادل ۱،۰۷۳،۷۴۱،۸۲۴ بایت است. استاندارد JEDEC، یک گیگابایت را، معادل همین میزان بایت در نظر می‌گیرد. این استاندارد توسط مایکروسافت تعریف شده و بوسیله سیستم‌عامل ویندوز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در‌واقع علت تفاوت حجم اسمی و حجم واقعی حافظه‌ها، همین استاندارد است. برای مثال، اگر یک هارد دیسک ۵۰۰ گیگابایتی، توسط ویندوز فرمت شود، حجم آن ۴۶۵ گیگابایت نمایش داده خواهد شد. حجم واقی ثابت است، تفاوت تنها در تعریف واحد گیگابایت خلاصه می‌شود.

ترابایت (Terabyte): براساس تعریف هر تـــرابایت (TB)، معادل یک‌هزارمیلیارد بایت (یا ۱۰۲۴ گیگابایت) است.

در حال حاضر، بیشترین حجم هارد درایوهای ۳.۵ اینچی (که در رایانه‌های رومیزی وجود دارند)، ۴ ترابایت است. فضای ذخیره‌سازی اغلب رایانه‌ها، حجمی میان ۱۲۰ گیگابایت تا ۲ ترابایت دارند. این فضا در دستگاه‌های قابل‌ حمــلی مانند تــلفن‌های هوشمـند و تبلت‌ها بین ۸ تا ۱۲۰ گیگابایت متغیر است.

توضیح: به‌طور کلی، هر عکسی که با دوربین آیفون گرفته می‌شود، حداکثر ۲ مگابایت و یک آهنگ ۵ مگابایت فضا می‌گیرد. یعنی یک لوح‌فشرده (CD) با حجم ۷۰۰ مگابایت، می‌تواند نزدیک به ۳۵۰ عکس آیفون یا ۱۴۰ آهنگ را در خود جای بدهد. اندازه واقعی فایل‌ها بسته به عوامل مختلف مانند نوع فشرده‌سازی یا فرمت آن، ممکن است متفاوت باشد. اما براساس یک قانون بدیهی و نانوشته، هرچه فایل با کیفیت‌تر یا طولانی‌تر باشد، برای ذخیره‌سازی به حجم بیشتری نیاز خواهد داشت. یک پادکست ۱۰ دقیقه‌ای، به فضایی بین ۴ تا ۱۰ مگابایت نیاز دارد. در حالیکه یک ویدئوی ۱۰ دقیقه‌ای با کیفیت به فضایی در حدود چندصد مگابایت یا چند گیگابایت نیازمند است.

دو واژه ذخیره‌سازی (Storage) و حافظه (Memory)، شاید در موارد مختلف به جای هم استفاده شوند. اما این دو واژه تفاوت‌های زیادی با یکدیگر دارند.

ذخیره‌سازی (Storage): به‌طور مختصر، ذخیره‌سازی مربوط به محلی است که اطلاعات گوناگون مانند عکس‌ها، تصاویر، فایل‌های متنی، نرم‌افزارها و... در آن قرار می‌گیرد. در یک کامپیوتر، سیستم‌عامل (ویندوز، مک و...) هم در فضای ذخیره‌سازی داخلی (هارد دیسک)، ذخیره می‌شود. فضای ذخیره‌سازی، غیرفرّار است. به این معنی که با خاموش شدن دستگاه میزبان (کامپیوتر)، اطلاعات همچنان در دستگاه ذخیره بوده و از بین نمی‌روند و با راه‌اندازی رایانه، اطلاعات، مجدداً قابل دسترسی هستند. دقیقاً مشابه یک کتاب یا دفترچه یادداشت که همیشه قابل خواندن و نوشتن است.

حافظه (Memory): حافظه با نام‌های دیگر مانند RAM، حافظه تصادفی (Random Memory Access) و... شناخته می‌شود. حافظه، جایی است که داده‌های نرم‌افزارها برای اجرا شدن باید در آن قرار بگیرند. داده‌های موجود در حافظه یا RAM، فرّار هستند. به این معنی که با خاموش شدن دستگاه، اطلاعات موجود در آن پاک شده و حافظه خالی می‌شود. به‌طوری‌که انگار هیچ اطلاعاتی در آن نبوده است. این حافظه، چیزی شبیه حافظه کوتاه‌مدت ذهن انسان است. حافظه کوتاه‌مدت در هنگام فعالیت‌هایی مانند خواندن و نوشتن، متون و تصاویر را پردازش می‌کنند ولی بلافاصله پس از توقف کار، اطلاعات آن پاک شده و متوجه فعالیت بعدی می‌شود.

توضیح: هنگام روشن کردن رایانه، بخشی زیادی از زمان بوت، صرف انتقال سیستم‌عامل از فضای ذخیره‌سازی داخلی (مثلاً هارد دیسک) به حافظه (RAM) می‌شود. پس از انجام این فرایند، سیستم‌عامل آماده سرویس‌دهی و انجام دستورها کاربر خواهد بود.

با وجود تفاوت میان فضای ذخیره‌سازی و حافظه، رابطه‌ای قوی میان این دو وجود دارد. برای مثال، یک فایل Word که شما در حال کار روی آن هستید، در حافظه (RAM) دستگاه قرار دارد، اما پس از آنکه آنرا ذخیره نمودید، یک نسخه از آن در فضای ذخیره‌سازی رایانه کپی می‌شود. وقتی نرم‌افزار به صورت کامل بسته شود، تنها یک نسخه از فایل در فضای ذخیره‌سازی موجود خواهد بود و نسخه‌ آن در RAM، موجود نخواهد بود، مگر اینکه مجدداً نرم‌افزار را اجرا کنید.

تمام این‌ها به این معنی است که شما به‌طور واقعی، فضای ذخیره‌سازی را تجربه نکرده و نمی‌بینید. آنچه ازطریق صفحه‌نمایش یا اسپیکر به شما ارائه می‌شود، از حافظه (RAM) فراهم شده است. اما قبل از آن، باید از فضای ذخیره‌سازی دستگاه شما در حافظه قرار بگیرد (لود شود).هرچه حافظه رایانه، بیشتر و سریع‌تر باشد، نرم‌افزارها، زودتر برای استفاده آماده می‌شوند. علاوه بر این در هر زمان، کارهای بیشتری می‌توان با رایانه انجام داد (چند وظیفگی).

به‌طور کلی، حجم حافظه‌های رم بسیار کمتر از حجم فضای ذخیره‌سازی است. در حال حاضر اغلب کامپیوترها با حافظه‌ای بین ۲ تا ۸ گیگابایت عرضه می‌شوند و البته شما به بیش از این مقدار نیازی ندارید. البته حافظه رم نسبت به فضای ذخیره‌سازی گران‌تر است.

به یاد داشته باشید که حافظه تنها یکی از فاکتورهای عمل‌کرد رایانه محسوب می‌شود. فضای ذخیره‌سازی، فاکتور دیگری است که می‌تواند از نوع هارد درایو (هارد دیسک) یا SSD باشد.