왜 디지털인가?

많은 교과서가 디지털 메모리 기술에 대한 좋은 소개를 제공하지만, 저는 이 장을 과거와 현재의 기술을 어느 정도 자세하게 소개하는 데 있어 독특하게 만들려고 합니다. 이러한 메모리 설계 중 많은 부분이 구식이지만 기본 원칙은 여전히 ​​매우 흥미롭고 교육적이며 미래의 메모리 기술에 다시 적용될 수도 있습니다.

디지털 메모리의 기본 목표는 1과 0의 시퀀스인 이진 데이터를 저장하고 액세스하는 수단을 제공하는 것입니다. 정보의 디지털 저장은 정보의 디지털 통신이 아날로그 통신보다 이점이 있는 것과 마찬가지로 아날로그 기술보다 이점이 있습니다.

이것은 디지털 데이터 스토리지가 아날로그보다 확실히 우수하다는 말은 아니지만 아날로그 기술과 관련된 보다 일반적인 문제 중 일부를 해결하므로 소비자 및 산업용 애플리케이션 모두에서 엄청난 인기를 얻고 있습니다. 디지털 데이터 저장은 또한 디지털 계산 기술을 잘 보완하므로 컴퓨터 세계에서 자연스럽게 적용됩니다.

디지털 데이터 스토리지의 가장 분명한 장점은 손상에 대한 저항력입니다. 작은 자성 물질 덩어리를 자화하여 전압 신호의 크기에 관한 데이터 조각을 저장하려고 한다고 가정합니다. 많은 자성 재료가 시간이 지남에 따라 자화 강도를 매우 잘 유지하기 때문에 이것은 이 특정 데이터의 장기 저장을 위한 논리적 매체 후보가 될 것입니다(사실 이것이 바로 오디오 및 비디오 테이프 기술이 작동하는 방식입니다:얇은 플라스틱 테이프에 함침 전자석 코일에서 자기장을 인가함으로써 자화되거나 자화될 수 있는 산화철 물질 입자로.

그런 다음 자화된 테이프를 다른 와이어 코일을 지나도록 이동하여 테이프에서 데이터를 검색합니다. 테이프의 자화된 지점은 해당 코일에 전압을 유도하여 처음에 테이프를 자화하는 데 사용된 전압 파형을 재생합니다.

테이프 스폿의 자화 강도로 아날로그 신호를 표현하면 테이프에 데이터를 저장하는 경우 해당 자화의 가장 작은 정도의 저하가 발생할 수 있습니다. 테이프가 오래되고 자화가 흐려짐에 따라 테이프에 표시된 아날로그 신호 크기는 데이터를 처음 기록했을 때보다 작게 나타납니다.

또한 가짜 자기장이 발생하여 테이프의 자화를 변경하는 경우, 그 양이 적더라도 필드 강도의 변경은 재생 시 녹음된 신호의 변경(또는 손상)으로 해석됩니다. . 아날로그 신호는 해상도가 무한하기 때문에 아주 작은 변화라도 데이터 저장소의 무결성에 영향을 미칩니다.

그러나 동일한 테이프를 사용하고 데이터를 이진 디지털 형식으로 저장하는 경우 테이프의 자화 강도는 유효한 중간 상태가 없는 "높음"과 "낮음"의 두 가지 개별 수준으로 떨어집니다. 테이프가 노화되거나 가짜 자기장에 노출됨에 따라 테이프의 동일한 위치에서 자기장 강도가 약간 변경되지만 극심한 변경 사항이 아닌 경우 , 테이프를 재생할 때 데이터 손상이 발생하지 않습니다.

자기 테이프에 가해진 신호의 분해능을 줄임으로써 일반적으로 저장된 아날로그 데이터를 괴롭히는 일종의 저하 및 "노이즈"에 대한 상당한 내성을 얻었습니다. 반면에 우리의 데이터 해상도는 원래 아날로그 신호를 해석한 A/D 변환기에 의해 출력되는 비트 수와 스캔 속도에 제한되므로 아날로그보다 재생산이 반드시 "더 나은" 것은 아닙니다. 더 견고합니다. 그러나 최신 A/D의 고급 기술을 사용하면 대부분의 응용 프로그램에서 절충이 허용됩니다.

또한 다양한 유형의 데이터를 특정 이진수 체계로 인코딩하여 디지털 스토리지를 통해 아날로그 형식으로 인코딩하기 어려운 다양한 정보를 보관할 수 있습니다. 예를 들어 텍스트는 구두점, 공백 및 캐리지 리턴을 포함하여 각 문자에 대해 7비트인 이진 ASCII 코드로 매우 쉽게 표현됩니다. 더 넓은 범위의 텍스트는 유사한 방식으로 유니코드 표준을 사용하여 인코딩됩니다.

모든 종류의 수치 데이터는 디지털 미디어에서 이진 표기법을 사용하여 표현할 수 있으며 수치 형식(거의 모든 종류가 가능합니다!)으로 인코딩할 수 있는 모든 종류의 정보도 저장할 수 있습니다. 패리티 및 체크섬 오류 감지와 같은 기술을 사용하여 아날로그가 적합하지 않은 방식으로 데이터 손상을 방지할 수 있습니다.