なぜデジタルなのか？

多くの教科書がデジタルメモリ技術の優れた入門書を提供していますが、私はこの章を、過去と現在の両方の技術をある程度詳細に提示するという点でユニークにするつもりです。これらのメモリ設計の多くは時代遅れですが、それらの基本原則は依然として非常に興味深く教育的であり、将来のメモリ技術に再適用される可能性さえあります。

デジタルメモリの基本的な目標は、バイナリデータ（1と0のシーケンス）を格納してアクセスする手段を提供することです。情報のデジタルストレージは、情報のデジタル通信がアナログ通信よりも優れているのとほぼ同じように、アナログ技術よりも優れています。

これは、デジタルデータストレージがアナログよりも明らかに優れているということではありませんが、アナログ技術に関連するより一般的な問題のいくつかに対処しているため、民生用と産業用の両方のアプリケーションで絶大な人気を誇っています。また、デジタルデータストレージはデジタル計算テクノロジーを十分に補完するため、コンピューターの世界で自然に応用できます。

デジタルデータストレージの最も明白な利点は、破損に対する耐性です。磁性材料の小さな塊を磁化することによって、電圧信号の大きさに関するデータを保存しようとしていたと仮定します。多くの磁性材料は長期間にわたって磁化の強さを非常によく保持するため、これはこの特定のデータを長期保存するための論理的なメディア候補になります（実際、これはまさにオーディオおよびビデオテープ技術の仕組みです：薄いプラスチックテープが含浸されています酸化鉄材料の粒子を使用します。これは、電磁石コイルからの磁場の印加によって磁化または消磁することができます。

次に、磁化されたテープを別のワイヤーコイルを通過させてテープからデータを取得します。テープ上の磁化されたスポットがそのコイルに電圧を誘導し、テープの磁化に最初に使用された電圧波形を再現します。

テープのスポットの磁化の強さでアナログ信号を表す場合、テープへのデータの保存は、その磁化の劣化の程度が最も小さいものになります。テープが古くなり、磁化が弱くなると、テープに表示されるアナログ信号の大きさは、最初にデータを記録したときよりも小さく見えるようになります。

また、スプリアス磁場によってテープの磁化がわずかに変化した場合でも、再生時にその磁場強度の変化は、記録された信号の変化（または破損）として解釈されます。 。アナログ信号の解像度は無限であるため、最小限の変更がデータストレージの整合性に影響を与えます。

ただし、同じテープを使用してデータをバイナリデジタル形式で保存すると、テープの磁化の強さは「高」と「低」の2つの個別のレベルに分類され、有効な中間状態はありません。テープが経年劣化するか、スプリアス磁場にさらされると、テープ上の同じ場所で磁場強度がわずかに変化しますが、変化が極端でない限り 、テープの再生時にデータの破損は発生しません。

磁気テープに印加される信号の解像度を下げることで、保存されているアナログデータを通常悩ませている種類の劣化や「ノイズ」に対する大きな耐性を獲得しました。一方、データの解像度は、元のアナログ信号を解釈したA / Dコンバーターによって出力されるスキャンレートとビット数に制限されるため、再生は必ずしもアナログよりも「優れている」とは限りません。より頑丈。ただし、最新のA / Dの高度なテクノロジーにより、ほとんどのアプリケーションでトレードオフが許容されます。

また、さまざまな種類のデータを特定の2進数スキームにエンコードすることにより、デジタルストレージでは、アナログ形式でエンコードするのが難しいことが多いさまざまな情報をアーカイブできます。たとえば、テキストは、句読点、スペース、キャリッジリターンを含む、文字ごとに7ビットのバイナリASCIIコードで非常に簡単に表現されます。同様の方法で、Unicode標準を使用してより広範囲のテキストがエンコードされます。

あらゆる種類の数値データは、デジタルメディアでバイナリ表記を使用して表すことができ、数値形式でエンコードできるあらゆる種類の情報（ほとんどすべての種類が可能です！）も保存できます。パリティやチェックサムエラー検出などの手法を使用して、アナログには適さない方法で、データの破損をさらに防ぐことができます。