Manau visi yra girdėję, kad Windows operacinės sistemos kietasis diskas turi būti suformatuotas NTFS formatu. Ir kas naudojasi kompiuteriais seniai, žino kad buvo naudojama FAT formatavimas (jis nepamirštas ir dabar, bet užleidžia vietą NTFS formatui). Kam teko formatuoti kietąjį diską arba USB raktą, žino, kad galima pasirinkti ne tik formatą, bet ir rezervuoto sektoriaus (allocation) dydį. Standartiškai NTFS failų sistemai yra paskirtas 4096 baitų rezervuotas sektorių dydis, bet galima rinktis ir didesnius dydžius (8192 baitų, 16 kilobaitų ir t.t.). Egzistuoja daugiau failų sistemos standartų, ne tik FAT ir NTFS.

Jei jūsų duomenų laikmena suformatuota NTFS formatu ir rezervuotas sektoriaus dydis yra 4096 baitų ir joje išsaugosite 1000 baitų failą, tai jis duomenų laikmenoje užims 4096 baitus. Jei išsaugosite failą kurio dydis 3000 baitų, tai jis duomenų laikmenoje vis tiek užims 4096 baitus. Nes abu šie failai telpa į rezervuoto sektoriaus atminties dydį. Jei turite du failus po 1000 baitų, tai jie abu duomenų laikmenoje užims 8192 baitus. Nes į rezervuotą sektorių negalima įrašyti dviejų skirtingų failų. Jei failo realus dydis yra 6000 baitų, tai duomenų atmintyje jis užims 8192 baitus. Nes jis pilnai užpildys viena rezervuota sektorių ir dalį antro rezervuoto sektoriaus. Bet kadangi į laisvą antro rezervuoto sektoriaus dalį kito failo išsaugoti nebegalima, jie abu priskiriami tam failui. Jei duomenų laikmena bus suformatuota 16 kilobaitų rezervuotais sektoriais, tokioje laikmenoje išsaugojus 1000 baitų dydžio failą, jis užims 16 kilobaitų dydį.

Gali kilti klausimas, kodėl yra sukurti tokie dideli rezervuoti sektoriai, jei jie taip švaisto vietą. Atsakymas labai paprastas. Kuo toliau, tuo visi failai tampa didesni. Ir dauguma dabartiniu failų yra megabaitų dydžio. O kai kurie failai yra net gigabaitų dydžio. Todėl jei suformatuosime duomenų laikmeną NTFS formatu ir 16 kilobaitų rezervuotais sektoriais ir tokioje laikmenoje išsaugosime 1 gigabaito failą, tai iššvaistyta vieta neviršys 16 kilobaitų. Lyginant su viso failo dydžiu, tai yra labai mažas ir nereikšmingas praradimas. Bet kuo didesni rezervuoti sektoriai tuo greičiau galima pasiekti failą duomenų laikmenoje. Nes mažėja failo fragmentacija į skirtingus sektorius. Dauguma vartotojų gali palikti standartinį rezervuoto sektoriaus dydį, bet jei į konkrečia duomenų laikmeną planuojama dėti tik didelius failus, galima pasirinkti ir didžiausią rezervuotų sektorių dydį.

Taip pat gali skirtis ir failo dydis darbinėje kompiuterio atmintyje nuo jo realaus dydžio ar jo dydžio duomenų laikmenoje. Nes dažnai failai yra suspaudžiami įvairiais algoritmais, kad užimtų kuo mažiau vietos duomenų laikmenoje. Bet failą įkėlus į kompiuterio darbinę atmintį ir su juo dirbant, jį tenka išskleisti. Geras pavyzdys yra paveiksliukai. Yra sukurta daug skirtingu jų formatų bmp, png, jpg ir t.t. Vieni formatai visiškai nesuspaudžia paveiksliuko, kiti jį suspaudžia daugiau ar mažiau. Bet norint šiuos paveiksliukus peržiūrėti ar juos redaguoti, juos reikia įkelti į kompiuterio darbinę atmintį ir išskleisti, kad butu galima matyti ir redaguoti kiekviena paveiksliuko pikselį.

Pavyzdžiui, GIMP programa sukūriau tuščią (baltą) 5000×5000 px paveiksliuką ir jį išsaugojau bmp, png ir jpg formatais. GIMP rodo kad šis paveiksliukas kompiuterio darbinėje atmintyje užima 238,9 MB. BMP formatu išsaugota jo kopija duomenų laikmenoje užima 75 001 856 baitus, o failo realus dydis yra 75 000 122 baitai. JPG formato kopija atitinkamai yra 294 912 ir 293 756 baitai. PNG formato kopija – 86 016 ir 84 347 baitai. Visų trijų formatų failų dydis skirtingas, nes jie skirtingai sugeba suspausti informaciją konkrečiame paveiksliuke. Ir jų dydis duomenų laikmenoje skiriasi nuo realaus dydžio dėl rezervuotų sektorių dydžio į kuriuos yra suformatuota mano duomenų laikmena. Bet visus tris paveiksliukus vėl įkėlus į GIMP programinę įrangą jie visi užima tiek pat (238,9 MB) vietos darbinėje kompiuterio atmintyje.

Dėl failo suspaudimo ir duomenų laikmenos formatavimo skiriasi to paties failo užimama vieta duomenų laikmenoje ir kompiuterio darbinėje atmintyje. Jo realus dydis bus dar kitoks.

Čia užsiminiau apie skirtinga failo suspaudimą, o jei tiksliau, skirtingą informacijos suspaudimą. Išskleistas paveikslėlis darbinėje kompiuterio atmintyje yra savo pradinėje informacijos formoje. O bmp, png ir jpg formatai, kuriais jie yra išsaugoti duomenų laikmenoje, yra šios informacijos suspaudimo metodai. Ir pačiu pirminiu failo dydžiu galima vadinti informacijos dydį darbinėje atmintyje, o failus duomenų laikmenoje galima lyginti su duomenų laikmenos formatavimu – kokio dydžio rezervuoti sektoriai 4 KB ar 16 KB. Bet tai visiškai atskira tema. Apie ją galima prirašyti romanus.

32 bitų programinė įranga, kaip jos pavadinimas ir sako, naudoja 32 bitus (4 baitus) vieno skaičiaus išsaugojimui. O 64 bitų programinė įranga naudoja 64 bitus (8 baitus) vieno skaičiaus išsaugojimui.

Kaip ankstesniame straipsnyje rašiau viename baite galima išsaugoti skaičių iki 255. Bet toks skaičius šiuolaikinėms reikmėms yra per daug mažas. Net tam, kad išsaugoti youtubėje vaizdo failo „PSY – GANGNAM STYLE“ peržiūrų skaičiaus reikia skaičiaus iki 3 milijardų (straipsnio rašymo metu). To tikrai negalima padaryti viename baite (8 bituose).

Kompiuterinių sistemų atsiradimo pradžioje buvo naudojami net mažesni skaičiai ir dėl to buvo naudojama 7 bitu programinė įranga. Bet laikui bėgant atsirado 8 bitu, 16 bitų, 32 bitų ir dabar 64 bitų programinė įranga. Ateityje gali atsirasti ir 128 bitų programinė įranga, jei tik kompiuteriai vis dar veiks dvejetainėje skaičiavimų sistemoje. Su 8 bitais galima išsaugoti skaičių iki 255, su 16 bitų galima išsaugoti skaičių iki 65.535, su 32 bitais – 4.294.967.295, o su 64 bitais – 2⁶⁴. Taigi, tam kad išsaugoti „PSY – GANGNAM STYLE“ peržiūrų skaičiaus reikia 32 bitų.

Tačiau dabartiniai moksliniai skaičiavimai yra dažnai vykdomi su žymiai didesniais skaičiais. Čia tik kalbant apie sveikuosius skaičius. Bet dažnai reikia realiųjų skaičių, kurių tikslumas turi būti labai didelis. Tam taip pat reikia daug bitų. Todėl jei atlieki skaičiavimus kuriems reikia didelio tikslumo arba didelių skaičių, tau reikia 64 bitų programinės įrangos. Bet visiems namų vartotojams pilnai užtenka ir 32 bitų skaičių.

Dar viena svarbi priežastis kodėl yra reikalinga 64 bitų programinė įranga yra dėl to kaip veikia pats kompiuteris. Visi kompiuteriai turi darbine atmintį (RAM). Kurioje yra saugoma visa informacija su kuria dirba kompiuteris. Bet kaip kompiuteriui žinoti kurioje atminties vietoje yra jam reikalinga informacija? Tai yra padaroma suskirsčius visa kompiuterio atmintį į baitus ir skaičiuojant baitus. Kompiuteris įsimena (išsaugo toje pačioje darbinėje atmintyje) kad jam reikalinga informaciją jis išsaugojo 100 baitu nuo atminties pradžios (vadinamas atminties adresu) ir ji užima 10 baitų atminties.

Taip kompiuteris žino nuo kur iš atminties reikia pradėti skaityti ir kiek baitų skaityti. Skaičius 100, reiškiantis nuo kur prasideda kompiuteriui reikalinga informacija RAM atmintyje, taip pat išsaugoma kompiuterio atmintyje. Jei naudojame 8 bitų programinę įranga – tai atmintyje galime išsaugoti ne didesni kaip 255 skaičių. Tai reiškia, kad ir mūsų kompiuterio darbinė atmintis negali būti didesnė nei 255 baitai. Nes kitaip nebegalėsime išsaugoti didesnio adreso kompiuterio atmintyje ir negalėsime pasiekti kitos atminties.

Jei turime 16 bitų programinę įrangą, tai atmintyje galima išsaugoti skaičių iki 65.535, dėl to galime turėti darbinę atmintį iki 64 KB. Jei turime 32 bitų programinę įranga galime joje išsaugoti skaičių (kompiuterio atminties adresą) iki 4.294.967.295 arba galime turėti darbinės atminties iki 4 GB.

Tuo tarpu 64 bitu programinė įranga mums leidžia turėti kompiuterio darbinės atminties (teoriškai) iki 16 exabaitų (16.8 milijonų terabaitų). Žinoma tai tik teorinis skaičius, nes tokio kiekio nesugebėtu apdoroti mūsų šiuo metu esantys procesoriai ir pagrindinės plokštės. Bet tai parodo, kodėl buvo sukurta 64 bitų kompiuterių architektūrą ir kodėl jai išleista 64 bitų programinė įranga. Todėl jei tavo kompiuteryje yra tik 4 GB darbinės atminties ir tau nereikia atlikti itin tiksliu skaičiavimų arba nereikia didelių skaičių, tu negali išnaudoti 64 bitų programinės įrangos privalumu.

O kodėl 64 bitų programinė įranga gali neigiamai atsiliepti tavo kompiuterio spartai? Todėl, kad ji visus darbinės atminties adresus saugo 64 baitų ilgio skaičiuose. Jei pati programinė įranga ir kitus savo duomenys saugos 64 baitų ilgio skaičiuose tai į 8 GB darbinę atminti tilps tiek pat skaičių kaip ir į 4 GB darbinę atminti veikiančia su 32 bitų programinę įranga. O jei tavo kompiuteryje yra mažiau nei 4 GB darbinės atminties, tai joje tilps mažiau informacijos nei gali sutalpinti 32 bitų programinė įranga. Nors darbinės atminties kiekis nesikeičia, bet keičiasi vieno informacijos elemento išsaugojimui naudojamos atminties dydis dvigubai.

Žinoma, geri programuotojai stengiasi naudoti tik tiek darbinės atminties, kiek jiems reikia, jei tik tai leidžia jų naudojama programavimo kalba. Nes yra programavimo kalbų kurios net 64 bitų operacinėje sistemoje turi 32 bitų, 16 bitų ar net 8 bitų ilgio skaičius. Nes kaip jau ir minėjau, mažiausias skaičiuojamas atminties elementas (baitas) sudarytas iš 8 bitų. Todėl praktikoje 64 bitų programinė įranga nenaudoja dvigubai daugiau darbinės atminties už 32 bitų programinę įrangą. Bet vis tiek naudoja daugiau darbinės atminties nei 32 bitų programinė įranga.

Realaus skaičiaus šifravimas vizualiai gana sudėtingas

http://www.h-schmidt.net/FloatConverter/IEEE754.html

Žmonės jau seniai naudoja dešimtainę skaičiavimo sistemą. Tai reiškia, kad skaičiai užrašomi dešimčia skirtingų skaitmenų nuo 0 iki 9. Tačiau kompiuteriai ir kitos elektroninės sistemos skaičiavimus atlieka dvejetaine skaičiavimo sistema. Čia skaitmenys tik du – 0 ir 1. Visa kompiuterinė atmintis sudaryta iš elementų, galinčių turėti tik dvi reikšmes: 0 arba1. Šitas elementas ir vadinamas bitu. Vienas bitas gali turėti tik 0 arba 1 reikšmę. Kodėl pasirinktas toks duomenų saugojimo modelis kompiuteryje? Todėl, kad jis yra lengvai įgyvendinamas techniškai – jei įtampos nėra, gauname loginį 0, jei įtampa yra – loginį 1.

Baito reikšmė nuo šio termino atsiradimo pradžios kito drauge su kompiuterinėmis technologijomis. Dabar nusistovėjusi baito reikšmė – mažiausias skaičiuojamas kompiuterinės atminties elementas iš aštuonių bitų.

Vienas baitas gali turėti 256 (2⁸) reikšmes. Tai yra, viename baite galima įrašyti dešimtainės skaičiavimų sistemos skaičių nuo 0 iki 255. Kadangi baitas yra mažiausias skaičiuojamas kompiuterio atminties elementas, kai kalbame apie kompiuterio atmintį – RAM (operatyviąją, darbinę), ar ilgalaikę informacijos laikmeną (HDD, SDD, USB raktas ir t. t.) – visada minimi baito kartotiniai: kilobaitai, megabaitai, gigabaitai ir t. t.

Kilo, mega, giga, tera ir t. t. yra SI sistemos vienetai, atitinkamai reiškiantys: 10³, 10⁶, 10⁹, 10¹². Kai ant kietojo disko parašyta, kad jo talpa 1 TB – tai reiškia, kad šiame kietajame diske telpa 10¹² baitų. Jei nusiperkate USB rakta ant kurio užrašyta, kad jo dydis 64 GB – tai reiškia, kad šiame rakte telpa 10⁹ baitų. Bet tai yra dešimtainės skaičiavimų sistemos vienetai, o kompiuteris veikia dvejetainės skaičiavimo sistemos pagrindu. Dėl to atsiranda nesusipratimų kai tokia informacijos laikmena įdedama į kompiuterį ir šis parodo mažesnę talpą. Kadangi kompiuteris skaičiuoja dvejetaine skaičiavimu sistema, visi jo skaičiai yra dviejų kartotiniai.

Todėl kompiuteryje atmintis skaičiuojama tokiais skaičiais: 2⁰ (1 baitas), 2¹ (2 baitai), 2² (4 baitai), 2³ (8 baitai), 2⁴ (16 baitų), 2⁵ (32 baitai), 2⁶ (64 baitai), 2⁷ (128 baitai), 2⁸ (256 baitai), 2⁹ (512 baitų), 2¹⁰ (1024 baitai)… Iš šios skaičių sekos galima pastebėti, kad visi šie skaičiai yra dažnai sutinkami kompiuterinėje technikoje ir terminologijoje.

Pav.: 32 bitų programinė įranga, 64 bitų programinė įranga, anksčiau buvo ir 16 bei 8 bitų programinės įrangos. Apžiūrėdami senus USB raktus, pamatysime lygiai tokia pat seką: 1 GB USB raktas, 2 GB USB raktas, 4GB USB raktas,…, 64 GB USB raktas. Tas pats galioja kompiuterio darbinei atminčiai (RAM). Pagal šias taisykles kompiuteris skaičiuoja ir duomenų laikmenos talpą. Kompiuterio „kilo“ yra ne SI sistemos 10³, o dvejetainės sistemos 2¹⁰.

Tai yra, kai kompiuteris rašo kad duomenų laikmenos dydis yra 1 KB – tai reiškia, kad joje yra 1024 baitai. Duomenų gamintojas, rašydamas, kad duomenų laikmenos talpa yra 1KB – tai reiškia, kad laikmenoje yra 1 000 baitų. Nes jis naudoja „kilo“ reikšmę kokia ji yra SI sistemoje, o ne kompiuterinėje sistemoje. Dėl šio nesusikalbėjimo buvo sugalvoti nauji kompiuteriams skirti matai: kibi, mebi, gibi, tebi ir t. t. Jie sudaryti iš SI sistemos atitikmens pirmo skiemens kilo – ki, mega – me, giga – gi, tera – te ir bitas pirmo skiemens – bi. Kibi yra 2¹⁰ (1024), mebi yra 2²⁰ (1 048 576), gibi yra 2³⁰ (1 073 741 824) ir t. t.

Bet šie terminai nepaplito kompiuterių naudotojų aplinkoje. Dėl to ir toliau naudojami vartotojus gluminantys SI sistemos terminai.

Jei ant USB rakto yra užrašyta, kad jame yra 64 GB atminties tai pirkėjas galvoja, kad jame yra 64 000 000 000 baitų. Tačiau kompiuteriui tiek baitų reikš tik 59,6 GB (59,6 gibibaitus). Nes 64 dešimtainės sistemos gigabaitus reikia dalinti iš vieno dvejetainės sistemos gibibaito (2³⁰).

Todėl, kuo didesnė duomenų laikmena, tuo didesnis skirtumas tarp gaminio deklaruojamos, ant laikmenos užrašytos talpos ir kompiuterio matomos talpos.