Обяснени са различните типове компютърна памет и съхранение

Първият iPhone беше пуснат през 2007 г. и имаше от 4 GB до 8 GB място за съхранение, където се съхраняваха всички файлове като снимки и музика. В днешно време можете да вземете смартфон с Android с 512 GB памет, 64 пъти повече от оригиналния iPhone.

В технологиите 16 години са векове. Но това не е цялата история. Например паметта и съхранението изпълняват сходни функции - защита на битове и байтове - но работят по различен начин.

Каква е разликата между памет, съхранение и кеш?

Хората използват „памет“ и „съхранение“ като синоними. Има смисъл, но все пак е грешно. Приликата е ясна; и двете съдържат данни и се измерват в байтове, но употребата е различна.

Съхранението е фокусирано върху дългосрочно, добре... Съхранение. Файловете се съхраняват там необезпокоявани, докато не са необходими. Докато паметта (памет с произволен достъп — RAM) е свързана с данните, до които компютрите имат бърз достъп. Например използваните файлове, данните, свързани с отворени приложения, и важните файлове на операционната система се съхраняват в системната памет. Това е така, защото паметта е по-бърза от паметта. За съжаление е и по-скъп, така че капацитетът на RAM е по-малък от паметта.

Но ние изпреварваме себе си. Нека обясним всеки един в детайли.

Кеш памет на процесора

RAM означава памет с произволен достъп. Както е обяснено по-горе, това е мястото, където данните се съхраняват, за да бъдат лесно достъпни.

Кеш паметта обаче е създадена през 80-те години на миналия век, тъй като тогава паметта не е била достатъчно бърза. Кеш паметта работи подобно на RAM, но по-бързо. Той е на върха на класациите за скорост и е директно интегриран в централния процесор (CPU), около който е изграден компютърът ви.

Кешът е светкавично бърз, но струва дори повече от RAM. Неговият малък капацитет показва това. Например повечето днешни компютри имат около 8-32 GB RAM. За разлика, най-бързият кеш, L1, обикновено има килобайти съхранение, докато L3 кешът (най-големият) допълва около дузина мегабайта (въпреки че някои процесори вече имат L3 кешове, измерващи се в стотици мегабайти).

Памет с произволен достъп (RAM)

Съхраненият файл, когато бъде отворен, се копира в RAM. Текущо изпълняваните приложения и някои части от операционната система също се съхраняват там. RAM е създадена около края на 40-те години на миналия век, позволявайки данните да се съхраняват и извличат във всякакъв ред - оттук и "случайното" име. RAM е "независима памет". Съдържанието му се изтрива при изключване на устройството и токът спира да тече.

Има и много видове RAM.

SDRAM

Компютрите от 1990 г. използват синхронна динамична RAM (SDRAM). Ето какво има предвид някой, когато казва „този компютър има 16GB RAM“.

много устройствата вече използват DDR5 RAM (Памет от 5-то поколение с двойна скорост на предаване на данни — най-новата версия към момента на писане) като SDRAM. Въпреки това, той все още е скъп, така че DDR4 остава масов. Ще намерите дори по-стари DDR3 модули в по-стари компютри и телефони.

Модулите памет се предлагат в два размера: DIMM за настолни компютри и SODIMM за лаптопи и малки компютри. Наскоро беше предложен нов форм фактор, CAMM, за лаптопи. CAMM има предимства пред SODIMM но все още не е широко разпространен стандарт.

Сега обикновено има два типа SDRAM: модулни или запоени. Факторите на формата се различават, но работят еднакво.

Запоената RAM се използва в смартфони, таблети и някои лаптопи. Съвременните компютри на Apple също използват запоена RAM, защото може да подобри производителността. Лаптопите със запоена RAM може да имат един или повече слота за памет за бъдещо разширение, но това често не е така. Компютрите, които използват само запоена RAM памет, не могат да бъдат надстроени. Обикновено те могат да бъдат персонализирани по време на покупката, но не можете да ги разширите по-късно.

Видео RAM (VRAM)

Понякога данните изискват по-високи скорости от SDRAM, но има нещо повече от капацитета на кеша. Най-често срещаният пример са задачи с интензивна графика - тежки игри, редактиране на видео или 3D моделиране.

Те се нуждаят от подходящо наречената видео RAM (VRAM). GDDR6X, най-бързият тип в момента, надминава скоростите на DDR5 20 пъти. Той също така е запоен в GPU, осигурявайки по-ниска латентност. За съжаление, не можете просто да купите повече VRAM, тъй като е запоено дискретни графични карти, не се продават като модули.

Интегрираните графични процесори (iGPU) също са често срещани. Те са интегрирани в процесора и имат малко количество специална VRAM (мегабайти срещу гигабайти за специална графична карта). Интегрираните GPU използват обединена памет, която е SDRAM, споделена между CPU и iGPU. Процесорът определя колко RAM е налична за графики, като взема обратно част, когато е необходимо. Недостатъците на унифицираната памет са по-ниската честотна лента и капацитет.

Енергонезависима RAM (NVRAM)

Казахме, че RAM е непостоянна, нали? Но има погрешно наименование: енергонезависима RAM (NVRAM). Създаден през 60-те години на миналия век, той има недостатъци в сравнение с летливата RAM, така че последната е по-популярна.

Скорошна "успешна" NVRAM беше Optane на Intel и Micron. Изглеждайки — и понякога работейки като — по-бързо PCIe SSD, Optane функционира като RAM със специфични процесори на Intel. Не беше толкова бърз, колкото SDRAM, с цена и капацитет също между тях. Производителите прекратиха Optane през 2021 г.

Има два - може би един и половина - много специфични типа NVRAM, широко използвани. Първият се използва с UEFI в съвременните дънни платки (UEFI замества по-стария BIOS). Настройките на UEFI се съхраняват в NVRAM, тъй като се зарежда, преди да има налично място за съхранение. Самият UEFI се съхранява в ROM чип – малко повече за това.

Типът "половина" е летлива RAM, използваща батерии, за да остане захранвана при изключено устройство. Това се използва за съхраняване на малки количества данни, необходими за по-прости задачи. Дънните платки, които все още използват по-стария BIOS, използват това. По-старите игрални конзоли, които са използвали касети и/или карти с памет, съхраняват запазени файлове, използвайки енергонезависима RAM и батерия.

Памет само за четене (ROM)

Тези игрални касети се съхраняват на ROM чипове, както и UEFI и BIOS. Всеки оптичен диск без възможност за презаписване, като Blu-ray, също е вид ROM.

Но тук и там производителите пускат актуализации на UEFI. И така, как са "само за четене", ако могат да бъдат написани?

Това са електрически изтриваем ROM (EEPROM). Актуализациите на EEPROM се извършват чрез много бавни и внимателни процеси. Това е така, защото неправилна актуализация на UEFI или BIOS може да повреди дънната ви платка.

Обичайният ROM също трябва да бъде написан. Отново подробностите зависят от медиите. Например оптичните ROM могат да бъдат записани веднъж, докато ROM чиповете се нуждаят от индустриални машини, след което стават само за четене. Програмируемият ROM (PROM) може да се записва от по-евтини устройства, често срещан сред любителите.

Компютърно съхранение: от картон до облак

Както беше обяснено по-горе, съхранението съхранява данните в дългосрочен план. Първите компютри са използвали за това перфориран картон. Те съдържаха компютърни програми и трябваше да бъдат внимателно пробити с двоичен код, който може да се чете от машината - определено неудобен за потребителя.

Магнитно съхранение

Първата масивна еволюция в компютърното съхранение се случва през 50-те години на миналия век, когато се използват магнитни ленти за съхранение на по-големи количества данни.

Магнитното съхранение беше страхотна идея, така че твърдите дискове бяха изградени върху нея. Твърдите дискове (HDD) са основният тип компютърно съхранение от 60-те години до днес. Но дори и най-добрите твърди дискове се нуждаят от движещи се части, които правят устройствата уязвими на повреди и скорост на удар.

Флаш памет, като твърдотелни устройства (SSD), решава и двата проблема. Изработено от силиконови чипове, като RAM, този тип памет чете и записва данни електрически.

Външно хранилище: данни в движение

Цялата тази медия се нарича вътрешна памет: неща, които се съхраняват в компютъра и се използват само там. Но всеки има нужда от време на време да взема данни някъде.

Външното хранилище всъщност е толкова старо, колкото и самите компютри. Перфорираните карти бяха поставени в слот, така че технически подвижното хранилище. Лентите можеха да съхраняват постоянни данни, но HDD се появиха малко след това и бяха значително по-добри. Лентата беше по-евтина за производство и по-малка, стана популярна като външен носител.

Първо, той беше заменен от флопи дискове. Оптичните устройства трябваше да бъдат следващата стъпка, но презаписваемите версии бяха твърде скъпи.

И така, клиентите бързо преминаха към флаш памет. Палцови устройства и външни HDD или SSD дискове - същите като техните вътрешни аналогове, но с USB.

Облачното хранилище заменя флаш като външен носител. Въпреки това, тъй като се нуждае от постоянна интернет връзка, той няма да замени изцяло преносимото външно хранилище.

Резервно хранилище

И накрая, има резервно хранилище. Работи като всеки друг тип съхранение - носителите са същите. Разликата е в намерението: архивирането е безопасно.

Вътрешното архивиране – когато вътрешната памет е два или повече диска, които се копират в реално време – не се използва широко от повечето хора, но е от решаващо значение за бизнеса. Външните резервни копия, като USB HDD или SSD, мрежово съхранение (NAS) и дори облачни решения, са по-често срещани.

Компаниите, които се нуждаят от огромни резервни копия, често прибягват до „студено архивиране“. Това се случва по-рядко и хранилището се изключва от компютрите, когато не се използва. Любопитно е, че магнитната лента, използвана при „възстановяване след бедствие“, остава често срещана и днес.

Кеш паметта, съхранението и паметта играят различни роли

Кеш паметта, паметта и паметта играят различни, но жизненоважни роли за поддържане на работата на вашия компютър. В бъдеще вероятно ще видим увеличаване на капацитета на всички тези типове памет и изследванията в това са конкурентна област.