Computerspeicher ist ein Oberbegriff für alle verschiedenen Arten von Datenspeichertechnologien, die ein Computer verwenden kann, einschließlich RAM, ROM und Flash-Speicher.

Einige Arten von Computerspeichern sind sehr schnell ausgelegt, was bedeutet, dass die Zentraleinheit (CPU) sehr schnell auf dort gespeicherte Daten zugreifen kann. Andere Typen sind sehr kostengünstig ausgelegt, sodass große Datenmengen dort wirtschaftlich gespeichert werden können.

Eine andere Möglichkeit, dass der Computerspeicher variieren kann, besteht darin, dass einige Typen nichtflüchtig sind, was bedeutet, dass sie gespeichert werden können Daten langfristig, auch wenn kein Strom vorhanden ist. Und einige Typen sind flüchtig, die oft schneller sind, aber alle darauf gespeicherten Daten verlieren, sobald die Stromversorgung ausgeschaltet wird.

Ein Computersystem wird unter Verwendung einer Kombination dieser Arten von Computerspeicher aufgebaut und die genaue Konfiguration kann optimiert werden, um die maximale Datenverarbeitungsgeschwindigkeit oder die minimalen Kosten oder einen Kompromiss zwischen beiden zu erzielen.

Arten von Computerspeicher: Primär und Sekundär

Obwohl Es gibt viele Arten von Speicher in einem Computer. Die grundlegendste Unterscheidung besteht zwischen dem primären Speicher, der häufig als Systemspeicher bezeichnet wird, und dem sekundären Speicher, der üblicherweise als Speicher bezeichnet wird.

Der Hauptunterschied zwischen primärem und sekundärem Speicher besteht darin Zugriffsgeschwindigkeit.

• Der Primärspeicher umfasst ROM und RAM und befindet sich in der Nähe der CPU auf dem Computer-Motherboard, sodass die CPU Daten sehr schnell aus dem Primärspeicher lesen kann. Es wird zum Speichern von Daten verwendet, die die CPU unmittelbar benötigt, damit sie nicht auf die Zustellung warten muss.

• Der Sekundärspeicher befindet sich dagegen normalerweise physisch in a separates Speichergerät, z. B. ein Festplattenlaufwerk oder ein Solid-State-Laufwerk (SSD), das entweder direkt oder über ein Netzwerk mit dem Computersystem verbunden ist. Die Kosten pro Gigabyte Sekundärspeicher sind viel geringer, aber die Lese- und Schreibgeschwindigkeiten sind erheblich langsamer.

In mehreren Perioden der Computerentwicklung wurde eine Vielzahl von Computerspeichertypen bereitgestellt Jeder hat seine eigenen Stärken und Schwächen.

Primäre Speichertypen: RAM und ROM

Es gibt zwei Schlüsseltypen des primären Speichers:

1. RAM oder Direktzugriffsspeicher
2. ROM oder Nur-Lese-Speicher

Schauen wir uns beide Speichertypen genauer an.

1) RAM-Computerspeicher

Das Akronym RAM ergibt sich aus der Tatsache, dass auf Daten, die im Direktzugriffsspeicher gespeichert sind, – wie der Name schon sagt – in beliebiger zufälliger Reihenfolge zugegriffen werden kann. Oder anders ausgedrückt, auf ein beliebiges Bit von Auf Daten kann genauso schnell zugegriffen werden wie auf jedes andere Bit.

Das Wichtigste, was Sie über RAM verstehen sollten, ist, dass der RAM-Speicher sehr schnell ist, sowohl beschrieben als auch gelesen werden kann und flüchtig ist (also) Alle im RAM-Speicher gespeicherten Daten gehen verloren, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird Es ist sehr teuer im Vergleich zu allen Arten von Sekundärspeichern in Bezug auf die Kosten pro Gigabyte. Aufgrund der im Vergleich zu sekundären Speichertypen relativ hohen RAM-Kosten verwenden die meisten Computersysteme sowohl primären als auch sekundären Speicher.

Daten, die für die bevorstehende Verarbeitung erforderlich sind, werden in den RAM verschoben, wo auf sie zugegriffen werden kann und sehr schnell geändert, damit die CPU nicht warten muss. Wenn die Daten nicht mehr benötigt werden, werden sie in einen langsameren, aber billigeren Sekundärspeicher umgeleitet, und der freigegebene RAM-Speicher wird mit dem nächsten Datenblock gefüllt, der verwendet werden soll.

Typen RAM

• DRAM: DRAM steht für Dynamic RAM und ist der am häufigsten in Computern verwendete RAM-Typ. Der älteste Typ ist als SDR-DRAM (Single Data Rate) bekannt, neuere Computer verwenden jedoch einen DDR-DRAM (Dual Data Rate). DDR gibt es in verschiedenen Versionen, einschließlich DDR2, DDR3 und DDR4, die eine bessere Leistung bieten und energieeffizienter als DDR sind. Unterschiedliche Versionen sind jedoch nicht kompatibel, sodass es nicht möglich ist, DDR2 mit DDR3-DRAM in einem Computersystem zu mischen. DRAM besteht aus einem Transistor und einem Kondensator in jeder Zelle.

• SRAM: SRAM steht für Static RAM, und es ist ein bestimmter RAM-Typ, der schneller als DRAM ist, aber mehr teuer und sperrig, mit sechs Transistoren in jeder Zelle. Aus diesen Gründen wird SRAM im Allgemeinen nur als Datencache innerhalb einer CPU selbst oder als RAM in sehr High-End-Serversystemen verwendet. Ein kleiner SRAM-Cache mit den am dringendsten benötigten Daten kann zu erheblichen Geschwindigkeitsverbesserungen in einem System führen.

Die Hauptunterschiede zwischen DRAM und SRAM bestehen darin, dass SRAM schneller als DRAM ist – möglicherweise zwei bis drei mal schneller – aber teurer und sperriger. SRAM ist normalerweise in Megabyte verfügbar, während DRAM in Gigabyte gekauft wird.

DRAM verbraucht mehr Energie als SRAM, da es ständig aktualisiert werden muss, um die Datenintegrität aufrechtzuerhalten, während SRAM – obwohl flüchtig – keine ständige Aktualisierung benötigt wenn es eingeschaltet ist.

2) ROM-Computerspeicher

ROM steht für Nur-Lese-Speicher, und der Name ergibt sich aus der Tatsache, dass Daten zwar von dieser Art von Computerspeicher gelesen werden können, Daten jedoch normalerweise nicht darauf geschrieben werden. Es handelt sich um einen sehr schnellen Computerspeicher, der normalerweise in der Nähe der CPU auf dem Motherboard installiert wird.

ROM ist ein nichtflüchtiger Speicher, dh die im ROM gespeicherten Daten bleiben im Speicher erhalten auch wenn es keinen Strom erhält – zum Beispiel wenn der Computer ausgeschaltet ist. In diesem Sinne ähnelt es dem Sekundärspeicher, der für die Langzeitspeicherung verwendet wird.

Wenn ein Computer eingeschaltet wird, kann die CPU mit dem Lesen der im ROM gespeicherten Informationen beginnen, ohne dass Treiber oder andere komplexe Software erforderlich sind um ihm bei der Kommunikation zu helfen. Das ROM enthält normalerweise „Bootstrap-Code“, den grundlegenden Befehlssatz, den ein Computer ausführen muss, um auf das im sekundären Speicher gespeicherte Betriebssystem aufmerksam zu werden und Teile des Betriebssystems in den primären Speicher zu laden, damit es gestartet werden kann und werden betriebsbereit.

ROM wird auch in einfacheren elektronischen Geräten zum Speichern von Firmware verwendet, die ausgeführt wird, sobald das Gerät eingeschaltet wird.

ROM-Typen

ROM ist in verschiedenen Typen verfügbar, einschließlich PROM, EPROM und EEPROM.

• PROM PROM steht für Programmable Read-Only Memory und unterscheidet sich von echtem ROM darin, dass es sich um ein ROM handelt wird während des Herstellungsprozesses programmiert (dh es werden Daten darauf geschrieben), ein PROM wird in einem leeren Zustand hergestellt und später mit einem PROM-Programmierer oder Brenner programmiert.

• EPROM EPROM steht für Erasable Programmable Read-Only Memory, und wie der Name schon sagt, können in einem EPROM gespeicherte Daten gelöscht und das EPROM neu programmiert werden. Zum Löschen eines EPROM muss es vom Computer entfernt und vor dem erneuten Brennen ultraviolettem Licht ausgesetzt werden.

• EEPROM EEPROM steht für elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher und die Unterscheidung zwischen EPROM und EEPROM besteht darin, dass letzteres von dem Computersystem, in dem es installiert ist, gelöscht und beschrieben werden kann. In diesem Sinne ist das EEPROM nicht streng schreibgeschützt. In vielen Fällen ist der Schreibvorgang jedoch langsam, so dass normalerweise nur gelegentlich Programmcode wie Firmware oder BIOS-Code aktualisiert wird.

Verwirrenderweise NAND-Flash-Speicher (wie dieser) (in USB-Speichersticks und Solid-State-Laufwerken) ist eine Art EEPROM, aber NAND-Flash wird als Sekundärspeicher betrachtet.

Sekundärspeichertypen

Sekundärspeicher umfassen viele verschiedene Speicher Medien, die direkt an ein Computersystem angeschlossen werden können. Dazu gehören:

• Festplattenlaufwerke

• Solid State Drives (SSDs)

• Optische Laufwerke (CD oder DVD)

• Bandlaufwerke

Der Sekundärspeicher umfasst auch:

• Speicher Arrays, einschließlich 3D-NAND-Flash-Arrays, die über ein SAN (Storage Area Network) verbunden sind.

• Speichergeräte, die über ein herkömmliches Netzwerk (als Network Attached Storage oder NAS bezeichnet) verbunden werden können / li>

Cloud-Speicher kann wohl auch als sekundärer Speicher bezeichnet werden.

Unterschiede zwischen RAM und ROM

ROM:

• Nichtflüchtig

• Schnell zu lesen

• Wird normalerweise in kleinen Mengen verwendet

• Kann nicht schnell geschrieben werden

• Zum Speichern von Startanweisungen oder Firmware

• Relativ teuer pro gespeichertem Megabyte in RAM

RAM:

• Flüchtig
• Schnell zu lesen und zu schreiben
• Wird als Systemspeicher zum Speichern von Daten verwendet (einschließlich ng Programmcode), den die CPU unmittelbar verarbeiten muss
• Relativ billig pro gespeichertem Megabyte im Vergleich zum ROM, aber relativ teuer im Vergleich zum sekundären Speicher

Welche Technologie befindet sich zwischen Primär- und Sekundärspeicher?

Im letzten Jahr wurde ein neues Speichermedium namens 3D XPoint mit Eigenschaften entwickelt, die zwischen Primär- und Sekundärspeicher liegen.

3D XPoint ist teurer, aber schneller als Sekundärspeicher und kostengünstiger, aber langsamer als RAM. Es ist auch ein nichtflüchtiger Speichertyp.

Diese Eigenschaften bedeuten, dass er als Alternative zu RAM in Systemen verwendet werden kann, die große Mengen an Systemspeicher benötigen, deren Erstellung mit RAM zu teuer wäre (z als Systeme, auf denen In-Memory-Datenbanken gehostet werden). Der Nachteil ist, dass solche Systeme nicht die vollen Leistungssteigerungen der Verwendung von RAM genießen.

Da 3D XPoint nicht flüchtig ist, können Systeme, die 3D XPoint für den Systemspeicher verwenden, nach a wieder betriebsbereit sein Stromausfall oder andere Unterbrechungen sehr schnell, ohne dass alle Daten aus dem Sekundärspeicher in den Systemspeicher zurückgelesen werden müssen.