Paměť počítače je obecný pojem pro všechny různé typy technologií pro ukládání dat, které může počítač používat, včetně paměti RAM, ROM a flash paměti.

Některé typy paměti počítače jsou navrženy tak, aby byly velmi rychlé, což znamená, že centrální procesorová jednotka (CPU) může přistupovat k datům tam uloženým velmi rychle. Jiné typy jsou navrženy tak, aby byly velmi levné, takže tam lze ekonomicky ukládat velké množství dat.

Dalším způsobem, jak se může paměť počítače lišit, je to, že některé typy jsou energeticky nezávislé, což znamená, že mohou ukládat data dlouhodobě, i když není k dispozici energie. A některé typy jsou nestálé, které jsou často rychlejší, ale které po ztrátě napájení ztratí všechna na nich uložená data.

Počítačový systém je sestaven pomocí kombinace těchto typů paměti počítače. a přesnou konfiguraci lze optimalizovat tak, aby poskytovala maximální rychlost zpracování dat nebo minimální náklady, nebo nějaký kompromis mezi těmito dvěma.

Typy paměti počítače: primární a sekundární

Ačkoli existuje mnoho typů paměti v počítači, nejzákladnější rozdíl je mezi primární pamětí, často nazývanou systémová paměť, a sekundární pamětí, která se běžněji nazývá úložiště.

Klíčový rozdíl mezi primární a sekundární pamětí je rychlost přístupu.

• Primární paměť zahrnuje ROM a RAM a je umístěna poblíž CPU na základní desce počítače, což umožňuje CPU číst data z primární paměti opravdu velmi rychle. Používá se k ukládání dat, která procesor bezprostředně potřebuje, aby nemusel čekat na doručení.

• Sekundární paměť je naopak fyzicky umístěna uvnitř samostatné úložné zařízení, jako je jednotka pevného disku nebo jednotka SSD (SSD), která je připojena k počítačovému systému buď přímo, nebo prostřednictvím sítě. Cena sekundární paměti za gigabajt je mnohem nižší, ale rychlost čtení a zápisu je podstatně nižší.

Během několika období vývoje počítače byla nasazena široká škála typů počítačových pamětí. , z nichž každý má své silné a slabé stránky.

Druhy primární paměti: RAM a ROM

Existují dva klíčové typy primární paměti:

1. RAM nebo paměť s náhodným přístupem
2. ROM nebo paměť jen pro čtení

Pojďme se podrobně podívat na oba typy paměti.

1) Počítačová paměť RAM

Zkratka RAM vychází ze skutečnosti, že k datům uloženým v paměti s náhodným přístupem lze přistupovat – jak název napovídá – v libovolném náhodném pořadí. Nebo jinými slovy, libovolný náhodný bit k datům lze přistupovat stejně rychle jako k jakémukoli jinému bitu.

Nejdůležitější věcí, které je třeba o RAM vědět, je, že paměť RAM je velmi rychlá, lze ji zapisovat i číst, je nestálá (takže všechna data uložená v paměti RAM se ztratí, když ztratí energii) a nakonec i je velmi nákladný ve srovnání se všemi typy sekundární paměti, pokud jde o cenu za gigabajt. Je to kvůli relativně vysokým nákladům na RAM ve srovnání se sekundárními typy paměti, že většina počítačových systémů používá primární i sekundární paměť.

Data potřebná pro bezprostřední zpracování se přesouvají do RAM, kde k nim lze přistupovat a upraven velmi rychle, aby CPU nečekal. Když data již nejsou vyžadována, jsou přesunuta do pomalejší, ale levnější sekundární paměti a uvolněný prostor RAM je vyplněn dalším množstvím dat, která se chystají použít.

Typy RAM

• DRAM: DRAM znamená Dynamic RAM a je to nejběžnější typ RAM používaný v počítačích. Nejstarší typ je známý jako DRAM s jednou datovou rychlostí (SDR), ale novější počítače používají DRAM s rychlejší duální rychlostí (DDR). DDR se dodává v několika verzích, včetně DDR2, DDR3 a DDR4, které nabízejí lepší výkon a jsou energeticky účinnější než DDR. Různé verze jsou však nekompatibilní, takže v počítačovém systému není možné kombinovat DDR2 s DDR3 DRAM. DRAM se skládá z tranzistoru a kondenzátoru v každé buňce.

• SRAM: SRAM je zkratka pro statickou RAM a jedná se o určitý typ RAM, který je rychlejší než DRAM, ale více drahé a objemné, s šesti tranzistory v každé buňce. Z těchto důvodů se SRAM obecně používá pouze jako datová mezipaměť v samotném CPU nebo jako RAM ve velmi špičkových serverových systémech. Malá mezipaměť SRAM s nejpotřebnějšími daty může mít za následek výrazné zlepšení rychlosti v systému.

Klíčové rozdíly mezi DRAM a SRAM spočívají v tom, že SRAM je rychlejší než DRAM – možná dva až tři krát rychlejší – ale dražší a objemnější. SRAM je obvykle k dispozici v megabajtech, zatímco DRAM se kupuje v gigabajtech.

DRAM používá více energie než SRAM, protože je nutné jej neustále obnovovat, aby byla zachována integrita dat, zatímco SRAM – i když je volatilní – nepotřebuje neustálé obnovování když je zapnutý.

2) Paměť počítače ROM

ROM znamená paměť jen pro čtení a název vychází ze skutečnosti, že zatímco data lze číst z tohoto typu paměti počítače, data nemohou normálně být k tomu napsán. Jedná se o velmi rychlý typ paměti počítače, který se obvykle instaluje poblíž CPU na základní desce.

ROM je typ energeticky nezávislé paměti, což znamená, že data uložená v paměti ROM v paměti přetrvávají. i když není napájen – například když je počítač vypnutý. V tomto smyslu je to podobné jako sekundární paměť, která se používá pro dlouhodobé ukládání.

Když je počítač zapnutý, CPU může začít číst informace uložené v ROM bez nutnosti ovladačů nebo jiného složitého softwaru pomoci mu komunikovat. ROM obvykle obsahuje „bootstrap kód“, což je základní sada instrukcí, které musí počítač provést, aby se dozvěděl o operačním systému uloženém v sekundární paměti a aby načetl části operačního systému do primární paměti, aby se mohl spustit a být připraveni k použití.

ROM se také používá v jednodušších elektronických zařízeních k ukládání firmwaru, který se spustí, jakmile se zařízení zapne.

Typy ROM

ROM je k dispozici v několika různých typech, včetně PROM, EPROM a EEPROM.

• PROM PROM znamená programovatelnou paměť pouze pro čtení a od skutečné ROM se liší tím, že zatímco ROM je naprogramován (tj. jsou do něj zapsána data) během výrobního procesu, je PROM vyroben v prázdném stavu a poté je programován později pomocí programátoru nebo vypalovače PROM.

• EPROM EPROM zkratka pro Erasable Programmable Read-Only Memory, a jak název napovídá, lze data uložená v EPROM vymazat a EPROM přeprogramovat. Vymazání EPROM zahrnuje jeho odstranění z počítače a jeho vystavení ultrafialovému světlu před opětovným vypálením.

• EEPROM EEPROM je zkratka pro elektricky mazatelnou programovatelnou paměť jen pro čtení a rozdíl mezi EPROM a EEPROM je to, že je lze vymazat a zapsat do počítačového systému, ve kterém je nainstalován. V tomto smyslu není EEPROM striktně jen pro čtení. V mnoha případech je však proces zápisu pomalý, takže se obvykle provádí programový kód, jako je firmware nebo BIOS, pouze příležitostně.

Matoucí je NAND flash paměť (například ta USB flash disky a disky SSD) je typ EEPROM, ale NAND flash se považuje za sekundární paměť.

Druhy sekundární paměti

Sekundární paměť zahrnuje mnoho různých úložišť média, která lze přímo připojit k počítačovému systému. Mezi ně patří:

• jednotky pevného disku

• jednotky SSD (SSD)

• Optické jednotky (CD nebo DVD)

• Páskové jednotky

Sekundární paměť také zahrnuje:

• Úložiště pole včetně 3D NAND flash polí připojených přes síť storage area network (SAN)

• úložná zařízení, která mohou být připojena přes konvenční síť (známá jako síťové úložiště nebo NAS)

Pravděpodobně lze cloudové úložiště nazvat také sekundární pamětí.

Rozdíly mezi RAM a ROM

ROM:

• Non-volatile

• Rychlé čtení

• Obvykle se používá v malém množství

• Nelze rychle zapsat

• Používá se k uložení pokynů k zavedení nebo firmwaru

• Relativně nákladný na uložený megabajt ve srovnání do RAM

RAM:

• těkavé

• rychlé čtení a zápis

• Používá se jako systémová paměť pro ukládání dat (včetně ng programový kód), který CPU musí bezprostředně zpracovat

• relativně levný na jeden megabajt uložený ve srovnání s ROM, ale relativně drahý ve srovnání se sekundární pamětí

Jaká je technologie mezi primární a sekundární pamětí?

Asi za poslední rok bylo vyvinuto nové paměťové médium s názvem 3D XPoint s vlastnostmi, které leží mezi primární a sekundární pamětí.

3D XPoint je dražší, ale rychlejší než sekundární paměť a nižší náklady, ale pomalejší než RAM. Je to také energeticky nezávislý typ paměti.

Tyto vlastnosti znamenají, že jej lze použít jako alternativu k paměti RAM v systémech, které vyžadují obrovské množství systémové paměti, které by bylo příliš nákladné vybudovat pomocí paměti RAM (například jako systémy hostující databáze v paměti). Nevýhodou je, že tyto systémy nevyužívají plné zvýšení výkonu při používání paměti RAM.

Jelikož je 3D XPoint energeticky nezávislý, mohou být systémy, které používají 3D XPoint pro systémovou paměť, znovu spuštěny po výpadek napájení nebo jiné přerušení velmi rychle, aniž by bylo nutné číst všechna data zpět do systémové paměti ze sekundární paměti.