Computergeheugen is een algemene term voor alle verschillende soorten gegevensopslagtechnologie die een computer kan gebruiken, inclusief RAM, ROM en flash-geheugen.

Sommige soorten computergeheugen zijn ontworpen om erg snel te zijn, wat betekent dat de centrale verwerkingseenheid (CPU) de gegevens die daar zijn opgeslagen zeer snel kan openen. Andere typen zijn ontworpen om zeer lage kosten te hebben, zodat grote hoeveelheden gegevens daar economisch kunnen worden opgeslagen.

Een andere manier waarop computergeheugen kan variëren, is dat sommige typen niet-vluchtig zijn, wat betekent dat ze gegevens op lange termijn, zelfs als er geen stroom is. En sommige typen zijn vluchtig, die vaak sneller zijn, maar waarbij alle opgeslagen gegevens verloren gaan zodra de stroom wordt uitgeschakeld.

Een computersysteem wordt gebouwd met een combinatie van deze soorten computergeheugen , en de exacte configuratie kan worden geoptimaliseerd om de maximale gegevensverwerkingssnelheid of de minimale kosten te produceren, of een compromis tussen beide.

Typen computergeheugen: primair en secundair

Hoewel er bestaan veel soorten geheugen in een computer, het meest fundamentele onderscheid is tussen primair geheugen, vaak systeemgeheugen genoemd, en secundair geheugen, dat vaker opslag wordt genoemd.

Het belangrijkste verschil tussen primair en secundair geheugen is snelheid van toegang.

• Primair geheugen omvat ROM en RAM, en bevindt zich dicht bij de CPU op het moederbord van de computer, waardoor de CPU zeer snel gegevens uit het primaire geheugen kan lezen. Het wordt gebruikt om gegevens op te slaan die de CPU onmiddellijk nodig heeft, zodat deze niet hoeft te wachten tot ze worden afgeleverd.

• Secundair geheugen bevindt zich daarentegen meestal fysiek in een afzonderlijk opslagapparaat, zoals een harde schijf of solid-state drive (SSD), die rechtstreeks of via een netwerk op het computersysteem is aangesloten. De kosten per gigabyte secundair geheugen zijn veel lager, maar de lees- en schrijfsnelheden zijn aanzienlijk langzamer.

Gedurende verschillende perioden van computerevolutie is een breed scala aan computergeheugentypen ingezet , elk met zijn eigen sterke en zwakke punten.

Primaire geheugentypes: RAM en ROM

Er zijn twee belangrijke soorten primair geheugen:

1. RAM , of willekeurig toegankelijk geheugen
2. ROM, of alleen-lezen geheugen

Laten we beide soorten geheugen grondig bekijken.

1) RAM Computergeheugen

De afkorting RAM komt voort uit het feit dat gegevens die zijn opgeslagen in willekeurig toegankelijk geheugen toegankelijk zijn – zoals de naam suggereert – in elke willekeurige volgorde. Of, anders gezegd, elk willekeurig bit van gegevens kunnen net zo snel worden benaderd als elk ander bit.

De belangrijkste dingen die u moet weten over RAM zijn dat RAM-geheugen erg snel is, dat het zowel kan worden geschreven als gelezen, het is vluchtig (dus alle gegevens die zijn opgeslagen in het RAM-geheugen gaan verloren als de stroom uitvalt) en tenslotte i is erg duur in vergelijking met alle soorten secundair geheugen in termen van kosten per gigabyte. Vanwege de relatief hoge kosten van RAM in vergelijking met secundaire geheugentypen gebruiken de meeste computersystemen zowel primair als secundair geheugen.

Gegevens die nodig zijn voor op handen zijnde verwerking, worden verplaatst naar RAM waar ze toegankelijk zijn en zeer snel aangepast, zodat de CPU niet hoeft te wachten. Wanneer de gegevens niet langer nodig zijn, worden ze overgeschakeld naar langzamer maar goedkoper secundair geheugen en wordt de vrijgekomen RAM-ruimte gevuld met het volgende stuk gegevens dat op het punt staat te worden gebruikt.

Typen van RAM

• DRAM: DRAM staat voor Dynamic RAM, en het is het meest voorkomende type RAM dat in computers wordt gebruikt. Het oudste type staat bekend als single data rate (SDR) DRAM, maar nieuwere computers gebruiken snellere dual data rate (DDR) DRAM. DDR is verkrijgbaar in verschillende versies, waaronder DDR2, DDR3 en DDR4, die betere prestaties bieden en energiezuiniger zijn dan DDR. Verschillende versies zijn echter incompatibel, dus het is niet mogelijk om DDR2 met DDR3 DRAM in een computersysteem te combineren. DRAM bestaat uit een transistor en een condensator in elke cel.

• SRAM: SRAM staat voor Static RAM, en het is een bepaald type RAM dat sneller is dan DRAM, maar meer duur en omvangrijk, met zes transistors in elke cel. Om die redenen wordt SRAM over het algemeen alleen gebruikt als een datacache binnen een CPU zelf of als RAM in zeer geavanceerde serversystemen. Een kleine SRAM-cache met de meest onmiddellijk benodigde gegevens kan resulteren in aanzienlijke snelheidsverbeteringen in een systeem

De belangrijkste verschillen tussen DRAM en SRAM is dat SRAM sneller is dan DRAM – misschien twee tot drie keer sneller – maar duurder en omvangrijker. SRAM is meestal beschikbaar in megabytes, terwijl DRAM wordt gekocht in gigabytes.

DRAM verbruikt meer energie dan SRAM omdat het constant moet worden vernieuwd om de gegevensintegriteit te behouden, terwijl SRAM – hoewel vluchtig – niet constant vernieuwd hoeft te worden wanneer het is ingeschakeld.

2) ROM-computergeheugen

ROM staat voor alleen-lezen geheugen, en de naam komt voort uit het feit dat, hoewel gegevens kunnen worden gelezen uit dit type computergeheugen, gegevens normaal niet geschreven worden. Het is een zeer snel type computergeheugen dat meestal dicht bij de CPU op het moederbord wordt geïnstalleerd.

ROM is een type niet-vluchtig geheugen, wat betekent dat de gegevens die in het ROM zijn opgeslagen, in het geheugen blijven staan zelfs als het geen stroom krijgt, bijvoorbeeld als de computer is uitgeschakeld. In die zin is het vergelijkbaar met secundair geheugen, dat wordt gebruikt voor langdurige opslag.

Wanneer een computer wordt ingeschakeld, kan de CPU beginnen met het lezen van informatie die is opgeslagen in het ROM zonder dat er stuurprogramma’s of andere complexe software nodig zijn. om het te helpen communiceren. Het ROM bevat meestal ‘bootstrap-code’, de basisset instructies die een computer moet uitvoeren om zich bewust te worden van het besturingssysteem dat is opgeslagen in het secundaire geheugen, en om delen van het besturingssysteem in het primaire geheugen te laden zodat het kan opstarten en wordt klaar voor gebruik.

ROM wordt ook gebruikt in eenvoudigere elektronische apparaten om firmware op te slaan die wordt uitgevoerd zodra het apparaat wordt ingeschakeld.

Soorten ROM

ROM is beschikbaar in verschillende typen, waaronder PROM, EPROM en EEPROM.

• PROM PROM staat voor Programmable Read-Only Memory, en het verschilt van echte ROM doordat een ROM wordt geprogrammeerd (dwz er worden gegevens naar geschreven) tijdens het fabricageproces, een PROM wordt in een lege staat vervaardigd en later geprogrammeerd met behulp van een PROM-programmeur of brander.

• EPROM EPROM staat voor Erasable Programmable Read-Only Memory, en zoals de naam al doet vermoeden, kunnen gegevens die zijn opgeslagen in een EPROM worden gewist en de EPROM opnieuw worden geprogrammeerd. Het wissen van een EPROM houdt in dat u deze van de computer verwijdert en blootstelt aan ultraviolet licht voordat u deze opnieuw verbrandt.

• EEPROM EEPROM staat voor Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, en het onderscheid tussen EPROM en EEPROM is dat de laatste kan worden gewist en beschreven door het computersysteem waarin het is geïnstalleerd. In die zin is EEPROM niet strikt alleen-lezen. In veel gevallen is het schrijfproces echter traag, dus het wordt normaal gesproken alleen gedaan om programmacode zoals firmware of BIOS-code af en toe bij te werken.

Het is verwarrend dat NAND-flashgeheugen (zoals dat gevonden in USB-geheugensticks en solid-state diskdrives) is een type EEPROM, maar NAND-flash wordt beschouwd als secundair geheugen.

Secundaire geheugentypes

Secundair geheugen omvat veel verschillende soorten opslag media die rechtstreeks op een computersysteem kunnen worden aangesloten. Deze omvatten:

• harde schijven

• solid-state drives (SSD’s)

• Optische (cd- of dvd-) stations

• tapedrives

Secundair geheugen omvat ook:

• Opslag arrays inclusief 3D NAND flash-arrays die zijn aangesloten via een Storage Area Network (SAN)

• Opslagapparaten die kunnen worden aangesloten via een conventioneel netwerk (bekend als Network Attached Storage of NAS)

Cloudopslag kan ook wel secundair geheugen worden genoemd.

Verschillen tussen RAM en ROM

ROM:

• Niet-vluchtig

• Snel te lezen

• Meestal gebruikt in kleine hoeveelheden

• Kan niet snel worden beschreven

• Gebruikt om opstartinstructies of firmware op te slaan

• Relatief duur per opgeslagen megabyte vergeleken naar RAM

RAM:

• Volatile

• Snel lezen en schrijven

• Gebruikt als systeemgeheugen om gegevens op te slaan (inclusief ng programmacode) die de CPU binnenkort moet verwerken

• Relatief goedkoop per opgeslagen megabyte vergeleken met ROM, maar relatief duur vergeleken met secundair geheugen

Welke technologie is er tussen primair en secundair geheugen?

In het afgelopen jaar is een nieuw geheugenmedium, 3D XPoint genaamd, ontwikkeld met kenmerken die tussen primair en secundair geheugen liggen.

3D XPoint is duurder maar sneller dan secundair geheugen en goedkoper maar langzamer dan RAM. Het is ook een niet-vluchtig geheugentype.

Deze kenmerken betekenen dat het kan worden gebruikt als alternatief voor RAM in systemen die grote hoeveelheden systeemgeheugen nodig hebben die te duur zouden zijn om te bouwen met RAM (zoals als systemen die in-memory databases hosten). Het nadeel is dat dergelijke systemen niet de volledige prestatiewinst van het gebruik van RAM genieten.

Aangezien 3D XPoint niet-vluchtig is, kunnen systemen die 3D XPoint gebruiken voor systeemgeheugen, na een stroomuitval of andere onderbreking zeer snel, zonder dat alle gegevens vanuit het secundaire geheugen in het systeemgeheugen moeten worden ingelezen.