Pamięć komputera to ogólne określenie dla wszystkich różnych typów technologii przechowywania danych, z których może korzystać komputer, w tym pamięci RAM, ROM i pamięci flash.

Niektóre typy pamięci komputera są zaprojektowane jako bardzo szybkie, co oznacza, że jednostka centralna (CPU) może bardzo szybko uzyskać dostęp do przechowywanych tam danych. Inne typy są zaprojektowane z myślą o bardzo niskich kosztach, dzięki czemu można tam ekonomicznie przechowywać duże ilości danych.

Innym sposobem, w jaki pamięć komputera może się zmieniać, jest to, że niektóre typy są nieulotne, co oznacza, że mogą przechowywać dane długoterminowe, nawet gdy nie ma zasilania. Niektóre typy są niestabilne, które często są szybsze, ale tracą wszystkie zapisane na nich dane zaraz po wyłączeniu zasilania.

System komputerowy jest zbudowany przy użyciu kombinacji tych typów pamięci komputera , a dokładną konfigurację można zoptymalizować w celu uzyskania maksymalnej szybkości przetwarzania danych lub minimalnego kosztu lub jakiegoś kompromisu między nimi.

Typy pamięci komputera: podstawowa i dodatkowa

Chociaż istnieje wiele typów pamięci w komputerze, najbardziej podstawowym rozróżnieniem jest między pamięcią podstawową, często nazywaną pamięcią systemową, a pamięcią dodatkową, która jest częściej nazywana pamięcią masową.

Kluczową różnicą między pamięcią podstawową i dodatkową jest szybkość dostępu.

• Pamięć podstawowa obejmuje ROM i RAM i jest zlokalizowana blisko procesora na płycie głównej komputera, umożliwiając procesorowi bardzo szybki odczyt danych z pamięci podstawowej. Służy do przechowywania danych, których procesor potrzebuje natychmiast, aby nie musiał czekać na ich dostarczenie.

• Natomiast pamięć dodatkowa jest zwykle fizycznie umieszczona w oddzielne urządzenie magazynujące, takie jak dysk twardy lub dysk półprzewodnikowy (SSD), które jest podłączone do systemu komputerowego bezpośrednio lub przez sieć. Koszt w przeliczeniu na gigabajt pamięci dodatkowej jest znacznie niższy, ale prędkości odczytu i zapisu są znacznie niższe.

W ciągu kilku okresów ewolucji komputerów wdrożono szeroką gamę typów pamięci. , każda ma swoje mocne i słabe strony.

Podstawowe typy pamięci: RAM i ROM

Istnieją dwa kluczowe typy pamięci podstawowej:

1. RAM lub pamięć o dostępie swobodnym
2. ROM lub pamięć tylko do odczytu

Przyjrzyjmy się bliżej obu typom pamięci.

1) Pamięć RAM komputera

Skrót RAM wywodzi się z faktu, że do danych przechowywanych w pamięci o dostępie swobodnym można uzyskać dostęp – jak sama nazwa wskazuje – w dowolnej kolejności. Albo inaczej mówiąc, dowolny losowy bit dostęp do danych można uzyskać równie szybko, jak do każdego innego bitu.

Najważniejszą rzeczą do zrozumienia o pamięci RAM jest to, że pamięć RAM jest bardzo szybka, można ją zarówno zapisywać, jak i odczytywać, jest ulotna (więc wszystkie dane przechowywane w pamięci RAM są tracone, gdy traci moc) i ostatecznie to i jest bardzo droga w porównaniu do wszystkich typów pamięci dodatkowej pod względem kosztu na gigabajt. To ze względu na stosunkowo wysoki koszt pamięci RAM w porównaniu z typami pamięci dodatkowej, większość systemów komputerowych używa zarówno pamięci podstawowej, jak i dodatkowej.

Dane wymagane do bezpośredniego przetwarzania są przenoszone do pamięci RAM, gdzie można uzyskać do nich dostęp i modyfikowane bardzo szybko, aby procesor nie czekał. Gdy dane nie są już potrzebne, są przenoszone do wolniejszej, ale tańszej pamięci dodatkowej, a zwolniona przestrzeń RAM jest wypełniana kolejną porcją danych, która ma być używana.

Typy of RAM

• DRAM: DRAM to skrót od Dynamic RAM i jest to najczęściej używany typ pamięci RAM w komputerach. Najstarszy typ jest znany jako DRAM o pojedynczej szybkości transmisji danych (SDR), ale nowsze komputery używają pamięci DRAM o większej szybkości transmisji danych (DDR). DDR jest dostępny w kilku wersjach, w tym DDR2, DDR3 i DDR4, które oferują lepszą wydajność i są bardziej energooszczędne niż DDR. Jednak różne wersje są niekompatybilne, więc nie jest możliwe mieszanie DDR2 z DDR3 DRAM w systemie komputerowym. DRAM składa się z tranzystora i kondensatora w każdej komórce.

• SRAM: SRAM oznacza statyczną pamięć RAM i jest to szczególny typ pamięci RAM, który jest szybszy niż DRAM, ale więcej drogi i masywny, mający sześć tranzystorów w każdej komórce. Z tych powodów SRAM jest zwykle używany tylko jako pamięć podręczna danych w samym procesorze lub jako pamięć RAM w bardzo zaawansowanych systemach serwerowych. Mała pamięć podręczna SRAM zawierająca najpilniej potrzebne dane może spowodować znaczną poprawę szybkości systemu

Kluczowe różnice między DRAM i SRAM polegają na tym, że SRAM jest szybszy niż DRAM – prawdopodobnie dwa do trzech razy szybciej – ale droższe i bardziej masywne. SRAM jest zwykle dostępny w megabajtach, podczas gdy DRAM jest kupowany w gigabajtach.

DRAM zużywa więcej energii niż SRAM, ponieważ wymaga ciągłego odświeżania, aby zachować integralność danych, podczas gdy SRAM – choć ulotny – nie wymaga ciągłego odświeżania kiedy jest zasilany.

2) ROM Computer Memory

ROM oznacza pamięć tylko do odczytu, a nazwa ta wynika z faktu, że chociaż dane można odczytać z tego typu pamięci komputera, dane nie mogą normalnie być do niego napisane. Jest to bardzo szybki typ pamięci komputerowej, który zwykle jest instalowany blisko procesora na płycie głównej.

ROM jest rodzajem pamięci nieulotnej, co oznacza, że dane przechowywane w pamięci ROM pozostają w pamięci nawet wtedy, gdy nie ma zasilania – na przykład, gdy komputer jest wyłączony. W tym sensie jest podobny do pamięci dodatkowej, która jest używana do długoterminowego przechowywania.

Gdy komputer jest włączony, procesor może rozpocząć odczytywanie informacji przechowywanych w pamięci ROM bez potrzeby stosowania sterowników lub innego złożonego oprogramowania aby pomóc mu się komunikować. ROM zwykle zawiera „kod bootstrap”, który jest podstawowym zestawem instrukcji, które komputer musi wykonać, aby rozpoznać system operacyjny przechowywany w pamięci dodatkowej i załadować części systemu operacyjnego do pamięci podstawowej, aby mógł się uruchomić i przygotuj się do użycia.

ROM jest również używany w prostszych urządzeniach elektronicznych do przechowywania oprogramowania układowego, które działa zaraz po włączeniu urządzenia.

Rodzaje pamięci ROM

ROM jest dostępny w kilku różnych typach, w tym PROM, EPROM i EEPROM.

• PROM PROM oznacza programowalną pamięć tylko do odczytu i różni się od prawdziwej pamięci ROM tym, że pamięć ROM jest zaprogramowany (tj. ma zapisane dane) podczas procesu produkcyjnego, PROM jest wytwarzany w stanie pustym, a następnie programowany później za pomocą programatora PROM lub palnika.

• EPROM EPROM to skrót od Erasable Programmable Read-Only Memory (wymazywalna programowalna pamięć tylko do odczytu) i jak sama nazwa wskazuje, dane przechowywane w pamięci EPROM mogą zostać usunięte, a pamięć EPROM przeprogramowana. Wymazanie pamięci EPROM polega na wyjęciu jej z komputera i wystawieniu na działanie światła ultrafioletowego przed ponownym spaleniem.

• EEPROM EEPROM to skrót od Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, a rozróżnienie między EPROM a EEPROM jest to, że ta ostatnia może zostać skasowana i zapisana w systemie komputerowym, w którym jest zainstalowana. W tym sensie EEPROM nie jest wyłącznie do odczytu. Jednak w wielu przypadkach proces zapisu jest powolny, więc zwykle wykonuje się go tylko w celu sporadycznej aktualizacji kodu programu, takiego jak oprogramowanie układowe lub kod BIOSu.

Myląco, pamięć flash NAND (taka jak ta w pendrive’ach i dyskach półprzewodnikowych) jest rodzajem pamięci EEPROM, ale NAND flash jest uważana za pamięć dodatkową.

Typy pamięci dodatkowej

Pamięć dodatkowa obejmuje wiele różnych pamięci nośnik, który można bezpośrednio podłączyć do systemu komputerowego. Należą do nich:

• dyski twarde

• dyski półprzewodnikowe (SSD)

• Napędy optyczne (CD lub DVD)

• Napędy taśmowe

Pamięć dodatkowa obejmuje również:

• Pamięć macierze, w tym macierze flash 3D NAND połączone przez sieć pamięci masowej (SAN)

• Urządzenia pamięci masowej, które można podłączyć za pośrednictwem konwencjonalnej sieci (znanej jako pamięć masowa podłączona do sieci lub NAS)

Prawdopodobnie przechowywanie w chmurze można również nazwać pamięcią dodatkową.

Różnice między pamięcią RAM a ROM

ROM:

• Nieulotne

• Szybka czytelność

• Zwykle używane w małych ilościach

• Nie można napisać zbyt szybko

• Używany do przechowywania instrukcji rozruchowych lub oprogramowania sprzętowego

• W porównaniu ze stosunkowo kosztem w przeliczeniu na przechowywany megabajt do pamięci RAM

Pamięć RAM:

• Volatile

• Szybkie czytanie i pisanie

• Używany jako pamięć systemowa do przechowywania danych (w tym ng kodu programu), który procesor musi natychmiast przetworzyć

• Stosunkowo tani w porównaniu do pamięci ROM w przeliczeniu na megabajt, ale stosunkowo drogi w porównaniu z pamięcią dodatkową

Jaka technologia znajduje się między pamięcią podstawową i dodatkową?

W ciągu ostatniego roku opracowano nowy nośnik pamięci o nazwie 3D XPoint, którego cechy leżą między pamięcią podstawową i dodatkową.

3D XPoint jest droższy, ale szybszy niż pamięć dodatkowa i tańszy, ale wolniejszy niż pamięć RAM. Jest to również typ pamięci nieulotnej.

Te cechy oznaczają, że może być używany jako alternatywa dla pamięci RAM w systemach, które wymagają dużej ilości pamięci systemowej, która byłaby zbyt droga do zbudowania z wykorzystaniem pamięci RAM (np. jako systemy obsługujące bazy danych w pamięci). Kompromis polega na tym, że takie systemy nie cieszą się pełnym wzrostem wydajności przy użyciu pamięci RAM.

Ponieważ 3D XPoint jest nieulotny, systemy używające 3D XPoint jako pamięci systemowej mogą być ponownie uruchomione po awaria zasilania lub inna przerwa bardzo szybko, bez konieczności ponownego wczytywania wszystkich danych z pamięci dodatkowej do pamięci systemowej.