Επεξηγούνται οι διαφορετικοί τύποι μνήμης και αποθήκευσης υπολογιστή

Το πρώτο iPhone κυκλοφόρησε το 2007 και είχε 4GB έως 8GB αποθηκευτικού χώρου—όπου φυλάσσονταν όλα τα αρχεία όπως φωτογραφίες και μουσική. Σήμερα, μπορείτε να παραλάβετε ένα smartphone Android με αποθηκευτικό χώρο 512 GB, 64 φορές περισσότερο από το αρχικό iPhone.

Στην τεχνολογία, τα 16 χρόνια είναι αιώνες. Αλλά αυτό δεν είναι όλη η ιστορία. Για παράδειγμα, η μνήμη και ο χώρος αποθήκευσης εξυπηρετούν παρόμοιες λειτουργίες—προστασία bit και byte—αλλά λειτουργούν διαφορετικά.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μνήμης, αποθήκευσης και προσωρινής μνήμης;

Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν τη "μνήμη" και την "αποθήκευση" ως συνώνυμα. Είναι λογικό αλλά είναι λάθος, παρόλα αυτά. Η ομοιότητα είναι σαφής. και τα δύο διατηρούν δεδομένα και μετρώνται σε byte, αλλά η χρήση διαφέρει.

Η αποθήκευση επικεντρώνεται στη μακροπρόθεσμη, καλά... Αποθήκευση. Τα αρχεία διατηρούνται εκεί, ανενόχλητα, μέχρι να χρειαστούν. Ενώ η μνήμη (μνήμη τυχαίας πρόσβασης—RAM) αφορά τα δεδομένα που χρειάζονται οι υπολογιστές για γρήγορη πρόσβαση. Για παράδειγμα, αρχεία που χρησιμοποιούνται, δεδομένα που σχετίζονται με ανοιχτές εφαρμογές και σημαντικά αρχεία λειτουργικού συστήματος διατηρούνται στη μνήμη του συστήματος. Αυτό συμβαίνει επειδή η μνήμη είναι πιο γρήγορη από την αποθήκευση. Δυστυχώς, είναι επίσης πιο ακριβό, επομένως οι χωρητικότητες RAM είναι μικρότερες από την αποθήκευση.

Αλλά προλαβαίνουμε. Ας εξηγήσουμε το καθένα λεπτομερώς.

CPU Cache Memory

Η RAM σημαίνει μνήμη τυχαίας πρόσβασης. Όπως εξηγήθηκε παραπάνω, εδώ αποθηκεύονται τα δεδομένα για να είναι εύκολα προσβάσιμα.

Ωστόσο, η κρυφή μνήμη δημιουργήθηκε τη δεκαετία του 1980, επειδή τότε η μνήμη δεν ήταν αρκετά γρήγορη. Η προσωρινή μνήμη λειτουργεί παρόμοια με τη μνήμη RAM αλλά πιο γρήγορα. Βρίσκεται στην κορυφή των διαγραμμάτων ταχύτητας και ενσωματώνεται απευθείας στην κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU) γύρω από την οποία είναι κατασκευασμένος ο υπολογιστής σας.

Η προσωρινή μνήμη είναι εξαιρετικά γρήγορη, αλλά κοστίζει ακόμη περισσότερο από τη μνήμη RAM. Οι μικροσκοπικές του ικανότητες το δείχνουν. Για παράδειγμα, οι περισσότεροι υπολογιστές σήμερα έχουν περίπου 8-32 GB RAM. Σε αντίθεση, η ταχύτερη κρυφή μνήμη, L1, έχει συνήθως kilobyte αποθήκευσης, ενώ η κρυφή μνήμη L3 (η μεγαλύτερη) ανεβαίνει σε καμιά δεκαριά megabyte (αν και ορισμένες CPU διαθέτουν τώρα κρυφές μνήμες L3 που μετρούν εκατοντάδες megabyte).

Μνήμη τυχαίας πρόσβασης (RAM)

Ένα αποθηκευμένο αρχείο, όταν ανοίγει, αντιγράφεται στη μνήμη RAM. Οι εφαρμογές που εκτελούνται αυτήν τη στιγμή και ορισμένα μέρη του λειτουργικού συστήματος βρίσκονται επίσης εκεί. Η μνήμη RAM δημιουργήθηκε γύρω στα τέλη της δεκαετίας του 1940, επιτρέποντας την αποθήκευση και την ανάκτηση δεδομένων με οποιαδήποτε σειρά—εξ ου και το «τυχαίο» όνομα. Η μνήμη RAM είναι "πτητική αποθήκευση". Τα περιεχόμενά του διαγράφονται όταν η συσκευή είναι απενεργοποιημένη και το ρεύμα σταματά να ρέει.

Υπάρχουν επίσης πολλοί τύποι RAM.

SDRAM

Οι υπολογιστές από τη δεκαετία του 1990 χρησιμοποιούν τη σύγχρονη δυναμική μνήμη RAM (SDRAM). Αυτό εννοεί κάποιος όταν λέει, "αυτός ο υπολογιστής έχει 16 GB RAM".

Πολλά οι συσκευές χρησιμοποιούν τώρα DDR5 RAM (Μνήμη διπλού ρυθμού δεδομένων 5ης γενιάς—η πιο πρόσφατη έκδοση τη στιγμή της σύνταξης) ως SDRAM. Ωστόσο, εξακολουθεί να είναι ακριβό, επομένως το DDR4 παραμένει mainstream. Θα βρείτε ακόμη και παλαιότερες μονάδες DDR3 σε παλαιότερους υπολογιστές και τηλέφωνα.

Οι μονάδες μνήμης είναι διαθέσιμες σε δύο μεγέθη: DIMM για επιτραπέζιους υπολογιστές και SODIMM για φορητούς υπολογιστές και μικρούς υπολογιστές. Πρόσφατα, ένας νέος παράγοντας μορφής, το CAMM, έχει προταθεί για φορητούς υπολογιστές. Το CAMM έχει πλεονεκτήματα έναντι του SODIMM αλλά δεν είναι ακόμη ένα ευρέως διαδεδομένο πρότυπο.

Τώρα, υπάρχουν συνήθως δύο τύποι SDRAM: μονάδες ή συγκολλημένες. Οι παράγοντες μορφής διαφέρουν, αλλά λειτουργούν το ίδιο.

Η συγκολλημένη μνήμη RAM χρησιμοποιείται σε smartphone, tablet και ορισμένους φορητούς υπολογιστές. Οι σύγχρονοι υπολογιστές Apple χρησιμοποιούν επίσης συγκολλημένη μνήμη RAM γιατί μπορεί να βελτιώσει την απόδοση. Οι φορητοί υπολογιστές με συγκολλημένη μνήμη RAM μπορεί να έχουν μία ή περισσότερες υποδοχές μνήμης για μελλοντική επέκταση, αλλά αυτό συχνά δεν συμβαίνει. Οι υπολογιστές που χρησιμοποιούν μόνο συγκολλημένη μνήμη RAM δεν μπορούν να αναβαθμιστούν. Συνήθως μπορούν να προσαρμοστούν κατά την αγορά, αλλά δεν μπορείτε να τα επεκτείνετε αργότερα.

RAM βίντεο (VRAM)

Μερικές φορές τα δεδομένα απαιτούν μεγαλύτερες ταχύτητες από το SDRAM, αλλά υπάρχουν περισσότερα από τη χωρητικότητα της κρυφής μνήμης. Το πιο συνηθισμένο παράδειγμα είναι οι εργασίες με ένταση γραφικών—βαριά παιχνίδια, επεξεργασία βίντεο ή μοντελοποίηση 3D.

Αυτά χρειάζονται την εύστοχη ονομασία RAM βίντεο (VRAM). Το GDDR6X, ο ταχύτερος τύπος αυτή τη στιγμή, ξεπερνά τις ταχύτητες του DDR5 20 φορές. Είναι επίσης κολλημένο στη GPU, εξασφαλίζοντας χαμηλότερη καθυστέρηση. Δυστυχώς, δεν μπορείτε απλώς να αγοράσετε περισσότερη VRAM καθώς είναι κολλημένη διακριτές κάρτες γραφικών, δεν πωλούνται ως μονάδες.

Οι ενσωματωμένες GPU (iGPU) είναι επίσης κοινές. Είναι ενσωματωμένα στην CPU και διαθέτουν μια μικρή ποσότητα αποκλειστικής VRAM (megabyte έναντι gigabyte για μια αποκλειστική GPU). Οι ενσωματωμένες GPU χρησιμοποιούν ενοποιημένη μνήμη, η οποία είναι κοινή SDRAM μεταξύ της CPU και της iGPU. Η CPU καθορίζει πόση μνήμη RAM είναι διαθέσιμη για γραφικά, παίρνοντας πίσω κάποια όταν χρειάζεται. Τα μειονεκτήματα της ενοποιημένης μνήμης είναι το χαμηλότερο εύρος ζώνης και η χωρητικότητα.

Μη πτητική RAM (NVRAM)

Είπαμε η RAM είναι ασταθής, σωστά; Αλλά υπάρχει μια εσφαλμένη ονομασία: Μη πτητική RAM (NVRAM). Δημιουργήθηκε τη δεκαετία του 1960, έχει μειονεκτήματα σε σύγκριση με την πτητική RAM, επομένως η τελευταία είναι πιο δημοφιλής.

Ένα πρόσφατο "επιτυχημένο" NVRAM ήταν Το Optane της Intel και της Micron. Έμοιαζε—και μερικές φορές λειτουργεί ως—ένας πιο γρήγορος PCIe SSD, το Optane λειτουργούσε ως RAM με συγκεκριμένους επεξεργαστές Intel. Δεν ήταν τόσο γρήγορο όσο το SDRAM, με τιμολόγηση και χωρητικότητα επίσης ενδιάμεσα. Οι κατασκευαστές διέκοψαν το Optane το 2021.

Υπάρχουν δύο—ίσως ενάμιση—πολύ συγκεκριμένοι τύποι NVRAM που χρησιμοποιούνται ευρέως. Το πρώτο χρησιμοποιείται με Το UEFI στις σύγχρονες μητρικές πλακέτες (Το UEFI αντικαθιστά το παλαιότερο BIOS). Οι ρυθμίσεις UEFI διατηρούνται στο NVRAM, καθώς φορτώνεται πριν να είναι διαθέσιμος αποθηκευτικός χώρος. Το ίδιο το UEFI αποθηκεύεται σε ένα τσιπ ROM—περισσότερα για αυτό σύντομα.

Ο τύπος "μισού" είναι πτητικός RAM που χρησιμοποιεί μπαταρίες για να παραμείνει τροφοδοτημένος με τη συσκευή απενεργοποιημένη. Αυτό χρησιμοποιείται για τη διατήρηση μικρών ποσοτήτων δεδομένων που απαιτούνται για απλούστερες εργασίες. Οι μητρικές που εξακολουθούν να χρησιμοποιούν το παλαιότερο BIOS το χρησιμοποιούν αυτό. Παλαιότερες κονσόλες παιχνιδιών που χρησιμοποιούσαν κασέτες ή/και κάρτες μνήμης αποθηκεύουν αρχεία χρησιμοποιώντας πτητική μνήμη RAM και μπαταρία.

Μνήμη μόνο για ανάγνωση (ROM)

Αυτά τα δοχεία παιχνιδιών αποθηκεύονται σε τσιπ ROM, όπως και το UEFI και το BIOS. Οποιοσδήποτε μη επανεγγράψιμος οπτικός δίσκος, όπως ένα Blu-ray, είναι επίσης ένας τύπος ROM.

Όμως, εδώ κι εκεί, οι κατασκευαστές κυκλοφορούν ενημερώσεις UEFI. Πώς είναι λοιπόν "μόνο για ανάγνωση" αν μπορούν να γραφτούν;

Αυτές είναι Electrically Erasable ROM (EEPROM). Οι ενημερώσεις στο EEPROM γίνονται με πολύ αργές και προσεκτικές διαδικασίες. Αυτό συμβαίνει επειδή μια ενημέρωση UEFI ή BIOS που έχει πάει στραβά μπορεί να βλάψει τη μητρική σας πλακέτα.

Πρέπει να γραφτεί και η συνηθισμένη ROM. Και πάλι, οι λεπτομέρειες εξαρτώνται από τα μέσα ενημέρωσης. Για παράδειγμα, τα οπτικά ROM μπορούν να γραφτούν μία φορά, ενώ τα τσιπ ROM χρειάζονται βιομηχανικά μηχανήματα και μετά γίνονται μόνο για ανάγνωση. Η προγραμματιζόμενη ROM (PROM) μπορεί να εγγραφεί από λιγότερο ακριβές συσκευές, κάτι που είναι κοινό μεταξύ των χομπίστων.

Αποθήκευση υπολογιστή: Από το Cardboard στο Cloud

Όπως εξηγήθηκε προηγουμένως, η αποθήκευση διατηρεί τα δεδομένα μακροπρόθεσμα. Οι πρώτοι υπολογιστές χρησιμοποίησαν διάτρητο χαρτόνι για αυτό. Περιείχαν προγράμματα ηλεκτρονικών υπολογιστών και έπρεπε να τρυπηθούν προσεκτικά με έναν δυαδικό κώδικα αναγνώσιμο από το μηχάνημα — σίγουρα όχι φιλικό προς το χρήστη.

Μαγνητική αποθήκευση

Η πρώτη μαζική εξέλιξη στην αποθήκευση υπολογιστών συνέβη τη δεκαετία του 1950 όταν χρησιμοποιήθηκαν μαγνητικές ταινίες για τη διατήρηση μεγαλύτερων ποσοτήτων δεδομένων.

Ο μαγνητικός χώρος αποθήκευσης ήταν μια εξαιρετική ιδέα, έτσι οι σκληροί δίσκοι βασίστηκαν σε αυτό. Οι μονάδες σκληρού δίσκου (HDD) ήταν ο κύριος τύπος αποθήκευσης υπολογιστή από τη δεκαετία του 1960 μέχρι σήμερα. Αλλά ακόμη και το καλύτερους σκληρούς δίσκους χρειάζονται κινούμενα μέρη που καθιστούν τις συσκευές ευάλωτες σε ζημιές και ταχύτητα κρούσης.

Μνήμη flash, όπως μονάδες στερεάς κατάστασης (SSD), λύνει και τα δύο ζητήματα. Κατασκευασμένο από τσιπ πυριτίου, όπως η μνήμη RAM, αυτός ο τύπος αποθήκευσης διαβάζει και γράφει δεδομένα ηλεκτρικά.

Εξωτερική αποθήκευση: Δεδομένα εν κινήσει

Όλα αυτά τα μέσα ονομάζονται εσωτερική αποθήκευση: πράγματα που φυλάσσονται μέσα στον υπολογιστή και χρησιμοποιούνται μόνο εκεί. Αλλά όλοι πρέπει να παίρνουν δεδομένα κάπου που και που.

Η εξωτερική αποθήκευση είναι στην πραγματικότητα τόσο παλιά όσο και οι ίδιοι οι υπολογιστές. Οι διάτρητες κάρτες εισήχθησαν σε μια υποδοχή, έτσι ώστε να αφαιρείται τεχνικά η αποθήκευση. Οι κασέτες μπορούσαν να αποθηκεύσουν μόνιμα δεδομένα, αλλά οι σκληροί δίσκοι ήρθαν λίγο αργότερα και ήταν πολύ καλύτεροι. Η ταινία ήταν φθηνότερη στην κατασκευή και μικρότερη έγινε δημοφιλής ως εξωτερικά μέσα.

Πρώτον, αντικαταστάθηκε από δισκέτες. Οι μονάδες οπτικού δίσκου θα έπρεπε να ήταν το επόμενο βήμα, αλλά οι επανεγγράψιμες εκδόσεις ήταν πολύ ακριβές.

Έτσι, οι πελάτες μεταφέρθηκαν γρήγορα στον χώρο αποθήκευσης flash. Μονάδες αντίχειρα και εξωτερικοί σκληροί δίσκοι ή SSD—όμοιοι με τους εσωτερικούς αντίστοιχους, αλλά με USB.

Η αποθήκευση στο cloud αντικαθιστά το φλας ως εξωτερικό μέσο. Ωστόσο, δεδομένου ότι χρειάζεται συνεχή σύνδεση στο Διαδίκτυο, δεν θα αντικαταστήσει πλήρως τη φορητή εξωτερική αποθήκευση.

Αποθήκευση αντιγράφων ασφαλείας

Τέλος, υπάρχει εφεδρικός χώρος αποθήκευσης. Λειτουργεί όπως κάθε άλλος τύπος αποθήκευσης—τα μέσα είναι τα ίδια. Η διαφορά είναι η πρόθεση: η δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας είναι ασφαλής.

Το εσωτερικό αντίγραφο ασφαλείας —όταν η εσωτερική αποθήκευση είναι δύο ή περισσότεροι δίσκοι που αντιγράφονται σε πραγματικό χρόνο— δεν χρησιμοποιείται ευρέως από τους περισσότερους ανθρώπους, αλλά είναι ζωτικής σημασίας για τις επιχειρήσεις. Τα εξωτερικά αντίγραφα ασφαλείας, όπως σκληροί δίσκοι USB ή SSD, αποθηκευτικός χώρος συνδεδεμένος με το δίκτυο (NAS) και ακόμη και λύσεις cloud, είναι πιο κοινά.

Οι εταιρείες που χρειάζονται τεράστιες ποσότητες εφεδρικού πλεονασμού συχνά καταφεύγουν σε «ψυχρή δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας». Αυτό συμβαίνει λιγότερο συχνά και η αποθήκευση αποσυνδέεται από τους υπολογιστές όταν δεν χρησιμοποιείται. Περιέργως, η μαγνητική ταινία, που χρησιμοποιείται στην «ανάκτηση καταστροφών», παραμένει κοινή σήμερα.

Η προσωρινή μνήμη, η αποθήκευση και η μνήμη παίζουν διαφορετικούς ρόλους

Η προσωρινή μνήμη, η μνήμη και η αποθήκευση παίζουν διαφορετικούς αλλά ζωτικούς ρόλους στη διατήρηση της λειτουργίας του υπολογιστή σας. Στο μέλλον, πιθανότατα θα δούμε τη χωρητικότητα όλων αυτών των τύπων μνήμης να αυξάνεται και η έρευνα σε αυτό είναι ένας ανταγωνιστικός τομέας.