Objašnjenje različitih vrsta računalne memorije i pohrane

Prvi iPhone lansiran je 2007. i imao je 4 GB do 8 GB prostora za pohranu—gdje su se čuvale sve datoteke poput fotografija i glazbe. Danas možete kupiti Android pametni telefon s 512 GB pohrane, 64x više od originalnog iPhonea.

U tehnici, 16 godina su stoljeća. Ali to nije cijela priča. Na primjer, memorija i pohrana služe sličnim funkcijama - skrivaju bitove i bajtove - ali rade drugačije.

Koja je razlika između memorije, pohrane i predmemorije?

Ljudi koriste "memoriju" i "pohranu" kao sinonime. Ima smisla, ali je ipak pogrešno. Sličnost je jasna; oba sadrže podatke i mjere se u bajtovima, no upotreba se razlikuje.

Skladištenje je usmjereno na dugoročno, dobro... Skladištenje. Datoteke se tamo čuvaju, neometane, dok ne zatrebaju. Dok se memorija (memorija s izravnim pristupom — RAM) odnosi na podatke kojima računala trebaju brzo pristupiti. Na primjer, datoteke koje se koriste, podaci koji se odnose na otvorene aplikacije i važne datoteke operativnog sustava čuvaju se u memoriji sustava. To je zato što je memorija brža od memorije. Nažalost, to je i skuplje, pa su kapaciteti RAM-a manji od pohrane.

Ali idemo ispred sebe. Objasnimo svaki od njih u detalje.

CPU Cache memorija

RAM je kratica za memoriju s izravnim pristupom. Kao što je gore objašnjeno, ovdje se podaci pohranjuju kako bi bili lako dostupni.

Međutim, predmemorija je stvorena 1980-ih jer memorija tada nije bila dovoljno brza. Cache memorija radi slično kao RAM, ali brže. Nalazi se na vrhu ljestvica brzine i izravno je integriran u središnju procesorsku jedinicu (CPU) oko koje je izgrađeno vaše računalo.

Predmemorija je munjevito brza, ali košta čak i više od RAM-a. Njegovi mali kapaciteti to pokazuju. Na primjer, većina današnjih računala ima oko 8-32 GB RAM-a. U kontrastu, najbrža predmemorija, L1, obično ima kilobajte prostora za pohranu, dok L3 predmemorija (najveća) iznosi nekoliko desetaka megabajta (iako neki procesori sada imaju L3 predmemoriju koja se mjeri u stotinama megabajta).

Memorija s izravnim pristupom (RAM)

Pohranjena datoteka, kada se otvori, kopira se u RAM. Trenutačno pokrenute aplikacije i neki dijelovi operativnog sustava također se tamo drže. RAM je nastao oko kasnih 1940-ih, omogućujući pohranjivanje i dohvaćanje podataka bilo kojim redoslijedom—otuda i "nasumično" ime. RAM je "hlapljiva pohrana." Njegov sadržaj se briše kada se uređaj isključi, a struja prestaje teći.

Postoje i mnoge vrste RAM-a.

SDRAM

Računala od 1990-ih koriste sinkroni dinamički RAM (SDRAM). To je ono što netko misli kada kaže, "ovo računalo ima 16 GB RAM-a".

Puno uređaji sada koriste DDR5 RAM (Dvostruka brzina prijenosa podataka 5. generacije memorije—najnovija verzija u vrijeme pisanja) kao SDRAM. Međutim, još uvijek je skup, tako da DDR4 ostaje mainstream. Naći ćete čak i starije DDR3 module u starijim računalima i telefonima.

Memorijski moduli dostupni su u dvije veličine: DIMM za stolna računala i SODIMM za prijenosna i mala računala. Nedavno je za prijenosna računala predložen novi faktor oblika, CAMM. CAMM ima prednosti u odnosu na SODIMM ali još nije široko rasprostranjen standard.

Sada, obično postoje dvije vrste SDRAM-a: moduli ili lemljeni. Faktori oblika se razlikuju, ali rade isto.

Zalemljeni RAM koristi se u pametnim telefonima, tabletima i nekim prijenosnim računalima. Moderna Apple računala također koriste zalemljeni RAM jer može poboljšati performanse. Prijenosna računala s zalemljenim RAM-om mogu imati jedan ili više memorijskih utora za buduća proširenja, ali to često nije slučaj. Računala koja koriste samo zalemljeni RAM ne mogu se nadograditi. Obično se mogu prilagoditi tijekom kupnje, ali ih kasnije ne možete proširiti.

Video RAM (VRAM)

Ponekad podaci zahtijevaju veće brzine od SDRAM-a, ali to je više od kapaciteta predmemorije. Najčešći primjer su grafički intenzivni zadaci—teško igranje, uređivanje videa ili 3D modeliranje.

Oni trebaju prikladno nazvani video RAM (VRAM). GDDR6X, trenutno najbrži tip, nadmašuje brzine DDR5 20 puta. Također je zalemljen u GPU, osiguravajući nižu latenciju. Nažalost, ne možete jednostavno kupiti više VRAM-a jer je zalemljen diskretne grafičke kartice, ne prodaju se kao moduli.

Integrirani GPU (iGPU) također su česti. Integrirani su u CPU i imaju malu količinu namjenskog VRAM-a (megabajti u odnosu na gigabajte za namjenski GPU). Integrirani GPU-ovi koriste objedinjenu memoriju, a to je SDRAM koji se dijeli između CPU-a i iGPU-a. CPU definira koliko je RAM-a dostupno za grafiku, uzimajući nešto natrag kada je potrebno. Nedostaci objedinjene memorije su manja propusnost i kapacitet.

Nepostojani RAM (NVRAM)

Rekli smo da je RAM nepostojan, zar ne? Ali postoji pogrešan naziv: trajni RAM (NVRAM). Nastao 1960-ih, ima nedostatke u usporedbi s nestabilnim RAM-om, pa je potonji popularniji.

Nedavni "uspješan" NVRAM bio je Intelov i Micronov Optane. Izgledajući kao – a ponekad i radeći kao – brži PCIe SSD, Optane je funkcionirao kao RAM s određenim Intel CPU-ima. Nije bio tako brz kao SDRAM, s cijenom i kapacitetom također između. Proizvođači su ukinuli Optane 2021.

Postoje dvije - možda jedna i pol - vrlo specifične vrste NVRAM-a koji se široko koriste. Prvi se koristi sa UEFI u modernim matičnim pločama (UEFI zamjenjuje stariji BIOS). Postavke UEFI-ja čuvaju se u NVRAM-u jer se on učitava prije nego što pohrana postane dostupna. Sam UEFI pohranjen je u ROM čipu—više o tome uskoro.

Tip "pola" je hlapljivi RAM koji koristi baterije kako bi ostao napajan dok je uređaj isključen. Ovo se koristi za čuvanje malih količina podataka potrebnih za jednostavnije zadatke. Matične ploče koje još uvijek koriste stariji BIOS koriste ovo. Starije igraće konzole koje su koristile kazete i/ili memorijske kartice pohranjuju spremljene datoteke koristeći hlapljivi RAM i bateriju.

Memorija samo za čitanje (ROM)

Ti ulošci za igre pohranjeni su na ROM čipovima, kao i UEFI i BIOS. Svaki optički disk bez mogućnosti ponovnog snimanja, kao što je Blu-ray, također je vrsta ROM-a.

No, tu i tamo proizvođači izdaju ažuriranja UEFI-ja. Kako su onda "samo za čitanje" ako se mogu pisati?

To su električni brisljivi ROM (EEPROM). Ažuriranja EEPROM-a provode se vrlo sporim i pažljivim procesima. To je zato što pogrešno ažuriranje UEFI-ja ili BIOS-a može oštetiti vašu matičnu ploču.

Treba napisati i uobičajeni ROM. Opet, detalji ovise o medijima. Na primjer, optički ROM-ovi se mogu upisati jednom, dok ROM čipovi trebaju industrijske strojeve, a zatim postaju samo za čitanje. Programabilni ROM (PROM) se može pisati jeftinijim uređajima, što je uobičajeno među hobistima.

Računalna pohrana: od kartona do oblaka

Kao što je prethodno objašnjeno, pohrana čuva podatke dugoročno. Prva su računala za to koristila perforirani karton. Sadržale su računalne programe i trebalo ih je pažljivo probušiti binarnim kodom koji je stroj mogao čitati - definitivno nije lako za korištenje.

Magnetska pohrana

Prva velika evolucija u računalnoj pohrani dogodila se 1950-ih kada su magnetske vrpce korištene za čuvanje većih količina podataka.

Magnetska pohrana bila je izvrsna ideja, pa su se tvrdi diskovi temeljili na tome. Tvrdi diskovi (HDD) bili su glavna vrsta računalne pohrane od 1960-ih do danas. Ali čak i najbolji tvrdi diskovi trebaju pokretne dijelove koji čine uređaje osjetljivima na oštećenja i brzinu udara.

Flash memorija, kao što su solid-state diskovi (SSD-ovi), rješava oba problema. Napravljena od silikonskih čipova, poput RAM-a, ova vrsta pohrane čita i zapisuje podatke električnim putem.

Vanjska pohrana: Podaci u pokretu

Svi ti mediji nazivaju se internom pohranom: stvari koje se čuvaju unutar računala i koriste se samo tamo. No, svatko tu i tamo treba negdje uzeti podatke.

Vanjska pohrana zapravo je stara koliko i sama računala. Perforirane kartice bile su umetnute u utor, dakle tehnički uklonjivu pohranu. Trake su mogle pohraniti trajne podatke, ali HDD-ovi su se pojavili ubrzo nakon toga i bili su znatno bolji. Traka je bila jeftinija za izradu i manja je postala popularna kao vanjski medij.

Prvo su ga zamijenile diskete. Sljedeći korak trebali su biti optički pogoni, ali verzije s mogućnošću ponovnog snimanja bile su preskupe.

Stoga su kupci brzo prešli na flash pohranu. Thumb diskovi i eksterni HDD-ovi ili SSD-ovi — isti kao i njihovi interni parnjaci, ali s USB-om.

Pohrana u oblaku zamjenjuje flash kao vanjski medij. Međutim, budući da mu je potrebna stalna internetska veza, neće u potpunosti zamijeniti prijenosnu vanjsku pohranu.

Sigurnosna pohrana

Na kraju, tu je sigurnosna pohrana. Radi kao bilo koja druga vrsta pohrane - mediji su isti. Razlika je u namjeri: sigurnosna kopija je sigurna.

Unutarnje sigurnosno kopiranje—kada je unutarnja pohrana dva ili više diskova koji se kopiraju u stvarnom vremenu—većina ljudi ne koristi naširoko, ali je ključno za tvrtke. Vanjske sigurnosne kopije, poput USB HDD-ova ili SSD-ova, mrežne pohrane (NAS), pa čak i rješenja u oblaku, češće su.

Tvrtke kojima je potrebna ogromna količina redundancije sigurnosne kopije često pribjegavaju "hladnoj sigurnosnoj kopiji". To se događa rjeđe, a pohrana je odspojena od računala kada se ne koristi. Zanimljivo je da je magnetska vrpca, koja se koristi u "oporavku od katastrofe", i danas uobičajena.

Predmemorija, pohrana i memorija igraju različite uloge

Predmemorija, memorija i pohrana imaju različite, ali vitalne uloge u održavanju rada vašeg računala. U budućnosti ćemo vjerojatno vidjeti povećanje kapaciteta svih ovih vrsta memorije, a istraživanje u ovom području je konkurentno područje.