Računalniški pomnilnik in shramba sta v različnih oblikah in velikostih: RAM, ROM, SSD, HDD, EFI, predpomnilnik in varnostne kopije na traku... Toda kaj je najpomembnejše?
Prvi iPhone je bil predstavljen leta 2007 in je imel od 4 GB do 8 GB prostora za shranjevanje, kjer so bile shranjene vse datoteke, kot so fotografije in glasba. Dandanes lahko izberete pametni telefon Android s 512 GB prostora za shranjevanje, kar je 64-krat več kot originalni iPhone.
V tehniki je 16 let stoletja. A to še ni vsa zgodba. Na primer, pomnilnik in shramba služita podobnim funkcijam – ščitita bite in bajte – vendar delujeta različno.
Kakšna je razlika med pomnilnikom, shranjevanjem in predpomnilnikom?
Ljudje uporabljajo izraza "pomnilnik" in "pomnilnik" kot sopomenki. Je smiselno, vendar je vseeno napačno. Podobnost je jasna; oba hranita podatke in se merita v bajtih, vendar se uporaba razlikuje.
Skladiščenje je osredotočeno na dolgoročno, no... Shranjevanje. Datoteke se tam hranijo nemoteno, dokler jih ne potrebujejo. Medtem ko je pomnilnik (pomnilnik z naključnim dostopom - RAM) povezan s podatki, do katerih morajo računalniki hitro dostopati. Datoteke, ki se uporabljajo, podatki v zvezi z odprtimi aplikacijami in pomembne datoteke operacijskega sistema so na primer v sistemskem pomnilniku. To je zato, ker je pomnilnik hitrejši od shranjevanja. Na žalost je tudi dražji, zato so kapacitete RAM-a manjše od pomnilnika.
Toda prehitevamo se. Razložimo vsakega posebej podrobno.
Predpomnilnik procesorja
RAM pomeni pomnilnik z naključnim dostopom. Kot je razloženo zgoraj, so tukaj shranjeni podatki, ki so zlahka dostopni.
Vendar pa je bil predpomnilnik ustvarjen v osemdesetih letih, ker pomnilnik takrat ni bil dovolj hiter. Predpomnilnik deluje podobno kot RAM, vendar hitreje. Sedi na vrhu lestvic hitrosti in je neposredno integriran v centralno procesno enoto (CPE), okoli katere je zgrajen vaš računalnik.
Predpomnilnik je izjemno hiter, vendar stane celo več kot RAM. Njegove majhne zmogljivosti to kažejo. Na primer, večina današnjih računalnikov ima približno 8–32 GB RAM-a. V nasprotju, najhitrejši predpomnilnik, L1, ima običajno kilobajte prostora za shranjevanje, medtem ko predpomnilnik L3 (največji) doseže nekaj ducat megabajtov (čeprav imajo nekateri procesorji zdaj predpomnilnike L3, ki se merijo v stotinah megabajtov).
Pomnilnik z naključnim dostopom (RAM)
Ko se shranjena datoteka odpre, se kopira v RAM. Tam so shranjene tudi trenutno delujoče aplikacije in nekateri deli operacijskega sistema. RAM je bil ustvarjen okoli poznih 1940-ih in je omogočal shranjevanje in pridobivanje podatkov v poljubnem vrstnem redu - od tod "naključno" ime. RAM je "hlapno shranjevanje." Njegova vsebina se izbriše, ko napravo izklopite, tok pa preneha teči.
Obstaja tudi veliko vrst RAM-a.
SDRAM
Računalniki že od devetdesetih let uporabljajo sinhroni dinamični RAM (SDRAM). To nekdo misli, ko reče, "ta računalnik ima 16 GB RAM-a".
Mnogi naprave zdaj uporabljajo DDR5 RAM (Dvojni podatkovni pomnilnik 5. generacije—najnovejša različica v času pisanja) kot SDRAM. Vendar je še vedno drag, zato DDR4 ostaja mainstream. V starejših računalnikih in telefonih boste našli celo starejše module DDR3.
Pomnilniški moduli so na voljo v dveh velikostih: DIMM za namizne računalnike in SODIMM za prenosnike in majhne računalnike. Pred kratkim je bil za prenosnike predlagan nov faktor oblike, CAMM. CAMM ima prednosti pred SODIMM vendar še ni splošno razširjen standard.
Običajno obstajata dve vrsti SDRAM-a: moduli ali spajkani. Faktorji oblike se razlikujejo, vendar delujejo enako.
Spajkani RAM se uporablja v pametnih telefonih, tablicah in nekaterih prenosnikih. Uporabljajo tudi sodobni računalniki Apple spajkan RAM, ker lahko izboljša zmogljivost. Prenosni računalniki s spajkanim RAM-om imajo lahko eno ali več pomnilniških rež za prihodnjo razširitev, vendar to pogosto ni tako. Računalnikov, ki uporabljajo samo spajkani RAM, ni mogoče nadgraditi. Običajno jih je mogoče prilagoditi med nakupom, vendar jih kasneje ne morete razširiti.
Video RAM (VRAM)
Včasih podatki zahtevajo večje hitrosti kot SDRAM, vendar je to več kot zmogljivost predpomnilnika. Najpogostejši primer so grafično intenzivna opravila – težko igranje iger, urejanje videa ali 3D modeliranje.
Te potrebujejo ustrezno imenovan video RAM (VRAM). GDDR6X, trenutno najhitrejša vrsta, 20-krat presega hitrosti DDR5. Prav tako je prispajkan v GPE, kar zagotavlja nižjo zakasnitev. Na žalost ne morete kar kupiti več VRAM-a, saj je prispajan diskretne grafične kartice, ki se ne prodajajo kot moduli.
Pogosti so tudi integrirani grafični procesorji (iGPU).. Integrirani so v CPE in imajo majhno količino namenskega VRAM-a (megabajti v primerjavi z gigabajti za namenski GPE). Integrirani grafični procesorji uporabljajo poenoten pomnilnik, ki je SDRAM, ki si ga delita CPE in iGPE. CPE določa, koliko RAM-a je na voljo za grafiko, in ga po potrebi nekaj vzame nazaj. Pomanjkljivosti poenotenega pomnilnika so manjša pasovna širina in zmogljivost.
Trajni RAM (NVRAM)
Rekli smo, da je RAM nestanoviten, kajne? Obstaja pa napačen izraz: trajni RAM (NVRAM). Ustvarjen v šestdesetih letih prejšnjega stoletja ima v primerjavi s hlapnim RAM-om slabosti, zato je slednji bolj priljubljen.
Nedavni "uspešen" NVRAM je bil Intelov in Micronov Optane. Optane je bil videti kot hitrejši SSD PCIe in je včasih deloval tudi kot pomnilnik RAM s posebnimi procesorji Intel. Ni bil tako hiter kot SDRAM, vmes sta bili tudi cena in zmogljivost. Proizvajalci so leta 2021 ukinili Optane.
Obstajata dve – morda ena in pol – zelo specifični vrsti NVRAM-a, ki se pogosto uporabljata. Prvi se uporablja z UEFI v sodobnih matičnih ploščah (UEFI nadomešča starejši BIOS). Nastavitve UEFI se hranijo v pomnilniku NVRAM, saj se ta naloži, preden je na voljo kakršna koli shramba. Sam UEFI je shranjen v čipu ROM – več o tem kmalu.
Tip "pol" je hlapni RAM, ki uporablja baterije, da ostane napajan, ko je naprava izklopljena. To se uporablja za shranjevanje majhnih količin podatkov, potrebnih za enostavnejša opravila. To uporabljajo matične plošče, ki še vedno uporabljajo starejši BIOS. Starejše igralne konzole, ki so uporabljale kartuše in/ali pomnilniške kartice, shranjujejo shranjene datoteke z uporabo hlapnega RAM-a in baterije.
Bralni pomnilnik (ROM)
Te igralne kartuše so shranjene na čipih ROM, tako kot UEFI in BIOS. Vsak neprepisljiv optični disk, kot je Blu-ray, je tudi vrsta ROM-a.
Toda tu in tam proizvajalci izdajo posodobitve UEFI. Torej, kako so "samo za branje", če jih je mogoče napisati?
To so električno izbrisljivi ROM (EEPROM). Posodobitve EEPROM-a potekajo z zelo počasnimi in previdnimi postopki. To je zato, ker lahko napačna posodobitev UEFI ali BIOS poškoduje vašo matično ploščo.
Tudi običajni ROM je treba napisati. Spet so podrobnosti odvisne od medijev. Na primer, optične ROM-e je mogoče zapisati enkrat, medtem ko čipi ROM potrebujejo industrijske stroje, nato pa postanejo samo za branje. Programabilni ROM (PROM) lahko pišejo z cenejšimi napravami, kar je običajno med ljubitelji.
Računalniška shramba: od kartona do oblaka
Kot je bilo že razloženo, shranjevanje hrani podatke dolgoročno. Prvi računalniki so za to uporabljali perforiran karton. Vsebovali so računalniške programe in jih je bilo treba skrbno preluknjati z binarno kodo, ki jo je stroj bral – vsekakor neprijazen uporabniku.
Magnetno shranjevanje
Prvi ogromen razvoj računalniškega shranjevanja se je zgodil v petdesetih letih 20. stoletja, ko so za shranjevanje večjih količin podatkov uporabili magnetne trakove.
Magnetni pomnilnik je bil odlična ideja, zato so trdi diski temeljili na tem. Trdi diski (HDD) so bili glavna vrsta računalniškega pomnilnika od leta 1960 do danes. Toda tudi najboljši trdi diski potrebujejo gibljive dele, zaradi katerih so naprave občutljive na poškodbe in hitrost udarca.
Flash pomnilnik, kot so pogoni SSD (SSD), rešuje obe težavi. Ta vrsta pomnilnika, izdelana iz silicijevih čipov, tako kot RAM, bere in zapisuje podatke električno.
Zunanji pomnilnik: podatki na poti
Vsi ti mediji se imenujejo notranji pomnilnik: stvari, ki se hranijo v računalniku in se uporabljajo samo tam. Toda vsak mora tu in tam nekam vzeti podatke.
Zunanji pomnilnik je pravzaprav star toliko kot računalniki sami. Perforirane kartice so bile vstavljene v režo, torej tehnično odstranljiva shramba. Trakovi so lahko shranjevali trajne podatke, vendar so se kmalu zatem pojavili trdi diski, ki so bili bistveno boljši. Trak je bil cenejši za izdelavo in manjši je postal priljubljen kot zunanji medij.
Najprej so ga nadomestile diskete. Naslednji korak bi morali biti optični pogoni, vendar so bile prepisljive različice predrage.
Tako so stranke hitro prešle na bliskovni pomnilnik. Pogoni Thumb in zunanji trdi diski ali diski SSD – enako kot njihovi notranji primerki, vendar z USB-jem.
Shramba v oblaku nadomešča flash kot zunanji medij. Ker pa potrebuje stalno internetno povezavo, ne bo v celoti nadomestil prenosnega zunanjega pomnilnika.
Varnostno shranjevanje
Na koncu je tu še varnostna shramba. Deluje kot katera koli druga vrsta shranjevanja - mediji so enaki. Razlika je v namenu: varnostno kopiranje je varno.
Notranje varnostno kopiranje – ko je notranji pomnilnik dva ali več diskov, ki se kopirajo v realnem času – večina ljudi ne uporablja pogosto, vendar je ključnega pomena za podjetja. Zunanje varnostne kopije, kot so USB HDD ali SSD, omrežni pomnilnik (NAS) in celo rešitve v oblaku, so pogostejše.
Podjetja, ki potrebujejo ogromne količine rezervne redundance, se pogosto zatečejo k "hladnemu varnostnemu kopiranju". To se zgodi manj pogosto in shramba je odklopljena od računalnikov, ko ni v uporabi. Nenavadno je, da je magnetni trak, ki se uporablja pri "okrevanju po katastrofi", še danes pogost.
Predpomnilnik, shramba in pomnilnik igrajo različne vloge
Predpomnilnik, pomnilnik in shramba igrajo različne, a ključne vloge pri delovanju vašega računalnika. V prihodnosti bomo verjetno priča povečanju zmogljivosti vseh teh vrst pomnilnika, raziskave na tem področju pa so konkurenčno področje.
