De forskellige typer computerhukommelse og lagring forklaret

Den første iPhone blev lanceret i 2007 og havde 4 GB til 8 GB lagerplads - hvor alle filer som fotos og musik blev opbevaret. I dag kan du hente en Android-smartphone med 512 GB lagerplads, 64 gange mere end den originale iPhone.

Inden for teknologi er 16 år århundreder. Men det er ikke hele historien. For eksempel tjener hukommelse og lagring lignende funktioner - beskyttelse af bits og bytes - men fungerer anderledes.

Hvad er forskellen mellem hukommelse, lagring og cache?

Folk bruger "hukommelse" og "opbevaring" som synonymer. Det giver mening, men er ikke desto mindre forkert. Ligheden er tydelig; både indeholder data og måles i bytes, men brugen er forskellig.

Opbevaring er fokuseret på langsigtet, vel... Opbevaring. Filer opbevares der, uforstyrret, indtil de er nødvendige. Hvorimod hukommelse (Random Access Memory—RAM) handler om de data, computere skal have hurtig adgang til. For eksempel opbevares filer, der bruges, data relateret til åbne apps og vigtige operativsystemfiler i systemets hukommelse. Det er fordi hukommelse er hurtigere end lagring. Desværre er det også dyrere, så RAM-kapaciteten er mindre end lagerplads.

Men vi går foran os selv. Lad os forklare hver enkelt i detaljer.

CPU-cachehukommelse

RAM står for random access memory. Som forklaret ovenfor er det her data gemmes for at være let tilgængeligt.

Imidlertid blev cachehukommelsen skabt i 1980'erne, fordi hukommelsen ikke var hurtig nok dengang. Cachehukommelse fungerer på samme måde som RAM, men hurtigere. Den ligger i toppen af ​​hastighedsdiagrammer og er direkte integreret i den centrale processorenhed (CPU), som din computer er bygget op omkring.

Cache er lynhurtig, men koster endnu mere end RAM. Det viser dens lille kapacitet. For eksempel har de fleste computere i dag omkring 8-32 GB RAM. I modsætning, den hurtigste cache, L1, har typisk kilobytes lagerplads, mens L3-cachen (den største) fylder op med et dusin megabyte (selvom nogle CPU'er nu har L3-cache, der måler i hundredvis af megabyte).

Random Access Memory (RAM)

Når en gemt fil åbnes, kopieres den til RAM. I øjeblikket kørende apps og nogle dele af operativsystemet er også holdt der. RAM blev skabt omkring slutningen af ​​1940'erne, hvilket gjorde det muligt at lagre og hente data i enhver rækkefølge - deraf det "tilfældige" navn. RAM er "flygtigt lager". Dens indhold slettes, når enheden slukkes, og strømmen holder op med at flyde.

Der er også mange typer RAM.

SDRAM

Computere siden 1990'erne har brugt Synchronous Dynamic RAM (SDRAM). Det er, hvad nogen mener, når de siger, "denne computer har 16 GB RAM".

Mange enheder bruger nu DDR5 RAM (Double Data Rate 5. generations hukommelse - den seneste version i skrivende stund) som SDRAM. Det er dog stadig dyrt, så DDR4 forbliver mainstream. Du finder endda ældre DDR3-moduler i ældre computere og telefoner.

Hukommelsesmoduler fås i to størrelser: DIMM til stationære og SODIMM til bærbare og små computere. For nylig er en ny formfaktor, CAMM, blevet foreslået til bærbare computere. CAMM har fordele i forhold til SODIMM men er ikke en udbredt standard endnu.

Nu er der typisk to typer SDRAM: moduler eller loddet. Formfaktorer er forskellige, men de fungerer på samme måde.

Loddet RAM bruges i smartphones, tablets og nogle bærbare computere. Moderne Apple-computere bruger også loddet RAM, fordi det kan forbedre ydeevnen. Laptops med loddet RAM kan have en eller flere hukommelsespladser til fremtidig udvidelse, men det er ofte ikke tilfældet. Computere, der kun bruger loddet RAM, kan ikke opgraderes. De kan normalt tilpasses under køb, men du kan ikke udvide dem senere.

Video RAM (VRAM)

Nogle gange kræver data hurtigere hastigheder end SDRAM, men der er mere i det end cachekapaciteten. Det mest almindelige eksempel er grafikintensive opgaver - tungt spil, videoredigering eller 3D-modellering.

Disse har brug for det passende navngivne video-RAM (VRAM). GDDR6X, den hurtigste type i øjeblikket, overgår DDR5's hastigheder 20 gange. Det er også loddet ind i GPU'en, hvilket sikrer lavere latency. Desværre kan man ikke bare købe mere VRAM, da det er loddet på diskrete grafikkort, sælges ikke som moduler.

Integrerede GPU'er (iGPU'er) er også almindelige. De er integreret i CPU'en og har en lille mængde dedikeret VRAM (megabyte versus gigabyte for en dedikeret GPU). Integrerede GPU'er bruger unified memory, som er SDRAM, der deles mellem CPU'en og iGPU'en. CPU'en definerer, hvor meget RAM der er tilgængeligt til grafik, og tager noget tilbage, når det er nødvendigt. Ulemperne ved unified memory er lavere båndbredde og kapacitet.

Ikke-flygtig RAM (NVRAM)

Vi sagde, at RAM er flygtigt, ikke? Men der er en misvisende betegnelse: Non-Volatile RAM (NVRAM). Oprettet i 1960'erne har den ulemper sammenlignet med flygtig RAM, så sidstnævnte er mere populær.

En nylig "succesfuld" NVRAM var Intels og Microns Optane. Optane, der ligner – og nogle gange fungerer som – en hurtigere PCIe SSD, fungerede som RAM med specifikke Intel-CPU'er. Det var ikke så hurtigt som SDRAM, med priser og kapacitet også imellem. Producenter indstillede Optane i 2021.

Der er to - måske halvanden - meget specifikke typer NVRAM, der er meget udbredt. Den første bruges med UEFI i moderne bundkort (UEFI erstatter den ældre BIOS). UEFI-indstillinger opbevares i NVRAM, da det indlæses, før nogen lagerplads er tilgængelig. Selve UEFI er gemt i en ROM-chip - mere om det snart.

Den "halve" type er flygtig RAM, der bruger batterier til at forblive strømforsynet med enheden slukket. Dette bruges til at opbevare små mængder data, der er nødvendige for enklere opgaver. Bundkort, der stadig bruger den ældre BIOS, bruger dette. Ældre spillekonsoller, der brugte patroner og/eller hukommelseskort, gemmer gemte filer ved hjælp af flygtig RAM og et batteri.

Skrivebeskyttet hukommelse (ROM)

Disse spilpatroner er gemt på ROM-chips, ligesom UEFI og BIOS. Enhver ikke-genskrivbar optisk disk, såsom en Blu-ray, er også en type ROM.

Men her og der udgiver producenter UEFI-opdateringer. Så hvordan er de "skrivebeskyttet", hvis de kan skrives?

Disse er Electrically Erasable ROM (EEPROM). Opdateringer på EEPROM sker gennem meget langsomme og omhyggelige processer. Det er fordi en UEFI- eller BIOS-opdatering, der er gået galt, kan beskadige dit bundkort.

Sædvanlig ROM skal også skrives. Igen afhænger detaljerne af medierne. For eksempel kan optiske ROM'er skrives til én gang, hvorimod ROM-chips har brug for industrielt maskineri og derefter bliver skrivebeskyttet. Programmerbar ROM (PROM) kan skrives af billigere enheder, hvilket er almindeligt blandt hobbyfolk.

Computeropbevaring: Fra pap til sky

Som forklaret før, holder lagring data på lang sigt. De første computere brugte perforeret pap til dette. De indeholdt computerprogrammer og skulle omhyggeligt gennembores med en binær kode, der kunne læses af maskinen - bestemt ikke brugervenlig.

Magnetisk opbevaring

Den første massive udvikling inden for computerlagring skete i 1950'erne, da magnetbånd blev brugt til at opbevare større mængder data.

Magnetisk lagring var en god idé, så harddiske bygget på det. Harddiske (HDD'er) har været den vigtigste type computerlagring fra 1960'erne til i dag. Men selv bedste harddiske har brug for bevægelige dele, der gør enheder sårbare over for skader og stødhastighed.

Flash-hukommelse, såsom solid-state-drev (SSD'er), løser begge problemer. Denne type lager er lavet af siliciumchips, som RAM, og læser og skriver data elektrisk.

Ekstern lagring: Data på farten

Alt det medie kaldes internt lager: ting, der opbevares inde i computeren og kun bruges der. Men alle har brug for at tage data et sted nu og da.

Eksternt lager er faktisk lige så gammelt som computere selv. Perforerede kort blev indsat i en slot, så teknisk flytbar opbevaring. Bånd kunne gemme permanente data, men HDD'er kom kort efter og var betydeligt bedre. Båndet var billigere at lave og mindre ved at blive populært som eksternt medie.

Først blev det erstattet af disketter. Optiske drev burde have været det næste skridt, men de genskrivbare versioner var for dyre.

Så kunderne flyttede hurtigt til flashlagring. Tommelfingerdrev og eksterne HDD'er eller SSD'er - det samme som deres interne modstykker, men med USB.

Cloud storage erstatter flash som eksternt medie. Men da det har brug for en konstant internetforbindelse, erstatter det ikke bærbart eksternt lager helt.

Sikkerhedskopiering

Endelig er der backuplager. Det fungerer som enhver anden lagertype - medierne er de samme. Forskellen er hensigten: backup er en fejlsikker.

Intern sikkerhedskopiering – når det interne lager består af to eller flere diske, der kopieres i realtid – bruges ikke i vid udstrækning af de fleste, men er afgørende for virksomheder. Eksterne sikkerhedskopier, såsom USB HDD'er eller SSD'er, netværkstilsluttet lagring (NAS) og endda cloud-løsninger, er mere almindelige.

Virksomheder, der har brug for store mængder backup-redundans, tyr ofte til "kold backup". Dette sker sjældnere, og lageret afbrydes fra computere, når det ikke er i brug. Mærkeligt nok er magnetbånd, der bruges til "katastrofegendannelse", stadig almindeligt i dag.

Cache, lager og hukommelse spiller alle forskellige roller

Cache, hukommelse og lagring spiller alle forskellige, men afgørende roller for at holde din computer kørende. I fremtiden vil vi sandsynligvis se kapaciteten af ​​alle disse hukommelsestyper stige, og forskning i dette er et konkurrenceområde.