Rodzaje pamięci w komputerze
Każdy z nas wie, że komputer do poprawnego działania musi przechowywać w sobie odpowiednią ilość informacji. Wszyscy też zauważyli, że różne rodzaje pamięci pracują z różną szybkością. Pliki zapisane w pamięci RAM są odczytywane i zapisywane zauważalnie szybciej niż te umieszczone na dysku twardym. Dlaczego jednak tak się dzieje?
Omawiane rodzaje pamięci
Najpierw musimy omówić sam podział pamięci. Możemy je podzielić na trzy duże grupy. Pierwszą z nich jest pamięć tylko do odczytu. Używa się jej, gdy nie chcemy edytować raz zapisanych danych. Znajdziemy ja między innymi w BIOS’e czy UEFI. Drugim typem jest pamięć o dostępie swobodnym – pamięć RAM. Ją natomiast dzieli się na pamięć DRAM oraz SRAM. Na końcu nie można zapomnieć o pamięci masowej. Ta, choć jest zdecydowanie najwolniejsza, ma kluczowe zastosowanie w magazynowaniu dużej ilości informacji.
Pamięć ROM
O pamięci tylko do odczytu można mówić godzinami, jednak ja postaram się streścić jej podstawowe założenia do jedynie paru akapitów.
Zacznijmy od podzielenia ROM’u na dwie grupy: nośniki optyczne, czyli m.in CD-ROM i DVD-ROM, oraz półprzewodnikowe pamięci ROM PROM EPROM i EEPROM.
Budowa i działanie nośników optycznych to temat na zupełnie inny wpis. Warto tutaj tylko wspomnieć, że działają one na zasadzie wytłaczania małych rowków na płycie oraz odczytywania ich używając lasera. Zapewniają one względnie dobrą trwałość (jeżeli są dobrze przechowywane).
Pamięci ROM PROM i EPROM są obecnie rzadko spotykane, zastąpiły je pamięci EEPROM, które pozwalają na łatwiejszą korektę błędów. EEPROM, czyli programowalna pamięć tylko do odczytu wymazywana elektronicznie stała się współcześnie standardem używanym już chyba we wszystkich nowoczesnych płytach głównych komputerów stacjonarnych (pozwala na aktualizację BIOS’u po spełnieniu pewnych kryteriów).
Pamięć SRAM
Stosuje się ją głównie w pamięci cache mikroprocesorów. Zapewnia ona teoretycznie niemal nieograniczoną szybkość zapisu i odczytu, jednak w praktyce spowalnia ją niewydolność kontrolerów. Zbudowana jest z tak zwanych przerzutników. Są to konstrukcje złożone z bramek logicznych, ustawionych tak, że wartość wyjścia nie zależy tylko od wartości wejścia ale także od wartości wyjścia poprzedniego zapisu. Najprostszym przerzutnikiem jest SR. Oto jak wygląda jego schemat.
Stosowana we współczesnych procesorach pamięć korzysta jednak nie z prostych przerzutników RS, ale z dużo bardziej skomplikowanych przerzutników.
Pamięć DRAM
Ten rodzaj pamięci możemy znaleźć w pamięci operacyjnej komputera (potocznie zwanej RAM’em). Nie budują go jednak zestawy bramek logicznych, ale dużo tańsze i mniejsze, ale jednocześnie wolniejsze w pracy kondensatory. Pozwala to wyprodukować „dużą ilość pamięci w małej obudowie”. Niestety jest ona nawet dziesięciokrotnie wolniejsza od SRAM, ponieważ kondensatory wymagają czasu, aby się naładować i rozładować.
Rodzaje pamięci masowej
Gdy mówimy o pamięci masowej w komputerze, zazwyczaj mamy na myśli dysk twardy. Poza starymi dobrymi dyskami HDD i nowszymi SSD stosowano kiedyś dyskietki, a do dziś w CERN’ie używjaą taśm magnetycznych.
Pamięć masowa ma jedno zadanie. Pomieścić dużo danych i przechować je tak długo jak się da, albo jak długo są potrzebne. Głównie oparta jest o zapis magnetyczny, jednak już od lat pojawiają się urzędziania wykorzystujące pamięć flash np. pendrivy.
Zapis magnetyczny polega na magnesowaniu fragmentu nośnika przy zapisie i wykorzystaniu zjawiska indukcji przy odczycie. Wyjaśnię to na podstawie budowy dysku HDD. Podczas zapisu igła magnetyczna znajduje się nad obracającym się talerzem i w określonych momentach (gdy zapisujemy dany bit jako 1) magnetyzuje jego drobny fragment. Następnie podczas odczytu, gdy namagnesowany fragment talerza jest nad igłą, powstaje w niej prąd, którego obecność interpretowana jest jako bit o wartości 1.