Počítačová paměť a úložiště mají mnoho tvarů a velikostí: RAM, ROM, SSD, HDD, EFI, mezipaměť a zálohy na pásku... Ale která je nejdůležitější?
První iPhone byl uveden na trh v roce 2007 a měl 4 GB až 8 GB úložného prostoru, kde byly uloženy všechny soubory, jako jsou fotografie a hudba. V dnešní době si můžete vyzvednout smartphone s Androidem s 512GB úložištěm, 64x více než původní iPhone.
V technice jsou 16 let století. Ale to není celý příběh. Například paměť a úložiště slouží podobným funkcím – chrání bity a bajty – ale fungují odlišně.
Jaký je rozdíl mezi pamětí, úložištěm a mezipamětí?
Lidé používají „paměť“ a „úložiště“ jako synonyma. Dává to smysl, ale přesto je to špatně. Podobnost je jasná; oba uchovávají data a měří se v bajtech, ale použití se liší.
Skladování je zaměřeno na dlouhodobé, dobře... Úložný prostor. Soubory jsou tam nerušené, dokud nejsou potřeba. Zatímco paměť (paměť s náhodným přístupem – RAM) je o datech, které počítače potřebují k rychlému přístupu. Například používané soubory, data související s otevřenými aplikacemi a důležité soubory operačního systému jsou uloženy v systémové paměti. Je to proto, že paměť je rychlejší než úložiště. Bohužel je také dražší, takže kapacity RAM jsou menší než úložiště.
Ale to předbíháme. Pojďme si každý podrobně vysvětlit.
Mezipaměť CPU
RAM je zkratka pro paměť s náhodným přístupem. Jak bylo vysvětleno výše, zde jsou data uložena, aby byla snadno dostupná.
Vyrovnávací paměť však byla vytvořena v 80. letech, protože paměť tehdy nebyla dostatečně rychlá. Mezipaměť funguje podobně jako RAM, ale rychleji. Nachází se na vrcholu žebříčku rychlosti a je přímo integrován do centrální procesorové jednotky (CPU), na které je váš počítač postaven.
Cache je bleskově rychlá, ale stojí ještě víc než RAM. Jeho malé kapacity to ukazují. Například většina dnešních počítačů má kolem 8-32 GB RAM. V porovnání, nejrychlejší mezipaměť, L1, má obvykle kilobajty úložného prostoru, zatímco mezipaměť L3 (největší) se doplní na několik desítek megabajtů (ačkoli některé CPU nyní mají mezipaměti L3, které se měří ve stovkách megabajtů).
Paměť s náhodným přístupem (RAM)
Uložený soubor se po otevření zkopíruje do paměti RAM. Jsou zde také uloženy aktuálně spuštěné aplikace a některé části operačního systému. RAM byla vytvořena kolem pozdních 40. let 20. století a umožňovala ukládání a načítání dat v libovolném pořadí – odtud název „náhodný“. RAM je „volatilní úložiště“. Jeho obsah se po vypnutí zařízení vymaže a proud přestane téct.
Existuje také mnoho typů RAM.
SDRAM
Počítače od 90. let 20. století používají synchronní dynamickou paměť RAM (SDRAM). To je to, co někdo myslí, když říká, že "tento počítač má 16 GB RAM".
Mnoho zařízení nyní používají DDR5 RAM (Double Data Rate 5th Generation memory – nejnovější verze v době psaní) jako SDRAM. Je to však stále drahé, takže DDR4 zůstává mainstream. Ve starších počítačích a telefonech dokonce najdete starší moduly DDR3.
Paměťové moduly jsou k dispozici ve dvou velikostech: DIMM pro stolní počítače a SODIMM pro notebooky a malé počítače. Nedávno byl pro notebooky navržen nový tvarový faktor CAMM. CAMM má oproti SODIMM výhody ale zatím to není rozšířený standard.
Nyní jsou typicky dva typy SDRAM: modulové nebo pájené. Tvarové faktory se liší, ale fungují stejně.
Pájená RAM se používá v chytrých telefonech, tabletech a některých noteboocích. Moderní počítače Apple také používají připájenou RAM, protože může zlepšit výkon. Notebooky s připájenou pamětí RAM mohou mít jeden nebo více paměťových slotů pro budoucí rozšíření, ale často tomu tak není. Počítače, které používají pouze připájenou paměť RAM, nelze upgradovat. Obvykle je lze během nákupu přizpůsobit, ale později je nelze rozšířit.
Video RAM (VRAM)
Někdy data vyžadují vyšší rychlosti než SDRAM, ale je toho víc než kapacita mezipaměti. Nejběžnějším příkladem jsou graficky náročné úlohy – náročné hraní her, střih videa nebo 3D modelování.
Ty potřebují příhodně pojmenovanou video RAM (VRAM). GDDR6X, aktuálně nejrychlejší typ, překonává rychlost DDR5 20krát. Je také připájen do GPU, což zajišťuje nižší latenci. Bohužel více VRAM nelze jen tak dokoupit, jak je napájeno diskrétní grafické karty, neprodávají se jako moduly.
Běžné jsou také integrované GPU (iGPU).. Jsou integrovány do CPU a mají malé množství vyhrazené paměti VRAM (megabajty versus gigabajty u vyhrazeného GPU). Integrované GPU využívají unifikovanou paměť, což je SDRAM sdílená mezi CPU a iGPU. CPU určuje, kolik paměti RAM je k dispozici pro grafiku, přičemž část paměti si v případě potřeby vezme zpět. Nevýhody sjednocené paměti jsou menší šířka pásma a kapacita.
Energeticky nezávislá RAM (NVRAM)
Řekli jsme, že RAM je nestálá, že? Existuje však nesprávné pojmenování: Non-Volatile RAM (NVRAM). Vytvořen v 60. letech 20. století má nevýhody ve srovnání s volatilní RAM, takže ta druhá je populárnější.
Nedávná "úspěšná" NVRAM byla Optane od Intelu a Micronu. Optane, který vypadal – a někdy jako – fungoval jako rychlejší PCIe SSD, fungoval jako RAM se specifickými procesory Intel. Nebylo to tak rychlé jako SDRAM, s cenou a kapacitou také mezi tím. Výrobci ukončili výrobu Optane v roce 2021.
Existují dva – možná jeden a půl – velmi specifické typy NVRAM široce používané. První se používá s UEFI v moderních základních deskách (UEFI nahrazuje starší BIOS). Nastavení UEFI jsou uložena v NVRAM, protože se načte dříve, než je k dispozici jakékoli úložiště. Samotné UEFI je uloženo v čipu ROM – více o tom brzy.
"Poloviční" typ je energeticky závislá RAM, která využívá baterie, aby zůstaly napájeny i při vypnutém zařízení. To se používá k uchování malého množství dat potřebných pro jednodušší úkoly. Používají to základní desky, které stále používají starší BIOS. Starší herní konzole, které používaly cartridge a/nebo paměťové karty, ukládají uložené soubory pomocí nestálé paměti RAM a baterie.
Paměť pouze pro čtení (ROM)
Tyto herní kazety jsou uloženy na čipech ROM, stejně jako UEFI a BIOS. Jakýkoli nepřepisovatelný optický disk, jako je Blu-ray, je také typem paměti ROM.
Ale tu a tam výrobci vydávají aktualizace UEFI. Jak jsou tedy „pouze pro čtení“, pokud je lze zapisovat?
Jedná se o elektricky vymazatelnou ROM (EEPROM). Aktualizace EEPROM se provádějí velmi pomalými a pečlivými procesy. Je to proto, že chybná aktualizace UEFI nebo BIOSu může poškodit vaši základní desku.
Je třeba zapsat i obvyklou ROM. Podrobnosti opět závisí na médiích. Například do optických ROM lze zapisovat jednou, zatímco čipy ROM potřebují průmyslové stroje a poté se stanou pouze pro čtení. Programmable ROM (PROM) jsou zapisovatelné méně drahými zařízeními, což je běžné mezi fandy.
Počítačové úložiště: Od kartonu po cloud
Jak bylo vysvětleno výše, úložiště uchovává data dlouhodobě. První počítače k tomu využívaly perforovanou lepenku. Obsahovaly počítačové programy a musely být pečlivě proraženy binárním kódem čitelným strojem – což rozhodně nebylo uživatelsky přívětivé.
Magnetické úložiště
První masivní evoluce v počítačových úložištích se odehrála v 50. letech 20. století, kdy se k uchování většího množství dat používaly magnetické pásky.
Magnetické úložiště byl skvělý nápad, takže na tom pevné disky stavěly. Pevné disky (HDD) byly hlavním typem počítačových úložišť od 60. let 20. století až dodnes. Ale dokonce i nejlepší pevné disky potřebují pohyblivé části, které činí zařízení náchylnými k poškození a rychlosti nárazu.
Flash paměti, jako jsou SSD (Solid State Drive), řeší oba problémy. Tento typ úložiště, vyrobený z křemíkových čipů, jako je RAM, čte a zapisuje data elektricky.
Externí úložiště: Data na cestách
Všechna tato média se nazývají interní úložiště: věci uložené v počítači a používané pouze tam. Ale každý potřebuje čas od času někam vzít data.
Externí úložiště je vlastně staré jako počítače samotné. Perforované karty byly vloženy do slotu, takže technicky vyjímatelné úložiště. Pásky mohly ukládat trvalá data, ale HDD přišly krátce poté a byly podstatně lepší. Výroba pásky byla levnější a menší se stala populární jako externí médium.
Nejprve byl nahrazen disketami. Dalším krokem měly být optické mechaniky, ale přepisovatelné verze byly příliš drahé.
Zákazníci tedy rychle přešli na flash úložiště. Thumb disky a externí HDD nebo SSD – stejné jako jejich interní protějšky, ale s USB.
Cloudové úložiště nahrazuje flash jako externí médium. Protože však potřebuje neustálé připojení k internetu, nenahradí přenosné externí úložiště úplně.
Záložní úložiště
Nakonec je tu záložní úložiště. Funguje jako jakýkoli jiný typ úložiště – média jsou stejná. Rozdíl je v záměru: zálohování je bezpečné.
Interní zálohování – když interní úložiště tvoří dva nebo více disků, které se kopírují v reálném čase – není široce používáno většinou lidí, ale pro podniky je zásadní. Častější jsou externí zálohy, jako jsou USB HDD nebo SSD, síťová úložiště (NAS) a dokonce i cloudová řešení.
Společnosti, které potřebují obrovské množství zálohovací redundance, se často uchylují ke „studené zálohování“. K tomu dochází méně často a úložiště je odpojeno od počítačů, když se nepoužívá. Je zvláštní, že magnetická páska, používaná při „obnovení po katastrofě“, je i dnes běžná.
Mezipaměť, úložiště a paměť hrají různé role
Mezipaměť, paměť a úložiště hrají různé, ale zásadní role při udržování vašeho počítače v chodu. V budoucnu pravděpodobně uvidíme zvýšení kapacity všech těchto typů paměti a výzkum v této oblasti je konkurenční oblastí.
