Pamięć komputerowa

Moduł pamięci RAM (typu SDR SDRAM)

Pamięć komputerowa to różnego rodzaju urządzenia i bloki funkcjonalne komputera, służące do przechowywania danych i programów (systemu operacyjnego oraz aplikacji). Potocznie przez "pamięć komputerową" rozumie się samą pamięć operacyjną.

Podział pamięci komputerowej

Szeroko pojętą pamięć komputerową można podzielić ze względu na:

• Ulotność:
  • pamięci ulotne przechowujące dane tak długo, jak długo włączone jest ich zasilanie;
  • pamięci nieulotne zachowujące dane także po odłączeniu zasilania.
• Możliwość zapisu i odczytu:
  • tylko do odczytu (zapis odbywa się w fazie produkcji);
  • jednokrotnego zapisu;
  • wielokrotnego zapisu, ale długotrwałego, utrudnionego i ograniczoną liczbę razy;
  • wielokrotnego zapisu trwającego porównywalnie z czasem odczytu, łatwego i nieograniczoną liczbę razy;
  • wielokrotnego zapisu, lecz wymagającą kasowania przed ponownym zapisem danych.
• Nośnik:
  • półprzewodnikową (układy scalone);
  • optyczną (płyty CD, DVD itp.);
  • magnetyczną (w tym pamięci ferrytowe);
  • magnetooptyczną;
  • polimerową (np. Millipede);
  • papierową (np. karty dziurkowane);
  • z linią opóźniającą (np. pamięci rtęciowe).
• Łatwość (możliwość) przeniesienia wraz z zapisem do innego urządzenia
• Miejsce w konstrukcji komputera:
  • rejestry procesora;
  • pamięć podręczną, czyli cache;
  • pamięć operacyjną, dostępną bezpośrednio przez procesor, w tym RAM;
  • pamięć zewnętrzną, dostępną dla procesora jako urządzenie zewnętrzne, w tym pamięci USB, masową (stacje dysków, taśm itp.);
  • pamięć roboczą podzespołów (np. rejestry stanu urządzenia, bufory w kartach sieciowych, bufor wysyłanego lub odebranego znaku w łączu szeregowym, pamięć obrazu w kartach graficznych).
• Sposób dostępu do informacji:
  • pamięć o dostępie swobodnym − po wybraniu adresu bezpośrednio dostępna jest dowolna komórka pamięci;
  • pamięć o dostępie szeregowym (cyklicznym) − dostęp do danych wymaga odczytania ich po kolei (rejestry przesuwne, pamięć taśmowa);
  • pamięć skojarzeniową (asocjacyjną) − miejsce dostępu do niej jest zależne od zawartości innej pamięci;
  • pamięć wielopoziomową − pamięć o dostępie szeregowym w obrębie szeregowym, z możliwością wyboru sektorów.

Nośniki pamięci komputerowej

O znaczeniu historycznym:

• karty i taśmy dziurkowane;
• bębny;
• dyskietki (magnetyczne "dyski miękkie").

Współcześnie stosowane:

• taśmy magnetyczne na szpulach i w kasetach (stosowane jeszcze w streamerach);
• karty magnetyczne (wypierane przez karty chipowe);
• karty pamięci (pamięć flash);
• dyski twarde (magnetyczne);
• dyski optyczne:
  • CD-ROM, CD-R, CD-RW;
  • DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW, DVD-RAM;
  • HD DVD;
  • BD-ROM, BD-R, BD-RE;
  • DMD
  • EVD
  • HVD
• dyski magnetooptyczne

/* kanapka z Oskiem XD */

Parametry pamięci i jej nośniki

Zestawienie alfabetyczne podstawowych parametrów pamięci z pominięciem rozróżnienia na typ i rodzaj pamięci:

• czas cyklu (ang. cycle time) – najkrótszy czas jaki musi upłynąć pomiędzy dwoma żądaniami dostępu do pamięci,
• czas dostępu (ang. access time),
• czas oczekiwania CAS (ang. CAS latency)
• gęstość zapisu (ang. computer storage density) – ilości informacji, jaką można zapisać na określonej długości ścieżki,
• ilość, pojemność, wielkość – liczba danych jaką może przechować pamięć, w zależności od rodzaju i przeznaczenia wyrażana w bitach lub bajtach,
• liczba cylindrów, ścieżek na każdej powierzchni roboczej dysku (zob. CHS),
• liczba głowic odczytu/zapisu – od kilkunastu do kilkudziesięciu,
• pobór mocy – podawany w watach,
• prędkość obrotowa dysku – parametr dysków twardych (ang. hard drive) wyrażany w liczbie obrotów na minutę,
• średni czas dostępu (ang. average access time) – średni czas po jakim urządzenie udostępnia dane, dla dysków jest sumą średniego czasu poszukiwania (ang. average seek time) potrzebnego do umieszczenia głowicy w wybranym cylindrze oraz, opóźnienia rotacyjnego potrzebnego do umieszczenia głowicy nad odpowiednim sektorem (ang. rotational latency)
• szybkość transmisji (ang. transfer speed) – liczbą bitów (bajtów) jaką można przesłać w jednostce czasu pomiędzy pamięcią a innym urządzeniem,
• zasilanie – wyrażane w woltach [V].

Szybkość pamięci

Koszt pamięci jest zazwyczaj związany z szybkością dostępu do danych danego rodzaju pamięci – im szybsza pamięć tym jest droższa. Dlatego stosowane są różne techniki przenoszenia danych pomiędzy różnego typu pamięciami, aby zapewnić możliwie krótki czas dostępu do najbardziej potrzebnych danych przy ograniczonych zasobach najszybszych pamięci. Dane aktualnie używane są trzymane w szybszej pamięci, natomiast te aktualnie niepotrzebne w wolniejszej. Ponieważ różnice w czasie dostępu między kolejnymi poziomami są często rzędu 10:1, dobre wykorzystanie właściwości pamięci podręcznej (cache) ma zazwyczaj większe znaczenie niż liczba cykli procesora koniecznych do wykonania algorytmu. Zasada przenoszenia mniej potrzebnych danych do wolniejszej pamięci jest podstawą funkcjonowania pamięci wirtualnej komputera oraz stronicowania pamięci.

Klasyczne rodzaje pamięci używane w komputerach PC (uszeregowane od najszybszej):

• rejestry procesora, rozmiar rzędu kilkudziesięciu do kilkuset bajtów
• pamięć podręczna procesora pierwszego poziomu (cache L1), wbudowana w procesor, rozmiar od 4 do 64 kB
• pamięć podręczna procesora drugiego poziomu (cache L2), rozmiar od 128 kB do 24 MB
• pamięć RAM, rozmiar obecnie od 256 MB (dawniej od kilku kB) do kilkudziesięciu GB
• plik wymiany (swap) na dysku twardym, rozmiar rzędu kilkudziesięciu MB do kilku GB (definiowany przez użytkownika lub automatycznie przez system operacyjny)

Zobacz też

• pamięć masowa
• pamięć wirtualna
• stronicowanie pamięci
• pamięć podręczna (cache)
• pamięć analogowa
• kontroler pamięci