Компьютерная память состоит из ячеек, состоящих из цифр или битов для хранения используемых чисел

Обновлено: 21.11.2024

Оперативная память (ОЗУ) – наиболее известная форма компьютерной памяти. Это то, что позволяет вашему компьютеру выходить в Интернет, а затем быстро переключаться на загрузку приложения или редактирование документа. ОЗУ считается "произвольным доступом", потому что вы можете получить доступ к любой ячейке памяти напрямую, если знаете строку и столбец, которые пересекаются в этой ячейке.

Напротив, память с последовательным доступом (SAM) хранит данные в виде набора ячеек памяти, доступ к которым возможен только последовательно (как на кассете). Если данных нет в текущем местоположении, проверяется каждая ячейка памяти до тех пор, пока не будут найдены нужные данные. SAM очень хорошо работает с буферами памяти, где данные обычно хранятся в том порядке, в котором они будут использоваться (например, память буфера текстур на видеокарте). С другой стороны, к данным RAM можно обращаться в любом порядке.

ОЗУ — это, по сути, кратковременная память вашего компьютера. Подобно микропроцессору, микросхема памяти представляет собой интегральную схему (ИС), состоящую из миллионов транзисторов и конденсаторов. В самой распространенной форме компьютерной памяти, динамической памяти с произвольным доступом (DRAM), транзистор и конденсатор объединены в пару для создания ячейки памяти, которая представляет один бит данных. Конденсатор содержит бит информации — 0 или 1 (информацию о битах см. в разделе «Как работают биты и байты»). Транзистор действует как переключатель, который позволяет схеме управления на микросхеме памяти считывать показания конденсатора или изменять его состояние.

Конденсатор похож на маленькое ведро, в котором могут храниться электроны. Чтобы сохранить 1 в ячейке памяти, ведро заполняется электронами. Чтобы сохранить 0, он очищается. Проблема с ведром конденсатора в том, что он протекает. За несколько миллисекунд полное ведро становится пустым. Поэтому, чтобы динамическая память работала, либо ЦП, либо контроллер памяти должны прийти и перезарядить все конденсаторы, удерживающие 1, прежде чем они разрядятся. Для этого контроллер памяти считывает память, а затем записывает ее обратно. Эта операция обновления выполняется автоматически тысячи раз в секунду.

Конденсатор в ячейке памяти динамического ОЗУ похож на дырявое ведро. Его необходимо периодически обновлять, иначе он разрядится до 0. Именно благодаря этой операции обновления динамическая оперативная память получила свое название. Динамическая оперативная память должна постоянно обновляться динамически, иначе она забудет, что в ней находится. Недостатком всего этого обновления является то, что оно требует времени и замедляет работу памяти.

В этой статье вы узнаете все о том, что такое оперативная память, какой тип вам следует купить и как ее установить.

Ячейки памяти и DRAM

Память состоит из битов, расположенных в двумерной сетке.

На этом рисунке красные ячейки представляют собой единицы, а белые ячейки — нули. В анимации выбирается столбец, а затем записываются строки для записи данных в определенный столбец.

Ячейки памяти выгравированы на кремниевой пластине в виде массива столбцов (битовых строк) и строк (словных строк). Пересечение строки битов и строки слов составляет адрес ячейки памяти.

DRAM работает, отправляя заряд через соответствующий столбец (CAS), чтобы активировать транзистор в каждом бите в столбце. При записи строки строки содержат состояние, в котором должен находиться конденсатор. При чтении датчик-усилитель определяет уровень заряда в конденсаторе. Если оно превышает 50 процентов, оно читается как 1; в противном случае он считывает его как 0. Счетчик отслеживает последовательность обновления на основе того, к каким строкам и в каком порядке осуществлялся доступ. Время, необходимое для всего этого, настолько мало, что выражается в наносекундах (миллиардных долях секунды). Скорость чипа памяти 70 нс означает, что полное считывание и перезарядка каждой ячейки занимает 70 наносекунд.

Сами по себе ячейки памяти были бы бесполезны, если бы не было какого-то способа получать и извлекать информацию из них. Итак, ячейки памяти имеют целую инфраструктуру поддержки других специализированных схем. Эти схемы выполняют такие функции, как:

Идентификация каждой строки и столбца (выбор адреса строки и выбор адреса столбца)
Отслеживание последовательности обновления (счетчик)
Чтение и восстановление сигнала с ячейки (усилитель считывания)
Сообщение ячейке о том, должна ли она заряжаться или нет (разрешение записи)

Другие функции контроллера памяти включают ряд задач, в том числе определение типа, скорости и объема памяти, а также проверку на наличие ошибок.

Статическая оперативная память работает иначе, чем DRAM. Мы рассмотрим, как это сделать, в следующем разделе.

Статическая оперативная память использует совершенно другую технологию. В статической ОЗУ форма триггера содержит каждый бит памяти (подробности о триггерах см. в разделе «Как работает логическая логика»). Триггер для ячейки памяти состоит из четырех или шести транзисторов вместе с некоторой проводкой, но его никогда не нужно обновлять. Это делает статическое ОЗУ значительно быстрее, чем динамическое ОЗУ.Однако из-за большего количества частей статическая ячейка памяти занимает на кристалле гораздо больше места, чем ячейка динамической памяти. Следовательно, вы получаете меньше памяти на чип, а это увеличивает его цену.

Статическая оперативная память — это быстро и дорого, а динамическая — дешевле и медленнее. Таким образом, статическая оперативная память используется для создания чувствительного к скорости кэша процессора, а динамическая оперативная память формирует больший объем системной оперативной памяти.

Микросхемы памяти в настольных компьютерах изначально использовали конфигурацию контактов, называемую двухрядным корпусом (DIP). Эта конфигурация контактов может быть впаяна в отверстия на материнской плате компьютера или вставлена в гнездо, припаянное к материнской плате. Этот метод хорошо работал, когда компьютеры обычно работали с оперативной памятью в несколько мегабайт или меньше, но по мере роста потребности в памяти увеличивалось и количество микросхем, которым требовалось место на материнской плате.

Решением было размещение микросхем памяти вместе со всеми вспомогательными компонентами на отдельной печатной плате (PCB), которую затем можно было подключить к специальному разъему (блоку памяти) на материнской плате. В большинстве этих микросхем используется конфигурация выводов J-выводов с небольшим контуром (SOJ), но довольно много производителей также используют конфигурацию с тонким корпусом с малым контуром (TSOP). Основное различие между этими новыми типами выводов и исходной конфигурацией DIP заключается в том, что микросхемы SOJ и TSOP монтируются на печатной плате. Другими словами, контакты припаяны непосредственно к поверхности платы, а не вставляются в отверстия или гнезда.

Чипы памяти обычно доступны только в составе платы, которая называется модулем. При покупке памяти на многих модулях можно увидеть отдельные микросхемы памяти.

В следующем разделе мы рассмотрим некоторые другие распространенные типы оперативной памяти.

Ниже приведены некоторые распространенные типы оперативной памяти:

Виды плат и разъемов, используемых для оперативной памяти в настольных компьютерах, изменились за последние несколько лет. Первые типы были проприетарными, а это означает, что разные производители компьютеров разрабатывали платы памяти, которые будут работать только с их конкретными системами.

Затем появилась SIMM, что означает одиночный встроенный модуль памяти. Эта плата памяти использовала 30-контактный разъем и имела размер около 3,5 x 0,75 дюйма (около 9 x 2 см). В большинстве компьютеров SIMM приходилось устанавливать парами с одинаковой емкостью и скоростью. Это связано с тем, что ширина шины превышает размер одной SIMM.

По мере роста скорости и пропускной способности процессоров отрасль приняла новый стандарт модулей памяти с двухрядным расположением выводов (DIMM). Модули DIMM различаются по емкости и могут устанавливаться по отдельности, а не парами.

Некоторые бренды ноутбуков используют ОЗУ на основе конфигурации модуля памяти SODIMM с двумя рядами контактов. Карты SODIMM маленькие, примерно 2 x 1 дюйм (5 x 2,5 см) и имеют 144 или 200 контактов. Емкость варьируется от 2 до 32 ГБ на модуль. В некоторых субноутбуках используются модули DIMM еще меньшего размера, известные как MicroDIMM. Промышленность переходит на маломощные модули DDR4 в более тонких и легких ноутбуках, потому что они потребляют меньше энергии и более компактны. К сожалению, их приходится припаивать, а это означает, что обычный пользователь не может заменить оригинальную оперативную память.

Большая часть доступной сегодня памяти отличается высокой надежностью. В большинстве систем контроллер памяти просто проверяет наличие ошибок при запуске и полагается на это. Микросхемы памяти со встроенной проверкой ошибок обычно используют метод проверки на наличие ошибок, известный как контроль четности. Чипы четности имеют дополнительный бит на каждые 8 бит данных. Принцип работы паритета прост. Давайте сначала посмотрим на четность.

Когда 8 битов в байте принимают данные, чип суммирует общее количество единиц. Если общее количество единиц нечетное, бит четности устанавливается в 1. Если общее количество четно, бит четности устанавливается в 0. Когда данные считываются обратно из битов, общее количество снова суммируется и сравнивается к биту четности. Если сумма нечетная, а бит четности равен 1, то данные считаются достоверными и отправляются в ЦП. Но если сумма нечетная, а бит четности равен 0, чип знает, что где-то в 8 битах есть ошибка, и сбрасывает данные. Нечетная четность работает так же, но бит четности устанавливается в 1, когда общее количество единиц в байте четное.

Проблема с контролем четности заключается в том, что он обнаруживает ошибки, но ничего не делает для их исправления. Если байт данных не соответствует своему биту четности, данные отбрасываются, и система повторяет попытку. Компьютеры в критических позициях нуждаются в более высоком уровне отказоустойчивости. Высокопроизводительные серверы часто имеют форму проверки ошибок, известную как код исправления ошибок (ECC). Как и контроль четности, ECC использует дополнительные биты для контроля данных в каждом байте. Разница в том, что ECC использует для проверки ошибок несколько битов — сколько зависит от разрядности шины — вместо одного. Память ECC использует специальный алгоритм не только для обнаружения однобитовых ошибок, но и для их исправления. Память ECC также обнаружит случаи сбоя более чем одного бита данных в байте.Такие сбои очень редки, и их нельзя исправить даже с помощью ECC.

В большинстве продаваемых компьютеров используются микросхемы памяти без контроля четности. Эти микросхемы не обеспечивают какой-либо встроенной проверки ошибок, а вместо этого полагаются на контроллер памяти для обнаружения ошибок.

Сколько оперативной памяти вам нужно?

Говорят, что у вас никогда не будет достаточно денег, и то же самое относится и к оперативной памяти, особенно если вы много работаете с графикой или играете. Наряду с самим ЦП, оперативная память является наиболее важным фактором производительности компьютера. Если у вас ее недостаточно, добавление оперативной памяти может иметь большее значение, чем установка нового процессора!

Если ваша система медленно реагирует или постоянно обращается к жесткому диску, вам необходимо добавить больше оперативной памяти. Если вы используете Windows 10, Microsoft рекомендует 1 ГБ в качестве минимального требования к ОЗУ для 32-разрядной версии и 2 ГБ для 64-разрядной версии. Если вы переходите на Windows 11, вам потребуется не менее 4 ГБ. Если вы используете Mac с MacOS 11 (Big Sur), вам также потребуется 4 ГБ.

Linux хорошо работает на системах с низкими системными требованиями, включая оперативную память. Xubuntu, одному из популярных дистрибутивов Linux с низкими требованиями, требует всего 512 МБ ОЗУ. Xubuntu использует облегченную среду рабочего стола Xfce, которая также работает с другими дистрибутивами Linux. Конечно, есть дистрибутивы Linux с более высокими системными требованиями.

Независимо от того, какую операционную систему вы используете, помните, что минимальные требования рассчитаны для нормального использования — доступ в Интернет, обработка текстов, стандартные домашние/офисные приложения и легкие развлечения. Если вы занимаетесь автоматизированным проектированием (САПР), трехмерным моделированием/анимацией или тяжелой обработкой данных, или если вы серьезный геймер, вам потребуется больше оперативной памяти. Вам также может понадобиться больше оперативной памяти, если ваш компьютер действует как сервер (веб-страницы, база данных, приложение, FTP или сеть).

Другой вопрос заключается в том, сколько видеопамяти вы хотите на своей видеокарте. Почти все карты, которые вы можете купить сегодня, имеют не менее 12-16 МБ оперативной памяти. Обычно этого достаточно для работы в обычной офисной среде. Вам, вероятно, следует инвестировать в видеокарту более высокого класса, если вы хотите сделать что-либо из следующего:

Играть в реалистичные игры
Снимать и редактировать видео
Создание трехмерной графики
Работайте в полноцветной среде с высоким разрешением.
Создание полноцветных иллюстраций

При покупке видеокарт помните, что ваш монитор и компьютер должны поддерживать выбранную вами карту.

Как установить оперативную память

В большинстве случаев установка оперативной памяти – это очень простая и понятная процедура. Главное — провести исследование. Вот что вам нужно знать:

Сколько у вас оперативной памяти
Сколько оперативной памяти вы хотите добавить
Форм-фактор
Тип оперативной памяти
Необходимые инструменты
Гарантия
Куда это идет?

Оперативная память обычно продается плотностью, кратной 2 гигабайтам: 2, 4, 8, 16, 32. Другими словами, модуль одного типоразмера, но на одной плате может быть разное количество памяти. Например, если ваш компьютер имеет 8 ГБ, а вам нужно 16 ГБ общей оперативной памяти, вам следует купить модуль с плотностью 8 ГБ.

После того, как вы узнаете, сколько оперативной памяти вам нужно, проверьте, какой форм-фактор (тип карты) вам нужно купить. Вы можете найти это в руководстве, прилагаемом к вашему компьютеру, или вы можете связаться с производителем. Важно понимать, что ваши возможности зависят от конструкции вашего компьютера. Большинство компьютеров, продаваемых для обычного домашнего/офисного использования, имеют слоты DIMM. Высокопроизводительные системы переходят на технологию RIMM, которая со временем перейдет и на стандартные настольные компьютеры. Поскольку слоты DIMM и RIMM очень похожи, будьте очень осторожны, чтобы убедиться, что вы знаете, какой тип используется в вашем компьютере. Установка карты неправильного типа в слот может привести к повреждению системы и выходу карты из строя.

Вам также необходимо знать, какой тип оперативной памяти требуется. Некоторым компьютерам для работы требуются очень специфические типы оперативной памяти. Например, ваш компьютер может работать только с 60-70 нс четностью EDO RAM. Большинство компьютеров не настолько ограничены, но у них есть ограничения. Для оптимальной производительности ОЗУ, которое вы добавляете на свой компьютер, также должно соответствовать существующему ОЗУ по скорости, четности и типу.

Кроме того, некоторые компьютеры поддерживают двухканальную конфигурацию ОЗУ либо в качестве опции, либо в качестве требования. Двухканальные модули ОЗУ устанавливаются согласованными парами, поэтому, если установлена карта ОЗУ на 512 МБ, рядом с ней устанавливается еще одна карта на 512 МБ. Если двухканальная конфигурация не является обязательной, установка ОЗУ согласованными парами повышает производительность некоторых приложений.

Ваш компьютер настроен только на определенный объем памяти. Существует ограниченное количество слотов памяти, и в зависимости от вашей машины вы можете быть ограничены модулем плотности 8 ГБ, даже если производитель выпускает модуль 16 или 32 ГБ.Или, в некоторых случаях, ваш компьютер может позволить вам обновить оперативную память, которая была установлена на заводе. Если у вас есть машина с 4 ГБ сменной оперативной памяти, но эта машина может принять 16 ГБ, вы можете купить два модуля по 8 ГБ и заменить модуль на 4 ГБ.

Некоторые производители — как компьютеров, так и памяти — предлагают на своих веб-сайтах мастер, в котором вы можете ввести модель своего компьютера, чтобы помочь вам определить, какой тип памяти вам нужно установить. Проверьте системные настройки на вашем компьютере, чтобы узнать, сколько памяти установлено. Как только вы узнаете, сколько слотов есть и сколько памяти он может принять, вы можете решить, сколько памяти купить. Некоторые производители припаивают базовую память на место, но в противном случае вы можете удалить карту памяти меньшего размера и заменить ее на карту большего размера.

Заранее зная конфигурацию своего компьютера, вы сможете избежать разочарований при покупке модулей памяти. Обнаружение того, что вы не можете использовать то, что вы купили, после того, как вы открыли свой компьютер, может быть очень, очень раздражающим.

Прежде чем открыть компьютер, ознакомьтесь с лицензионным соглашением с конечным пользователем, чтобы убедиться, что при этом вы не аннулируете гарантию. Некоторые производители запечатывают корпус и просят, чтобы клиент установил ОЗУ уполномоченным специалистом. Если вы готовы открыть корпус, выключите и отсоедините компьютер от сети. Заземлите себя, используя антистатическую прокладку или браслет для снятия статического электричества. В зависимости от вашего компьютера вам может понадобиться отвертка или гаечный ключ, чтобы открыть корпус. Некоторые настольные системы поставляются в корпусах без инструментов, в которых используются винты с накатанной головкой или простая защелка. С ноутбуками часто сложнее.

Фактическая установка модуля памяти обычно не требует никаких инструментов. Оперативная память устанавливается в ряд слотов на материнской плате, известных как банк памяти. Модуль памяти имеет вырез на одном конце, поэтому вы не сможете вставить его в неправильном направлении.

Для SIMM и некоторых модулей DIMM вы устанавливаете модуль, помещая его в слот примерно под углом 45 градусов, а затем проталкивая его вперед, пока он не станет перпендикулярным материнской плате, а небольшие металлические зажимы на каждом конце не защелкнутся. Если зажимы не фиксируются должным образом, убедитесь, что выемка находится на правильном конце, а карта надежно закреплена. Многие модули DIMM не имеют металлических зажимов; они полагаются на трение, чтобы удерживать их на месте. Опять же, просто убедитесь, что модуль надежно закреплен в слоте. Прочтите инструкции к вашей материнской плате.

После установки модуля закройте корпус, снова подключите компьютер и включите его. Когда компьютер запускает POST («самопроверка при включении»), он должен автоматически распознать память, но для этого может потребоваться несколько перезагрузок. Вот и все!

Опубликовано Джошем Фьюэллом 24 сентября 2020 г.

Возможно, вы слышали о чем-то, что называется ячейкой памяти, когда изучали твердотельные накопители или память. Или, что еще более вероятно, вы видели такие сокращения, как SLC, MLC или TLC. Эти термины относятся к различным типам ячеек памяти, которые использует флэш-память. Каждый раз, когда вы покупаете USB-накопитель, SD-карту или SSD, вы будете сталкиваться с этими различиями в своих возможностях. Вместо того, чтобы идти обычным путем, пытаясь информировать читателей о том, какой тип диска, по моему мнению, им следует купить, я собираюсь немного углубиться в науку, стоящую за этими терминами, чтобы вы могли чувствовать себя комфортно, принимая решение самостоятельно.

Что такое ячейка памяти?

Ячейка памяти — это наименьшая форма хранения данных. Его также можно назвать двоичной ячейкой памяти. В одной ячейке памяти может храниться 1 бит информации.

Существуют различные типы ячеек памяти, которые используются в компьютерной индустрии, но чаще всего в твердотельных накопителях и других устройствах хранения данных используются ячейки NVRAM (энергонезависимая оперативная память). Любая ячейка памяти, упомянутая в этой статье, будет относиться к ячейкам NVRAM. Энергонезависимые ячейки означают, что когда вы отключаете ячейки, они по-прежнему сохраняют значение, которое им было присвоено при использовании. Еще одна пара терминов, которые нужно понять, прежде чем мы начнем, — это DRAM (динамическая оперативная память), в которой есть ячейки с одним транзистором и одним конденсатором.

Где находятся ячейки памяти?

Любой тип компьютерной памяти, будь то хранилище или ОЗУ, ячейки памяти можно найти практически в каждом компоненте вашей системы. В этом посте мы обращаемся к ячейкам памяти, найденным на вашем твердотельном накопителе.

Как создаются ячейки памяти?

Поскольку ячейки памяти — это наименьшая часть головоломки хранения данных, они относительно просты с точки зрения количества частей. Ячейки DRAM состоят из одного металлооксидного полупроводника, полевого транзистора (MOSFET) и одного МОП-конденсатора. Конденсатор — это место, где хранятся ваши данные. В общих чертах, конденсатор похож на очень маленькую батарею, которая хранит данные на основе энергии.Если конденсатор заряжен, он содержит двоичную цифру 1. Если ячейка разряжена, она содержит двоичную цифру 0. На изображении конденсатор обозначен цифрой 4, а полевой МОП-транзистор обозначен цифрой 3. Транзистор — это, по сути, небольшой затвор, который (при включении) пропускает энергию к конденсатору, а когда он обесточен, поток энергии прекращается.

Функция

Хранилище

Конденсатор (4) ячейки является ее хранилищем. Как я уже говорил ранее, конденсатор — это небольшая батарея, предназначенная для удержания определенного напряжения. Когда МОП-транзистор (3) открыт, он позволяет считывать или записывать данные в конденсатор. Заряд, хранящийся в конденсаторе, со временем ухудшается, поэтому конденсатор необходимо периодически считывать и записывать, чтобы обновить заряд. Когда ячейка проходит цикл чтения/записи, ваши данные обновляются, а напряжение корректируется, чтобы обеспечить сохранение точных данных.

Чтение

Чтобы прочитать значение в ячейке, сначала подается логическая 1 (высокое напряжение) на линию слов (2), питающую затвор МОП-транзистора (3), что позволяет заряду течь от конденсатора (4). Теперь, когда затвор открыт, частичный заряд конденсатора (4) может пройти к битовой линии (1), которая считывается декодером (небольшой блок, который преобразует значения напряжения в 1 и 0). Поскольку во время этого процесса конденсатор частично разряжается, значение перезаписывается в ячейку после каждого чтения.

Написание

На дисках с одноуровневой ячейкой (подробное объяснение ниже) в ячейку можно записать два возможных значения; 1 и 0. При записи логического значения 1 на битовую линию (1) подается высокое напряжение, а на определенную словную линию (2) подается питание для ячейки, в которую ваша система хочет записать. Когда транзистор (3) получает напряжение и затвор открыт, значение на битовой линии (1) подается на конденсатор (4). Когда правильное напряжение подается полностью, напряжение на транзисторе отключается, чтобы он мог закрыться. При записи 0 битовая линия активируется низким напряжением, а когда напряжение подается на словную линию, активируя транзистор, напряжение, хранящееся в конденсаторе, просачивается на битовую линию, и питание транзистора отключается. Это оставляет логическое значение 0 в ячейке.

Типы ячеек

Тип ячейки, описанный до сих пор, представлял собой одноуровневую ячейку (SLC). Это означает, что конденсатор в ячейке может хранить одно двоичное значение (1 или 0). Однако с точки зрения энергонезависимой памяти компьютера есть еще несколько вариантов: SLC, MLC, eMLC, TLC, QLC и т. д.

SLC: ячейка одного уровня (одно сохраняемое значение (цифра); 1 или 0)

MLC: многоуровневая ячейка (два сохраняемых значения (цифры); 00, 01, 10 или 11)

TLC: трехуровневая ячейка (три сохраняемых значения (цифры); 000, 001, 011 и т. д.)

QLC: четырехуровневая ячейка (четыре сохраняемых значения (цифры); 0000, 0001, 0011 и т. д.)

Ко всем этим различным типам ячеек применяется один и тот же процесс чтения и записи. Чтобы декодер мог определить различные значения, хранящиеся в ячейке, в конденсаторе хранится другое напряжение. Например, в SLC любое напряжение на конденсаторе означает значение 1. Однако в MLC можно прочитать 4 возможных напряжения: 0%, 33%, 66% и 100%. Каждому из этих уровней мощности присваивается цифра, например 00, 01, 10 и 11.

Чем больше уровней имеет ячейка, тем меньше разница между сохраненными напряжениями. Вот почему до недавнего времени было ненадежно использовать накопители с большим количеством ячеек, потому что было очень сложно точно сохранить правильное напряжение на конденсаторе. Но в 2020 году диски TLC очень часто встречаются в потребительских твердотельных накопителях.

Почему эта информация актуальна и как она поможет мне при покупке устройств хранения данных?

У каждого типа дисков есть свои плюсы и минусы. И в зависимости от ваших потребностей конкретный тип привода может быть наиболее подходящим для вас. Стоит отметить, что чем больше уровней у ячейки, тем больше места для хранения можно разместить на одном устройстве.

Однако чем больше уровней у ячейки, тем больше вероятность, что каждая ячейка будет записываться чаще, чем SLC. Это со временем изнашивает элементы, а диски MLC/TLC и другие устройства изнашиваются быстрее, чем диски SLC.

Диски SLC также, как правило, имеют более высокую скорость чтения/записи, поскольку аппаратное обеспечение не обязательно зависит от напряжения питания.

Самый быстрый,
Наиболее точный
Лучшая долговечность

Самый дорогой
Небольшая емкость

Дешевле, чем SLC
Более точный, чем TLC
Относительно точная производительность
Емкость хранилища выше, чем у SLC.

Менее прочный, чем SLC
Меньше места для хранения, чем у TLC

Дешевле, чем SLC и MLC
Больше места для хранения

Меньшая долговечность, чем у SLC и MLC.
Медленнее, чем MLC и SLC
Некоторые накопители TLC работают медленнее при заполнении в зависимости от производителя накопителя.

Самый дешевый
Максимальная емкость хранилища

Самый медленный
Наименее надежный
Новинка (Еще не все перегибы проработаны)

Так какой диск выбрать?

Для хранения данных ваш выбор типа диска должен напрямую зависеть от конфиденциальности информации, которую вы храните, и от того, как часто вы будете записывать и перезаписывать данные на диске. Например, для вашего диска, на котором хранится ваша ОС, я порекомендовал бы диск MLC, который обеспечивает стабильность и безопасность, а не скорость и емкость. Если вы ищете накопитель для своей библиотеки Steam, лучшим вариантом будут диски большей емкости, такие как диски TLC, в основном потому, что цена будет ниже, и они обеспечат гораздо больше места для хранения.

Это также зависит от того, насколько интенсивно используются ваши задачи. Если вы собираетесь использовать накопитель для больших проектов, которые вы будете постоянно записывать и перезаписывать на накопитель, вам понадобится накопитель SLC или MLC, а не более дешевый накопитель TLC.

В заключение следует отметить, что все эти типы накопителей, за исключением QLC, по-прежнему надежны, и чем больше производителей их выпускают и разрабатывают, тем надежнее они становятся. Вы не должны слишком беспокоиться о своем хранилище данных, если вы, например, не получаете диск емкостью 5 ТБ за 20 долларов. Когда дело доходит до хранения данных, вы получаете то, за что платите. Надеемся, что, ознакомившись с информацией в этой статье, вы почувствуете себя достаточно компетентным, чтобы с комфортом совершить покупку твердотельного накопителя.

Изображение —

Фундаментальная единица хранения данных в компьютере называется битом или двоичнымцифровым числомt. Немного похож на двусторонний переключатель. Точно так же, как переключатель имеет два состояния (выключено или включено), бит также имеет два состояния (0 или 1). Часто эти два состояния представляют значения false или true и реализуются внутри компьютера с использованием низкого или высокого напряжения. Поскольку биты обеспечивают основу для хранения всех данных, неудивительно, что двоичная система счисления очень важна для компьютеров. Если вы не знакомы с двоичными числами, было бы неплохо ознакомиться с этой темой, прежде чем продолжить. (Дополнительную информацию о двоичных числах см. в модуле «Системы счисления».)

Сами по себе биты не очень интересны или полезны. Для хранения более сложных форм данных биты объединяются в более крупные группы, известные как байты. Каждый байт состоит из восьми битов и может использоваться для кодирования таких данных, как числа (целые и действительные числа) или символьные символы. Наиболее распространенная схема, используемая для представления целых чисел, называется дополнением до двух. Используя эту схему, можно представить целые числа от -128 до +127. (Для получения дополнительной информации о дополнении до двух см. урок «Дополнение до двух» в модуле «Системы счисления».) Для действительных чисел компьютеры обычно используют представление с плавающей запятой, подобное тому, которое показано на диаграмме ниже. Имея всего восемь битов, диапазон реальных значений, которые могут быть представлены, очень ограничен. Чтобы решить эту проблему, компьютеры используют два или более байта для представления действительных чисел. Обратите внимание, что приведенные ниже шестнадцать бит разделены на три группы: мантисса, экспонента и два бита знака. Это деление позволяет компьютеру представлять числа с плавающей запятой, такие как .00947, в двоичном эквиваленте научного представления. В этом примере мантисса (1110110011 ₂ ) соответствует десятичному числу 947 с нулевым битом знака для положительного значения, а показатель степени (0010 ₂ ) соответствует 2, степень десяти, с одним знаковым битом для отрицательного значения. Обратите внимание, что с 10 битами для представления мантиссы эта схема позволяет использовать только 3 значащие цифры.
Мы также можем назначить определенные комбинации битов для представления общих символов, таких как буквы, знаки препинания и цифры. Одним из очень распространенных представлений этих символов является ASCII, американский стандартный код для обмена информацией. Апплет ниже показывает 16 бит в виде прямоугольников, представляющих два байта компьютерной памяти. Крайний левый бит называется старшим значащим битом, а самый правый бит называется младшим значащим битом. Чтобы увидеть, как целые числа будут храниться в дополнении до двух, введите целое число от -32 768 до 32 767 в поле «Значение», выберите переключатель «Дополнение до двух» и нажмите «Сохранить значение». Чтобы увидеть, как будут храниться действительные числа, введите действительное число с 3 значащими цифрами и показателем степени менее 15, выберите «Плавающая точка» и нажмите «Сохранить значение». Чтобы увидеть, как будут храниться символы ASCII, введите символ с клавиатуры, выберите «ASCII», а затем снова нажмите «Сохранить значение».

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

память компьютера, устройство, используемое для хранения данных или программ (последовательностей инструкций) на временной или постоянной основе для использования в электронном цифровом компьютере. Компьютеры представляют информацию в двоичном коде, записанном в виде последовательностей нулей и единиц. Каждая двоичная цифра (или «бит») может быть сохранена любой физической системой, которая может находиться в одном из двух стабильных состояний, представляющих 0 и 1. Такая система называется бистабильной. Это может быть выключатель, электрический конденсатор, который может накапливать или терять заряд, магнит с полярностью вверх или вниз или поверхность, на которой может быть ямка или нет. Сегодня конденсаторы и транзисторы, работающие как крошечные электрические переключатели, используются для временного хранения, а для долговременного хранения используются либо диски, либо ленты с магнитным покрытием, либо пластиковые диски с узором из ямок.

Память компьютера делится на основную (или первичную) память и вспомогательную (или вторичную) память. Основная память содержит инструкции и данные во время выполнения программы, а вспомогательная память содержит данные и программы, которые в данный момент не используются, и обеспечивает долгосрочное хранение.

Как Интернет перемещает информацию между компьютерами? Какая операционная система сделана Microsoft? Войдите в этот тест и проверьте свои знания о компьютерах и операционных системах.

Основная память

Самыми ранними запоминающими устройствами были электромеханические переключатели или реле (см. компьютеры: первый компьютер) и электронные лампы (см. компьютеры: первая хранимая программа). машины). В конце 1940-х годов первые компьютеры с хранимой программой использовали в качестве основной памяти ультразвуковые волны в ртутных трубках или заряды в специальных электронных лампах. Последние были первой оперативной памятью (ОЗУ). ОЗУ содержит ячейки памяти, к которым можно получить прямой доступ для операций чтения и записи, в отличие от памяти с последовательным доступом, такой как магнитная лента, в которой необходимо последовательно обращаться к каждой ячейке, пока не будет найдена требуемая ячейка.

Магнитная память барабана

Магнитные барабаны с фиксированными головками чтения/записи для каждой из множества дорожек на внешней поверхности вращающегося цилиндра, покрытого ферромагнитным материалом, использовались как для основной, так и для вспомогательной памяти в 1950-х годах, хотя доступ к данным у них был последовательным. .

Память на магнитном сердечнике

Примерно в 1952 году была разработана первая относительно дешевая оперативная память: память на магнитных сердечниках, расположение крошечных ферритовых сердечников на проволочной сетке, через которую можно было направлять ток для изменения выравнивания отдельных сердечников. Из-за неотъемлемых преимуществ оперативной памяти основная память была основной формой основной памяти, пока в конце 1960-х годов ее не вытеснила полупроводниковая память.

Полупроводниковая память

Существует два основных типа полупроводниковой памяти. Статическая RAM (SRAM) состоит из триггеров, бистабильной схемы, состоящей из четырех-шести транзисторов. Как только триггер сохраняет бит, он сохраняет это значение до тех пор, пока в нем не будет сохранено противоположное значение. SRAM обеспечивает быстрый доступ к данным, но физически она относительно велика. Он используется в основном для небольших объемов памяти, называемых регистрами, в центральном процессоре компьютера (ЦП) и для быстрой «кэш-памяти». Динамическое ОЗУ (DRAM) хранит каждый бит в электрическом конденсаторе, а не в триггере, используя транзистор в качестве переключателя для зарядки или разрядки конденсатора. Поскольку в нем меньше электрических компонентов, ячейка памяти DRAM меньше, чем SRAM. Однако доступ к его значению происходит медленнее, и, поскольку конденсаторы постепенно теряют заряд, хранящиеся значения необходимо перезаряжать примерно 50 раз в секунду. Тем не менее, DRAM обычно используется для основной памяти, потому что чип того же размера может вместить в несколько раз больше DRAM, чем SRAM.

Ячейки памяти в оперативной памяти имеют адреса. Обычно оперативную память организуют в «слова» от 8 до 64 бит или от 1 до 8 байт (8 бит = 1 байт). Размер слова обычно представляет собой количество битов, которые могут быть переданы за один раз между основной памятью и ЦП. Каждое слово и обычно каждый байт имеют адрес. Микросхема памяти должна иметь дополнительные схемы декодирования, которые выбирают набор ячеек хранения, находящихся по определенному адресу, и либо сохраняют значение по этому адресу, либо извлекают то, что там хранится.Основная память современного компьютера состоит из нескольких микросхем памяти, каждая из которых может содержать много мегабайт (миллионов байтов), а схема адресации выбирает соответствующую микросхему для каждого адреса. Кроме того, DRAM требует, чтобы схемы обнаруживали сохраненные значения и периодически обновляли их.

Для доступа к данным основной памяти требуется больше времени, чем процессору для работы с ними. Например, доступ к памяти DRAM обычно занимает от 20 до 80 наносекунд (миллиардных долей секунды), но арифметические операции ЦП могут занимать всего наносекунду или меньше. Есть несколько способов справиться с этим несоответствием. ЦП имеют небольшое количество регистров, очень быструю SRAM, в которой хранятся текущие инструкции и данные, с которыми они работают. Кэш-память — это больший объем (до нескольких мегабайт) быстрой SRAM на кристалле ЦП. Данные и инструкции из основной памяти передаются в кэш-память, а поскольку программы часто демонстрируют «локальность ссылок», то есть они некоторое время выполняют одну и ту же последовательность инструкций в повторяющемся цикле и оперируют наборами связанных данных, ссылки на память могут помещаться в быстрый кэш после того, как в него будут скопированы значения из основной памяти.

Большая часть времени доступа к DRAM уходит на декодирование адреса для выбора соответствующих ячеек памяти. Свойство локальности ссылки означает, что последовательность адресов памяти будет часто использоваться, а быстрая DRAM предназначена для ускорения доступа к последующим адресам после первого. Синхронная DRAM (SDRAM) и EDO (расширенный вывод данных) — два таких типа быстрой памяти.

Энергонезависимая полупроводниковая память, в отличие от SRAM и DRAM, не теряет своего содержимого при отключении питания. Некоторые энергонезависимые запоминающие устройства, такие как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), нельзя перезаписывать после изготовления или записи. Каждая ячейка памяти микросхемы ПЗУ имеет либо транзистор для 1 бита, либо ни одного для 0 бита. ПЗУ используются для программ, которые являются неотъемлемой частью работы компьютера, таких как программа начальной загрузки, которая запускает компьютер и загружает его операционную систему, или BIOS (базовая система ввода-вывода), которая обращается к внешним устройствам в персональном компьютере (ПК).

EPROM (стираемое программируемое ПЗУ), EAROM (электрически изменяемое ПЗУ) и флэш-память — это типы энергонезависимой памяти, которые можно перезаписывать, хотя перезапись занимает гораздо больше времени, чем чтение. Таким образом, они используются в качестве памяти специального назначения, когда запись требуется редко — если они используются, например, для BIOS, их можно изменить для исправления ошибок или обновления функций.

Читайте также: