Ram в компьютере, что это и для чего нужно?

Немного теории

Аббревиатура RAM расшифровывается как Random Access Memory. По сути, это оперативная память, которая используется в основном на ваших компьютерах. Принцип работы любого типа оперативной памяти основан на хранении информации в специальных электронных ячейках. Каждая из ячеек имеет размер 1 байт, то есть может хранить восемь бит информации. К каждой электронной ячейке привязан специальный адрес. Этот адрес необходим для доступа к определенной электронной ячейке, чтения и записи ее содержимого.

Кроме того, чтение и запись в электронную ячейку должны выполняться в любое время. По-английски RAM — это RAM. Если расшифровать аббревиатуру RAM (Random Access Memory) — оперативная память, становится понятно, почему чтение и запись в ячейку осуществляется в любой момент времени.

Информация сохраняется и перезаписывается в электронных ячейках только при работающем ПК, после его выключения вся информация, которая находится в оперативной памяти, стирается. Набор электронных ячеек в современной оперативной памяти может достигать объема от 1 ГБ до 32 ГБ. Используемые в настоящее время типы оперативной памяти называются DRAM и SRAM.

• Во-первых, DRAM — это динамическая RAM, состоящая из конденсаторов и транзисторов. Хранение информации в DRAM происходит за счет наличия или отсутствия заряда на конденсаторе (1 бит информации), который формируется на полупроводниковой микросхеме. Для сохранения информации этот тип памяти требует регенерации. Поэтому это медленная и дешевая память.
• Во-вторых, SRAM — это статический тип RAM. Принцип доступа к ячейкам в SRAM основан на статическом триггере, который включает в себя несколько транзисторов. SRAM — дорогая память, поэтому в основном используется в микроконтроллерах и интегральных схемах, где объем памяти невелик. Это быстрая память, не требующая регенерации.

Для чего нужна оперативная память

Оперативная память предназначена для быстрого доступа к данным запущенных в данный момент процессов: программ, игр, файлов и т.д.

Следовательно, чем больше оперативной памяти установлено в компьютере или другом устройстве, например, телефоне, тем больше информации может храниться на нем и тем быстрее к ней можно получить доступ. Это обеспечит гораздо более быструю работу и производительность в приложениях и в самой операционной системе.

Как работает ОЗУ — RAM

Любые программы, приложения, ядро ​​операционной системы и другие исполняемые файлы при загрузке сначала попадают в оперативную память, оттуда обрабатываются процессором и возвращаются. В нем хранятся все обработанные данные.

Только после нажатия «Сохранить», если сама программа этого не предусматривает, данные будут записаны на жесткий диск или SSD.

То все, что вы видите на своем экране в данный момент, должно находиться в оперативной памяти, это открытые окна, программы, вкладки в браузере и практически вся операционная система. Он также работает на смартфонах IOS и Android.

Что такое RAM?

Оперативная память расшифровывается как Random Access Memory, то есть оперативная память, и если вы хоть раз открывали корпус ноутбука или настольного компьютера, то видели оперативную память. На изображении выше вы можете увидеть современные настольные RAM-диски. Они имеют гладкое тело, которое действует как теплоотвод. Они также могут выглядеть как микросхемы с чипами.

В то же время ноутбуки, как правило, имеют более простые карты памяти, так как первое, что имеет значение, это то, как мало места занимает устройство, а не то, как оно выглядит. На самом деле, в отличие от современных корпусов ПК с прозрачными стенками, люди редко видят внутренности ноутбука. Однако вы можете получить оперативную память ноутбука (особенно для игровых моделей) с радиаторами.

Что делает RAM

Итак, теперь мы знаем, что флэш-накопители на материнской плате вашего ПК являются системной оперативной памятью и функционируют как кратковременная память, но что все это означает на практике? Что ж, когда вы выполняете действия на своем компьютере, например, открываете текстовый документ, компьютеру необходимо получить доступ к данным, содержащимся в этом файле. Когда вы не работаете с этим документом или не нажимаете кнопку «Сохранить», последняя копия этого файла хранится на вашем жестком диске в энергонезависимой памяти.

Однако, когда вы работаете с файлом, самые последние данные сохраняются в оперативной памяти для более быстрого доступа. Это верно для электронных таблиц, текстовых документов, веб-страниц и потокового видео.

Это не просто данные документа. В оперативной памяти также могут храниться программные файлы и операционные системы, чтобы приложения и компьютер работали. Однако оперативная память — не единственный источник кратковременной памяти. Например, видеокарта имеет собственную графическую оперативную память, а ЦП имеет небольшой объем оперативной памяти в виде кэша данных.

Однако оперативная память является ключевым местом для данных, которые активно используются системой.

Как работает RAM

Оперативная память состоит из крошечных конденсаторов и транзисторов, которые могут удерживать электрический заряд, представляющий собой биты данных, точно так же, как процессоры и другие части вашего компьютера. Этот электрический заряд должен постоянно обновляться. В противном случае конденсаторы очень быстро разряжаются и данные из оперативной памяти исчезают.

Тот факт, что данные могут быть потеряны так быстро после разрядки батареи, является причиной того, что так важно сохранять измененные данные на жесткий диск или твердотельный накопитель. Вот почему так много программ имеют функции автосохранения или кеширования несохраненных изменений на случай неожиданного завершения работы.

Судебные эксперты могут восстановить данные из оперативной памяти в особых случаях. Однако в большинстве случаев после окончания работы над файлом или выключения компьютера информация в оперативной памяти исчезает.

Что такое DDR?

В настоящее время наиболее распространенной формой оперативной памяти является DDR4. Это четвертая версия синхронной динамической оперативной памяти с удвоенной скоростью передачи данных (DDR SDRAM). «Двойная скорость передачи данных» означает, что данные могут передаваться дважды за такт, а не только один раз. По сути, это означает, что вы удваиваете пропускную способность своей памяти, а также означает, насколько быстро данные могут перемещаться в ОЗУ и из него.

До DDR4 компьютеры использовали (сюрприз, сюрприз!) DDR3. Компьютеры часто используют оперативную память DDR3. DDR4 вышла в конце 2014 года и всего несколько лет спустя стала самым распространенным типом оперативной памяти.

RAM-диски имеют «ключ», чтобы различать поколения и не путать их. Если вы посмотрите, например, на карту памяти, показанную выше, вы увидите небольшую выемку в нижнем ряду. В DDR4 этот зазор находится в другом месте, поэтому (помимо других отличий) невозможно вставить карту памяти DDR3 в слот DDR4.

Оперативная память также бывает двух типов: DIMM и SODIMM. Модули DIMM используются в настольных ПК и серверах в корпусе Tower, а модули SODIMM используются в небольших устройствах, таких как ноутбуки и компактные настольные компьютеры. Некоторые стандартные компьютеры (особенно ноутбуки) также могут иметь модули оперативной памяти, припаянные непосредственно к материнской плате. Если в ноутбуке нет дополнительного слота оперативной памяти, то добавить или обновить память невозможно.

Скорости, напряжения и ёмкости

Диски RAM также могут поставляться с настольной RGB-подсветкой.

Хотя основы того, что делает RAM, очень просты, существует большое разнообразие типов, даже среди DDR4. Например, оперативная память работает на разных частотах: 2400, 3000 или 3200 МГц, а также бывает разного объема: 4, 8 или 16 ГБ.

Современным компьютерам обычно требуются две карты памяти (называемые пакетом) одинакового размера для работы в так называемом «двухканальном режиме». По сути, это просто означает, что компьютер работает на двух планках оперативной памяти.

Многие люди утверждают, что вы можете смешивать и сочетать различные конфигурации оперативной памяти, и это в основном правда. Однако лучше, если оперативная память имеет одинаковые характеристики или одну и ту же модель

Важно, чтобы планки оперативной памяти имели одинаковое напряжение, но многие DDR4 для настольных ПК продаются со стандартным напряжением 1,35 В, что делает это менее серьезной проблемой. Но с ноутбуками и старыми поколениями оперативной памяти дела обстоят иначе.

Если вы не можете получить ту же марку оперативной памяти для ноутбука, по крайней мере, убедитесь, что вы используете то же напряжение, скорость и емкость. Объем оперативной памяти, которую вы можете использовать, также зависит от того, что может принять ваша материнская плата. Например, старый ноутбук может поддерживать до 8 ГБ памяти DDR3.

Однако у современного настольного ПК может быть что-то вроде 128 ГБ памяти DDR4, в зависимости от его процессора и материнской платы. Однако большинству людей достаточно от 8 ГБ до 32 ГБ.

Оперативная память намного больше, чем это основное описание. Если вы занимаетесь разгоном, то напряжение и тайминги важны. Если нет, надеюсь, теперь вы лучше понимаете, что делает оперативная память и почему она так важна для вашего ПК.

Классификация и виды SDRAM в современных компьютерах

Наиболее распространенным подвидом памяти DRAM является синхронная память SDRAM. Первый подтип памяти SDRAM — это DDR SDRAM. Модули памяти DDR SDRAM появились в конце 1990-х годов, когда были популярны компьютеры на базе процессоров Pentium. На следующем изображении показан модуль SODIMM DDR PC-3200 емкостью 512 МБ от GOODRAM.

Приставка SODIMM означает, что память предназначена для ноутбука. В 2003 году DDR ​​SDRAM была заменена на DDR2 SDRAM. Эта память использовалась в современных компьютерах того времени до 2010 года, когда ее заменила память следующего поколения. На следующем изображении показана память PC2-6400 DDR2 с 2 ГБ GOODRAM. Каждое поколение памяти демонстрирует возрастающую скорость обмена данными.

Формат DDR2 SDRAM был заменен в 2007 году еще более быстрой DDR3 SDRAM. Этот формат остается самым популярным и по сей день, хотя ему в спину дышит новый формат. Формат DDR3 SDRAM сейчас используется не только в современных компьютерах, но и в бюджетных смартфонах, планшетах и ​​видеокартах. Память DDR3 SDRAM также используется в игровой консоли Microsoft Xbox One восьмого поколения. Этот декодер использует 8 гигабайт DDR3 SDRAM. На следующем изображении показана память PC3-10600 DDR3 с 4 ГБ GOODRAM.

DDR3 SDRAM скоро заменит более новую DDR4 SDRAM. После этого DDR3 SDRAM ждет судьба прошлых поколений. Массовое производство памяти DDR4 SDRAM началось во втором квартале 2014 года и уже используется в материнских платах с процессорным сокетом Socket 1151. На следующем изображении показана флешка GOODRAM 4 ГБ DDR4 форм-фактора PC4-17000.

Производительность DDR4 SDRAM может достигать 25 600 Мбит/с.

Оперативная память — как выбрать, характеристики

Рассмотрим основные характеристики оперативной памяти компьютера, на которые обязательно стоит обратить внимание, если вы хотите выбрать для себя действительно хорошую оперативную память.

Тип оперативной памяти — обязательно обратите внимание, что это может быть DDR2, DDR3 или DDR4. Какой из них совместим с вашей материнской платой.

Объем в ГБ — Чем больше, тем лучше. Для текущих систем на операционной системе Windows 10 он не должен занимать менее 8 ГБ. При покупке телефона на Android лучше не брать модель емкостью менее 3 Гб, потому что с новыми обновлениями этой операционной системы ваши запросы будут больше.

Тактовая частота: чем выше частота, тем быстрее будет работать оперативная память. Пожалуйста, полагайтесь на частоту, поддерживаемую процессором и материнской платой. Если частота на плате выше, чем у них, ничего страшного не произойдет, просто она будет работать на более низкой частоте.

Задержка сигнала (в раз): Задержка вызовов между процессором и оперативной памятью должна быть минимальной.

1 Гб ОЗУ: что это такое или характеристики объема

Очень часто, читая технические характеристики устройства, в частности, компьютера, покупатель сталкивается с таким текстом: Оперативная память — 2 ГБ. Что это такое и какое влияние оказывает объем оперативной памяти на работу ПК.

Для того, чтобы понять важность показателя в вопросе, что такое оперативная память и описать зависимость быстродействия ПК от объема, можно привести простой пример. Пока пользователь работает на компьютере, значительный объем данных постоянно находится в процессе перемещения из ПЗУ в ОЗУ с целью ускорения обмена и повышения скорости обработки информации компьютером. Оперативная память содержит кэш всех открытых приложений. На данный момент объем памяти никак не влияет на работу.

Объем оперативной памяти можно посмотреть в системной информации

Проблема может начаться при превышении максимального объема данных, которые можно поместить в оперативную память. При этом самая старая информация перемещается в специально отведенное место на диске, которое называется файлом подкачки.

Результат – замедление работы, так как скорость обмена данными между винчестером и процессором намного ниже, чем может гарантировать оперативная память. Поэтому напрашивается один вывод: объем оперативной памяти должен превышать максимальное суммарное потребление ресурсов компьютера открытыми приложениями, в том числе и системными.

Объем оперативной памяти в современных ПК измеряется в гигабайтах (ГБ). Рекомендуемые размеры оперативной памяти следующие:

1. До 2 ГБ будет достаточно для нормальной работы офисного компьютера с использованием текстовых редакторов.
2. От 2 до 4 ГБ — это нормальный объем для домашнего ПК, который будет использоваться для различных целей.
3. Более 4 ГБ — это объем, необходимый для современных игр. При сборке игрового компьютера специалисты советуют не экономить на объеме и устанавливать больше планок как бы «на перспективу».

Для игрового ПК потребуется максимально поддерживаемая оперативная память

ВАЖНЫЙ!

При установке 32-битной версии операционной системы на ПК не рекомендуется устанавливать более 4 ГБ оперативной памяти, так как она не поддерживается операционной системой. Если вы планируете использовать больший объем, вам нужно позаботиться о покупке 64-битной версии программы.

Частота

Еще одной важной характеристикой оперативной памяти компьютера является частота работы. Этот параметр означает ширину канала, который используется для обмена между материнской платой, процессором и самой памятью. Здесь действует принцип «чем больше, тем лучше». Но учтите, что АЧХ памяти должна совпадать с материнской платой. Например, при заявленной работе ОЗУ на частоте 1600 МГц и наличии поддержки только 1066 МГц по шине материнской платы, фактическим значением показателя для ОЗУ будут упомянутые 1066 МГц.

Также при упоминании частоты памяти речь идет не о такте, а о скорости передачи. Этот показатель, который правильно называется скоростью передачи данных, представляет собой количество операций, результатом которых является обмен зафиксированными данными за период времени в одну секунду. Единицей измерения является гигатрансфер или мегатрансфер (ГТ/с или МТ/с). Технические характеристики указаны в описании памяти.

Частота памяти влияет на скорость вашей работы

Если говорить о тактовой частоте, то она составляет половину от указанной двойной скорости передачи данных. Этот индикатор скрыт под буквенным индексом DDR или Double Date Rate.

Список фактических показателей, которые чаще всего встречаются у производителей оперативной памяти, приведен в таблице:

Тип памяти	Возможные рабочие частоты, МГц	Касание, МГц
RDA	200/266/333/400	100/133/166/200
DDR2	400/533/667/800/1066	200/266/333/400/533
DDR3	800/1066/1333/1600/1800/2000/2133/2200/2400	400/533/667/800/1800/1000/1066/1100/1200
DDR4	2133/2400/2666/2800/3000/3200/3333	1066/1200/1333/1400/1500/1600/1666

ВАЖНЫЙ!

Следует обратить внимание на максимальную тактовую частоту, которую поддерживает материнская плата. Если установлены две планки, одна из которых работает на более высоком такте, то собственно параметр частоты определяет более низкие характеристики оперативной памяти.

Тайминг

Время означает способность задерживать память. Есть такой параметр, как время доступа или задержка CAS. Его показатель определяет количество тактов, создаваемых модулем памяти в процедуре задержки возврата информации, запрос на которую поступает от ЦП. Если индикатор времени 9 включает девять проходов, то, например, число 7 будет означать всего семь тактов.

При равных показателях объема и скорости передачи информации оперативная память со временем 7 тактов работает быстрее. Это называется задержкой.

Времена можно посмотреть в специализированных программах типа AIDA64

Вывод: чем ниже показатель времени, тем быстрее работает оперативная память.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Очень часто максимальная частота памяти не устанавливается производителем для сохранения оптимальных таймингов. При увеличении часов автоматически увеличивается время работы, что не лучшим образом сказывается на производительности модуля.

Вид модуля памяти

В каталоге DNS модули ОЗУ делятся на три типа: ОЗУ DIMM, ОЗУ SO-DIMM и ОЗУ сервера

Оперативная память SO-DIMM

Оперативная память DIMM

Серверная оперативная память с поддержкой ECC

SO-DIMM — это память компактного форм-фактора, используемая в ноутбуках, частях моноблоков и материнских плат mini-ITX, а также в меньших размерах nano-ITX и pico-ITX. Как нетрудно догадаться, эта память отличается меньшим размером по сравнению с настольным DIMM и меньшим количеством контактов. Это делает их механически несовместимыми, поэтому невозможно установить настольную память в ноутбук, хотя других различий между модулями DIMM и SO-DIMM нет.

DIMM — это формат, который чаще всего упоминается, когда речь идет об оперативной памяти. Собственно, в настольных ПК, как и в некоторых моноблоках, используется только эта память.

Серверная оперативная память по своим габаритам не отличается от своих сородичей, предназначенных для персональных компьютеров, но чаще всего ее невозможно установить на обычный стационарный компьютер. Память сервера поддерживает коррекцию ошибок ECC, с которой большинство контроллеров памяти ЦП для настольных ПК просто не работают, а также может протоколироваться («буферизироваться»). В последнем случае схема расположения модулей памяти содержит, по сути, регистр — устройство, благодаря которому снижается нагрузка на контроллер памяти и появляется возможность установки большего количества модулей памяти на канал.

Ноутбуки, цена которых начинается от 50 тысяч рублей, оснащены от 4 до 8 ГБ оперативной памяти. Эти модели достаточно производительны и легко заменяют мультимедийный домашний ПК.

Игровые модели в основном оснащены 16 ГБ оперативной памяти, но есть варианты и с 32 ГБ. Они относятся к профессиональным ноутбукам для геймеров или специальных рабочих задач.

Если на ноутбуке установлена ​​Windows 8 и вы не планируете переходить на современную версию, 4 ГБ хватит для офисных задач, просмотра видео, редактирования фотографий и даже игр. А вот для Windows 10 этот показатель лучше разогнать до 8 ГБ, особенно при работе с ресурсоемкими фото- или видеоредакторами.

Стационарные компьютеры

Требования к настольным компьютерам мало чем отличаются от тех, что необходимы для нормальной работы ноутбука. Тем, кто не увлекается графическим редактированием, тяжелыми играми, достаточно 4 Гб. Но для более комфортной работы с оговоркой «на будущее» лучше обзавестись 8 ГБ ОЗУ.

Если не хватает оперативки — файл подкачки

При использовании от 2 до 6 ГБ оперативной памяти компьютерам часто не хватает оперативной памяти, если запущено несколько сложных задач или игра. Файл подкачки устраняет нехватку оперативной памяти. Он находится на жестком диске и относится к скрытым от пользователя системным файлам.

Операционная система обращается к файлу и записывает в него данные, не помещающиеся в оперативной памяти. Затем, по мере удаления ненужных данных, файл удаляется: информация сбрасывается в оперативную память.

Размер файла подкачки

Определенно сложно установить необходимый размер файла подкачки. Это не означает, что для 4 ГБ встроенной оперативной памяти требуется 1 ГБ памяти или больше. На его размер влияет несколько факторов, но основной из них – это объем оперативной памяти, установленной в компьютере или ноутбуке. На файл подкачки также влияют программы, запускаемые операционной системой.

Важно! Чем больше ресурс оперативной памяти, тем меньше используется файл подкачки. Это напрямую влияет на производительность системы, наличие «тормозов» и тяжелую работу винчестера.

У Microsoft есть особые рекомендации по настройке размера файла подкачки: операционная система автоматически определяет размер файла подкачки на основе объема ОЗУ, при этом максимальный размер может в три раза превышать объем стандартной ОЗУ. То есть, если оперативной памяти 4 Гб, допустимый размер файла подкачки будет 12 Гб.

Вы можете вручную создать такой файл, изменив объем подкачки. Но для неопытного пользователя этот процесс может оказаться критичным: неправильно установленный размер файла приведет к нестабильной работе системы. Если в вашем компьютере используется твердотельный накопитель SSD, то файл подкачки операционной системы не нужен из-за другого принципа работы диска.

Оперативная память компьютера или ноутбука является очень важной характеристикой для производительности системы. Золотая середина для достаточно быстрого компьютера, используемого для офисных программ, видео и интернета, составляет 4 ГБ. Если вам нужен ПК для сложных задач и легких игр, 8 Гб — лучший вариант.

Как установить?

С какой оперативной памятью он разобрался, теперь поговорим о том, как его установить на компьютер или ноутбук:

1. Сначала выключите устройство, подождите пять минут.
2. Откройте системный блок.
3. На материнской плате должны быть свободные слоты — туда устанавливаем оперативную память. Каждая материнская плата имеет свое поколение DDR.

Что дает увеличение оперативной памяти? Компьютер будет работать быстрее, но вам нужно намеренно увеличить его. Для начала узнайте, какая материнская плата установлена ​​на вашем устройстве, также ориентируйтесь на модель и марку ноутбука. Все это даст понять, сколько оперативной памяти нужно добавить и нужно ли ее добавлять. Чтобы увеличить память, выполните следующие действия:

• определить модель материнской платы или ноутбука;
• определить объем оперативной памяти и модуль;
• проверьте совместимость материнской платы;
• купить модуль.

Память проста в установке. Для этого нужно в общих чертах знать, из чего состоит ПК или ноутбук, функциональные возможности всех его частей.

Память для хранения информации: жесткий диск, твердотельные накопители

Жесткий диск (жесткий диск (HDD), «жесткий диск») — это устройство для хранения информации, использующее принцип магнитной записи. Внутри этого носителя данные записываются на жесткие пластины из легкого металлического сплава или стекла, покрытые слоем специального магнитного материала (чаще всего диоксида хрома). В зависимости от конструкции устройство может использовать одну или несколько таких быстро вращающихся пластин на одной оси.

Устройство жесткого диска: 1 — постоянный магнит; 2 — головки соленоидного привода; 3 — головка чтения/записи информации; 4 — шпиндель вращающихся дисковых пластин двигателя; 5 — кожух, обеспечивающий герметизацию; 6 — упаковка плат магнитных дисков 7 — кабель для подключения головок к плате управления

За счет вращения создается своеобразная воздушная опора, благодаря которой считывающие головки не касаются поверхности пластин, хотя и находятся к ним очень близко (всего несколько микрометров). Это обеспечивает надежность записи/чтения данных. Когда пластины останавливаются, головки выходят за их поверхность, что практически исключает механический контакт между головками и пластинами. Такая конструкция обеспечивает долговечность накопителей данного типа.

Основные характеристики жестких дисков:

Емкость — это показатель, определяющий объем данных, которые можно в нем хранить. На сегодняшний день существуют жесткие диски емкостью более 4000 ГБ. Имейте в виду, что при маркировке емкости запоминающих устройств производители используют значения, кратные не 1024 (как это обычно принято), а 1000. Есть винчестер, емкость которого, согласно маркировке, составляет 500. ГБ, на самом деле он не может хранить более 465 ГБ информации.

Интерфейс: набор линий связи, с помощью которых запоминающее устройство подключается к материнской плате компьютера. Каждый тип интерфейса имеет свои особенности и скорость передачи данных. Наиболее распространенным на данный момент является интерфейс SATA. Более старый PATA также встречается, но редко.

Параметры жестких дисков

Классический жесткий диск имеет форм-фактор 3,5 дюйма. Ноутбуки, нетбуки и другие портативные устройства обычно используют 2,5-дюймовые или 1,8-дюймовые устройства, хотя доступны и другие варианты.

Время произвольного доступа — это среднее время, которое требуется устройству, чтобы поместить головку на нужную область магнитного диска. Этот параметр у современных устройств варьируется в пределах от 2,5 до 16 мс (чем меньше, тем лучше).

Скорость шпинделя — количество оборотов магнитных пластин винчестера за 1 минуту. От этого показателя напрямую зависит производительность устройства (чем выше, тем лучше), а также его энергопотребление, степень вибрации и шума (чем ниже, тем лучше). Здесь важен баланс: для стационарных компьютеров лучше выбрать более быстрый носитель, для ноутбука — более дешевый и тихий. Скорость вращения шпинделя современных жестких дисков может составлять от 4200 до 15000 об/мин.

Буферный объем специальной внутренней быстрой дисковой памяти, предназначенный для временного хранения данных для сглаживания прерываний при чтении и записи информации на носитель и ее передаче по интерфейсу. На современных запоминающих устройствах размер буфера может достигать 64 МБ. Чем выше этот показатель, тем лучше.

В последнее время начался выпуск жестких дисков со встроенной флэш-памятью в качестве кэша, что значительно улучшает скоростные показатели накопителей.

Производители: IBM, Hitachi, Seagate, Samsung, Western Digital .

Для увеличения общего объема информации, записываемой на магнитный носитель, был разработан новый вид записи — перпендикулярный, когда магнитные моменты ориентированы перпендикулярно подложке, поэтому увеличивается их плотность, а не продольно.

Запись магнитной информации продольного (а) и перпендикулярного (б) типа

Накопители SSD

Твердотельный накопитель (SSD — Solid State Drive) — энергонезависимое перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство без движущихся механических частей на основе микросхем памяти, разработанных на основе полупроводниковой технологии.

Существует всего 2 типа твердотельных накопителей: твердотельные накопители на основе флэш-памяти (наиболее популярные и распространенные) и твердотельные накопители на основе оперативной памяти.

Основополагающий принцип организации работы флэш-памяти заключается в хранении 1 бита данных в массиве транзисторов с плавающим затвором (элементарных ячейках), изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области полупроводниковой структуры. Главной особенностью полевого транзистора, позволившей получить всеобщее признание в качестве носителя информации, была способность поддерживать электрический разряд в плавающем затворе до 120 месяцев. Сам плавающий затвор выполнен из поликристаллического кремния и окружен со всех сторон слоем диэлектрика, что исключает возможность его контакта с элементами транзистора. Он расположен между диэлектрической прокладкой и управляющим затвором. Управляющий электрод полевого транзистора называется затвором.

Запись и стирание информации происходит за счет изменения заряда, приложенного между затвором и истоком с высоким потенциалом, до тех пор, пока напряженность электрического поля в диэлектрике между каналом транзистора и изолированной областью не станет достаточной для этого туннельный эффект. Таким образом, электроны проходят через диэлектрический слой к плавающему затвору, обеспечивая его зарядом и, таким образом, наполняя элементарную ячейку небольшим количеством информации. Также для усиления эффекта туннелирования электронов при записи используется слабое ускорение электронов за счет пропускания тока через канал полевого транзистора.

Чтобы удалить информацию, на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, чтобы позволить электронам пройти от плавающего затвора к источнику. Подобная организация элементарных ячеек, объединенных в страницы, блоки и массивы, представляет собой твердотельный накопитель.

Преимущества SSD-накопителей:

• отсутствие механических компонентов;
• скорость чтения и записи значительно превышает скорость сопряженных жестких дисков (SATA2 — 3 ГБ/с, SATA3 — 6 ГБ/с) и ограничивается только возможностями используемых контроллеров;
• низкое энергопотребление;
• низкий уровень шума (из-за отсутствия движущихся частей);
• высокая устойчивость к механическим воздействиям (падение, удары)
• стабильность времени чтения файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;
• малые габариты и вес;
• большой потенциал для улучшения производственных характеристик и технологий.

Недостатки SSD-накопителей:

• ограничения по количеству циклов перезаписи: (MLC, многоуровневая ячейка, многоуровневые ячейки памяти) флеш-память: около 10 000 раз, более дорогие типы памяти (SLC, одноуровневая ячейка, многоуровневые ячейки памяти) одноуровневая): около 100 000 раз;
• высокая цена SSD-накопителя. Стоимость твердотельных накопителей прямо пропорциональна их объему, тогда как стоимость жестких дисков зависит от количества пластин и в меньшей степени зависит от размера накопителя.

RAID массивы

RAID-массив (Redundant Array of Inexpensive/Independent Disks — Резервный массив независимых жестких дисков) — массив недорогих независимых устройств (жестких дисков с интерфейсом ATA или SATA) с информационной избыточностью, отвечающий за обеспечение отказоустойчивости и повышение производительность обработки данных, она управляется контроллером и связана высокоскоростными каналами и воспринимается внешней системой как единое целое.

Организация RAID — массивы. В зависимости от типа используемого массива он может обеспечивать различную степень надежности (надежности) и производительности.

RAID имеет две цели:

1. повысить надежность хранения информации;
2. увеличена скорость чтения/записи.

Наиболее популярными типами RAID являются RAID 0, 1 и 0+1.

Отказоустойчивость массива достигается за счет избыточности информации, хранящейся на жестких дисках, то есть часть емкости дискового пространства (памяти) выделяется для служебных целей, становясь недоступной для пользователя. Избыточная информация может быть размещена на выделенном диске или распределена по всем дискам в массиве. Есть много способов генерировать избыточную информацию. Самый простой из них, полное зеркальное отображение (или отражение), имеет 100-процентную избыточность. Для уменьшения избыточности (увеличения объема полезного дискового пространства) используются различные математические методы, такие как вычисление четности или использование кодов исправления ошибок.

RAID 0 — это дисковый массив с 2 и более дисками, в котором информация разбивается на блоки An и записывается последовательно на жесткие диски без защиты от сбоя. В этом случае данные разбиваются на блоки (страйпы), записываются параллельно на разные диски (например, при использовании двух жестких дисков одновременно) и совместно участвуют в каждой операции ввода-вывода информации.

Преимуществами этого подхода являются высокая производительность для приложений с интенсивным вводом-выводом, простота реализации и низкая стоимость тома. Главный недостаток в том, что выход из строя любого диска означает потерю всех данных на массиве.

RAID 1 — это дисковый массив со 100% избыточностью, обладающий очень высоким уровнем надежности хранения данных за счет своего зеркалирования («зеркалирования»). Зеркало — это традиционный способ повышения надежности небольшого дискового массива. В самом простом варианте используются два диска, на которые записывается одна и та же информация. В случае выхода из строя одного из дисков остается дубликат, который продолжает работать в том же режиме.

Схема записи информации в массив RAID 1 (отражение)

К преимуществам можно отнести простоту развертывания и восстановления массива данных, а также достаточно высокую производительность для приложений с высокой интенсивностью запросов. Недостатки: низкая скорость передачи данных при удвоенной стоимости единицы объема, так как имеется 100% резервирование.

RAID 2 — это массив, в котором используется шумоподавляющий код Хэмминга.

RAID 3 и 4 используют чередующийся дисковый массив с выделенным диском четности.

RAID 5. В этом случае все данные разбиваются на блоки и для каждого набора вычисляется контрольная сумма, которая хранится на одном из дисков: записывается циклически на все диски в массиве (поочередно друг на друга) и используется для восстановления данных. Устойчив к потере не более одной единицы.

Схема RAID 5

RAID 6. Все отличия сводятся к тому, что используются две схемы контроля четности. Система терпима к отказу двух дисков. Основная сложность в том, что для реализации этого приходится делать больше операций при выполнении записи. Из-за этого скорость записи крайне низкая.

RAID 10: RAID 0, созданный из массивов RAID 1.

RAID 50: RAID 0 создан из RAID 5.

RAID 60: RAID 0 создан из RAID 6.

Комбинированные массивы. Для большего количества дисков можно использовать массивы RAID 0+1, RAID 1+0 или RAID 10 вместо RAID 1, это комбинации RAID 0 и RAID 1, которые позволяют добиться наилучшей производительности и надежности системы. Первая цифра означает уровень составляющих аранжировок, а вторая цифра указывает на организацию более высокого уровня, объединяющую элементы (аранжировки).

Комбинация RAID 0 + 1, представляющая собой массив RAID 1, созданный из массивов RAID 0. Как и в случае с массивом RAID 1, будет доступна только половина емкости диска. Но, как и в RAID 0, скорость будет выше, чем с одним диском. Для реализации такого решения требуется минимум 4 диска.

Схематическое изображение массива RAID 0+1 (a) и RAID1+0 (b)

RAID 0+1 отличается высокой скоростью и надежностью, совместим даже с недорогими RAID-контроллерами и является недорогим решением.

RAID 1+0 (RAID10). Этот уровень не требует никаких математических вычислений контрольной суммы на любом этапе его построения или эксплуатации. По этой причине существенной деградации производительности нет, оказывается в RAID 5 при выходе из строя одного из дисков. В RAID10 можно объединять только четное количество дисков N = 2∙M (минимум — 4, максимум — 16). Массив из 10 дисков (5 на 2) может оставаться в рабочем состоянии при отказе до 5 жестких дисков.