Co je primární úložiště a sekundární úložiště?

Většina webů týkajících se počítačů a úvodních počítačových kurzů vám řekne, že mezi RAM a úložištěm je rozdíl. RAM je pracovní prostor vašeho počítače, řeknou vám, a úložiště – obvykle váš pevný disk – je místo, kde se věci uchovávají, dokud nejsou potřeba. To je v tomto kontextu pravda, ale inženýři a počítačoví vědci také hovoří o primárním a sekundárním ukládání. V tomto smyslu je RAM také úložištěm.

Jádrem vašeho počítače je CPU neboli centrální procesorová jednotka. To je skutečný procesorový čip, který funguje, ať už se jedná o špičkový čip od Intelu nebo AMD, nebo o chladnější procesor ARM s nižší spotřebou ve vašem tabletu nebo mobilním telefonu. Jeho úkolem je přijímat pokyny z programů, které spouštíte, a poté je provádět za účelem manipulace s informacemi. Čip procesoru potřebuje někde vykonávat svou práci a někde uchovávat informace, se kterými pracuje. Zde přicházejí na scénu vaše úložná zařízení.

Váš počítač obsahuje dva druhy informací. Jednou jsou informace, které procesor v danou chvíli aktivně využívá, a druhou jsou informace, které si jen uchováváte, dokud nejsou potřeba. Takto definujete primární a sekundární úložiště: Pokud jsou informace aktivně používány, jsou ve vašem primárním úložišti. Pokud se aktuálně nepoužívá, ale je uložen na později, je v sekundárním úložišti.

Možná o tom takhle nepřemýšlíte, ale pracovní paměť vašeho systému – jeho RAM – je ve skutečnosti úložištěm v tomto smyslu. Je to místo, kde váš počítač uchovává informace a pokyny, které právě v tuto chvíli používá. Existuje také specializovaná forma vysokorychlostní paměti, nazývaná mezipaměť, která je zabudována přímo do samotného procesorového čipu. Když procesor načte danou sadu instrukcí nebo dat, přečte také další část a vloží ji do této oblasti pro rychlý přístup. Vytahování informací z mezipaměti je rychlejší než návrat na pevný disk, takže urychluje zpracování.

Pokud je primárním úložištěm paměť RAM vašeho systému a jeho mezipaměť, nepřekvapí vás, že každá jiná forma úložiště, kterou používáte, je považována za sekundární. Hlavním sekundárním úložištěm, které váš počítač používá, je jeho pevný disk, ale USB flash disky, DVD-ROM a dokonce i online služby jako Dropbox nebo Google Drive fungují stejným způsobem. Dvě důležité věci, které je třeba pamatovat na sekundární úložiště, je to poskytuje vám mnohem více místa než vaše primární úložiště a je mnohem, mnohem pomalejší.

Množství paměti RAM v systému neustále roste, ale v současnosti většina nových počítačů obsahuje 16 GB nebo méně. Mezipaměť je ještě menší, například pro čipy Intel i5 a i7 osmé generace, každá o pouhých několika megabajtech. Sekundární úložiště ve srovnání může být tak velký, jak potřebujete. Běžné pevné disky s kapacitou 1 až 3 terabajty – terabajt je 1 000 GB – jsou dostatečně levné pro každý nadšenec si může koupit a úložiště připojené k síti a úložiště online jsou omezeny pouze vámi rozpočet.

Existují dva důvody, proč je primární úložiště tak rychlé. První je jeho vlastní rychlost provozu, která se měří v miliontinách sekundy. Druhým je to má přímou vysokorychlostní datovou cestu k procesoru. Jednotky nemají tuto přímou cestu, takže musí přesouvat informace do procesoru přes základní desku. Je to jako dojíždění po povrchových ulicích místo široké, víceproudé dálnice. Není tu tolik pruhů, rychlostní limity jsou nižší a bez ohledu na to, jak dobré máte auto a jak jezdíte, nedojedete tak rychle.

Mohlo by se hodit několik dalších analogií z reálného světa.

• Pokud provádíte malou opravu kolem svého domu, ruka, která drží nástroj, je jako paměť RAM vašeho počítače a váš opasek na nářadí je mezipaměť. Pokud se musíte vrátit ke své krabici s nářadím nebo – ještě hůř – prohrabovat se ve své kůlně, abyste něco našli, určitě to zpomalí vaši opravu.
  
• Pokud vaříte, ingredience ve vaší pánvi jsou jako informace v paměti RAM a ty, které sedí vedle sporáku, již nakrájené na prkénku, jsou ve vyrovnávací paměti. V tomto příkladu by přísady ve vaší lednici nebo skříních byly v sekundárním skladu.
  

Pokud se snažíte sestavit systém, který funguje dobře, na výběru sekundárního úložiště může hodně záležet. Kromě pokuty za výkon, kterou platíte za to, že nemáte přímou cestu k RAM, Disky se mohou velmi lišit svým hrubým výkonem. Některé konvenční pevné disky jsou mnohem rychlejší než jiné a moderní pevné disky neboli SSD jsou ještě rychlejší. Nejrychlejší disky jsou dražší, takže musíte vyvážit svůj rozpočet a potřebu výkonu.

S konvenčními pevnými disky jsou vaše data fyzicky uchována talířenebo disky z kovu, rotující vysokou rychlostí. Čím vyšší rychlost, tím lepší výkon. Disky s nejnižším výkonem se točí 5 400 ot./min., lepší 7 200 ot./min. a špičkové modely dosahují 10 000 nebo 15 000 ot./min. To znamená, že mohou číst data rychleji, jakmile je najdou. Také čas potřebný k vyhledání dat na prvním místě – měření tzv latence – jde dolů. To zlepšuje výkon, ale ne tolik jako přechod na SSD.

Jednotky SSD nemají žádné pohyblivé části, takže zde nejsou žádné fyzické plotny ke čtení. Místo toho používají formu paměti RAM, která je nevolatilní, což znamená, že při vypnutí napájení neztratí svá data. To je mnohem rychlejší než čtení z disku SSD mají nižší latenci než běžné pevné disky. Stále musí předávat data vašemu procesoru přes základní desku, takže je to pomalejší než primární úložiště, ale oproti běžnému disku je to velké zlepšení.

Váš pevný disk je hlavní formou sekundárního úložiště v počítači, ale pravděpodobně používáte jiné. Mohou to být fyzické věci, jako jsou disky DVD a flash disky nebo síťové úložiště, které ukládá vaše data na servery vaší společnosti nebo na cloudové servery někde na internetu. Ty jsou obvykle pomalejší, omezeno faktory, jako je rychlost vašeho internetového připojení nebo porty USB. Někdy se také mluví o jednotkách palce a DVD offline úložiště protože je musíte fyzicky vložit, než bude moci počítač využít jejich data. Nejlépe se používají pro informace, ke kterým nemáte denně přístup, a proto se někdy termíny „primární úložiště“ a „sekundární úložiště“ používají v jiném smyslu.

V tomto alternativním výkladu pojmů je primární úložnou jednotkou pevný disk ve vašem počítači a sekundární úložiště je všechno pomalejší, jako je cloudové úložiště nebo flash disky, které používáte pro archivované nebo méně používané informace. Můžete mít také vysoce výkonný SSD jako primární úložné zařízení v počítači a velký, levný pevný disk jako sekundární jednotku. Podniky dělají totéž ve větším měřítku, přičemž výkonnější a méně výkonné síťové úložné jednotky nahrazují jednotlivé pevné disky v systému domácího uživatele.