Co to jest pamięć podstawowa i pamięć dodatkowa?

Większość witryn i kursów komputerowych dotyczących komputerów informuje, że istnieje różnica między pamięcią RAM a pamięcią masową. RAM to przestrzeń robocza komputera, powiedzą ci, a pamięć – zwykle dysk twardy – to miejsce, w którym rzeczy są przechowywane, dopóki nie będą potrzebne. To prawda w tym kontekście, ale inżynierowie i informatycy również mówią o pamięci pierwotnej i wtórnej. W tym sensie pamięć RAM to również pamięć masowa.

Rdzeniem komputera jest jego procesor lub jednostka centralna. Jest to rzeczywisty układ procesora, który wykonuje pracę, niezależnie od tego, czy jest to wysokiej klasy układ Intela lub AMD, czy też chłodniejszy, zużywający mniej energii procesor ARM w tablecie lub telefonie komórkowym. Jego zadaniem jest pobieranie instrukcji z programów, które uruchamiasz, a następnie wykonywanie tych instrukcji w celu manipulowania informacjami. Chip procesora potrzebuje miejsca do wykonywania swojej pracy i miejsca do przechowywania informacji, nad którymi pracuje. W tym miejscu pojawiają się Twoje urządzenia pamięci masowej.

Twój komputer zawiera dwa rodzaje informacji. Jedna to informacje, które są aktywnie wykorzystywane przez procesor w danym momencie, a druga to informacje, które przechowujesz, dopóki nie będą potrzebne. W ten sposób definiujesz pamięć podstawową i dodatkową: jeśli informacje są aktywnie używane, znajdują się w Twojej pamięci podstawowej. Jeśli nie jest obecnie używany, ale jest przechowywany na później, znajduje się w magazynie pomocniczym.

Możesz nie myśleć o tym w ten sposób, ale pamięć robocza twojego systemu – jego pamięć RAM – jest w rzeczywistości miejscem przechowywania w tym sensie. To tam komputer przechowuje informacje i instrukcje, których używa w tej chwili. Istnieje również wyspecjalizowana forma szybkiej pamięci, zwana pamięcią podręczną, która jest wbudowana w sam układ procesora. Gdy procesor ładuje dany zestaw instrukcji lub danych, odczytuje również następną część i umieszcza ją w tym obszarze w celu szybkiego dostępu. Pobieranie informacji z pamięci podręcznej jest szybsze niż powrót na dysk twardy, więc przyspiesza przetwarzanie.

Jeśli podstawową pamięcią masową jest pamięć RAM systemu i jej pamięć podręczna, nie zdziwisz się, gdy dowiesz się, że każda inna używana forma pamięci masowej jest uważana za drugorzędną. Głównym elementem dodatkowej pamięci masowej, z którego korzysta Twój komputer, jest dysk twardy, ale dyski USB, DVD-ROM, a nawet usługi online, takie jak Dropbox lub Dysk Google, działają w ten sam sposób. Dwie ważne rzeczy, o których należy pamiętać o dodatkowej pamięci masowej, to: daje o wiele więcej miejsca niż twoja podstawowa pamięć masowa i jest znacznie wolniejszy.

Ilość pamięci RAM w systemie stale rośnie, ale obecnie większość nowych komputerów ma 16 GB lub mniej. Pamięć podręczna jest jeszcze mniejsza, na przykład zaledwie kilka megabajtów dla układów Intel i5 i i7 ósmej generacji. Dla porównania magazynowanie wtórne może być tak duży, jak potrzebujesz. Konwencjonalne dyski twarde o pojemności od 1 do 3 terabajtów – jeden terabajt to 1000 GB – są wystarczająco tanie, aby każdy entuzjasta do zakupu, a pamięć masowa podłączona do sieci i pamięć online są ograniczone tylko przez twoje budżet.

Istnieją dwa powody, dla których podstawowa pamięć masowa jest tak szybka. Pierwsza to jego własna prędkość działania, mierzona w milionowych częściach sekundy. Drugi to to ma bezpośrednią, szybką ścieżkę danych do procesora. Dyski nie mają tej bezpośredniej ścieżki, więc muszą przenosić informacje do procesora przez płytę główną. To tak, jakby dojeżdżać do pracy po powierzchniowych ulicach, a nie po szerokiej, wielopasmowej autostradzie. Nie ma tylu pasów, ograniczenia prędkości są niższe i bez względu na to, jak dobry jest Twój samochód i jak dobrze prowadzisz, nie dojedziesz tam tak szybko.

Przydatnych może być kilka innych analogii ze świata rzeczywistego.

• Jeśli wykonujesz małą naprawę w domu, ręka trzymająca narzędzie jest jak pamięć RAM komputera, a pasek narzędzi to pamięć podręczna. Jeśli będziesz musiał wrócić do swojej skrzynki z narzędziami lub – co gorsza – pogrzebać w szopie, aby coś znaleźć, z pewnością spowolni to twoją naprawę.
  
• Jeśli gotujesz, składniki na patelni są jak informacje w pamięci RAM, a te siedzące obok kuchenki, już pocięte na desce do krojenia, są w pamięci podręcznej. W tym przykładzie składniki w lodówce lub szafkach byłyby przechowywane wtórnie.
  

Jeśli starasz się stworzyć system, który działa dobrze, wybór dodatkowej pamięci masowej może mieć duże znaczenie. Oprócz kary za wydajność, którą płacisz za brak bezpośredniej ścieżki do pamięci RAM, dyski mogą się znacznie różnić pod względem surowej wydajności. Niektóre konwencjonalne dyski twarde są znacznie szybsze niż inne, a nowoczesne dyski półprzewodnikowe lub dyski SSD są jeszcze szybsze. Najszybsze dyski kosztują więcej, więc musisz zrównoważyć swój budżet i zapotrzebowanie na wydajność.

W przypadku konwencjonalnych dysków twardych Twoje dane są przechowywane na nośniku fizycznym półmiskilub metalowe dyski wirujące z dużą prędkością. Im większa prędkość, tym lepsza wydajność. Tarcze o najniższych osiągach obracają się z prędkością 5400 obr./min, lepsze z prędkością 7200 obr./min, a modele z wyższej półki mogą osiągać prędkość 10 000 lub 15 000 obr./min. Oznacza to, że mogą szybciej odczytywać dane, gdy już je znajdą. Również czas potrzebny na odnalezienie danych w pierwszej kolejności – pomiar zwany czas oczekiwania - idzie w dół. To poprawia wydajność, ale nie tak bardzo, jak przejście na dysk SSD.

Dyski półprzewodnikowe nie mają ruchomych części, więc nie ma fizycznych talerzy do odczytania. Zamiast tego używają pamięci RAM, która jest nielotny, co oznacza, że ​​nie traci danych po wyłączeniu zasilania. To znacznie szybciej niż czytanie z dysku, więc Dyski SSD mają mniejsze opóźnienia niż konwencjonalne dyski twarde. Nadal muszą przesyłać dane do procesora przez płytę główną, więc jest to wolniejsze niż podstawowa pamięć masowa, ale jest to duża poprawa w porównaniu ze zwykłym dyskiem.

Twój dysk twardy jest główną formą dodatkowej pamięci masowej na twoim komputerze, ale prawdopodobnie używasz innych. Mogą to być fizyczne rzeczy, takie jak dyski DVD i pendrive'y lub pamięć sieciowa, która umieszcza Twoje dane na serwerach Twojej firmy lub na serwerach w chmurze gdzieś w Internecie. Te są zwykle wolniejsze, ograniczone takimi czynnikami, jak szybkość połączenia internetowego lub porty USB. Dyski kciukowe i płyty DVD są również czasami określane jako pamięć offline ponieważ musisz je fizycznie włożyć, zanim komputer będzie mógł wykorzystać ich dane. Najlepiej nadają się do informacji, do których nie masz dostępu na co dzień, dlatego czasami terminy „pamięć podstawowa” i „pamięć dodatkowa” są używane w innym znaczeniu.

W tej alternatywnej interpretacji terminów podstawową jednostką pamięci jest dysk twardy w komputerze, a dodatkowa pamięć to wszystko wolniej, na przykład pamięć w chmurze lub pendrive, które używasz do zarchiwizowanych lub rzadziej używanych informacji. Możesz również mieć wysokowydajny dysk SSD jako podstawowe urządzenie pamięci masowej w komputerze oraz duży, niedrogi dysk twardy jako jednostkę dodatkową. Firmy robią to samo na większą skalę, przy czym bardziej i mniej wydajne sieciowe pamięci masowe zajmują miejsce pojedynczych dysków twardych w systemie użytkownika domowego.