Одной из важнейших функций компьютера является возможность постоянного сохранения файлов, документов, работ, рекламных изображений. На самом деле любые данные, которые вы можете захотеть сохранить. К сожалению, основная память компьютера — системная оперативная память и кэш-память ЦП — энергозависима. Энергозависимая память теряет все хранящиеся в ней данные при выключении компьютера. Хотя это хорошо для безопасности и стабильности, это также означает, что основную память нельзя использовать для постоянного хранения.
Для удовлетворения этой потребности требуется вторичная память. Вторичная память охватывает долговременные устройства хранения данных, которые являются энергонезависимыми, что означает, что они не теряют данные при выключении компьютера. Эта память обычно остается постоянно подключенной к компьютерам, обычно устройствам хранения. Технически тот же класс запоминающих устройств может также использоваться в качестве третичной или четвертичной памяти. Это устройства хранения, которые не подключены, но которые может подключить компьютер. И устройства хранения, которые не связаны между собой и требуют ручного вмешательства человека, чтобы компьютер мог получить к ним доступ. Устройства хранения могут быть предназначены в первую очередь для статики. Однако они также могут быть съемными.
Современные устройства хранения
Магнитные носители информации, в частности жесткие диски или жесткие диски, долгое время были стандартными устройствами хранения данных. Они предлагают высокую емкость при низких затратах, но имеют ограниченную производительность чтения и записи из-за использования движущихся частей. В жестких дисках магнитные поля в пластине диска совпадают или не совпадают с записывающей головкой. Затем магнитные поля можно пересчитывать с помощью считывающей головки.
SSD, или твердотельные накопители, являются многообещающим королем носителей информации. В них используется высокоскоростная флэш-память, которая может работать намного быстрее, чем жесткий диск. Вплоть до того, что они обычно используют другую, более быструю транспортную шину, потому что шина SATA III, подходящая для жестких дисков, может быть полностью заполнена твердотельным накопителем. Ключом к скорости твердотельных накопителей является то, что они не имеют движущихся частей, поскольку они используют тщательно разработанные электронные схемы для хранения данных.
К сожалению, будучи передовой технологией, твердотельные накопители имеют надбавку к цене. Тем не менее, это гораздо менее серьезно, чем было всего несколько лет назад, учитывая емкость 2 ТБ или меньше. Флэш-накопители USB и внешние твердотельные накопители USB также используют флэш-память. Хотя пропускная способность USB-соединения обычно ограничивает это.
Оптические носители информации, такие как CD, DVD и Blu-ray, в чем-то похожи на жесткие диски. Хотя вместо магнетизма и считывающих головок физические канавки на диске меняют поведение считывающего лазера. Оптические носители имеют те же ограничения скорости, что и жесткие диски, из-за использования движущихся частей. Каждое перечисленное поколение имеет повышенную мощность благодаря вновь изобретенным приемам и уменьшению длины волны лазера. Меньшая длина волны лазера означает, что можно обнаружить больше мелких бороздок. Их можно упаковать ближе друг к другу, увеличивая вместимость.
Исторические устройства хранения
Одной из самых ранних технических форм хранения информации была перфокарта. В основном они использовались для ввода и вывода данных, но, учитывая, что данные будут постоянно храниться на перфокарте, технически это действительно считается. Однако, как правило, не ожидалось, что компьютер будет читать результат вывода с другого компьютера.
Память на стержневой веревке была старой формой ПЗУ, которая изготавливалась путем сплетения проводников через серию магнитных колец или вокруг них. Кодирование данных было жестко запрограммировано в процессе плетения, когда магнитное кольцо проходило сквозь него или вокруг него, что делало невозможным обновление. Эта память использовалась на космическом корабле «Аполлон», приземлившемся на Луне.
Дискеты представляли собой съемные магнитные носители информации, в которых использовался гибкий диск, защищенный пластиковым корпусом. Он работал по тому же принципу, что и жесткий диск, но имел гораздо меньшую емкость и более низкую скорость.
Память 3D XPoint, продаваемая Intel как Optane и QuantX от Micron, представляла собой форму памяти с фазовым переходом, которая обеспечивала превосходную задержку и пропускную способность. Он продавался в двух ролях: SSD и кэш для других устройств хранения. Его скорость была примерно сравнима с твердотельными накопителями, а это означает, что опция кэширования может обеспечить значительный прирост производительности систем на основе жестких дисков в операциях чтения, удобных для кэширования.
Продукты SSD обычно считались SSD высокого класса. Однако относительно низкое поглощение в конечном итоге привело к тому, что Micron в 2021 году и Intel в 2022 году отказались от 3D XPoint, хотя устройства все еще находятся на рынок. Магнитная лента исторически использовалась в качестве архивного носителя. Хотя лента, вероятно, все еще используется в архивах, большая часть архивных данных теперь хранится на жестких дисках.
Заключение
Устройства хранения — это формы вторичной компьютерной памяти, которые могут постоянно хранить данные. Это критически важно для целей операционной системы, но также необходимо для хранения документов, фотографий, файлов и т. д. Со временем плотность хранения запоминающих устройств резко снизилась. В то же время скорость чтения и записи этих устройств хранения также значительно увеличилась, а стоимость единицы хранилища резко снизилась. Эта тенденция, по-видимому, сохранится, хотя она может замедлиться по мере приближения и достижения пределов миниатюризации.