Co je paměťové zařízení?

Jednou z kritických vlastností počítače je schopnost trvale ukládat soubory, dokumenty, práci, obrázky reklam. Opravdu všechna data, která si budete chtít ponechat. Bohužel primární paměť, kterou počítač má – systémová RAM a mezipaměť CPU – je nestálá. Nestálá paměť ztratí všechna data, která uchovává, když se počítač vypne. I když je to dobré pro bezpečnost a stabilitu, znamená to také, že primární paměť nelze použít pro trvalé úložiště.

K uspokojení této potřeby je vyžadována sekundární paměť. Sekundární paměť pokrývá zařízení pro dlouhodobé ukládání dat, která jsou energeticky nezávislá, což znamená, že neztrácejí data, když je počítač vypnutý. Tato paměť je obecně ponechána trvale připojená k počítačům, obvykle úložným zařízením. Technicky lze stejnou třídu paměťových zařízení použít také jako terciární nebo kvartérní paměť. Tedy úložná zařízení, která nejsou připojena, ale počítač se připojit může. A úložná zařízení, která spolu nesouvisí a potřebují ruční zásah člověka, aby k nim měl počítač přístup. Úložná zařízení mohou být primárně určena jako statická. Mohou však být také odnímatelné.

Moderní úložná zařízení

Magnetická paměťová média, konkrétně HDD nebo pevné disky, jsou již dlouhou dobu standardním paměťovým zařízením. Nabízejí vysoké kapacity při nízkých nákladech, ale mají omezený výkon při čtení a zápisu kvůli závislosti na pohyblivých částech. U pevných disků jsou magnetická pole v plotně disku zarovnána nebo nesprávně zarovnána se zapisovací hlavou. Magnetická pole lze poté znovu přečíst čtecí hlavou.

Nastupujícím králem úložných médií jsou SSD nebo disky SSD. Využívají vysokorychlostní flash paměť, která může pracovat mnohem rychleji než HDD. Do té míry, že obvykle používají jinou, rychlejší přepravní sběrnici, protože sběrnice SATA III vhodná pro HDD může být zcela nasycena SSD. Klíčem k rychlosti SSD je to, že nemají žádné pohyblivé části, protože k ukládání dat používají pečlivě navržené elektronické obvody.

Bohužel, protože se jedná o špičkovou technologii, mají SSD disky vyšší cenu. To je však mnohem méně závažné než před několika lety, když vezmeme v úvahu kapacity 2 TB nebo méně. USB flash disky a externí USB SSD také používají flash paměť. Ačkoli to obvykle omezuje šířka pásma připojení USB.

Optická paměťová média, jako jsou CD, DVD a Blu-ray, jsou poněkud podobná HDD. Ačkoli namísto magnetismu a čtecích hlav mění chování čtecího laseru fyzické drážky na disku. Optická média trpí stejnými rychlostními omezeními jako HDD kvůli použití pohyblivých částí. Každá uvedená generace má zvýšenou kapacitu díky nově vynalezeným trikům a snížení vlnové délky laseru. Menší vlnová délka laseru znamená, že lze detekovat více menších drážek. Mohou být zabaleny blíže k sobě, což zvyšuje skladovací kapacitu.

Historická paměťová zařízení

Jednou z prvních technických forem skladování by byl děrný štítek. Ty byly primárně používány pro zadávání a výstup dat, ale vzhledem k tomu, že data by byla trvale uložena na děrném štítku, technicky se to počítá. Od počítače by se však obecně neočekávalo, že bude číst výsledek výstupu z jiného počítače.

Paměť jádra lana byla stará forma ROM, která byla vyrobena propletením vodivého vedení skrz nebo kolem řady magnetických kroužků. Kódování dat bylo napevno zakódováno v procesu tkaní tak, že magnetický prstenec procházel skrz nebo kolem, takže nebylo možné aktualizovat. Tato vzpomínka byla použita na kosmické lodi Apollo, která přistála na Měsíci.

Diskety byly formou vyměnitelných magnetických paměťových médií, které používaly pružný disk chráněný v plastovém pouzdře. Fungoval na stejném principu jako pevný disk, ale měl mnohem menší kapacitu a nižší rychlost.

Paměť 3D XPoint, prodávaná jako Optane od Intelu a QuantX od Micronu, byla formou paměti se změnou fáze, která nabízela vynikající latenci a propustnost. Prodával se ve dvou rolích, SSD a mezipaměti pro další úložná zařízení. Jeho rychlost byla zhruba srovnatelná s SSD, což znamená, že možnost ukládání do mezipaměti by mohla poskytnout výrazné zvýšení výkonu systémů založených na HDD v operacích čtení šetrných k mezipaměti.

Produkty SSD byly obecně považovány za špičkové SSD. Relativně nízký příjem však nakonec způsobil, že Micron v roce 2021 opustil 3D XPoint a v roce 2022 Intel, ačkoli zařízení jsou stále na trhu. Magnetická paměťová páska se historicky používala jako archivní médium. Zatímco páska se pravděpodobně stále „používá“, většina archivních dat je nyní uložena na HDD.

Závěr

Paměťová zařízení jsou formy sekundární počítačové paměti, která může trvale ukládat data. To je zásadní pro účely operačních systémů, ale je také potřeba pro ukládání dokumentů, fotografií, souborů atd. Postupem času se hustota úložiště úložných zařízení dramaticky snížila. Zároveň se také výrazně zvýšila rychlost čtení a zápisu těchto úložných zařízení a výrazně se snížily náklady na jednotku úložiště. Zdá se, že tento trend bude obecně pokračovat, i když se může zpomalit, jak se budou blížit a dosahovat limity miniaturizace.