Čo je pamäťové zariadenie?

Jednou z kritických funkcií počítača je schopnosť natrvalo ukladať súbory, dokumenty, prácu, obrázky reklám. Naozaj akékoľvek údaje, ktoré si chcete ponechať. Bohužiaľ, primárna pamäť, ktorú má počítač – systémová RAM a vyrovnávacia pamäť CPU – je nestála. Nestála pamäť stratí všetky dáta, ktoré sú v nej uložené, keď sa počítač vypne. Aj keď je to dobré pre bezpečnosť a stabilitu, znamená to tiež, že primárnu pamäť nemožno použiť na trvalé ukladanie.

Na splnenie tejto potreby je potrebná sekundárna pamäť. Sekundárna pamäť pokrýva zariadenia na dlhodobé ukladanie dát, ktoré sú energeticky nezávislé, čo znamená, že nestratia dáta, keď je počítač vypnutý. Táto pamäť je vo všeobecnosti ponechaná natrvalo pripojená k počítačom, zvyčajne úložným zariadeniam. Technicky môže byť rovnaká trieda pamäťových zariadení použitá aj ako terciárna alebo kvartérna pamäť. Ide o úložné zariadenia, ktoré nie sú pripojené, ale počítač sa môže pripojiť. A úložné zariadenia, ktoré spolu nesúvisia a potrebujú manuálny ľudský zásah, aby mal počítač prístup. Úložné zariadenia môžu byť primárne určené ako statické. Môžu však byť aj odnímateľné.

Moderné úložné zariadenia

Magnetické pamäťové médiá, konkrétne HDD alebo pevné disky, sú štandardným pamäťovým zariadením už dlhú dobu. Ponúkajú vysoké kapacity pri nízkych nákladoch, ale majú obmedzený výkon pri čítaní a zápise v dôsledku spoliehania sa na pohyblivé časti. V pevných diskoch sú magnetické polia v platni disku zarovnané alebo nesprávne zarovnané so zapisovacou hlavou. Magnetické polia je potom možné znovu prečítať čítacou hlavou.

SSD alebo Solid-State Drives sú novým kráľom pamäťových médií. Využívajú vysokorýchlostnú pamäť Flash, ktorá dokáže pracovať oveľa rýchlejšie ako HDD. Do tej miery, že zvyčajne používajú inú, rýchlejšiu prepravnú zbernicu, pretože zbernica SATA III vhodná pre HDD môže byť úplne nasýtená SSD. Kľúčom k rýchlosti SSD diskov je, že nemajú žiadne pohyblivé časti, pretože na ukladanie údajov používajú starostlivo navrhnuté elektronické obvody.

Bohužiaľ, keďže ide o špičkovú technológiu, majú SSD disky vyššiu cenu. To je však oveľa menej závažné ako pred niekoľkými rokmi, keď sa berie do úvahy kapacita 2 TB alebo menej. USB flash disky a externé USB SSD disky tiež používajú flash pamäť. Aj keď to zvyčajne obmedzuje šírka pásma pripojenia USB.

Optické pamäťové médiá, ako sú CD, DVD a Blu-ray, sú do istej miery podobné HDD. Hoci namiesto magnetizmu a čítacích hláv, fyzické drážky na disku menia správanie čítacieho lasera. Optické médiá trpia rovnakými obmedzeniami rýchlosti ako HDD v dôsledku používania pohyblivých častí. Každá uvedená generácia má zvýšenú kapacitu vďaka novo vynájdeným trikom a znížením vlnovej dĺžky lasera. Menšia vlnová dĺžka lasera znamená, že je možné zistiť viac menších drážok. Môžu byť zabalené bližšie k sebe, čím sa zvýši skladovacia kapacita.

Historické pamäťové zariadenia

Jednou z prvých technických foriem skladovania by bol dierny štítok. Tie sa primárne používali na zadávanie a výstup dát, ale vzhľadom na to, že dáta budú natrvalo uložené na diernom štítku, technicky sa to počíta. Vo všeobecnosti by sa však neočakávalo, že počítač prečíta výstupný výsledok z iného počítača.

Pamäť jadrového lana bola stará forma ROM, ktorá bola vyrobená prepletením vodivého vedenia cez alebo okolo série magnetických krúžkov. Kódovanie údajov bolo napevno zakódované v procese tkania tak, že magnetický krúžok prechádzal cez alebo okolo, čo znemožňovalo aktualizáciu. Táto pamäť bola použitá na kozmickej lodi Apollo, ktorá pristála na Mesiaci.

Diskety boli formou vymeniteľného magnetického pamäťového média, ktoré využívalo pružný disk chránený v plastovom obale. Pracoval na rovnakých princípoch ako pevný disk, ale mal oveľa menšiu kapacitu a nižšiu rýchlosť.

Pamäť 3D XPoint, predávaná ako Optane od Intelu a QuantX od Micron, bola formou pamäte so zmenou fázy, ktorá ponúkala vynikajúcu latenciu a priepustnosť. Predával sa v dvoch rolách, SSD a cache pre iné úložné zariadenia. Jeho rýchlosť bola zhruba porovnateľná s SSD, čo znamená, že možnosť ukladania do vyrovnávacej pamäte by mohla poskytnúť výrazné zvýšenie výkonu systémov založených na HDD pri operáciách čítania, ktoré sú vhodné pre vyrovnávaciu pamäť.

Produkty SSD boli všeobecne považované za špičkové SSD. Relatívne nízka spotreba však nakoniec spôsobila, že Micron v roku 2021 opustil 3D XPoint a v roku 2022 Intel, hoci zariadenia sú stále na trhu. Magnetická pamäťová páska sa historicky používala ako archívne médium. Zatiaľ čo páska sa pravdepodobne stále „používa“, väčšina archívnych údajov je teraz uložená na pevných diskoch.

Záver

Pamäťové zariadenia sú formy sekundárnej počítačovej pamäte, ktorá dokáže natrvalo ukladať dáta. Toto je rozhodujúce pre účely operačných systémov, ale je to potrebné aj na ukladanie dokumentov, fotografií, súborov atď. Postupom času sa hustota úložiska úložných zariadení dramaticky znížila. Zároveň sa výrazne zvýšila rýchlosť čítania a zápisu týchto úložných zariadení a výrazne sa znížili náklady na jednotku úložného priestoru. Zdá sa, že tento trend bude vo všeobecnosti pokračovať, hoci sa môže spomaliť, keď sa priblížia a dosiahnu limity miniaturizácie.