Pojem pamäť je viacvýznamový a môže sa viazať k rozličným častiam počítača, pretože počítač využíva rôzne druhy pamätí. Pamäte zohrávajú v počítači nezastupiteľnú úlohu, slúžia na uloženie informácií a inštrukcií vstupujúcich do počítača, medzivýsledkov, výstupných údajov, ale aj grafických informácií. Počítač si ukladá dáta a programy do pamäte.
Preto, aby počítač dokázal efektívne pracovať s dátami a programami, je vybavený súhrnom zariadení, ktoré spoločne nazývame pamäťové zariadenia. Ich hlavnou úlohou je uchovávanie dát.
Základné parametre a jednotky počítačovej pamäte
Pri riešení praktických výpočtových, informačných a projektovacích systémov je okrem iného dôležitá aj pamäťová kapacita. Kapacita pamäte je daná jej veľkosťou, t.j. množstvom informácií, ktoré možno do pamäte uložiť. Základnou jednotkou počítačovej pamäti je bajt (byte, skratka B). Ide o pamäťovú jednotku, ktorá je schopná uschovať jeden znak (napr. písmeno). Jednotkou kapacity pamäte je 1 bit, častejšie BYTE a jeho násobky.
Pre názornejšiu predstavu, aké množstvo informácií je možné uložiť do počítačovej pamäti, možno kapacitu pamäti porovnať s veľkosťou strany. Normalizovaná strana textu napísaná na písacom stroji obsahuje 30 riadkov po 60 znakov. Dohromady to je 1800 znakov na stránku, teda l800 B počítačovej pamäti. Maximálny rozsah pamäti sa vyjadruje v počte bajtov, ktorý je vždy mocninou dvojky.
Ďalším dôležitým parametrom pamätí je ich prístupová doba, t. j. čas, za ktorý sa údaj z pamäte prečíta. Prístupová doba udáva čas, ktorý ubehne od zadania požiadavku na získanie dát, do začiatku ich skutočného čítania.
Rozdelenie počítačových pamätí
Počítače využívajú rôzne druhy pamätí, ktoré sú navrhnuté tak, aby vyhovovali rozdielnym požiadavkám na rýchlosť, kapacitu a trvácnosť uchovávania dát.
Podľa umiestnenia: Vnútorné a Vonkajšie pamäte
- Vnútorná pamäť: Nachádza sa priamo na základnej doske alebo na prídavných kartách. Jej výhodou je, že je neporovnateľne rýchlejšia (majú nižšiu prístupovú dobu) ako vonkajšie pamäte.
- Vonkajšia pamäť (užívateľská): Slúži na dlhodobé uchovávanie údajov a programov v dobe, kedy je počítač vypnutý. Vonkajšie pamäte slúžia na trvalé uchovávanie informácií a sú predstavované periférnymi jednotkami a pamäťovými médiami. Majú naopak veľkú kapacitu, ale nízku rýchlosť, resp. dlhý prístupový čas.
Podľa energetickej závislosti
- Energeticky závislé pamäte: Uchovávajú informácie iba pokiaľ sú pod napätím. Po vypnutí počítača sa informácie z nich strácajú.
- Energeticky nezávislé pamäte: Uchovajú informácie aj po vypnutí počítača.
Podľa technologického hľadiska a prístupu k dátam
- Pamäte s možnosťou čítania i zápisu údajov (RWM - RAM): Umožňujú nielen čítať, ale aj zapisovať informácie.
- Pamäte s možnosťou len čítania (ROM - Read Only Memory): Slúžia len na čítanie údajov, ich obsah nie je možné meniť užívateľom.
- Pamäte s ľubovoľným výberom (RAM - Random Access Memory): Každý byte má svoju adresu. Nastavením adresy môžeme okamžite sprístupniť ktorýkoľvek údaj nezávisle na poradí, v akom boli uložené.
- Asociatívna pamäť (CAM - Content Addressable Memory): Je tiež pamäť s ľubovoľným výberom, avšak záznamy v nej sa nesprístupňujú udaním adresy, ale udaním vlastnosti uložených dát.
- Sekvenčné pamäte (SAM - Sequential Access Memory): Na lokalizovanie miesta, kde sa informácia fyzicky nachádza, je potrebné postupné čítanie.
Vnútorné pamäte
Vnútorné pamäte počítača tvoria viaceré druhy pamäte, ktoré sú umiestnené v základnej jednotke a sú kľúčové pre rýchlu a efektívnu prevádzku systému.
Operačná pamäť (RAM)
Operačná pamäť, ktorá je typu RAM (Random Access Memory = pamäť s priamym prístupom), slúži na uchovávanie údajov a programov počas činnosti počítača. Z RAM pamäti je možné informácie nielen čítať, ale aj zapisovať ich do nej. Je energeticky závislá, čo znamená, že po prerušení dodávky elektrického prúdu alebo po vypnutí počítača sa všetky údaje, ktoré obsahovala, vymažú. Preto pred vypnutím je potrebné uložiť údaje z operačnej pamäte na disk. Beží v nej operačný systém a ostatné spustené programy či procesy.
Operačná pamäť je tvorená integrovanými obvodmi a kremíkovými čipmi, pričom v každom sa nachádzajú milióny tranzistorov a kondenzátorov. Je štruktúrovaná pomocou stĺpcov a riadkov. Jej veľkosť a výkon majú priamy vplyv na to, koľko a akých programov môžete naraz spustiť. Veľkou prednosťou operačnej pamäte oproti ostatným druhom pamätí (napr. oproti pevnému disku) je jej rýchlosť. Dáta do nej totiž možno uložiť/z nej načítať niekoľkonásobne rýchlejšie, ako by bolo možné napríklad pri použití pevného disku.
Typy a parametre RAM
- Generácia pamäte: V súčasnosti sa takmer výlučne používajú modely DDR3, v niektorých netbookoch a starších počítačoch DDR2. Čoskoro by však mali nastúpiť nové DDR4 moduly. Novšia pamäť je rýchlejšia (frekvencia aj dátová priepustnosť), má nižšiu spotrebu vďaka vyššej hustote integrácie a je dostupná aj vo väčších kapacitách.
- DDR (Double Data Rate) RAM: Má dvojnásobný dátový tok medzi pamäťou a procesorom oproti starším SDRAM. DDR SDRAM má oproti staršej verzii dvojnásobný prenos dát pri rovnakej frekvencii, pretože dáta sa prenášajú aj po nábehovej, aj po zostupnej hrane signálu.
- RDRAM (Rambus DRAM): RIMM moduly komunikujú rýchlosťou 2x400MHz a vždy sa používajú v páre.
- Kapacita operačnej pamäte: Udáva sa v gigabajtoch (GB). Dnešné minimum u bežných notebookoch je 3 GB, obvykle sa stretávame s kapacitou 4 GB. Nezabúdajte, že pre adresovanie viac ako 3 GB RAM je potrebný 64-bitový operačný systém.
- Rýchlosť: Môže byť uvádzaná frekvenciou (napr. DDR2 pamäte do 1 066 MHz, DDR3 od 1 066 do 2 000 MHz) alebo dátovou priepustnosťou. Čím je frekvencia vyššia, tým lepšie.
Rozšírená a virtuálna pamäť
Počítače AT, 386, 486 bývajú často vybavené pamäťou RAM o celkovej kapacite väčšej než 1 MB. Pamäť adresovaná nad 1 MB sa nazýva rozšírená pamäť. Pre využívanie rozšírenej pamäti sa počítač vybavuje špeciálnym technickým a programovým vybavením. Existuje viacero spôsobov využívania rozšírenej pamäti, napríklad Expanded Memory (EMS - Expanded Memory Standard, alebo LIM EMS) a Extended Memory (XMS). Tieto štandardy sú využívané rozsiahlymi programami a slúžia programovacím systémom pre prácu s databázami, tabuľkami apod. V rozšírenej pamäti môže byť umiestnená aj časť operačného systému.
Často je vhodné v pamäti RAM vyhradiť tzv. virtuálny disk. Virtuálny disk je oblasť pamäte, ktorá sa použije namiesto skutočného disku pre zápis súboru. Do nej sa môžu ukladať pracovné súbory pri práci niektorých programov. Použitím virtuálneho disku zrýchlime prácu týchto programov, pretože zápis informácií do pamäti RAM a čítanie z pamäti RAM prebieha o mnoho rýchlejšie než zápis alebo čítanie z disku. U počítačov vybavených rozšírenou pamäťou je vhodné umiestniť virtuálny disk do rozšírenej pamäti.
Ako funguje pamäť počítača - Kanawat Senanan
Statická a Dynamická RAM
- Static RAM (SRAM): Statické pamäte sa používajú v registroch cache.
- Dynamic RAM (DRAM): Obsah dynamickej pamäte musí byť obnovovaný (refresh).
Technológie zvýšenia výkonu RAM
Technológie ako Dual Channel (alebo Triple Channel) sú zamerané na zníženie latencie a zvýšenie dátovej priepustnosti RAM zrýchlením komunikácie medzi samotnou pamäťou a jej radičom. Vyžaduje podporu základnou doskou i procesorom, a musia byť v počítači umiestnené minimálne dva (tri pri Triple Channel) pamäťové moduly rovnakej veľkosti, frekvencie a ďalších parametrov.
Pamäť ROM (Read Only Memory)
Pamäť ROM je pamäť, z ktorej môžeme len čítať. Tieto pamäte sa raz naprogramujú (väčšinou to urobí výrobca čipu) a potom sa už ich obsah nemení. Sú energeticky nezávislé, čiže dáta sa z nich nestratia ani po vypnutí počítača. Slúži na uchovanie základného programu, ktorý umožňuje komunikáciu počítača s vonkajšími zariadeniami, prípadne môže obsahovať operačný systém.
V pamäti ROM počítača je špeciálny štartovací program. Tento program je po zapnutí počítača do siete automaticky spustený a zavedie do pamäti operačný systém, tak oživí hardware počítača a s počítačom je možné začať pracovať. Štartovací program je súčasťou základného programu osobného počítača, ktorý sa nazýva BIOS (Basic Input Output System).
CMOS pamäť
CMOS pamäť je malá pamäť, ktorá sa vyznačuje malou spotrebou elektrickej energie. Je napájaná z batérie. V tejto pamäti sú uchované základné informácie o konfigurácii počítača (dátum a čas, jednotlivé časti počítača). Zmena obsahu pamäte sa robí pomocou SETUP programu.
Cache pamäť (Vyrovnávacia pamäť)
Cache pamäť je špeciálnym typom pamäte RWM. Používa ju procesor na uloženie údajov, ktoré musia byť neskôr rýchlo prístupné (rýchlejšie ako z operačnej pamäte), čím sa zvýši rýchlosť počítača. Cache pamäte sa zapájajú pred operačné pamäte ako malé a rýchle prechodové pamäte. Prístup k malej vyrovnávacej pamäti je podstatne rýchlejší ako pri veľkých, trochu pomalších operačných pamätiach.
Vyrovnávacie pamäte sa využívajú aj tam, kde rýchlejšie jednotky počítača spolupracujú s pomalšími, napr. ak základná jednotka vysiela údaje vysokou rýchlosťou do tlačiarne, ktorá ich ale môže vytlačiť len pomerne malou rýchlosťou. V tomto prípade preberá vyrovnávacia pamäť údaje vysokou rýchlosťou, zapamätá ich a vysiela do tlačiarne takou rýchlosťou, akou ich vie tlačiareň spracovať.
Dnešné procesory používajú viac úrovní cache pamäte:
- L1 cache: Je priamo na čipe (malá kapacita, veľmi rýchla).
- L2 a L3 cache: Sa nachádzajú na doske (kapacita až do niekoľko MB).
Vonkajšie pamäte
Vonkajšie pamäte počítača umožňujú zaznamenávať dáta, opäť ich čítať a v prípade potreby uchovávať trvalo. Sú na rozdiel od vnútorných pamätí pomalšie, no disponujú výrazne väčšou kapacitou.
Využívajú princíp magnetickej polarizácie miniatúrnych častíc, ktoré sú nanesené na médiu; pri zapisovaní údajov získavajú častice pomocou zapisovacieho zariadenia príslušnú magnetickú orientáciu. Nevýhodou je, že polarizácia môže byť narušená pôsobením vonkajšieho magnetického poľa.
Disketová jednotka a disketa
Disketová jednotka a disketa tvorili v minulosti bežnú vonkajšiu pamäť. Disketa (často sa jej hovorí pružný disk, alebo floppy disc) je nosičom informácií, uchovávaným mimo počítača. Pri zápise alebo čítaní informácií sa vkladala do disketovej jednotky. Na disketu bolo možné informácie zaznamenať (zapísať) a uchovávať ich dlho. Zaznamenané informácie zostávali bez zmeny, pokiaľ neboli prepísané inými. Pri výstupe dát boli informácie predávané z operačnej pamäte počítača a zapisované na disketu. Pri čítaní vstupovali informácie z diskety do operačnej pamäte.
Streamer
K zálohovaniu súborov sa taktiež používa špeciálna magnetická pásková jednotka - streamer. Je to však pomerne drahé zariadenie.
tags: #dip #pocitacova #pamat