Tietokoneen muistia ja tallennustilaa on monia muotoja ja kokoja: RAM, ROM, SSD, HDD, EFI, välimuisti ja nauhavarmuuskopiot... Mutta mikä on tärkein?
Ensimmäinen iPhone julkaistiin vuonna 2007, ja siinä oli 4–8 Gt tallennustilaa, jossa kaikki tiedostot, kuten valokuvat ja musiikki, säilytettiin. Nykyään voit hankkia Android-älypuhelimen, jossa on 512 Gt tallennustilaa, 64 kertaa enemmän kuin alkuperäinen iPhone.
Tekniikassa 16 vuotta on vuosisatoja. Mutta se ei ole koko tarina. Esimerkiksi muisti ja tallennus palvelevat samanlaisia toimintoja – suojaavat bittejä ja tavuja – mutta toimivat eri tavalla.
Mitä eroa on muistilla, tallennustilalla ja välimuistilla?
Ihmiset käyttävät "muistia" ja "tallennustilaa" synonyymeinä. Se on järkevää, mutta on kuitenkin väärin. Samankaltaisuus on selvä; molemmat sisältävät tietoja ja ne mitataan tavuina, mutta käyttö vaihtelee.
Varastointi on keskittynyt pitkäaikaiseen, hyvin... Varastointi. Tiedostot säilytetään siellä ilman häiriöitä, kunnes niitä tarvitaan. Sen sijaan muistissa (random access memory – RAM) on kyse niistä tiedoista, joita tietokoneiden on käytettävä nopeasti. Esimerkiksi käytetyt tiedostot, avoimiin sovelluksiin liittyvät tiedot ja tärkeät käyttöjärjestelmätiedostot säilytetään järjestelmän muistissa. Tämä johtuu siitä, että muisti on nopeampi kuin tallennustila. Valitettavasti se on myös kalliimpi, joten RAM-muistin kapasiteetti on pienempi kuin tallennustilan.
Mutta olemme menossa itsemme edellä. Selitetään jokainen yksityiskohtaisesti.
CPU: n välimuisti
RAM tarkoittaa hajasaantimuistia. Kuten edellä on selitetty, tähän tiedot tallennetaan, jotta ne ovat helposti saatavilla.
Välimuisti luotiin kuitenkin 1980-luvulla, koska muisti ei ollut tarpeeksi nopea silloin. Välimuisti toimii samalla tavalla kuin RAM, mutta nopeammin. Se sijaitsee nopeustaulukoiden kärjessä ja on integroitu suoraan keskusyksikköön (CPU), jonka ympärille tietokoneesi on rakennettu.
Välimuisti on salamannopea, mutta maksaa jopa enemmän kuin RAM. Sen pienet kapasiteetit osoittavat sen. Esimerkiksi useimmissa tietokoneissa on nykyään noin 8-32 Gt RAM-muistia. Verrattuna, nopeimmassa välimuistissa L1 on yleensä kilotavuja tallennustilaa, kun taas L3-välimuisti (suurin) kasvaa noin kymmenellä megatavulla (vaikka joissakin suorittimissa on nyt L3-välimuistit satoja megatavuja).
Random Access Memory (RAM)
Kun tallennettu tiedosto avataan, se kopioidaan RAM-muistiin. Siellä on myös tällä hetkellä käynnissä olevia sovelluksia ja joitakin käyttöjärjestelmän osia. RAM luotiin noin 1940-luvun lopulla, mikä mahdollistaa tietojen tallentamisen ja hakemisen missä tahansa järjestyksessä – tästä syystä "satunnainen" nimi. RAM on "haihtuvaa tallennustilaa". Sen sisältö poistetaan, kun laite sammutetaan, ja virta lakkaa kulkemasta.
RAM-muistia on myös monenlaisia.
SDRAM
Tietokoneet ovat käyttäneet 1990-luvulta lähtien SDRAM-muistia (Synchronous Dynamic RAM). Tätä joku tarkoittaa sanoessaan, että "tässä tietokoneessa on 16 Gt RAM-muistia".
monet laitteet käyttävät nyt DDR5 RAM-muistia (Double Data Rate 5th Generation -muisti – viimeisin versio kirjoitushetkellä) SDRAM-muistina. Se on kuitenkin edelleen kallis, joten DDR4 on edelleen valtavirta. Löydät jopa vanhempia DDR3-moduuleja vanhemmista tietokoneista ja puhelimista.
Muistimoduuleja on saatavana kahdessa koossa: DIMM pöytäkoneille ja SODIMM kannettaville tietokoneille ja pienille tietokoneille. Äskettäin kannettaville tietokoneille on ehdotettu uutta muototekijää, CAMM. CAMM: lla on etuja SODIMMiin verrattuna mutta se ei ole vielä laajalle levinnyt standardi.
Nyt SDRAM-muistia on tyypillisesti kahden tyyppisiä: moduuleja tai juotettuja. Muototekijät vaihtelevat, mutta ne toimivat samalla tavalla.
Juotettua RAM-muistia käytetään älypuhelimissa, tableteissa ja joissakin kannettavissa tietokoneissa. Myös nykyaikaiset Apple-tietokoneet käyttävät juotettu RAM, koska se voi parantaa suorituskykyä. Juotetulla RAM-muistilla varustetuissa kannettavissa tietokoneissa voi olla yksi tai useampi muistipaikka tulevaa laajentamista varten, mutta näin ei useinkaan ole. Tietokoneita, jotka käyttävät vain juotettua RAM-muistia, ei voida päivittää. Niitä voidaan yleensä muokata oston yhteydessä, mutta niitä ei voi laajentaa myöhemmin.
Video RAM (VRAM)
Joskus data vaatii nopeampia nopeuksia kuin SDRAM, mutta siinä on muutakin kuin välimuistin kapasiteetti. Yleisin esimerkki on grafiikkaa vaativat tehtävät – raskas pelaaminen, videoeditointi tai 3D-mallinnus.
Nämä tarvitsevat osuvasti nimetyn video-RAM-muistin (VRAM). GDDR6X, tällä hetkellä nopein tyyppi, ylittää DDR5:n nopeudet 20-kertaisesti. Se on myös juotettu GPU: hun, mikä varmistaa alhaisemman latenssin. Valitettavasti et voi vain ostaa lisää VRAM-muistia, koska se on juotettu erilliset näytönohjaimet, ei myydä moduuleina.
Integroidut GPU: t (iGPU) ovat myös yleisiä. Ne on integroitu suorittimeen, ja niissä on pieni määrä omistettua VRAM-muistia (megatavuja verrattuna gigatavuihin erilliselle GPU: lle). Integroidut GPU: t käyttävät yhtenäistä muistia, joka on suorittimen ja iGPU: n välillä jaettua SDRAM-muistia. Prosessori määrittää, kuinka paljon RAM-muistia on käytettävissä grafiikkaa varten, ja ottaa osan takaisin tarvittaessa. Yhtenäisen muistin haittoja ovat pienempi kaistanleveys ja kapasiteetti.
Haihtumaton RAM (NVRAM)
Sanoimme, että RAM on epävakaa, eikö? Mutta on väärä nimitys: Haihtumaton RAM (NVRAM). 1960-luvulla luodulla siinä on haittoja verrattuna haihtuvaan RAM-muistiin, joten jälkimmäinen on suositumpi.
Äskettäin "onnistunut" NVRAM oli Intelin ja Micronin Optane. Optane näytti nopeammalta PCIe SSD: ltä ja toimi toisinaan RAM-muistina tietyillä Intel-suorittimilla. Se ei ollut yhtä nopea kuin SDRAM, hinnoittelu ja kapasiteetti myös siinä välissä. Valmistajat lopettivat Optanen vuonna 2021.
On olemassa kaksi – ehkä puolitoista – hyvin erityistä NVRAM-tyyppiä, joita käytetään laajalti. Ensimmäinen on käytössä UEFI nykyaikaisissa emolevyissä (UEFI korvaa vanhemman BIOSin). UEFI-asetukset säilytetään NVRAMissa, koska se latautuu ennen kuin tallennustilaa on käytettävissä. Itse UEFI on tallennettu ROM-sirulle - siitä lisää pian.
"Half"-tyyppi on haihtuva RAM, joka käyttää akkuja, jotta se pysyy vireenä laitteen ollessa pois päältä. Tätä käytetään säilyttämään pieniä tietomääriä, joita tarvitaan yksinkertaisempiin tehtäviin. Emolevyt, jotka käyttävät edelleen vanhempaa BIOSia, käyttävät tätä. Vanhemmat pelikonsolit, joissa käytettiin kasetteja ja/tai muistikortteja, tallentavat tallennustiedostoja haihtuvan RAM-muistin ja akun avulla.
Vain lukumuisti (ROM)
Nämä pelikasetit on tallennettu ROM-siruille, samoin kuin UEFI ja BIOS. Mikä tahansa ei-uudelleenkirjoitettava optinen levy, kuten Blu-ray, on myös eräänlainen ROM-levy.
Mutta siellä täällä valmistajat julkaisevat UEFI-päivityksiä. Joten miten ne ovat "vain luku", jos ne voidaan kirjoittaa?
Nämä ovat Electrically Erasable ROM (EEPROM). EEPROM-päivitykset tehdään erittäin hitaiden ja huolellisten prosessien kautta. Tämä johtuu siitä, että virheellinen UEFI- tai BIOS-päivitys voi vahingoittaa emolevyäsi.
Tavallinen ROM on myös kirjoitettava. Jälleen yksityiskohdat riippuvat mediasta. Esimerkiksi optiset ROM-levyt voidaan kirjoittaa kerran, kun taas ROM-sirut tarvitsevat teollisia koneita, jolloin niistä tulee vain luku -muotoisia. Ohjelmoitavat ROM-levyt (PROM) ovat kirjoitettavissa halvemmilla laitteilla, jotka ovat yleisiä harrastajien keskuudessa.
Tietokoneen tallennustila: Cardboardista pilveen
Kuten aiemmin selitettiin, tallennus säilyttää tiedot pitkällä aikavälillä. Ensimmäiset tietokoneet käyttivät tähän rei'itettyä pahvia. Ne sisälsivät tietokoneohjelmia, ja ne oli lävistettävä huolellisesti koneen luettavalla binäärikoodilla – ei varmastikaan käyttäjäystävällistä.
Magneettinen varastointi
Ensimmäinen massiivinen kehitys tietokonetallennustilassa tapahtui 1950-luvulla, kun magneettinauhaa käytettiin säilyttämään suurempia tietomääriä.
Magneettinen tallennus oli loistava idea, joten kiintolevyt rakennettiin sen varaan. Kiintolevyasemat (HDD) ovat olleet tietokoneen pääasiallinen tallennusmuoto 1960-luvulta tähän päivään asti. Mutta jopa parhaat kiintolevyt tarvitsevat liikkuvia osia, jotka tekevät laitteista alttiita vaurioille ja törmäysnopeudelle.
Flash-muisti, kuten solid-state-asemat (SSD-levyt), ratkaisee molemmat ongelmat. Valmistettu piisiruista, kuten RAM-muistista, tämäntyyppinen tallennuslaite lukee ja kirjoittaa tietoja sähköisesti.
Ulkoinen tallennustila: Data On-the-Go
Kaikkea tätä mediaa kutsutaan sisäiseksi tallennustilaksi: tavaraa, jota pidetään tietokoneen sisällä ja käytetään vain siellä. Mutta jokaisen on vietävä tietoja jonnekin silloin tällöin.
Ulkoinen tallennustila on itse asiassa yhtä vanha kuin tietokoneet itse. Rei'itetyt kortit laitettiin aukkoon, joten teknisesti irrotettava säilytystila. Nauhoille voitiin tallentaa pysyvää dataa, mutta kiintolevyt tulivat pian sen jälkeen ja olivat huomattavasti parempia. Nauha oli halvempi valmistaa ja pienemmistä tuli suosittu ulkoisena mediana.
Ensin se korvattiin levykkeillä. Optiset asemat olisi pitänyt olla seuraava askel, mutta uudelleenkirjoitettavat versiot olivat liian kalliita.
Niinpä asiakkaat siirtyivät nopeasti flash-tallennustilaan. Peukaloasemat ja ulkoiset kiintolevyt tai SSD-levyt – samat kuin sisäiset vastineet, mutta USB: llä.
Pilvitallennus korvaa flashin ulkoisena tietovälineenä. Koska se kuitenkin tarvitsee jatkuvan Internet-yhteyden, se ei korvaa kannettavaa ulkoista tallennustilaa kokonaan.
Varmuuskopiointi
Lopuksi on varmuuskopiointitilaa. Se toimii kuten mikä tahansa muu tallennustyyppi – mediat ovat samat. Ero on tarkoituksellinen: varmuuskopiointi on vikasietoinen.
Useimmat ihmiset eivät käytä sisäistä varmuuskopiointia – kun sisäinen tallennustila on kahta tai useampaa levyä, joita kopioidaan reaaliajassa –, mutta se on elintärkeää yrityksille. Ulkoiset varmuuskopiot, kuten USB-kiintolevyt tai SSD-levyt, verkkoon liitetty tallennustila (NAS) ja jopa pilviratkaisut, ovat yleisempiä.
Yritykset, jotka tarvitsevat valtavia määriä varmuuskopioiden redundanssia, turvautuvat usein "kylmään varmuuskopiointiin". Tämä tapahtuu harvemmin, ja tallennustila irrotetaan tietokoneista, kun sitä ei käytetä. Kummallista kyllä, "katastrofipalautuksessa" käytetty magneettinauha on edelleen yleinen nykyään.
Välimuisti, tallennus ja muisti toimivat eri rooleissa
Välimuistilla, muistilla ja tallennustilalla on erilainen, mutta tärkeä rooli tietokoneesi pitämisessä käynnissä. Tulevaisuudessa näemme todennäköisesti kaikkien näiden muistityyppien kapasiteetin kasvavan, ja tämän tutkiminen on kilpailualuetta.