De olika typerna av datorminne och lagring förklaras

Den första iPhone lanserades 2007 och hade 4 GB till 8 GB lagringsutrymme – där alla filer som foton och musik förvarades. Nuförtiden kan du hämta en Android-smartphone med 512 GB lagringsutrymme, 64 gånger mer än original-iPhonen.

Inom tekniken är 16 år århundraden. Men det är inte hela historien. Till exempel har minne och lagring liknande funktioner – skyddar bitar och bytes – men fungerar annorlunda.

Vad är skillnaden mellan minne, lagring och cache?

Människor använder "minne" och "lagring" som synonymer. Det är vettigt men är fel ändå. Likheten är tydlig; både innehåller data och mäts i byte, men användningen skiljer sig åt.

Lagring är fokuserat på långsiktighet, ja... Lagring. Filer förvaras där, ostört, tills de behövs. Medan minne (Random Access Memory—RAM) handlar om de data som datorer behöver komma åt snabbt. Till exempel lagras filer som används, data relaterade till öppna appar och viktiga operativsystemfiler i systemminnet. Det beror på att minnet är snabbare än lagring. Tyvärr är det också dyrare, så RAM-kapaciteten är mindre än lagring.

Men vi går före oss själva. Låt oss förklara var och en i detalj.

CPU-cacheminne

RAM står för random access memory. Som förklarats ovan är det här data lagras för att vara lättillgänglig.

Dock skapades cacheminne på 1980-talet eftersom minnet inte var tillräckligt snabbt då. Cacheminne fungerar på samma sätt som RAM men snabbare. Den ligger överst på hastighetsdiagrammen och är direkt integrerad i den centrala processorenheten (CPU) som din dator är uppbyggd kring.

Cache är blixtsnabb men kostar till och med mer än RAM. Dess små kapacitet visar det. Till exempel har de flesta datorer numera runt 8-32GB RAM. I kontrast, den snabbaste cachen, L1, har vanligtvis kilobyte lagringsutrymme, medan L3-cachen (den största) fylls på med ett dussin megabyte (även om vissa processorer nu har L3-cacher som mäter i hundratals megabyte).

Random Access Memory (RAM)

En lagrad fil, när den öppnas, kopieras till RAM. Appar som körs för närvarande och vissa delar av operativsystemet finns också där. RAM skapades i slutet av 1940-talet, vilket gjorde att data kunde lagras och hämtas i valfri ordning - därav det "slumpmässiga" namnet. RAM är "flyktig lagring". Dess innehåll raderas när enheten stängs av och strömmen slutar flöda.

Det finns många typer av RAM också.

SDRAM

Datorer sedan 1990-talet har använt Synchronous Dynamic RAM (SDRAM). Det är vad någon menar när de säger, "den här datorn har 16 GB RAM".

Många enheter använder nu DDR5 RAM (Double Data Rate 5:e generationens minne—den senaste versionen i skrivande stund) som SDRAM. Men det är fortfarande dyrt, så DDR4 förblir mainstream. Du hittar till och med äldre DDR3-moduler i äldre datorer och telefoner.

Minnesmoduler finns i två storlekar: DIMM för stationära datorer och SODIMM för bärbara och små datorer. Nyligen har en ny formfaktor, CAMM, föreslagits för bärbara datorer. CAMM har fördelar jämfört med SODIMM men är inte en utbredd standard ännu.

Nu finns det vanligtvis två typer av SDRAM: moduler eller lödda. Formfaktorer skiljer sig åt, men de fungerar likadant.

Lödt RAM-minne används i smartphones, surfplattor och vissa bärbara datorer. Moderna Apple-datorer använder också lödde RAM eftersom det kan förbättra prestandan. Bärbara datorer med lödd RAM kan ha en eller flera minnesplatser för framtida expansion, men det är ofta inte fallet. Datorer som bara använder lödd RAM kan inte uppgraderas. De kan vanligtvis anpassas vid köp, men du kan inte utöka dem senare.

Video RAM (VRAM)

Ibland kräver data högre hastigheter än SDRAM, men det handlar om mer än cachekapaciteten. Det vanligaste exemplet är grafikintensiva uppgifter – tungt spelande, videoredigering eller 3D-modellering.

Dessa behöver det passande namnet video RAM (VRAM). GDDR6X, den snabbaste typen för närvarande, överträffar DDR5:s hastigheter 20 gånger. Den är också inlödd i GPU: n, vilket säkerställer lägre latens. Tyvärr kan du inte bara köpa mer VRAM eftersom det är fastlödat diskreta grafikkort, säljs inte som moduler.

Integrerade GPU: er (iGPU) är också vanliga. De är integrerade i CPU: n och har en liten mängd dedikerat VRAM (megabyte kontra gigabyte för en dedikerad GPU). Integrerade GPU: er använder enhetligt minne, vilket är SDRAM som delas mellan CPU och iGPU. CPU: n definierar hur mycket RAM som är tillgängligt för grafik och tar tillbaka en del när det behövs. Nackdelarna med enhetligt minne är lägre bandbredd och kapacitet.

Icke-flyktigt RAM (NVRAM)

Vi sa att RAM är flyktigt, eller hur? Men det finns en felaktig benämning: Non-Volatile RAM (NVRAM). Skapad på 1960-talet, den har nackdelar jämfört med flyktigt RAM, så det senare är mer populärt.

En nyligen "framgångsrik" NVRAM var Intels och Microns Optane. Ser ut som – och ibland fungerar som – en snabbare PCIe SSD, Optane fungerade som RAM med specifika Intel-processorer. Det var inte lika snabbt som SDRAM, med prissättning och kapacitet däremellan. Tillverkare lade ner Optane 2021.

Det finns två - kanske en och en halv - mycket specifika typer av NVRAM som används ofta. Den första används med UEFI i moderna moderkort (UEFI ersätter det äldre BIOS). UEFI-inställningarna sparas i NVRAM eftersom det laddas innan någon lagring är tillgänglig. UEFI själv lagras i ett ROM-chip — mer om det inom kort.

Den "halva" typen är flyktigt RAM som använder batterier för att förbli strömförsörjd med enheten avstängd. Detta används för att hålla små mängder data som behövs för enklare uppgifter. Moderkort som fortfarande använder det äldre BIOS använder detta. Äldre spelkonsoler som använde kassetter och/eller minneskort lagrar sparade filer med hjälp av flyktigt RAM och ett batteri.

Skrivskyddat minne (ROM)

Dessa spelkassetter lagras på ROM-chips, liksom UEFI och BIOS. Alla icke-omskrivbara optiska skivor, till exempel en Blu-ray, är också en typ av ROM.

Men här och där släpper tillverkare UEFI-uppdateringar. Så hur är de "skrivskyddade" om de kan skrivas?

Dessa är Electrically Erasable ROM (EEPROM). Uppdateringar på EEPROM görs genom mycket långsamma och försiktiga processer. Det beror på att en UEFI- eller BIOS-uppdatering som gått fel kan skada ditt moderkort.

Vanligt ROM måste också skrivas. Återigen beror detaljerna på media. Till exempel kan optiska ROM-skivor skrivas till en gång, medan ROM-chips behöver industriella maskiner, för att sedan bli skrivskyddade. Programmerbar ROM (PROM) är skrivbar av billigare enheter, vilket är vanligt bland hobbyister.

Datorlagring: Från kartong till moln

Som förklarats tidigare håller lagring data långsiktigt. De första datorerna använde perforerad kartong för detta. De innehöll datorprogram och måste noggrant genomborras med en binär kod som kan läsas av maskinen – definitivt inte användarvänlig.

Magnetisk förvaring

Den första massiva utvecklingen av datorlagring skedde på 1950-talet när magnetband användes för att hålla större mängder data.

Magnetisk lagring var en bra idé, så hårddiskar byggde på det. Hårddiskar (HDD) har varit den huvudsakliga typen av datorlagring från 1960-talet fram till idag. Men även den bästa hårddiskarna behöver rörliga delar som gör enheter sårbara för skador och stöthastighet.

Flash-minne, till exempel solid-state-enheter (SSD), löser båda problemen. Den här typen av lagring är gjord av kiselchips, som RAM, och läser och skriver data elektriskt.

Extern lagring: Data On-the-Go

Alla dessa medier kallas intern lagring: saker som förvaras inuti datorn och endast används där. Men alla behöver ta data någonstans då och då.

Extern lagring är faktiskt lika gammal som själva datorerna. Perforerade kort sattes in i en kortplats, så tekniskt flyttbar lagring. Band kunde lagra permanent data, men hårddiskar kom strax efter och var betydligt bättre. Bandet var billigare att göra och mindre och blev populärt som extern media.

Först ersattes den av disketter. Optiska enheter borde ha varit nästa steg, men de omskrivbara versionerna var för dyra.

Så kunderna gick snabbt över till flashlagring. Tumenheter och externa hårddiskar eller SSD-enheter – samma som deras interna motsvarigheter, men med USB.

Molnlagring ersätter flash som extern media. Men eftersom den behöver en konstant internetanslutning kommer den inte att ersätta bärbar extern lagring helt.

Backup lagring

Slutligen finns det backuplagring. Det fungerar som alla andra lagringstyper – media är desamma. Skillnaden är avsikten: säkerhetskopiering är en felsäker.

Intern säkerhetskopiering – när det interna minnet består av två eller flera diskar som kopieras i realtid – används inte i stor utsträckning av de flesta men är avgörande för företag. Externa säkerhetskopior, som USB-hårddiskar eller SSD-enheter, nätverksansluten lagring (NAS) och till och med molnlösningar, är vanligare.

Företag som behöver enorma mängder backup-redundans tar ofta till "kall backup". Detta händer mer sällan och lagringen kopplas bort från datorer när den inte används. Märkligt nog är magnetband, som används vid "katastrofåterställning", fortfarande vanligt idag.

Cache, lagring och minne spelar alla olika roller

Cache, minne och lagring spelar alla olika men avgörande roller för att hålla din dator igång. I framtiden kommer vi sannolikt att se kapaciteten för alla dessa minnestyper öka, och forskning om detta är ett konkurrensutsatt område.