В компьютерах используется несколько технологий хранения данных, которые включают электронную память типа RAM (random-access memory) и физические носители – магнитная пленка, жесткий и оптические диски. Все эти хранилища данных разбиты на группы, каждая из которых занимает свое место в иерархии по скорости, емкости и стоимости. Как вы понимаете, по этим характеристикам можно легко узнать производительность компьютера. В зависимости от этих факторов различные типы памяти компьютера занимают в иерархической лестнице более высокие (быстрая и дорогая оперативная память) или более низкие места (медленная, но емкая память на физических носителях).

Основная память: кэш

Память самого высокого уровня интегрируется в чипы с микропроцессором – как правило это центральный процессор компьютера или ЦПУ. Этот дорогой, но очень быстрый тип памяти получил название «кэш память процессора» или просто «кэш». Хотя кэш память в основном имеет наименьшую емкость в сравнении с другими устройствами хранения данных, она значительно быстрее всех остальных типов памяти, так как работает на самых высоких частотах и находится ближе всех к ядру процессора. Когда процессор обрабатывает данные, для их оперативного хранения он использует кэш память, на тот случай если запущенной программе быстро понадобится определенный блок данных. Такой алгоритм позволяет высвободить процессорное время, так как не требуется ожидать, когда через контроллер поступят данные из оперативной памяти RAM. В последних версиях процессоров интегрируют по 2-3 блока кэш памяти разных уровней, общей емкостью не более 16 мегабайт (больше и не надо). К сожалению это приводит к дополнительному нагреву процессора. В этой статье говорится о том, как узнать температуру процессора

Основная память: RAM

Перед тем, как компьютер запустит программу или выдаст запрос на получение данных, он загружает всю рабочую информацию в оперативную память RAM. Она занимает следующую ступеньку в иерархии типов памяти компьютера, так как находится чуть дальше от процессора и имеет значительно большую емкость. Это быстрые электронные чипы памяти, которые обеспечивают время доступа к данным в диапазоне от 5 до 12 наносекунд. В оперативной памяти хранятся все системные процессы, открытые документы и запущенные программы. В отличие от кэш памяти, которую можно сменить только вместе с процессором, оперативную память можно обновить, заменив модуль на более емкий. Обычно в настольных компьютерах и ноутбуках емкость оперативной памяти колеблется от 1 до 8 гигабайт, в тоже время в серверах она может достигать 1 терабайта.

Вторичная память (постоянная): жесткий диск

Оперативная и кэш память очень быстрые, но являются дорогими и чувствительными устройствами – когда вы отключаете от них питание, все данные стираются. Для постоянного хранения данных в компьютерах используются жесткие диски. Это еще более низкий уровень в иерархии типов памяти компьютера. Жесткий диск содержит механические части, состоящие из двигателя, вращающего пластины с данными и привода для позиционирования считывающих головок. Так как при записи данных используются магнитные свойства полей, то компьютер может выполнять операции чтения и записи данных на металлических пластинах бесчисленное количество раз, благодаря чему данные будут сохранены при отключении питания. Данные удаляются только если отформатировать жёсткий диск. К сожалению, принцип работы жесткого диска ограничивает время доступа к данным на уровне 5-20 миллисекунд, что в 1000 раз медленнее, чем у памяти RAM. В тоже время такой способ хранения данных значительно дешевле, чем на RAM (всего 100 долларов за терабайт).

Внешняя память: портативные устройства хранения

Самое последнее место в иерархии среди известных типов памяти компьютера занимают автономные хранилища данных. Они дают возможность хранения данных неограниченной емкости за очень низкую цену. Относятся к ним такие устройства, как flash-память, оптические диски CD и DVD, магнитная пленка. Они также имеют свои плюсы и минусы – скорость доступа еще больше ограничена, но емкость практически не имеет пределов.