Home » Misc » Какое из этих требований предъявляется к памяти компьютера ее объем должен

Какое из этих требований предъявляется к памяти компьютера ее объем должен


§32. Принципы устройства компьютеров | Принципы организации памяти (курс pol 68 ч.) /informatika_10_68_pol/ (68 часов в уч. год)

Планирование уроков на учебный год (по учебнику К.Ю. Полякова, Е.А. Еремина, сокращенный курс, 2 часа в неделю)

Главная | Информатика и информационно-коммуникационные технологии | Планирование уроков и материалы к урокам | 10 классы | Планирование уроков на учебный год (по учебнику К.Ю. Полякова, Е.А. Еремина, сокращенный курс, 2 часа в неделю) | Принципы устройства компьютеров





Содержание урока

§32. Принципы устройства компьютеров

Введение

Общие принципы

Принципы организации памяти

Выполнение программы

Что называют архитектурой

Вопросы и задания

Задачи

§33. Магистрально-модульная организация компьютера

Принципы организации памяти

Принцип адресности памяти. Оперативная память машины состоит из отдельных битов. Для записи или считывания группы соседних битов объединяется в ячейки памяти, каждая из которых имеет свой адрес (номер). Нумерацию ячеек принято начинать с нуля.

Адрес ячейки памяти — это её номер.

Ячейка содержит минимально возможный считываемый из памяти объём данных: невозможно прочитать меньшее количество битов, а тем более отдельный бит.

Использование чисел для нахождения в памяти требуемых ячеек выглядит абсолютно естественно: в компьютерах любая информация кодируется числами, так что адреса ячеек — не исключение из этого фундаментального правила. Если номера соседних ячеек отличаются на единицу, удобно организовывать их последовательную обработку.

Разрядность ячеек памяти (количество битов в ячейке) в разных поколениях была различной. Первоначально ЭВМ были построены исключительно для математических расчётов. Числа желательно было представлять как можно точнее, поэтому ячейки ОЗУ в первых машинах были длинными. Кроме чисел машина должна была хранить в памяти ещё и команды программы; как правило, в то время размер числовой ячейки совпадал с размером команды, что существенно упрощало устройство памяти.

Примерно на стыке второго и третьего поколений ЭВМ стали использовать для обработки символьной информации, что привело к серьёзному неудобству: в существующую числовую ячейку памяти помещалось 4-5 символов. Инженеры выбрали наиболее простое решение проблемы — уменьшить размер ячейки так, чтобы можно было обращаться к каждому символу отдельно. Байтовая память, основой которой стала восьмибитная ячейка, прекрасно зарекомендовала себя и используется в компьютерной технике до настоящего времени.

В результате перехода к «коротким» ячейкам памяти числа стали занимать несколько ячеек (байтов), каждая из которых имеет собственный адрес. На рисунке 5.8, а показана организация ячеек памяти первых ЭВМ, а на рис. 5.8, б — современная (байтовая) структура памяти.

Рис. 5.8

На рисунке 5.8, а числа занимают по одной ячейке, причём номера этих ячеек отличаются на единицу. Справа показаны два 32-битных числа, которые хранятся в байтах 200—203 и 208—20В (адреса указаны в шестнадцатеричной системе). По принятому правилу за адрес числа принимается наименьший из адресов, так что в данном случае адреса чисел — 200 и 208. Кроме того, на рис. 5.8, б между числами (в байтах с 204 по 207) размещены четыре однобайтных символа. Заметим, что современные компьютеры могут извлекать из памяти до восьми соседних байтовых ячеек за одно обращение к памяти.

Очень важно, что информация может считываться из ячеек и записываться в них в произвольном порядке, поэтому организованную таким образом память принято называть памятью с произвольным доступом (англ. RAM — random access memory). Чтобы лучше понять смысл этого термина, сравните такую память с магнитной лентой, данные с которой можно получить только путем последовательного чтения.

Часто термин RAM отождествляют с русским термином ОЗУ — оперативное запоминающее устройство. Это не совсем точно. Дело в том, что кроме ОЗУ существует еще одна разновидность памяти с произвольным доступом — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, англ. ROM — Read Only Memory — память только для чтения). Главное отличие ПЗУ от ОЗУ заключается в том, что при решении задач пользователя содержимое ПЗУ не может быть изменено. ПЗУ гораздо меньше ОЗУ по объёму, но это очень важная часть компьютера, поскольку в нём хранится доступное в любой момент программное обеспечение. Благодаря этому ПО компьютер сохраняет работоспособность даже тогда, когда в ОЗУ нет никакой программы.

Таким образом, ОЗУ и ПЗУ — это два вида памяти с произвольным доступом, обращение к данным в которых построено на основе принципа адресности.

Принцип иерархической организации памяти. К памяти компьютера предъявляются два противоречивых требования: её объём должен быть как можно больше, а скорость работы — как можно выше. Ни одно реальное устройство не может удовлетворить им одновременно. Любое существенное увеличение объёма памяти неизбежно приводит к уменьшению скорости её работы. Действительно, если память большая, то обязательно усложняется поиск в ней требуемых данных1, а это сразу замедляет чтение из памяти. Кроме того, чем быстрее работает память, тем она дороже, и, следовательно, меньше памяти можно установить за приемлемую для потребителей стоимость.

1 Например, память большого объёма требует многоразрядного адреса, что, в свою очередь, приводит к очень большому количеству линий связи. В итоге приходится как-то изменять способ адресации, например передавать адрес по частям.

Чтобы преодолеть противоречие между объёмом памяти и её быстродействием, используют несколько различных видов памяти, связанных друг с другом. Когда в 1946 г. впервые формулировался этот принцип, в состав ЭВМ предполагалось включить всего два вида памяти: оперативную память и память на магнитной проволоке (предшественник устройств хранения данных на магнитной ленте). Дальнейшее развитие вычислительной техники подтвердило необходимость построения иерархической памяти: в современном компьютере уровней иерархии гораздо больше.

Следующая страница Выполнение программы

Cкачать материалы урока




Электронный учебник по информатике - Компьютерные сети

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

ТИПЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Компьютер, подключенный к локальной компьютерной сети, является рабочей станцией или сервером в зависимости от выполняемых им функций. Эффективно эксплуатировать мощности локальной сети позволяет применение технологии «Клиент-Сервер». В этом случае приложение делится на две части: клиентскую серверную. Один или несколько наиболее мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений: на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях. Именно здесь формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты. Существуют несколько признаков, по которым можно определить, работает компьютер в составе сети или автономно. Если компьютер является сетевой рабочей станцией, то:
    • после включения ПК появляются соответствующие сообщения;
    • для входа в сеть необходимо пройти процедуру регистрации;
    • после регистрации в распоряжении пользователя оказываются новые дисковые накопители, принадлежащие файловому серверу.
Различают сети с одним или несколькими выделенными серверами и сети без выделенных серверов, называемые одноранговыми сетями.

Локальные сети с выделенным сервером

В сетях с выделенным сервером именно ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, доступны всем пользователям. Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, называются файл-серверами (файловыми серверами). Файл-сервер обычно используется администратором сети и не предназначен для решения прикладных задач. Поэтому он оснащается недорогим монохромным дисплеем. Файловые серверы содержат несколько быстродействующих дисковых накопителей. Сервер должен быть высоконадежным, поскольку выход его из строя приведет к остановке работы всей сети.

Сетевое программное обеспечение, управляющее ресурсами файлового сервера и предоставляющее к нему доступ всех абонентов сети, - это сетевая операционная система (например, WINDOWS-NT SERVER). Как правило, основная часть этой системы находится в файловом сервере, а ее небольшая часть размещается в компьютерах пользователей, получивших название рабочих станций. На рабочих станциях может использоваться любая операционная система, и должна быть запущена программа - драйвер, обеспечивающий доступ к локальной сети.

При выборе компьютера на роль файлового сервера необходимо учитывать следующие факторы:
  • быстродействие процессора;
  • скорость доступа к файлам, размещенным на жестком диске;
  • емкость жесткого диска;
  • объем оперативной памяти;
  • уровень надежности сервера.
    • Требуемое высокое быстродействие процессора файлового сервера обусловлено тем, что во время работы большой ЛВС он обрабатывает огромное количество запросов на обслуживание файлов, а на это затрачивается значительное процессорное время. Для того чтобы ускорить обслуживание запросов и создать у пользователя впечатление, что именно он является единственным клиентом сети, необходим быстродействующий процессор.
    Наиболее важным компонентом файлового сервера является дисковый накопитель. На нем хранятся все файлы пользователей сети. Быстрота доступа, емкость и надежность накопителя во многом определяют, насколько эффективным будет использование сети Значительного повышения производительности сервера можно добиться, увеличивая его оперативную память. Для работы в сети с выделенным файл-сервером желательна память объемом более 256 Мбайт. Если сервер снабжен оперативной памятью достаточного объема, то он имеет возможность именно в оперативной памяти хранить те области дискового пространства, к которым пользователи обращаются наиболее часто. Такой метод хорошо известен, часто применяется на обычных ПК и называется кэшированием жесткого диска. Если поступает обращение к файлу, данные которого находятся в кэше, сервер может передать информацию, не обращаясь к диску. В результате достигается значительный временной выигрыш.
    Сетевой контроллер, установленный на сервере, - это устройство, через которое проходят практически все данные, циркулирующие в локальной сети, поэтому к быстродействию этого контроллера предъявляются повышенные требования. Пути удовлетворения этих требований - в повышении разрядности сетевого контроллера и увеличении объема его оперативного запоминающего устройства.
    Важной функцией файлового сервера является управление сетевым принтером. Сетевой принтер подключается к файловому серверу, но пользоваться им можно с любой рабочей станции. Каждый пользователь может отправить на сетевой принтер материалы, предназначенные для печати. Регулировать очередность доступа к файловому принтеру будет файловый сервер.
    На рабочих станциях устанавливается обычная операционная система, например Windows. Рабочая станция - это индивидуальное рабочее место пользователя. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции является пользователь. В то же время ресурсы файлового сервера разделяются между всеми пользователями. В качестве рабочей станции может использоваться ПК, конфигурация которого определяется теми приложениями, которые используются на этом компьютере.

          Вперед >

    Что такое компьютерная память и как она используется?

    Хранение данных – это коллективные методы и технологии, которые собирают и сохраняют цифровую информацию на электромагнитных, оптических или кремниевых носителях. Хранилище используется в офисах, центрах обработки данных, периферийных средах, удаленных местах и ​​домах людей. Память также является важным компонентом мобильных устройств, таких как смартфоны и планшеты. Потребители и предприятия полагаются на хранилище для хранения информации, начиная от личных фотографий и заканчивая критически важными для бизнеса данными.

    Хранилище часто используется для описания устройств, которые подключаются к компьютеру — напрямую или по сети — и которые поддерживают передачу данных посредством операций ввода-вывода (I/O). Устройства хранения могут включать жесткие диски (HDD), твердотельные накопители (SSD) на основе флэш-памяти, приводы оптических дисков, ленточные системы и другие типы носителей.

    Почему важно хранить данные

    С появлением больших данных, расширенной аналитики и изобилия устройств Интернета вещей (IoT) хранение как никогда важно для обработки растущих объемов данных. Современные системы хранения также должны поддерживать использование искусственного интеллекта (ИИ), машинного обучения и других технологий ИИ для анализа всех этих данных и извлечения их максимальной ценности.

    Современные сложные приложения, аналитика баз данных в режиме реального времени и высокопроизводительные вычисления также требуют высокоплотных и масштабируемых систем хранения, будь то сети хранения данных (SAN), масштабируемые и масштабируемые сетевые хранилища (NAS). ), платформы хранения объектов или конвергентная, гиперконвергентная или компонуемая инфраструктура.

    Ожидается, что к 2025 году будет сгенерировано 163 зеттабайта (ZB) новых данных, согласно отчету ИТ-аналитической компании IDC. Оценка представляет собой потенциальное десятикратное увеличение по сравнению с 16 ZB, произведенными до 2016 года. IDC также сообщает, что только в 2020 году было создано или воспроизведено 64,2 ZB данных.

    Как работает хранилище данных

    Термин «хранилище» может относиться как к хранимым данным, так и к интегрированным аппаратным и программным системам, используемым для сбора, управления, защиты и определения приоритетов этих данных. Данные могут поступать из приложений, баз данных, хранилищ данных, архивов, резервных копий, мобильных устройств или других источников, и они могут храниться локально, в периферийных вычислительных средах, на объектах совместного размещения, на облачных платформах или в любой их комбинации.

    Требования к емкости хранилища определяют, сколько памяти необходимо для поддержки этих данных. Например, простые документы могут занимать всего килобайты памяти, в то время как графические файлы, такие как цифровые фотографии, могут занимать мегабайты, а видеофайлы могут занимать гигабайты памяти.

    В компьютерных приложениях обычно указываются минимальные и рекомендуемые требования к емкости, необходимые для их запуска, но это лишь часть истории. Администраторы хранилища также должны учитывать, как долго данные должны храниться, применимые нормативные требования, используются ли методы сокращения данных, требования к аварийному восстановлению (DR) и любые другие проблемы, которые могут повлиять на емкость.

    В этом видео от CHM Nano Education объясняется роль магнетизма в хранении данных.

    Жесткий диск представляет собой круглую пластину, покрытую тонким слоем магнитного материала. Диск вставляется в шпиндель и вращается со скоростью до 15 000 оборотов в минуту (об/мин). При вращении данные записываются на поверхность диска с помощью магнитных записывающих головок. Высокоскоростной исполнительный рычаг позиционирует записывающую головку на первое доступное место на диске, позволяя записывать данные по кругу.

    На электромеханическом диске, таком как HDD, блоки данных хранятся в секторах. Исторически жесткие диски использовали сектора размером 512 байт, но ситуация начала меняться с введением расширенного формата, который может поддерживать сектора размером 4096 байт. Расширенный формат увеличивает плотность битов на каждой дорожке, оптимизирует способ хранения данных и повышает эффективность формата, что приводит к увеличению емкости и надежности.

    На большинстве твердотельных накопителей данные записываются на объединенные микросхемы флэш-памяти NAND, которые используют либо ячейки с плавающим затвором, либо ячейки ловушки заряда для сохранения своих электрических зарядов. Эти заряды определяют состояние двоичного бита (1 или 0). Технически SSD — это не накопитель, а скорее интегральная схема, состоящая из кремниевых чипов миллиметрового размера, которые могут содержать тысячи или даже миллионы нанотранзисторов.

    Многие организации используют иерархическую систему управления хранилищем для резервного копирования своих данных на дисковые устройства. Резервное копирование данных считается передовой практикой, когда данные необходимо защитить, например, когда организации подпадают под действие правовых норм. В некоторых случаях организация будет записывать свои резервные данные на магнитную ленту, используя ее в качестве третичного уровня хранения. Однако такой подход практикуется реже, чем в прошлые годы.

    Организация также может использовать виртуальную ленточную библиотеку (VTL), которая вообще не использует ленты. Вместо этого данные записываются на диски последовательно, но сохраняют характеристики и свойства ленты. Ценность VTL заключается в его быстром восстановлении и масштабируемости.

    Измерение объемов хранения

    Цифровая информация записывается на целевой носитель с помощью программных команд. Наименьшей единицей измерения в памяти компьютера является бит, который имеет двоичное значение 0 или 1. Значение бита определяется уровнем электрического напряжения, содержащегося в одном конденсаторе. Восемь бит составляют один байт.

    Компьютеры, системы хранения и сетевые системы используют два стандарта для измерения объемов памяти: десятичная система с основанием 10 и двоичная система с основанием 2. Для небольших объемов хранения расхождения между двумя стандартами обычно не имеют большого значения. Однако эти несоответствия становятся гораздо более заметными по мере увеличения емкости хранилища.

    Различия между двумя стандартами можно увидеть при измерении как битов, так и байтов. Например, следующие измерения показывают разницу в значениях битов для нескольких распространенных десятичных (с основанием 10) и двоичных (с основанием 2) измерений:

    • 1 килобит (Кб) равен 1000 бит; 1 кибибит (Kib) равен 1024 битам
    • 1 мегабит (Мб) равен 1000 Кб; 1 мебибит (Миб) равен 1024 КБ
    • 1 гигабит (Гб) равен 1000 Мб; 1 гибибит (Gib) равен 1024 МБ
    • 1 терабит (Тб) равен 1000 Гб; 1 тебибит (тиб) равен 1024 гиб
    • 1 петабит (Pb) равен 1000 Tb; 1 пебибит (пиб) равен 1024 тиб
    • 1 эксабит (Eb) равен 1000 Pb; 1 exbibit (Eib) равен 1024 Pib

    Различия между десятичными и двоичными стандартами также можно увидеть для нескольких распространенных измерений байтов:

    • 1 килобайт (КБ) равен 1000 байт; 1 кибибайт (КиБ) равен 1024 байтам
    • 1 мегабайт (МБ) равен 1000 КБ; 1 мебибайт (МиБ) равен 1024 КиБ
    • 1 гигабайт (ГБ) равен 1000 МБ; 1 гибибайт (ГиБ) равен 1024 МБ
    • 1 терабайт (ТБ) равен 1000 ГБ; 1 тебибайт (ТиБ) равен 1024 ГиБ
    • 1 петабайт (ПБ) равен 1000 ТБ; 1 пебибайт (ПиБ) равен 1024 ТиБ
    • 1 эксабайт (ЭБ) равен 1000 ПБ; 1 эксбибайт (EiB) равен 1024 PiB

    Измерения хранилища могут относиться к емкости устройства или объему данных, хранящихся в устройстве. Суммы часто выражаются с использованием десятичных соглашений об именах, таких как килобайты, мегабайты или терабайты, независимо от того, основаны ли суммы на десятичных или двоичных стандартах.

    К счастью, многие системы теперь различают эти два стандарта. Например, производитель может указать доступную емкость на устройстве хранения как 750 ГБ, что основано на десятичном стандарте, в то время как операционная система указывает доступную емкость как 698 ГиБ. В этом случае ОС использует двоичный стандарт, четко показывая несоответствие между двумя измерениями.

    Некоторые системы могут предоставлять измерения на основе обоих значений. Примером этого является IBM Spectrum Archive Enterprise Edition, в котором для представления хранения данных используются как десятичные, так и двоичные единицы измерения. Например, система отобразит значение 512 терабайт как 9.0029 512 ТБ (465,6 ТиБ) .

    Немногим организациям требуется одна система хранения или подключенная система, которая может хранить эксабайт данных, но есть системы хранения, которые масштабируются до нескольких петабайт. Учитывая скорость, с которой растут объемы данных, эксабайтное хранилище может в конечном итоге стать обычным явлением.

    Сравнение измерений двоичных и десятичных данных

    В чем разница между оперативной памятью и хранилищем?

    Оперативная память (ОЗУ) — это аппаратное обеспечение компьютера, в котором временно хранятся данные, к которым процессор компьютера может быстро получить доступ. Данные могут включать в себя файлы ОС и приложений, а также другие данные, важные для текущих операций компьютера. Оперативная память является основной памятью компьютера и работает намного быстрее, чем обычные устройства хранения, такие как жесткие диски, твердотельные накопители или оптические диски.

    ОЗУ компьютера обеспечивает немедленную доступность данных для процессора, как только они потребуются.

    Самая большая проблема с оперативной памятью заключается в том, что она энергозависима. Если компьютер теряет питание, все данные, хранящиеся в оперативной памяти, теряются. Если компьютер выключается или перезагружается, данные необходимо загрузить заново. Это сильно отличается от типа постоянного хранилища, предлагаемого твердотельными накопителями, жесткими дисками или другими энергонезависимыми устройствами. Если они теряют питание, данные все равно сохраняются.

    Хотя большинство запоминающих устройств намного медленнее, чем оперативная память, их энергонезависимость делает их необходимыми для выполнения повседневных операций.

    Устройства хранения

    также дешевле в производстве и могут хранить гораздо больше данных, чем ОЗУ. Например, большинство ноутбуков имеют 8 ГБ или 16 ГБ ОЗУ, но они также могут поставляться с сотнями гигабайт или даже терабайтами памяти.

    RAM обеспечивает мгновенный доступ к данным. Хотя хранилище также связано с производительностью, его конечная цель — обеспечить безопасное хранение данных и доступ к ним при необходимости.

    Оценка иерархии хранения

    Организации все чаще используют многоуровневое хранилище для автоматизации размещения данных на различных носителях. Данные размещаются на определенном уровне в зависимости от емкости, производительности и соответствия требованиям. Уровни данных, в самом простом случае, начинаются с классификации данных как первичных или вторичных, а затем их сохранения на носителе, наиболее подходящем для этого уровня, с учетом того, как данные используются и какой тип носителя для этого требуется.

    Значения первичных и вторичных хранилищ менялись с годами. Первоначально основное хранилище относилось к ОЗУ и другим встроенным устройствам, таким как кэш-память L1 процессора, а вторичное хранилище относилось к твердотельным накопителям, жестким дискам, лентам или другим энергонезависимым устройствам, которые поддерживали доступ к данным посредством операций ввода-вывода.

    Основное хранилище обычно обеспечивало более быстрый доступ, чем вторичное хранилище, из-за близости хранилища к процессору компьютера. С другой стороны, вторичное хранилище может содержать гораздо больше данных и может реплицировать данные на резервные устройства хранения, обеспечивая при этом высокую доступность активных данных. Это было также дешевле.

    Хотя такое использование все еще сохраняется, термины первичное и вторичное хранилище приобрели немного разные значения. В наши дни основное хранилище, иногда называемое основным хранилищем, обычно относится к любому типу хранилища, которое может эффективно поддерживать повседневные приложения и бизнес-процессы. Основное хранилище обеспечивает непрерывную работу рабочих нагрузок приложений, занимающих центральное место в повседневном производстве и основных направлениях деятельности компании. Первичные носители данных могут включать твердотельные накопители, жесткие диски, память класса хранения (SCM) или любые устройства, обеспечивающие производительность и емкость, необходимые для выполнения повседневных операций.

    Напротив, вторичное хранилище может включать практически любой тип хранилища, не считающийся первичным. Вторичное хранилище может использоваться для резервных копий, моментальных снимков, справочных данных, архивных данных, старых операционных данных или любых других типов данных, которые не являются критическими для основных бизнес-операций. Вторичное хранилище обычно поддерживает резервное копирование и аварийное восстановление и часто включает облачное хранилище, которое иногда является частью конфигурации гибридного облака.

    Цифровая трансформация бизнеса также побудила все больше и больше компаний использовать несколько облачных хранилищ, добавляя удаленный уровень, расширяющий вторичное хранилище.

    Типы устройств/носителей данных

    В самом широком смысле носители данных могут относиться к широкому спектру устройств, обеспечивающих различные уровни емкости и скорости. Например, это может быть кэш-память, динамическая оперативная память (DRAM) или основная память; магнитная лента и магнитный диск; оптические диски, такие как CD, DVD и Blu-ray; твердотельные накопители на основе флэш-памяти, устройства SCM и различные варианты хранения в оперативной памяти. Однако при использовании термина «хранилище данных» большинство людей имеют в виду жесткие диски, твердотельные накопители, устройства SCM, оптические накопители или ленточные системы, отличая их от энергозависимой памяти компьютера.

    Вращающиеся жесткие диски

    используют пластины, уложенные друг на друга, покрытые магнитным носителем, с головками дисков, которые считывают и записывают данные на носитель. Жесткие диски широко используются в персональных компьютерах, серверах и корпоративных системах хранения данных, но их быстро вытесняют твердотельные накопители, которые обеспечивают превосходную производительность, обеспечивают большую надежность, потребляют меньше энергии и занимают меньше места. Они также начинают достигать ценового паритета с жесткими дисками, хотя этого еще не произошло.

    Внешний жесткий диск

    Большинство твердотельных накопителей хранят данные на микросхемах энергонезависимой флэш-памяти. В отличие от вращающихся дисков, твердотельные накопители не имеют движущихся частей и все чаще встречаются во всех типах компьютеров, несмотря на то, что они дороже жестких дисков. Некоторые производители также поставляют устройства хранения данных, в которых используется флэш-память на серверной части и высокоскоростной кэш-память, например DRAM, на внешней стороне.

    В отличие от жестких дисков, флэш-накопители не используют движущиеся механические части для хранения данных, что обеспечивает более быстрый доступ к данным и меньшую задержку по сравнению с жесткими дисками. Флэш-память является энергонезависимой, как и жесткие диски, что позволяет данным сохраняться в памяти, даже если система хранения теряет питание, но флэш-память еще не достигла такого же уровня надежности, как жесткий диск, что приводит к гибридным массивам, которые объединяют оба типа носителей. (Стоимость — еще один фактор в разработке гибридных хранилищ.) Однако, когда речь идет о долговечности SSD, типы рабочих нагрузок и устройства NAND также могут играть важную роль в долговечности устройства, и в этом отношении твердотельные накопители могут значительно отличаться от одного устройства к другому.

    С 2011 года все больше предприятий внедряют массивы all-flash на основе технологии флэш-памяти NAND в качестве дополнения или замены массивов жестких дисков. Организации также начинают использовать устройства SCM, такие как твердотельные накопители Intel Optane, которые обеспечивают более высокую скорость и меньшую задержку, чем хранилища на основе флэш-памяти.

    Твердотельный накопитель Optane на базе Intel 3D XPoint

    Когда-то внутренние и внешние оптические накопители широко использовались в потребительских и бизнес-системах. На оптических дисках может храниться программное обеспечение, компьютерные игры, аудиоконтент или фильмы. Их также можно использовать в качестве вторичного хранилища для любого типа данных. Тем не менее, достижения в технологиях жестких дисков и твердотельных накопителей, а также рост потоковой передачи через Интернет и флэш-накопителей с универсальной последовательной шиной (USB) уменьшили зависимость от оптических накопителей. Тем не менее, оптические диски гораздо более долговечны, чем другие носители данных, и их производство недорого, поэтому они до сих пор используются для аудиозаписей и фильмов, а также для долгосрочного архивирования и резервного копирования данных.

    Различные форматы оптических носителей Карты флэш-памяти

    встраиваются в цифровые камеры и мобильные устройства, такие как смартфоны, планшеты, аудиомагнитофоны и медиаплееры. Флэш-память также используется на картах Secure Digital, CompactFlash, MultiMediaCard (MMC) и USB-накопителях.

    Флэш-память

    Физические магнитные гибкие диски в наши дни используются редко, если вообще используются. В отличие от старых компьютеров, новые системы не оснащены дисководами для гибких дисков. Использование гибких дисков началось в 19 в.70-х, но диски были сняты с производства в конце 1990-х. Иногда вместо 3,5-дюймовой физической дискеты используются виртуальные дискеты, что позволяет пользователям монтировать файл образа так же, как диск A: на компьютере.

    Поставщики корпоративных хранилищ предлагают интегрированные системы NAS, помогающие организациям собирать большие объемы данных и управлять ими. Аппаратное обеспечение включает в себя массивы хранения или серверы хранения, оснащенные жесткими дисками, флэш-накопителями или их гибридной комбинацией. Система NAS также поставляется с программным обеспечением ОС для хранения данных для предоставления услуг данных на основе массива.

    Схема массива хранения

    Многие корпоративные массивы хранения поставляются с программным обеспечением для управления хранением данных, которое предоставляет средства защиты данных для архивирования, клонирования или управления резервным копированием, репликацией или моментальными снимками. Программное обеспечение также может обеспечивать управление на основе политик для управления размещением данных для их распределения по уровням во вторичном хранилище данных или для поддержки плана аварийного восстановления или долгосрочного хранения. Кроме того, многие системы хранения теперь включают функции сокращения объемов данных, такие как сжатие, дедупликация данных и тонкое выделение ресурсов.

    Общие конфигурации хранения

    Во многих современных бизнес-системах хранения используются три основных варианта: хранилище с прямым подключением (DAS), NAS и сеть хранения данных (SAN).

    Корпоративный массив хранения FlashBlade компании Pure Storage

    Простейшей конфигурацией является DAS, которая может быть внутренним жестким диском на отдельном компьютере, несколькими дисками на сервере или группой внешних дисков, которые подключаются непосредственно к серверу через такой интерфейс, как интерфейс малых компьютеров (SCSI). Serial Attached SCSI (SAS), Fibre Channel (FC) или Internet SCSI (iSCSI).

    NAS — это файловая архитектура, в которой несколько файловых узлов совместно используются пользователями, как правило, в локальной сети на основе Ethernet (LAN). Система NAS имеет несколько преимуществ. Для этого не требуется полнофункциональная операционная система корпоративного хранилища, устройствами NAS можно управлять с помощью утилиты на основе браузера, а каждому сетевому узлу назначается уникальный IP-адрес, что упрощает управление.

    С масштабируемым NAS тесно связано хранилище объектов, которое устраняет необходимость в файловой системе. Каждый объект представлен уникальным идентификатором, и все объекты представлены в одном плоском пространстве имен. Хранилище объектов также поддерживает широкое использование метаданных.

    Сеть SAN может охватывать несколько центров обработки данных, которым требуется высокопроизводительное блочное хранилище. В среде SAN блочные устройства отображаются для хоста как локально подключенное хранилище. Каждый сервер в сети может получить доступ к общему хранилищу, как если бы это был диск с прямым подключением.

    Современные технологии хранения

    Достижения в области флэш-памяти NAND в сочетании с падением цен в последние годы проложили путь к программно-определяемым системам хранения. Используя эту конфигурацию, предприятие устанавливает твердотельные накопители по стандартной цене на серверы на базе архитектуры x86, а затем использует стороннее программное обеспечение для хранения данных или пользовательский код с открытым исходным кодом для применения управления хранением.

    Express с энергонезависимой памятью (NVMe) — это стандартный отраслевой протокол, разработанный специально для твердотельных накопителей на основе флэш-памяти. NVMe быстро становится протоколом де-факто для флеш-накопителей. Флэш-память NVMe позволяет приложениям напрямую взаимодействовать с центральным процессором (ЦП) через каналы PCIe Interconnect Peripheral Component Interconnect Express (PCIe), минуя необходимость передачи наборов команд SCSI через адаптер сетевой хост-шины.

    NVMe может использовать преимущества технологии SSD так, как это невозможно с интерфейсами SATA и SAS, которые были разработаны для более медленных жестких дисков. По этой причине NVMe over Fabrics (NVMe-oF) был разработан для оптимизации связи между твердотельными накопителями и другими системами через сетевую структуру, такую ​​как Ethernet, FC и InfiniBand.

    Энергонезависимый двухрядный модуль памяти (NVDIMM) представляет собой гибридное устройство NAND и DRAM со встроенным резервным питанием, которое подключается к стандартному слоту DIMM на шине памяти. Устройства NVDIMM выполняют обычные вычисления в DRAM, но используют флэш-память для других операций. Однако для распознавания устройства хост-компьютеру требуются необходимые драйверы базовой системы ввода-вывода (BIOS).

    Модули

    NVDIMM используются в основном для расширения системной памяти или повышения производительности хранилища, а не для увеличения емкости. Текущие модули NVDIMM на рынке имеют максимальную емкость 32 ГБ, но форм-фактор увеличил плотность с 8 ГБ до 32 ГБ всего за несколько лет.

    Энергонезависимый двухрядный модуль памяти (NVDIMM) представляет собой гибрид NAND и DRAM.

    Основные поставщики систем хранения данных

    Консолидация на корпоративном рынке в последние годы привела к расширению круга поставщиков первичных систем хранения. Те компании, которые вышли на рынок с дисковыми продуктами, в настоящее время получают большую часть своих продаж от систем хранения на основе флэш-памяти или гибридных систем хранения данных, включающих как твердотельные накопители, так и жесткие диски.

    Ведущие поставщики на рынке включают:

    • Dell EMC, подразделение хранения данных Dell Technologies
    • Hewlett Packard Enterprise (HPE)
    • Хитачи Вантара
    • Хранилище IBM
    • Инфинидат
    • NetApp
    • Чистое хранилище
    • Корпорация Квант
    • Кумуло
    • Тинтри
    • Вестерн Диджитал

    Более мелкие поставщики, такие как Drobo, iXsystems, QNAP и Synology, также продают различные типы продуктов для хранения данных. Кроме того, ряд поставщиков теперь предлагают решения гиперконвергентной инфраструктуры (HCI), включая Cisco, DataCore, Dell EMC, HPE, NetApp, Nutanix, Pivot3, Scale Computing, StarWind и VMware. Многие поставщики корпоративных хранилищ также предлагают конвергентные и компонуемые инфраструктурные продукты под брендом.

    Сравнение традиционных, гиперконвергентных, дезагрегированных гиперконвергентных и компонуемых инфраструктур

    Узнайте о преимуществах и проблемах управления хранением данных и способах управления стратегией хранения данных .

    Разница между памятью компьютера и хранилищем

    Скопированная ссылка!

    Даниэль Горовиц

    |

    27 апреля 2022 г.

    Когда приходит время покупать компьютер или модернизировать существующий ПК, легко запутаться в терминах «память» и «хранилище» и подумать, что они синонимы. Однако очень важно понимать разницу между памятью и хранилищем, когда вы расставляете приоритеты, на каких компонентах следует сосредоточиться.

    Когда пришло время подумать о хранилище и памяти, вам нужно знать, как работает каждый компонент и какой из них более важен для того, как вы используете свой компьютер.

    Что такое память?

    Память, также известная как оперативная память (RAM), представляет собой компонент ПК, в котором хранятся данные во время работы компьютера. Эти данные могут быть чем угодно, от документа Word до веб-сайта, который вы просматриваете прямо сейчас. Когда вашему компьютеру требуется доступ к этим данным, он делает это быстро и легко из своей памяти.

    Чем больше у вас памяти, тем больше файлов ваш компьютер может хранить и получать к ним доступ одновременно. Вот почему так важно иметь достаточно памяти, если вы планируете работать в многозадачном режиме, запускать ресурсоемкие программы, такие как AutoCAD ® и некоторые игры, или если на вашем компьютере хранится большое количество файлов.

    Что такое хранилище?

    Хранилище — это место, где данные постоянно хранятся на вашем компьютере. Когда вы устанавливаете программу, например, ваш компьютер копирует файлы программы с установочного диска или загруженного установочного файла в ваше хранилище.

    Ваш компьютер также использует хранилище для хранения документов, фотографий, музыки и видео. Емкость вашего хранилища определяет, сколько файлов вы можете сохранить на своем компьютере.

    Чем память отличается от хранилища?

    Память и хранилище часто путают друг с другом, но на самом деле это совершенно разные вещи.

    Память

    Память — это то, что ваш компьютер использует для временного хранения данных, а хранилище — это место, где вы сохраняете файлы постоянно.

    При сохранении файла он копируется из памяти на накопитель. Вот почему кажется, что ваш компьютер работает медленнее, когда ему не хватает памяти; он должен извлекать данные с накопителя, чтобы использовать их. Чтобы освободить память, попробуйте закрыть неиспользуемые приложения или удалить временные файлы.

    Хранилище

    Хранилище, с другой стороны, является постоянным и содержит все ваши файлы, используете ли вы их сейчас или нет. Вот почему большинство людей считают хранилище синонимом жесткого диска. Когда вы сохраняете файл, он фактически сохраняется на диске вашего компьютера.

    Вы можете выбрать внутреннее или внешнее хранилище, чего нельзя сделать с оперативной памятью. Внутреннее хранилище является частью аппаратного обеспечения компьютера, а внешнее хранилище — это отдельное устройство, которое подключается к компьютеру.

    Ваш компьютер также использует хранилище для хранения временных файлов, пока ваш компьютер выполняет задачи. Например, если вы редактируете фотографию и программе требуется больше памяти для продолжения работы, она поместит фотографию на ваш накопитель, пока вы не закончите редактирование.

    Вам нужна и память, и хранилище?

    Для правильной работы вашему компьютеру требуется как память, так и хранилище. Однако, когда дело доходит до выбора между памятью и хранилищем во время обновления, ваш выбор действительно зависит от того, что вам нужно от вашего устройства.

    Если вы планируете запускать много программ и вам нужно больше места для временных файлов, вам понадобится больше памяти. Если вам просто нужно место для хранения программного обеспечения, игр, файлов и т. д., вам следует больше сосредоточиться на хранилище.

    Хотя для работы компьютера не требуется много внутренней памяти, вам необходима память для доступа к операционной системе, программному обеспечению и данным. Вот почему важно иметь достаточный объем памяти по отношению к доступному хранилищу на вашем компьютере.

    Как проверить память на ПК

    Выяснение объема оперативной памяти очень важно для оценки состояния вашего ПК. Чтобы оценить, сколько оперативной памяти доступно, запустите такие задачи, как ваш веб-браузер или любые программы или игры, которые вы часто запускаете. Затем выполните следующие действия:

    • Нажмите Ctrl+Shift+Esc одновременно, чтобы открыть диспетчер задач Windows.
    • В открытом диспетчере задач Windows щелкните вкладку Производительность .
    • Откройте боковую панель Память .

    На боковой панели «Память» будет отображаться график текущего использования памяти, а также доступной памяти вашего ПК. Это покажет вам, сколько оперативной памяти ваш компьютер использует для выполнения основных задач, таких как просмотр веб-страниц, и более сложных задач, таких как игры или редактирование фотографий и видео.

    Чтобы получить быстрый снимок общего объема оперативной памяти на вашем ПК:

    • Перейдите к настройкам вашего ПК.
    • Нажмите System и About , чтобы просмотреть характеристики вашего ПК.

    Это покажет вам как установленную оперативную память, так и используемую оперативную память. Обратите внимание, , что Windows будет использовать часть существующей оперативной памяти.

    Как проверить память на Mac

    Пользователи Mac могут проверить использование своей оперативной памяти с помощью монитора активности, похожего на диспетчер задач Windows на ПК.

    • Сначала нажмите Command+Пробел , чтобы открыть внутреннюю поисковую систему Spotlight.
    • Введите «Монитор активности», чтобы открыть приложение.
    • После открытия монитора активности перейдите на вкладку Память в верхней части приложения.
    • В нижней части экрана вы можете увидеть, сколько оперативной памяти вы используете в настоящее время и сколько доступно.

    На этом этапе вы хотите убедиться, что у вас есть немного доступной оперативной памяти относительно того, сколько оперативной памяти вы используете. Вы также можете выполнить базовую проверку памяти на Mac, щелкнув значок Apple в верхнем левом углу экрана. Откройте меню и нажмите «Об этом Mac». Это покажет вам, сколько оперативной памяти установлено на вашем Mac.

    Как проверить объем памяти на ПК

    Важно знать, сколько памяти у вас есть на вашем ПК, особенно если вы хотите освободить место для установки дополнительных программ или загрузки новых игр. Чтобы проверить доступное хранилище:

    • Нажмите Win+E , чтобы открыть приложение File Explorer.
    • Прокрутите вниз левую боковую панель и выберите Выбрать этот компьютер .
    • Появится экран, показывающий ваш локальный диск (C:) и любые дополнительные жесткие диски.
    • Нажмите на Локальный диск , чтобы узнать, сколько памяти доступно и ее общая емкость.

    Как проверить память на Mac

    Проверка памяти на Mac аналогична проверке памяти.

    • Щелкните значок Apple в левом верхнем углу экрана.
    • Выберите в меню пункт «Об этом Mac».
    • Перейдите к Хранилище , чтобы увидеть доступное хранилище на жестком диске. Вы увидите визуализированную разбивку с цветовой маркировкой типов файлов, занимающих больше всего места.

    Сколько памяти и памяти вам нужно?

    Память и хранилище являются важными компонентами компьютера, и необходимый вам объем зависит от того, как вы их используете.

    Обычные пользователи

    Если вы используете свой компьютер для более простых задач, вам потребуется как минимум 4 ГБ оперативной памяти и 256 ГБ встроенной памяти. Это позволит вам установить ряд программ и выполнять несколько задач — например, просматривать веб-страницы и слушать музыку — без создания каких-либо узких мест.

    Профессиональные пользователи

    Используете ли вы свой ПК для выполнения рабочих задач? Если это так, он должен иметь не менее 8 ГБ ОЗУ и от 500 ГБ до 1 ТБ памяти. Это позволит вам запускать профессиональные приложения, легко транслировать видеозвонки и редактировать фотографии или видео. Возможно, вы даже сможете играть в некоторые новые игры на средних настройках графики без каких-либо заиканий или проблем с частотой кадров.

    Опытные пользователи

    Для опытных пользователей, которые играют в новейшие игры или занимаются графическим дизайном или 3D-моделированием, ваш ПК должен иметь не менее 16 ГБ оперативной памяти и от 1 ТБ до 2 ТБ дискового пространства. Это позволит вам запускать приложения и игры на самых высоких настройках без каких-либо технических проблем.

    Как увеличить объем памяти и памяти вашего компьютера

    Если вам не хватает места для хранения, есть несколько способов освободить место. Один из них — удалить старые файлы, которые вам больше не нужны. Другой способ — перенести фотографии, музыку и видео на внешний жесткий диск. Вы также можете сжимать большие файлы или удалять неиспользуемые программы с вашего компьютера.

    Если вы хотите улучшить память вашего компьютера, у вас есть несколько вариантов. Вы можете начать с закрытия некоторых программ, которые вы не используете, и да, это относится ко всем тем вкладкам, открытым в вашем браузере. Другой вариант — купить больше памяти для вашего компьютера, для установки которой может потребоваться профессиональная помощь.

    Резюме

    Хотя на первый взгляд эти два термина могут показаться похожими, компьютерная память и хранилище не могут быть более разными.

    Learn more

    Только новые статьи

    Введите свой e-mail

    Видео-курс

    Blender для новичков

    Ваше имя:Ваш E-Mail:

    Содержание, карта.