Компьютерная память. 
Информационные технологии в менеджменте (управлении)

Память — вторая по важности характеристика компьютера. Традиционно различают оперативную и долговременную память.

Оперативная память получила свое название по той причине, что доступ к ее ячейкам осуществляется наиболее быстро, но важнейшей ее чертой является то, что в ней информация (команды и данные) хранится временно — только в процессе исполнения программы. Размер оперативной памяти современного компьютера не должен быть менее 2 Гб, иначе использование целого ряда приложений будет невозможным или ограниченным. Желательно иметь 4−6 Гб оперативной памяти.

Долговременная память предназначена для сохранения информации в течение продолжительных периодов времени.

В общем случае память — устройство, обладающее способностью запоминать, хранить и воспроизводить информацию. Технически она может быть реализована на различных физических эффектах, способных обеспечивать два четко различимых устойчивых состояния. Одно из них понимается как 1, второе — как 0. Универсального технического решения здесь нет. Каждое решение имеет свои достоинства и недостатки и зависит от уровня развития науки, техники и технологии, которые достигнуты на определенный момент времени.

Существует много признаков, по которым можно классифицировать память и запоминающие устройства. Рассмотрим некоторые из них:

• • физический эффект;
• • энергозависимость (требуется электропитание или нет);
• • доступность для процессора (оперативная и внешняя);
• • способ доступа (RAM — Random Access Memory, SAM — Sequential Access Memory);
• • допустимые операции (ROM — Read Only Memory, RW — Read/Write) и т. д.

Физический эффект:

• • конденсатор (есть заряд или нет);
• • магнитный материал (направление намагниченности (+ > -));
• • полупроводник (проходит ток или нет);
• • оптический (отражен или рассеян свет).

Энергозависимая память — информация стирается при снятии электропитания:

• • статическая (достаточно только питания (основа — транзисторы));
• • динамическая (необходимо питание и требуется периодическая регенерация, так как ее основу составляют конденсаторы, которые не могут хранить заряд продолжительное время).

Энергонезависимая память — информация не стирается при снятии электропитания:

• • ферритовые сердечники (ЭВМ третьего поколения);
• • магнитные носители (жесткие диски, дискеты, ленты);
• • оптические носители (CD, DVD, Blu-Ray-диски);
• • флэш-память (флэш-карты).

На рис. 4.2 приведена схема, показывающая, как можно классифицировать память. В блоках отмечены некоторые особенности отдельных видов памяти. В отечественной литературе закрепились термины ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), однако данные термины почти вытеснены заимствованными аббревиатурами RAM и ROM соответственно. При этом в спецификациях на компьютер под RAM обычно понимают именно оперативную память компьютера, a ROM чаще всего ассоциируется с CD ROM, хотя первоначально он обозначал микросхемы памяти, в которые информация записывалась однократно.

Наиболее распространенной разновидностью динамической памяти является DDR3, она допускает работу на частоте.

Рис. 4.2. Классификация микросхем памяти.

до 1866 Мгц. В конце 2013 г. планировалось появление супербыстрой памяти DDR4, которая будет функционировать на частоте 2400 Мгц (приближенной к частоте работе микропроцессора) и обладать пониженным энергопотреблением.

Динамическая память DRAM служит в качестве основных микросхем при построении оперативной памяти компьютеров и серверов. Она также используется компаниямилидерами в области создания баз данных (например, Oracle и SAP) для проектирования баз данных, которые называются In-Memory. Такие базы данных ориентированы на хранение редко меняющейся информации и обеспечивают исключительно быструю реакцию на поисковые запросы, так как значительная часть данных хранится в оперативной памяти RAM, достигающей по объему 4Тб. Реже используемые данные помещаются на твердотельные диски (SSD, до 40 Тб), а для постоянного хранения используются массивы жестких дисков (HDD) емкостью до 220 Тб.

В силу особой роли, которую играет флэш-память в информационных технологиях сегодняшнего дня, рассмотрим ее подробнее. На рис 4.3 дана ее классификация с детализацией ветви SSD.

Особый интерес представляют так называемые твердотельные диски SSD ('Solid-State Drive), которые сегодня встраиваются в дорогие «элитные» ноутбуки (ультрабуки, Mac Book Air) и планшетные компьютеры. Они могут быть добавлены и в стационарные компьютеры для повышения их общей.

Рис. 4.3. Классификация флэш-памяти.

производительности и сокращения времени загрузки операционной системы. SSD — запоминающее устройство с функциями и интерфейсом подключения жесткого магнитного диска, но без движущихся механических частей. Устройство представляет собой микросхемы флэш-памяти и управляющий контроллер, моделирующий функции жесткого диска.

Подавляющее большинство SSD имеют форм-фактор жесткого диска и подключаются по интерфейсу SATA, но есть устройства, которые вставляются в разъемы материнской платы PCI Express, что еще больше повышает их производительность. Скорость передачи данных при таком подключении достигает нескольких гигабайт в секунду. Одним из вариантов нового решения является стандарт NVM Express.

Главный недостаток SSD, как и всех других видов флэш-памяти, — ограниченное количество циклов перезаписи:

• • обычная флэш-память (MLC, Multi-Level Cell, многоуровневые ячейки памяти) позволяет записывать данные в ячейку примерно 10 000 раз;
• • более дорогостоящие виды памяти (SIX, Single-Level Cell, одноуровневые ячейки памяти) — более 100 000 раз.

Для борьбы с неравномерным износом ячеек памяти применяются схемы балансирования нагрузки — контроллер хранит информацию о том, сколько раз, какие блоки перезаписывались и при необходимости «меняет их местами» .

Нужно подчеркнуть, что по стоимости SSI) намного превосходят обычные жесткие диски (HDD), несмотря на то, что за последние три года цены упали в три раза.

В связи с отмеченными недостатками SSD дисков не прекращается развитие традиционных жестких дисков, которые очень хорошо себя зарекомендовали как надежные устройства хранения информации. Выпускаются гибридные «винчестеры», содержащие буферы до 32 Гб флэш-памяти, что позволяет резко поднять скорость работы такого устройства смешанной конструкции. Кроме того, инженерами уже разработаны жесткие диски толщиной всего 5 мм. Такие гибридные жесткие диски, имея в несколько раз большую емкость чем SSD, могут встраиваться даже в ультрабуки.