Czym są urządzenia pamięci masowej i jak działają

Od prostego rozruchu po przeglądanie Internetu, wszystko jest możliwe dzięki obecności urządzeń pamięci masowej, takich jak dyski twarde lub dyski SSD.

Każde urządzenie pamięci ma swoje zalety i wady. W tym blogu omówiono, czym są urządzenia pamięci masowej, rodzaje urządzeń pamięci masowej na przestrzeni dziesięcioleci oraz ich działanie, aby można było lepiej zrozumieć dostępne na rynku opcje rozwiązań pamięci masowej.

Co to jest urządzenie pamięci masowej w komputerze?

Urządzenie pamięci masowej to element sprzętowy, który może być podłączony wewnętrznie lub zewnętrznie do dowolnego urządzenia komputerowego lub serwera w celu przechowywania informacji i instrukcji. Te instrukcje mogą być przetwarzane tymczasowo lub na stałe.

Zewnętrzne lub wewnętrzne urządzenia pamięci mogą być czasami nazywane nośnikami pamięci. Nośnik może służyć do obliczania wyników na podstawie instrukcji lub może być po prostu używany do przesyłania lub wyodrębniania informacji.

Początkowo urządzenia pamięciowe opierały się na taśmie magnetycznej i kartach dziurkowanych. Później zastąpiono je dyskietkami i płytami kompaktowymi do przechowywania informacji binarnych w formatach cyfrowych. Obecnie popularne są dyski HDD i SSD.

Do czego służy urządzenie pamięci masowej?

Urządzenie pamięci masowej umożliwia użytkownikom bezpieczne przechowywanie danych i aplikacji na urządzeniu komputerowym. Może być również używany do przenoszenia informacji i przesyłania ich z jednego urządzenia na drugie.

Możesz uzyskać dostęp (zapisać/odczytać) dane w dowolnym momencie i zachować je przez krótki lub długi okres, w zależności od potrzeb. Możliwość przechowywania dużej ilości informacji na małym urządzeniu ułatwia proces udostępniania.

Jak działają urządzenia pamięci masowej?

Istnieje kilka rodzajów urządzeń pamięci masowej i każdy działa w inny sposób. Poniżej omówiono sposoby, w jakie dodatkowe urządzenia pamięci masowej mogą przechowywać informacje.

• Magnetyczne urządzenia magazynujące

  Urządzenia te wykorzystują urządzenie mechaniczne zwane napędem, które łączy się z urządzeniem komputerowym. Dysk (kaseta lub nośnik) pokryty tlenkiem żelaza przechowuje informacje i jest wkładany do napędu. Napęd obraca dysk z dużą prędkością za pomocą silnika.

  Ponieważ tlenek żelaza ma charakter ferromagnetyczny, pod wpływem pola magnetycznego ulega trwałemu namagnesowaniu. Przechowywane informacje są dostępne dla napędu za pomocą niewielkich urządzeń zwanych głowicami odczytu/zapisu, które zawierają elektromagnesy. Sygnał wytworzony w cewce przez zmienne pole magnetyczne w rdzeniu elektromagnesów jest przesyłany do komputera jako dane binarne. Jest on przesyłany i konwertowany na kod maszynowy.

• Urządzenia pamięci flash

  Urządzenia pamięci flash zawierają szereg komórek pamięci flash. Siatka rzędów i kolumn ma dwa tranzystory oddzielone cienką warstwą tlenku na każdym przecięciu. Jeden tranzystor jest nazywany bramką pływającą, a drugi bramką sterującą.

  Gdy bramka pływająca jest połączona z rzędem przez bramkę sterującą, komórka ma wartość 1. Po przyłożeniu ładunku elektrycznego do bramki pływającej, powstaje bariera między bramką sterującą a bramką pływającą. Jeśli przepływ ładunku przez bramkę spadnie poniżej progu 50%, wartość stanie się 0. Dzięki tej technice można jednocześnie zapisywać i przepisywać całe bloki lub obszary chipów.

• Optyczne urządzenia pamięci

  Wiązka laserowa małej mocy koduje dane cyfrowe na dysku laserowym lub optycznym jako małe wgłębienia w spiralnej ścieżce na jego powierzchni. Precyzyjnie skupiając wiązki magnetyczne, możesz skondensować ogromne ilości danych na niewielkiej przestrzeni na plastikowych dyskach optycznych. Skaner laserowy odczytuje te wgłębienia, ponieważ zmieniające się natężenie światła odbitego od wgłębień przekształca je w sygnały elektryczne.

• Magazyn online

  W przypadku przechowywania w chmurze oddzielasz zasoby pamięci od sprzętu fizycznego. Na przykład wirtualizacja umożliwia łączenie pamięci masowej w jeziorze danych, do którego użytkownicy mogą uzyskać dostęp jako jedno repozytorium w przestrzeni wirtualnej.

• Przechowywanie papieru

  W przypadku przechowywania papieru programista pisałby program ręcznie i używał maszyny do kart dziurkowanych, aby utworzyć stos kart dziurkowanych. Karty te były wprowadzane do czytnika kart podłączonego do komputera w celu wprowadzenia programu. Sekwencja otworów została przekonwertowana na dane cyfrowe.

Sugerowana lektura: SAN vs. NAS vs. DAS Storage: którą wybrać?

Jakie są rodzaje urządzeń pamięci masowej?

• Pamięć tymczasowa: RAM, ROM, pamięć podręczna
• Pamięć trwała: pamięć magnetyczna, optyczna, flashowa i online

Komputerowe urządzenia pamięci masowej mogą być tymczasowe lub stałe. W tym miejscu omówiono kilka typów urządzeń pamięci masowej.

• Tymczasowe przechowywanie

Pamięć tymczasowa obejmuje pamięć o dostępie swobodnym (RAM), pamięć tylko do odczytu (ROM) i pamięć podręczną. Są to podstawowe opcje przechowywania w komputerze i zapewniają szybki dostęp do używanych danych w dowolnym momencie.

Pamięć RAM przechowuje ulotne dane, które działają jako pamięć robocza dla procesora. Dane znikają po odłączeniu zasilania. Poprawia wydajność i zapewnia szybsze ładowanie aplikacji. Typowe typy urządzeń pamięci masowej to SRAM (statyczna), DRAM (dynamiczna), SDRAM (dynamiczna synchroniczna). 8 GB RAM jest uważane za wystarczające dla prostych funkcji.

ROM przechowuje nieulotne dane, które pozostają nawet po wyłączeniu zasilania. Można z niego tylko czytać i jest często używany do uruchamiania systemu. Dwa główne typy pamięci ROM to PROM i EPROM.

Pamięć podręczna to mała pamięć masowa wbudowana w układ przetwarzania procesorów. Pomaga to w szybszym przetwarzaniu instrukcji.

• Stałe składowanie

Typowe typy stałych urządzeń pamięci masowej w komputerach obejmują pamięć magnetyczną, pamięć optyczną, pamięć flash. Są to uważane za wtórne urządzenia pamięci masowej komputerów.

Pamięć magnetyczna to rodzaj pamięci nieulotnej, która może przechowywać znaczne ilości wideo, audio i innych danych. Zapewnia szybkie pobieranie, ale z czasem może ulec spowolnieniu. Ponadto jest podatny na działanie pól magnetycznych i może ulec uszkodzeniu, jeśli nie będzie prawidłowo obchodzony.

Dysk twardy to popularne urządzenie pamięci masowej w tej kategorii. Inne przykłady przechowywania magnetycznego to dyskietka, kaseta z taśmą, karta magnetyczna i superdysk.

Optyczne urządzenia pamięci masowej charakteryzują się wysoką stabilnością danych i pojemnością pamięci masowej. Te dodatkowe urządzenia pamięci masowej oferują niski koszt w przeliczeniu na bit pamięci, ale całkowity koszt jest wyższy niż w przypadku innych opcji. Nie są podatne na utratę danych, tak jak pamięć ulotna, i nie można ich łatwo uszkodzić.

Urządzenia pamięci flash nie mają ruchomych części, wymagają mniej energii i są przenośne. Charakteryzują się dużą szybkością transferu i nie są podatne na zarysowania. Zawartość może być nadpisywana na dodatkowych urządzeniach magazynujących, takich jak dyski SSD, pendrive'y, karty SD, karty multimedialne i karty pamięci oparte na technologii flash.

Przechowywanie online umożliwia użytkownikom przesyłanie danych przez kanały internetowe, które są przechowywane w zdalnych centrach danych. Łatwo jest przenieść się z jednego komputera na drugi. Jednak cyberbezpieczeństwo jest problemem i należy się nim zająć za pomocą skutecznych środków.

Sugerowana lektura: Najlepsze systemy zarządzania dokumentami typu open source do elektronicznego przechowywania plików

Różnica między chmurą a pamięcią wirtualną

Ponieważ pamięć dodatkowa nie jest łatwo skalowalna, użytkownicy przenieśli się do chmury i opcji pamięci wirtualnej.

Magazyn w chmurze

Dostawcy usług w chmurze (CSP), tacy jak Amazon, Google i Microsoft, umożliwiają użytkownikom przechowywanie danych na fizycznym urządzeniu, które znajduje się w centrum danych należącym do tych dostawców. Internet jest używany do abstrahowania, udostępniania i łączenia zasobów pamięci masowej.

Dostawcy CSP utrzymują zasoby pamięci masowej i zapewniają użytkownikom tyle miejsca, ile potrzebują, jeśli za to zapłacą. Do wyboru chmura może być publiczna, prywatna lub hybrydowa. Migracja danych jest możliwa poprzez sieć LAN, WAN, API, VPN oraz kontenery.

Dostępne są trzy różne sposoby formatowania magazynu, a mianowicie bloki, obiekty i pliki, które zwykle łączy się w ujednolicone rozwiązanie. Format dobierany jest w zależności od potrzeb i jest różny dla różnych typów przechowywania danych.

Magazyn blokowy jest preferowany w przypadku obciążeń o wysokiej wydajności, w których potrzebna jest szybka pamięć masowa z małymi opóźnieniami. Obiektowa pamięć masowa jest używana do szybkiego dostępu w aplikacjach natywnych dla chmury, ponieważ obiekty są nieskompresowane i niezaszyfrowane.

Przechowywanie plików jest powszechne w systemach NAS (sieciowa pamięć masowa) i służy do organizowania i przedstawiania danych w łatwy do zrozumienia sposób.

Pamięć wirtualna

Niektóre firmy wybierają wirtualną pamięć masową, w której pamięć masowa jest łączona z różnych urządzeń sieciowych w jedno urządzenie, które istnieje w środowisku wirtualnym. Dzięki udostępnieniu całej pojemności pamięci każdemu użytkownikowi, poszczególne osoby nie są ograniczone do przechowywania na jednym komputerze.

Te produkty pamięci masowej są oferowane przez firmy takie jak NetApp, IBM i Hitachi, aby zapewnić wysoką pojemność pamięci masowej i skalowalność na potrzeby archiwizacji, tworzenia kopii zapasowych i odzyskiwania.

Użytkownicy pracujący z dużymi aplikacjami nie muszą zwiększać przestrzeni dyskowej za pomocą przenośnych nośników pamięci. Mogą uzyskać dostęp do nadmiarowej pamięci masowej tych użytkowników, którzy nie wymagają dużej pojemności pamięci do swoich zadań.

Przykłady komputerowych urządzeń pamięci masowej

Urządzenia pamięci masowej komputerów mogą przechowywać duże ilości danych cyfrowych na niewielkiej przestrzeni fizycznej, co ułatwia tworzenie kopii zapasowych i udostępnianie danych.

• Przykłady magnetycznych urządzeń magazynujących

Dysk twardy

Dysk twardy lub dysk twardy (HDD lub HD) jest powszechnym urządzeniem pamięci masowej obecnym w komputerach do celów tworzenia kopii zapasowych i archiwizacji. Jest to rodzaj magnetycznego urządzenia magazynującego, które może przechowywać pliki systemu operacyjnego (OS), aplikacje i inne dokumenty z tekstem, wideo, dźwiękiem i obrazami. Typowa pojemność pamięci waha się od 500 GB do ponad 4 TB.

Taśma magnetyczna

Taśmy magnetyczne zaczęto stosować w ubiegłym stuleciu ze względu na ich niską cenę i dużą pojemność. Dane mogą być zapisywane zarówno wzdłuż, jak i wszerz. Są jednak powolne w porównaniu z innymi nowoczesnymi rozwiązaniami do przechowywania.

Dyskietka

Przed dyskami twardymi, dyskietki (FD) były popularnymi magnetycznymi urządzeniami pamięci masowej, które mogły przechowywać dane. Nazywane również dyskietkami, dyski te były przez lata dostępne w wersjach 8-calowych (203 mm), 5,25-calowych (133 mm) i 3,5-calowych (90 mm). Zazwyczaj zapewniają do 240 MB miejsca.

• Przykłady optycznych urządzeń pamięci masowej

Płyta CD

Płyta kompaktowa (CD) to nośnik pamięci dla muzyki i niewielkich ilości danych komputerowych w oparciu o technologię optyczną. Pojemność pamięci wynosi zwykle około 700 MB.

Jest trzech typów, a mianowicie CD-ROM (tylko do odczytu), CD-R (zapisywalny) i CD-RW (wielokrotny zapis). Informacje są odczytywane i zapisywane przez laser, podczas gdy płyty CD obracają się ze stałą prędkością.

Płyty DVD i Bluray

Cyfrowe dyski uniwersalne (DVD) i dyski Bluray (BD) mają większą pojemność niż dyski CD o tym samym fizycznym rozmiarze. Można łatwo przechowywać duże ilości danych, w tym wideo HD.

Używają drobniejszego lasera ze względu na większą gęstość i mają zwykle pojemność 4,7 GB (DVD) lub 25 GB do 128 GB (dyski Bluray).

Sugerowana lektura: Co to jest program narzędziowy i jakie są jego funkcje?

• Przykłady urządzeń pamięci flash

Pamięć flash USB

Pendrive to niewielkie urządzenie przenośne ze zintegrowanym interfejsem USB. Możesz podłączyć go do portu USB komputera i łatwo przenosić pliki z jednego urządzenia na drugie.

Ma większą pojemność niż optyczne urządzenia pamięci masowej, zwykle od 8 GB do 256 GB. Jest również szybszy i bardziej niezawodny. Inne jego nazwy to pendrive, dysk skokowy, pendrive, pendrive i pendrive.

Bezpieczna karta cyfrowa

Bezpieczna karta cyfrowa (karta SD) to urządzenie w kształcie prostokąta, które jest dostępne w różnych rozmiarach i pojemnościach dla różnych urządzeń, w tym telefonów komórkowych i aparatów fotograficznych. Typowe opcje obejmują pełnowymiarowe karty SD, mini-SD i micro-SD. Pojemność pamięci często waha się od 2 GB do 32 GB.

Dysk SSD

Dysk półprzewodnikowy (SSD) jest obecnie używany w połączeniu, a także do całkowitej wymiany dysków twardych w laptopach, komputerach PC itp. Występuje zarówno w konfiguracjach zewnętrznych, jak i wewnętrznych.

Ponieważ oferuje mniejszą pojemność w porównaniu z dyskiem twardym w podobnej cenie, częściej występuje wśród droższych urządzeń. Wykorzystuje pamięć flash NAND, a jej zalety to niski pobór mocy, mały współczynnik kształtu, duża prędkość odczytu/zapisu, wysoka niezawodność i redukcja szumów. Pamięć masowa waha się od 120 GB do ponad 1 TB.

• Przykłady przechowywania online/w chmurze

Pamięć AWS S3

Wraz z rosnącą popularnością przetwarzania w chmurze rośnie również zastosowanie usług przechowywania w chmurze dla różnych typów przechowywania danych. Pamięć masowa w chmurze to skalowalne rozwiązanie do przechowywania znacznych ilości danych i żądania zasobów od dostawcy w miarę wzrostu potrzeb.

Dostawca usług w chmurze dysponuje zbiorem zdalnych serwerów do hostingu i zarządzania usługami, do których urządzenia mogą uzyskać dostęp za pośrednictwem sieci. Popularnym przykładem przechowywania w chmurze jest pamięć masowa Amazon Web Services (AWS) S3, w której użytkownicy mogą przechowywać dane wirtualnie zamiast innych dostępnych wtórnych urządzeń pamięci masowej komputera.

• Przykłady przechowywania papieru

Karta dziurkacza

Jest to karta papierowa z otworami wykonanymi ręcznie lub maszynowo, dziurkowanymi lub perforowanymi. Karta dziurkacza została wprowadzona do komputera w celu przechowywania i dostępu do danych.

Wniosek

Dane mogą zostać utracone z kilku powodów, takich jak awarie zasilania, cyberataki, przypadkowe usunięcia, uszkodzenia fizyczne, a nawet klęski żywiołowe. Dlatego musisz przechowywać kopie zapasowe na dodatkowych urządzeniach pamięci masowej.

Teraz, gdy wiesz, czym jest urządzenie pamięci masowej, możesz zdecydować się lepiej. Firmy przechodzą na pamięć masową w chmurze, ponieważ jest ona niezawodna, oferuje skalowalność i lepszą wydajność.

Sugerowana lektura: Dysk Google vs Dropbox vs OneDrive: najlepsza alternatywa dla Dysku Google 2022

Często zadawane pytania

Powiązane kategorie: Pamięć masowa w chmurze | Serwer | Urządzenia sieciowe | Bezprzewodowy punkt dostępowy | Rozwiązania w zakresie bezpieczeństwa danych