Počítačová pamäť je nevyhnutnou súčasťou každého počítačového systému. Slúži na uchovávanie údajov a inštrukcií, s ktorými procesor pracuje. Vďaka pamäti môže počítač vykonávať programy, spracovávať dáta a efektívne fungovať.
Úvod do problematiky pamätí
Pamäte počítača slúžia na uchovanie údajov a na uloženie a vykonávanie inštrukcií programov. Pri riešení praktických výpočtových, informačných a projektovacích systémov je okrem iného daná aj pamäťovou kapacitou. Základnou jednotkou počítačovej pamäti je bajt (byte, skratka B). Ide o pamäťovú jednotku, ktorá je schopná uschovať jeden znak (napr. písmeno). Pre názornejšiu predstavu, aké množstvo informácií je možné uložiť do počítačovej pamäti, možno kapacitu pamäti porovnať s veľkosťou strany. Normalizovaná strana textu napísaná na písacom stroji obsahuje 30 riadkov po 60 znakov. Dohromady to je 1800 znakov na stránku, teda l800 B počítačovej pamäti. Maximálny rozsah pamäti sa vyjadruje v počte bajtov, ktorý je vždy mocninou dvojky. Počítač si ukladá dáta a programy do pamäte.
Vlastnosti pamätí
Medzi základné vlastnosti pamätí patria:
- Kapacita: Udáva množstvo informácií, ktoré je možné do pamäte uložiť. Jednotkou kapacity pamäte je 1 bit, častejšie BYTE a jeho násobky.
- Prístupová doba: Je to čas, za ktorý sa údaj z pamäte prečíta.
Rozdelenie pamätí
Pamäte môžeme rozdeliť podľa rôznych kritérií:
- Podľa umiestnenia:
- Vnútorné pamäte: Nachádzajú sa priamo na základnej doske alebo na prídavných kartách a v periférnych zariadeniach.
- Vonkajšie pamäte: Slúžia na trvalé uchovávanie informácií, patria sem všetky pamäťové médiá (FDD, HDD, CD, DVD, zálohovacie médiá a pod.). Vonkajšie pamäte majú naopak veľkú kapacitu, ale nízku rýchlosť, resp. dlhý prístupový čas.
- Podľa energetickej závislosti:
- Energeticky závislé pamäte: Uchovávajú informácie iba pokiaľ sú pod napätím.
- Energeticky nezávislé pamäte: Uchovajú informácie aj po vypnutí počítača.
- Z technologického hľadiska:
- Pamäte s možnosťou čítania i zápisu údajov (RWM): RAM (read write memory)
- Pamäte s možnosťou len čítania (ROM): ROM (read only memory)
Vnútorné pamäte
Vnútorné pamäte počítača tvoria viaceré druhy pamäte. Ich výhodou je, že sú neporovnateľne rýchlejšie (majú nižšiu prístupovú dobu) ako vonkajšie pamäte.
Prečítajte si tiež: Sladká herná inšpirácia: Torta pre hráčov
RAM (Random Access Memory)
Operačná pamäť, ktorá je typu RAM (Random Access Memory = pamäť s priamym prístupom) je tvorená integrovanými obvodmi (integr. RAM ich uchová a poskytne procesoru na spracovanie-je tvorená kremíkovými čipmi-je umiestnená v základnej doske PC-hlavná, operačná pamäť PC-uchováva tie informácie s ktorými mikroprocesor práve pracuje. Je pamäťou, v ktorej sa ukladajú dáta, ktoré procesor počítača momentálne nespracováva, ale budú potrebné neskôr. Veľkou prednosťou operačnej pamäte oproti ostatným druhom pamätí (napr. oproti pevnému disku) je jej rýchlosť. Dáta do nej totiž možno uložiť/z nej načítať niekoľkonásobne rýchlejšie, ako by bolo možné napríklad pri použití pevného disku. Beží v nej operačný systém a ostatné spustené programy či procesy. Jej veľkosť a výkon majú priamy vplyv na to , koľko a akých programov môžete naraz spustiť.
Po zapnutí počítača sa do nej ukladá operačný systém, spúšťané programy, údaje, s ktorými práve pracujeme. Je energicky závislá, t. j. obsah tejto pamäte sa po vypnutí počítača vymaže! Preto pred vypnutím je potrebné uložiť údaje z operačnej pamäte na disk.
Pamäťové moduly pozostávajú z pamäťových čipov, pričom v každom sa nachádzajú milióny tranzistorov a kondenzátorov. Operačná pamäť je štruktúrovaná pomocou stĺpcov a riadkov. Do oblastí, ktoré vznikli takýmto rozdelením pamäte sa zmestí len určité množstvo údajov. Operačná pamäť každého počítača je energeticky závislá, čo v praxi znamená, že po prerušení dodávky elektrického prúdu alebo po vypnutí počítača, sa všetky údaje, ktoré obsahovala, vymažú. Príčinou tejto energetickej závislosti sú použité moduly operačnej pamäte. Ich nahradenie inými modulmi, ktoré by boli energeticky nezávislé (tzv. MRAM moduly) však v súčasnosti ešte nie je možné.
Výber operačnej pamäte je síce oveľa jednoduchší ako výber procesora, no i tak mu treba prikladať náležitú váhu. Základným parametrom je generácia pamäte. V súčasnosti sa takmer výlučne používajú modely DDR3, v niektorých netbookoch a starších počítačoch DDR2. Čoskoro by však mali nastúpiť nové DDR4 moduly. Rozdiel oproti predchádzajúcej generácii je vždy pomerne veľký. Novšia pamäť je rýchlejšia (frekvencia aj dátová priepustnosť), má nižšiu spotrebu vďaka vyššej hustote integrácie a je dostupná aj vo väčších kapacitách. Podporovaný formát a prevedenie záleží od základnej dosky a procesora, čo je pri skladaní stolného počítača nutné overiť.
DDR (Double Data Rate) RAM má dvojnásobný dátový tok medzi pamäťou a procesorom oproti starším SDRAM. RDRAM (Rambus DRAM) - RIMM moduly. Komunikujú rýchlosťou 2x400MHz. Tieto pamäte sa vždy používajú v páre. Pokiaľ sú pripojené len dva moduly RAM, doplňujú sa prázdne prepojovacie moduly.
Prečítajte si tiež: Udržujte si pamäť pomocou ovocia
Najdôležitejším parametrom je kapacita operačná pamäť, ktorá sa udáva v „gigabyte“ (GB). Dnešné minimum u bežných notebookoch je 3 GB, obvykle sa stretávame s kapacitou 4 GB. Čím viacej operačnej pamäte, tím viac môžete naraz spustiť programov. Najviac operačnej pamäte pohltí webový prehliadač, počítačové hry a operační systém. Rozumným minimom pre OS Windows 7 je 2 GB, nenároční užívatelia s Windowsom 7 Starter (alebo starším XP) si vystačia aj s 1 GB. nezabúdajte, že pre adresovanie viac ako 3 GB RAM je potrebný 64-bitový operačný systém. Pokiaľ chcete na počítači hrať aj náročnejšie hry či spúšťať veľké množstvo programov súčasne, budete samozrejme potrebovať viac pamäte, avšak 4 GB by mali úplne stačiť. Pomerne výrazným „žrútom“ RAM môže byť aj zdieľaná grafická karta. Lepší pohľad na vaše hospodárenie s operačnou pamäťou získate v správcovi úloh. V prípade, že RAM úplne zaplníte a ďalší program už sa nemá kde spustiť, nastáva pomerne veľký problém. Pri starších počítačoch to znamenalo pád systému, novšie majú o niečo lepšiu techniku. Pri plnej RAM sa dáta programov ukladajú na pevný disk, ktorý je však neporovnateľne pomalší, čo sa aj viditeľne prejavuje trhaním.
Rýchlosť Môže byť uvádzaná frekvenciou alebo dátovou priepustnosťou, dnes sa stretávame skôr s prvou možnosťou. DDR2 pamäte sú dostupné do rýchlosti 1 066 MHz, DDR3 od 1 066 do 2 000 MHz, očakávané DDR4 budú ešte rýchlejšie. Frekvencia pamäte interpretuje jej výkon a teda čím je vyššia, tým lepšie. Pokiaľ zvolíte rýchlejšiu RAM, než podporujú ostatné komponenty počítača, vôbec to nevadí.
Dual Channel (Triple Channel) Tieto technológie sú zamerané na zníženie latencie a zvýšenie dátovej priepustnosti RAM zrýchlením komunikácie medzi samotnou pamäťou a jej radičom. Vyžaduje podporu základnou doskou i procesorom, navyše musia byť v počítači umiestnené minimálne dva (tri pri Triple Channel) pamäťové moduly rovnakej veľkosti, frekvencie a ďalších parametrov. Reálny nárast výkonu je však diskutabilný, rozhodne nie dvojnásobný. Niektoré zdroje dokonca uvádzajú zvýšenie priepustnosti len o 5 %.
Sloty pre operačnú pamäť Nachádzajú sa zvyčajne v hornej časti naľavo alebo nad päticou procesora. V bežných prípadoch sa stretnete s dvoma alebo štyrmi slotmi, ale v prípade malých verzií základných dosiek možno osádzať len jeden, naopak, pri výkonných doskách šesť či dokonca viac slotov. Obyčajne sú pre jeden konkrétny druh pamäte, ale v čase, keď sa generácie pamätí obmieňajú, sa objavujú na trhu aj kombinované varianty, ktoré majú dva sloty pre starší typ a dva sloty pre novší. Používateľ si v tomto prípade musí zvoliť, ktoré pamäte chce používať.
ROM (Read Only Memory)
(z angl. Read Only Memory - pamäť len na čítanie) slúži na uchovanie základného programu, ktorý umožňuje komunikáciu počítača s vonkajšími zariadeniami, prípadne môže obsahovať operačný systém. Nie je závislá na dodávke elektrického prúdu a nie je možné meniť údaje v nej. V pamäti ROM počítača je špeciálny štartovací program. Tento program je po zapnutí počítača do siete automaticky spustený a zavedie do pamäti operačný systém, tak oživí hardware počítača a s počítačom je možno začať pracovať. Štartovací program je súčasťou základného programu osobného počítača, ktorý sa nazýva BIOS (Basic Input Output system), ktorý umožňuje riadenie toku údajov medzi HW a operačným systémom.
Prečítajte si tiež: Návod: Vymazanie vyrovnávacej pamäte a cookies
CMOS pamäť
Je malá pamäť, ktorá sa vyznačuje malou spotrebou elektrickej energie. Je napájaná z batérie. V tejto pamäti sú uchované základné informácie o konfigurácii počítača (dátum a čas, jednotlivé časti počítača). Zmena obsahu pamäte sa robí pomocou SETUP.
Cache pamäť (vyrovnávacia pamäť, medzipamäť)
Je špeciálnym typ pamäte RWM. Používa ju procesor na uloženie údajov, ktoré musia byť neskôr rýchlo prístupné (rýchlejšie ako z operačnej pamäte), čím sa zvýši rýchlosť počítača. Dnešné procesory používajú viac úrovní cache pamäte: L1 je priamo na čipe (malá kapacita, veľmi rýchla), L2 a L3 sa nachádzajú na doske (kapacita až do niekoľko MB).
Okrem operačnej pamäte sú v základnej jednotke zabudované ešte ďalšie pamäťové obvody, ktoré uchovávajú na určitý čas údaje, a potom ich znova vydajú. Tieto malé, rýchle pamäte sa nazývajú aj zápisnikové pamäte (angl. scratch - pad memory). Ďalej sú to vyrovnávacie pamäte, ktoré sa zapájajú pred operačné pamäte ako malé a rýchle prechodové pamäte. Prístup k malej vyrovnávacej pamäti je podstatne rýchlejší ako pri veľkých, trochu pomalších operačných pamätiach. Toto sa robí preto, lebo možno predpokladať, že pri nasledujúcom výbere údajov z operačnej pamäte budú potrebné niektoré údaje, uložené v blízkych pamäťových miestach. Takto sa ušetrí ďalšia operácia výberu údajov z operačnej pamäte. Táto rýchla vyrovnávacia pamäť v základnej jednotke sa nazýva pamäť typu Cache (angl. Cache-memory; vyslovuje sa ako anglické cash, slovo je ale odvodené z francúzskeho výrazu „cacher“, čo znamená skryť, uchovať). Vyrovnávacie pamäte sa využívajú aj tam, kde rýchlejšie jednotky počítača spolupracujú s pomalšími, napr. ak základná jednotka vysiela údaje vysokou rýchlosťou do tlačiarne, ktorá ale môže tieto údaje vytlačiť na papier len pomerne malou rýchlosťou. V tomto prípade preberá vyrovnávacia pamäť údaje vysokou rýchlosťou, zapamätá ich a vysiela do tlačiarne takou rýchlosťou, akou ich vie tlačiareň spracovať.
Vonkajšie pamäte
Vonkajšie pamäte počítača umožňujú zaznamenávať dáta, opäť ich čítať a v prípade potreby uchovávať trvalo. Vonkajšia pamäť je predstavovaná periférnou jednotkou a pamäťovým médiom spravidla s magnetickým záznamom.
- Disketová jednotka a disketa: je tvorená disketovou jednotkou a disketou. Disketa (často sa jej hovorí pružný disk, alebo floppy disc) je nosičom informácií. Disketa je uchovaná mimo počítač, pri zápise alebo čítaní informácií sa vkladá do disketovej jednotky. Na disketu je možno informácie zaznamenať (zapísať) a uchovávať ich dlho. Zaznamenané informácie zostávajú bez zmeny, pokiaľ nie sú prepísané inými. Pri výstupu dát sú informácie predávané z operačnej pamäti počítača a zapisované na disketu. Pri čítaní vstupujú informácie z diskety do operačnej pamäti.
- Pevný disk (HDD): využívajú princíp magnetickej polarizácie miniatúrnych častíc, ktoré sú nanesené na médiu; pri zapisovaní údajov získavajú častice pomocou zapisovacieho zariadenia príslušnú magnetickú orientáciu; nevýhodou je, že polarizácia môže byť narušená pôsobením vonkajšieho mag. poľa, napr.
- CD/DVD disky
- USB kľúče
- Pamäťové karty
K zálohovaniu súborov sa taktiež používa špeciálna magnetická pásková jednotka - streamer. Je to však pomerne drahé zariadenie.
Ďalšie typy pamätí
- pamäť s ľubovoľným výberom - RAM = Random Access Memory - každý Byte má svoju adresu. Nastavením adresy môžeme okamžite sprístupniť ktorýkoľvek údaj nezávisle na poradí v akom boli uložené.
- asociatívna pamäť - CAM = Content Addressable Memory - je tiež pamäť s ľubovoľným výberom. Záznamy v nej sa však nesprístupňujú udaním adresy, ale udaním vlastnosti uložených dát (obyčajne nejakej časti binárneho kódu, ktorý má hľadaný záznam obsahovať).
Dôležité parametre pamätí
- Prístupová doba: udáva čas, ktorý ubehne od zadania požiadavku na získanie dát, do začiatku ich skutočného čítania.
Rozšírená pamäť
Počítače AT, 386,486 bývajú často vybavené pamäťou RAM o celkovej kapacite väčšej než 1 MB. Z tejto pamäte RAM je jednak vytvorená operačná pamäť 640 KB a ďalšia RAM je adresovaná od adresy 1 MB viac. Pamäť adresovaná nad 1 MB sa nazýva rozšírená pamäť. Pre využívanie rozšírenej pamäti sa počítač vybavuje špeciálnym technickým a programovým vybavením. Existuje viacej spôsobov využívania rozšírenej pamäti. Jeden z nich sa nazýva Expanded Memory (EMS - Expanded Memory Standard, alebo LIM EMS). Ďalší často používaný typ rozšírenej pamäti je tzv. Extended Memory (XMS). Oba tieto štandardy sú využívané niektorými rozsiahlymi programami a slúžia programovacím systémom pre prácu s databázami, tabuľkami apod. špecifikuje užívateľ, akým typom rozšírenej pamäti je jeho stroj vybavený. V rozšírenej pamäti môže byť umiestnená i časť operačného systému. Často je vhodné v pamäti RAM vyhradiť tzv. virtuálny disk. Virtuálny disk je oblasť pamäti, ktorá sa použije namiesto skutočného disku pre zápis súboru. Do nej sa môžu ukladať pracovné súbory pri práci niektorých programov (napr. u programovacích systémov). Použitím virtuálneho disku zrýchlime prácu týchto programov, pretože zápis informacií do pamäti RAM a čítanie z pamäti RAM prebieha o mnoho rýchlejšie než zápis alebo čítanie z disku. U počítačoch vybavených rozšírenou pamäťou je vhodné umiestniť virtuálny disk do rozšírenej pamäti.