====== HW: Operační paměti a úložiště (Rozcestník) ====== Tento oddíl encyklopedie se věnuje technologiím pro uchovávání dat. V počítačové architektuře dělíme paměti podle jejich rychlosti, ceny a schopnosti udržet data bez napájení. Bez efektivního ukládání dat by ani ten nejrychlejší [[it:hw:cpu|procesor]] neměl co zpracovávat. ===== Základní rozdělení pamětí ===== ^ Typ paměti ^ Volatilita ^ Rychlost ^ Kapacita ^ Typická technologie ^ | **Vnitřní (Primární)** | Volatilní (smaže se po vypnutí) | Extrémní | Malá (GB) | [[#RAM|SRAM, DRAM]] | | **Vnější (Sekundární)** | Nevolatilní (zůstane uloženo) | Střední až nízká | Velká (TB) | [[#SSD|Flash, Magnetický zápis]] | | **Archivní (Terciární)** | Nevolatilní | Velmi nízká | Obrovská (PB) | Páskové knihovny, optika | --- ===== 1. Operační paměť (RAM) ===== **RAM (Random Access Memory)** je paměť s náhodným přístupem, která slouží jako pracovní prostor pro běžící procesy a operační systém. ==== A. Fyzikální princip: SRAM vs. DRAM ==== * **SRAM (Static RAM):** Každý bit je uložen v obvodu tvořeném několika tranzistory (typicky 6). Je extrémně rychlá, ale drahá a rozměrná. * **Využití:** Cache procesoru (L1, L2, L3). * **DRAM (Dynamic RAM):** Bit je uložen jako náboj v miniaturním kondenzátoru. Protože náboj vyprchává, musí se paměť tisíckrát za sekundu obnovovat (**refresh**). Je levnější a umožňuje vysokou hustotu dat. * **Využití:** Moduly operační paměti v PC. ==== B. Evoluce DDR (Double Data Rate) ==== Standard DDR umožňuje přenášet data na vzestupné i sestupné hraně hodinového signálu. * **DDR4:** Standard posledních let, nízká spotřeba (1.2V), frekvence až 3200+ MHz. * **DDR5:** Přináší vyšší hustotu a vestavěnou korekci chyb (On-die ECC). Napětí kleslo na 1.1V. ==== C. Klíčové parametry RAM ==== * **Kapacita:** Udává se v GB. Dnešní minimum pro kancelář je 8 GB, pro hry 16–32 GB. * **Frekvence:** Rychlost přenosu (MHz/MT/s). Ovlivňuje propustnost dat. * **Latence (CAS Latency):** Doba, za kterou paměť odpoví na požadavek procesoru. Čím nižší CL, tím lépe. * **Dual/Quad Channel:** Zapojení dvou nebo více modulů pro zdvojnásobení šířky datové sběrnice. --- ===== 2. Technologie pevných úložišť ===== Úložiště jsou zodpovědná za trvalé uchování dat (Persistence). ==== A. HDD (Hard Disk Drive) ==== Klasické mechanické disky využívající magnetický zápis na rotující plotny. * **Mechanika:** Čtecí hlavy "létají" na vzduchovém polštáři pár nanometrů nad plotnou. * **Silné stránky:** Nejnižší cena za 1 TB, vhodné pro velká archivy a video. * **Slabiny:** Extrémní náchylnost na nárazy, vysoká latence (čekání na otočení plotny). ==== B. SSD (Solid State Drive) ==== Paměťová média bez pohyblivých částí, založená na technologii **NAND Flash**. * **SLC vs. MLC vs. TLC vs. QLC:** Rozlišení podle toho, kolik bitů je uloženo v jedné buňce. Více bitů = nižší cena, ale kratší životnost a rychlost. * **Wear Leveling:** Inteligentní algoritmus, který rozkládá zápis rovnoměrně po celém disku, aby se buňky "neopotřebovaly" na jednom místě. ==== C. Rozhraní a sběrnice ==== * **SATA III:** Starší standard s limitem cca 560 MB/s. Dnes pro levná SSD a HDD. * **NVMe (PCIe):** Moderní protokol navržený přímo pro bleskové SSD. Připojuje se přes slot M.2. * **PCIe 4.0/5.0:** Dosahuje rychlostí přes 7 000 – 12 000 MB/s. --- ===== 3. Pokročilá správa dat a spolehlivost ===== V profesionální sféře se řeší, co se stane, když paměť selže. ==== A. RAID (Redundant Array of Independent Disks) ==== Technologie spojování více disků do jednoho logického celku. * **RAID 0 (Striping):** Rozdělení dat na dva disky. Extrémní rychlost, ale při poruše jednoho přijdete o vše. * **RAID 1 (Mirroring):** Zrcadlení. Data jsou na obou discích stejná. Bezpečné, ale drahé. * **RAID 5/6:** Kombinace rychlosti a bezpečnosti pomocí paritních výpočtů. ==== B. ECC (Error Correction Code) ==== Speciální typ RAM paměti, která dokáže detekovat a opravit bitové chyby způsobené např. kosmickým zářením. Nezbytné pro servery a vědecké výpočty. ==== C. S.M.A.R.T. ==== Monitorovací systém uvnitř disků, který sleduje počet hodin v provozu, teplotu a počet vadných sektorů. Slouží k predikci selhání disku. --- ===== 4. Budoucnost: Optické a kvantové ukládání ===== * **DNA Storage:** Experimentální ukládání dat do sekvencí DNA (obrovská hustota, výdrž tisíce let). * **Holografické paměti:** Zápis dat v celém objemu média, nikoliv jen na povrchu. * **PRAM / MRAM:** Snaha spojit rychlost RAM s trvanlivostí SSD do jednoho typu "univerzální paměti". ---- //Související články:// * [[it:hw:cpu|Procesor a jeho architektura]] * [[it:hw:motherboard|Základní deska a sběrnice]] * [[it:sec:cryptography|Šifrování dat na disku]] //Tagy: {{tag>hw ram ssd hdd memory storage raid ddr5 nvme}}//