Τι είναι οι συσκευές αποθήκευσης υπολογιστών και πώς λειτουργούν μέσα σε ένα σύστημα;

Οι συσκευές αποθήκευσης υπολογιστών είναι φυσικά εξαρτήματα που συγκρατούν επίμονα δεδομένα (τόσο οδηγίες όσο και δεδομένα), ακόμη και όταν ο υπολογιστής είναι απενεργοποιημένος. Παρέχουν στον υπολογιστή ένα μέρος για την αποθήκευση αρχείων, προγραμμάτων, λειτουργικών συστημάτων και άλλων πληροφοριών για μελλοντική χρήση. Αυτές οι συσκευές διαφέρουν ως προς την ικανότητα αποθήκευσης, την ταχύτητα και το κόστος τους.

Ακολουθεί μια κατανομή του τρόπου λειτουργίας τους μέσα σε ένα σύστημα:

1. Τύποι συσκευών αποθήκευσης υπολογιστών:

* Πρωτογενής αποθήκευση (RAM): Αυτή είναι η πτητική μνήμη, που σημαίνει ότι χάνει τα δεδομένα της όταν η ισχύς είναι απενεργοποιημένη. Είναι απίστευτα γρήγορο και χρησιμοποιείται για να κρατήσει δεδομένα στα οποία η CPU λειτουργεί ενεργά. Η CPU διαβάζει συνεχώς και γράφει δεδομένα από τη μνήμη RAM. Παραδείγματα περιλαμβάνουν:

* dram (δυναμική μνήμη RAM): Ο πιο συνηθισμένος τύπος μνήμης RAM.

* SRAM (στατική μνήμη RAM): Ταχύτερα και πιο ακριβά από το DRAM, που χρησιμοποιείται για τη μνήμη cache.

* Δευτερεύουσα αποθήκευση: Αυτή είναι η μη πτητική μνήμη, που σημαίνει ότι διατηρεί δεδομένα ακόμη και όταν η ισχύς είναι απενεργοποιημένη. Είναι πιο αργό από τη μνήμη RAM, αλλά έχει πολύ μεγαλύτερη χωρητικότητα. Εκεί αποθηκεύονται το λειτουργικό σύστημα, οι εφαρμογές και τα αρχεία χρήστη. Παραδείγματα περιλαμβάνουν:

* Δίσκοι σκληρού δίσκου (HDD): Χρησιμοποιήστε κλοπές και μια κεφαλή ανάγνωσης/εγγραφής για να αποθηκεύσετε μαγνητικά δεδομένα. Σχετικά φθηνό αλλά πιο αργό από τα SSD.

* μονάδες στερεάς κατάστασης (SSD): Χρησιμοποιήστε τη μνήμη flash για να αποθηκεύσετε δεδομένα ηλεκτρονικά. Πολύ γρηγορότερα και πιο ανθεκτικά από τα HDD, αλλά γενικά πιο ακριβά.

* Οπτικοί δίσκοι (CDS, DVDs, Blu-rays): Αποθηκεύστε τα δεδομένα οπτικά χρησιμοποιώντας λέιζερ. Σχετικά χαμηλή χωρητικότητα και αργή σε σύγκριση με HDD και SSD.

* USB Flash Drives (δίσκοι αντίχειρα): Φορητές συσκευές αποθήκευσης στερεάς κατάστασης.

* Κάρτες μνήμης (κάρτες SD, κάρτες microSD): Μικρές, φορητές κάρτες μνήμης flash που χρησιμοποιούνται συνήθως σε κάμερες, τηλέφωνα και άλλες συσκευές.

* Αποθηκευμένο στο δίκτυο (NAS): Μια ειδική συσκευή αποθήκευσης συνδεδεμένη σε ένα δίκτυο, επιτρέποντας σε πολλές συσκευές να έχουν πρόσβαση στα ίδια δεδομένα.

2. Λειτουργία μέσα στο σύστημα:

Η αλληλεπίδραση μεταξύ της CPU, της RAM και της δευτερεύουσας αποθήκευσης είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία ενός υπολογιστή:

* Λήψη δεδομένων: Όταν η CPU χρειάζεται δεδομένα, ελέγχει πρώτα την κρυφή μνήμη της (πολύ γρήγορος τύπος μνήμης RAM). Εάν τα δεδομένα δεν είναι εκεί, το ανακτά από τη μνήμη RAM. Εάν τα δεδομένα δεν είναι στη μνήμη RAM, η CPU το ζητά από τη δευτερεύουσα αποθήκευση. Αυτή η διαδικασία είναι σημαντικά πιο αργή όταν μεταφέρεται από τη δευτερεύουσα αποθήκευση.

* Γράφοντας δεδομένα: Όταν τα δεδομένα πρέπει να αποθηκευτούν, είναι πρώτα γραμμένο σε RAM. Στη συνέχεια, είναι τελικά γραμμένο σε δευτερεύουσα αποθήκευση για να επιμείνει. Αυτό εξασφαλίζει ότι τα δεδομένα επιβιώνουν μια απώλεια ισχύος.

* Σύστημα αρχείων: Οι δευτερεύουσες συσκευές αποθήκευσης χρησιμοποιούν ένα σύστημα αρχείων (π.χ. NTFS, FAT32, EXT4) για να οργανώσετε αρχεία και καταλόγους. Αυτό επιτρέπει στο λειτουργικό σύστημα να εντοπίζει και να διαχειρίζεται αποτελεσματικά τα δεδομένα.

* Μεταφορά δεδομένων: Τα δεδομένα μεταφέρονται μεταξύ των συσκευών αποθήκευσης και της CPU μέσω ενός δίαυλου, το οποίο είναι ένα σύνολο ηλεκτρικών αγωγών. Η ταχύτητα αυτού του λεωφορείου και των ίδιων των συσκευών αποθήκευσης επηρεάζει τη συνολική απόδοση του συστήματος.

Στην ουσία, οι συσκευές αποθήκευσης υπολογιστών λειτουργούν ως η μακροπρόθεσμη μνήμη ενός συστήματος ηλεκτρονικών υπολογιστών, αποθηκεύοντας τόσο το λογισμικό όσο και τα δεδομένα που απαιτούνται για τη λειτουργία του συστήματος και για να λειτουργούν οι χρήστες. Η αλληλεπίδραση μεταξύ διαφορετικών τύπων αποθήκευσης, ιδιαίτερα της διαφορικής ταχύτητας μεταξύ RAM και δευτερεύουσας αποθήκευσης, επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τη συνολική ανταπόκριση και την απόδοση του υπολογιστή.