Memoria de masă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Compararea dimensiunilor între diferite dispozitive de stocare în masă amovibile.

O memorie de masă (sau memorie secundară ), în informatică , este un tip de memorie care colectează de obicei cantități mari de date cu privire la memoria primară și într-un mod non-volatil , care este permanent atunci când aparatul este oprit, la cel puțin până la voința utilizatorului . [1]

fundal

Primele amintiri de masă au fost unități de bandă magnetică pe care au stocat date: au avut o anumită difuzie începând din a doua jumătate a secolului al XX-lea, cum ar fi bobinele utilizate în primele mainframe până la casetele audio răspândite începând cu anii 1970 în primele modele de computer de acasă ; au folosit un controler mic pentru a converti semnalele analogice în date digitale. Interfața utilizată a fost cablurile audio standard, cele mai frecvente fiind cele echipate cu un conector Jack de 3,5 mm și un conector RCA . Acest tip de sistem a fost utilizat pe computerele Apple II și TRS-80 Color , precum și pe multe sisteme de magistrală de tip S-100 .

Din anii 1980 , progresul tehnologic a dus la utilizarea a numeroase alte dispozitive, cum ar fi CD-uri, DVD-uri, până la chei USB în anii 2000 capabili să stocheze mai mulți Gigabytes de date.

Progresul tehnologic al dispozitivelor de stocare portabile
Dispozitiv Format Capacitate Anul comercializării
IBM 33FD 8 inci 0,23 MB 1974
HP SS 3,5 inch 0,26 MB 1982
Floppy ED 3,5 inch 2,88 MB 1987
Floptical LS 3,5 inch 21,0 MB 1991
HiFD 200 3,5 inch 200 MB 1999
Micro SD 15 x 11 mm 256 MB 2005
Micro SDHC 15 x 11 mm 2048 MB 2010
Micro SDXC 15 x 11 mm 2048 GB 2022

Descriere

În arhitectura lui von Neumann , când ne referim la memorie, ne referim la memoria principală, care este cea pe care computerul încarcă procesele ( programele în execuție ) și datele aferente acestora (vorbim precis despre memoria de lucru ), în timp ce secundar memoria este considerată un dispozitiv de intrare ( intrare ) și / sau ieșire ( ieșire ) pentru date ( periferic I / O ).

Principala caracteristică a memoriei de masă este „non-volatilitatea”, adică capacitatea de a stoca permanent date (de aceea vorbim și despre memoria de stocare ). Mai mult, memoria de masă are un cost mai mic decât memoria principală, motiv pentru care ne întrebăm de ce în computerele moderne nu folosim doar memorie secundară (prin mecanismul de memorie virtuală ). Motivul constă în viteza de acces la date: timpul mediu de acces la memoria principală este de ordinul sutelor de nanosecunde (ns, 10 -9 ), față de milisecundele (ms, 10 -3 ) ale memoriei de stocare , care, prin urmare, necesită timpi de acces mai mari de 6 ordine de mărime.

De fapt, tehnologia a reușit de-a lungul anilor să facă din ce în ce mai rapide memoriile ROM și RAM, dar nimic nu a reușit împotriva limitelor „fizice” ale discurilor , care trebuie să aștepte ca capul să se poziționeze pe drumul cel bun. ( căutare de timp sau timp de căutare ) și pe blocul din dreapta (latență de rotație sau timp de latență).

Prin urmare, memoria de masă este un dispozitiv care permite înregistrarea, conservarea și citirea înapoi a datelor. Poate fi de tip fix sau detașabil, instalat în interiorul computerului sau extern și conectat la acesta printr-un cablu adecvat sau prin rețeaua locală , numai în citire sau în citire / scriere.

Operațiuni

Cheie USB

Datele sunt colectate în entități omogene numite fișiere . Memoriile de masă sunt gestionate de o componentă fundamentală a sistemelor de operare , sistemul de fișiere : fiecare sistem de operare folosește unul diferit și cele mai faimoase sunt FAT32 și NTFS de la Microsoft , ext2 - ext3 de la sistemele Linux și HFS + de la MacOS . Practic organizarea amintirilor în masă este gestionată prin structuri de date legate care pot fi liste sau, mult mai frecvent, arbori B sau tabele de adresare (numite TOC, din Cuprinsul englezesc).

Căutare și acces la date

În cazul unui sistem de fișiere TOC, căutarea este destul de simplă și rapidă (gândiți-vă la un depozit cu un registru care indică raftul care conține bunurile dorite), în timp ce în cazul unei structuri conectate, căutarea poate fi costisitoare ( folosind o listă legată, în cel mai rău caz trebuie să derulați întreaga listă, dar, în cazul Tree B +, în cel mai rău caz aveți un timp de căutare logaritmică).

Stocare a datelor

Stocarea datelor, în cazul amintirilor nerescriptibile (de exemplu CD-R) are loc progresiv, umplând spațiul în ordinea progresivă a adresei (în exemplul CD-R, dacă avem 700 MB de spațiu, dar folosim 658, piesele goale vor fi cele mai exterioare, așa cum puteți vedea cu ușurință când priviți suprafața CD-ului). În ceea ce privește amintirile regrababile (de exemplu, hard disk-urile), stocarea datelor este practic realizată conform a trei criterii posibile:

  1. first-fit : căutați prima locație de memorie suficient de mare pentru a găzdui fișierul de salvat
  2. cea mai potrivită : căutați cea mai mică locație de memorie suficient de mare pentru a găzdui fișierul care trebuie salvat
  3. cea mai potrivită : căutarea celei mai mari locații de memorie disponibile (aceasta poate părea absurdă la prima vedere, dar aceasta permite adesea ocuparea parțială a locației pentru a lăsa suficient spațiu liber pentru a găzdui un alt fișier).

Statistic se poate observa că primele două metode sunt mai eficiente decât a treia

Ștergerea datelor

Ștergerea datelor (în suporturile care le permit, adică cele regrababile) este adesea înțeleasă de sistemele de operare ca simpla eliminare a înregistrării referitoare la fișierul în cauză din TOC sau din arborele B +, ceea ce o face posibil prin intermediul unor utilitare speciale pentru a restabili datele șterse, deoarece acestea se află de fapt în memorie, până când nevoia de spațiu pe care să stocheze date noi va împinge sistemul de operare să scrie în locația pe care utilizatorul, prin ștergerea fișierului vechi, a indicat-o de fapt ca gol.

Apple a inclus recent în macOS un instrument sigur de ștergere (utilitare similare sunt ușor de găsit pe net pentru toate sistemele de operare) care rescrie date aleatorii de mai multe ori pe fișierul care urmează să fie șters.

Fragmentarea internă și externă

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Fragmentare (informatică) .

Rețineți că toate sistemele de fișiere comerciale folosesc tehnica de paginare a fișierelor : un mediu de stocare în masă este împărțit în pagini sau clustere (a căror dimensiune variază de obicei de la 512 octeți la 4 KiB ), pentru a optimiza operațiile de citire și scriere. Cu toate acestea, acest lucru poate provoca o pierdere de memorie, mai ales atunci când paginile sunt mari (gândiți-vă la un fișier de 5 KiB și la un sistem de fișiere cu clustere de 4 KB: 2 sunt necesare pentru un total de 8 KiB și o risipă de ben 3 KB: în în acest caz vorbim de fragmentare internă .

Pe de altă parte, prin fragmentare externă ne referim la fenomenul în care este creat un spațiu gol între două fișiere care este prea mic pentru a stoca un alt fișier: acest fenomen este tipic sistemelor de fișiere cu clustere care sunt prea mici.

Notă

Elemente conexe

Controlul autorității GND ( DE ) 4277196-1
Informatică Portal IT : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu IT