Каждый день мы храним информацию, изображения, видео, музыку и другие цифровые носители на компьютере в виде данных. Вы когда-нибудь останавливались, чтобы подумать, как это работает? Возможно, у вас есть, и вам может не понравиться то, что вы нашли. Это невероятно сложно, и часто объяснения ничем не лучше. Я постараюсь разбить это как можно проще прямо здесь.

На самом деле хранение данных на компьютере состоит из трех частей, о каждой из которых вы, вероятно, знаете, но можете не знать, как они работают. Три части

  1. Жесткий диск
  2. ОЗУ
  3. Кэш
  4. БИОС

Как они работают?

Давайте сломаем это

Жесткий диск

Я собираюсь украсть объяснение из Википедии, потому что оно чертовски хорошо.

«[…]жесткий диск […] — это устройство хранения данных, в котором используется магнитное хранилище для хранения и извлечения цифровой информации с использованием одного или нескольких жестких быстро вращающихся дисков (пластин), покрытых магнитным материалом».

Ну вот что это физически. Вот как это работает.

Когда вы сохраняете данные на жестком диске, двоичные биты устанавливаются головкой чтения и записи, которая намагничивает определенные части дисков. Это представляет собой серию битов (1 и 0), поэтому данные можно интерпретировать позже.

Преимущества жесткого диска заключаются в его емкости и способности хранить данные без питания. Его недостатком является время чтения и записи, в основном потому, что для записи данных требуется, чтобы печатающая головка физически перемещалась, а диск фактически вращался. Эти механические операции требуют времени.

Оперативная память (ОЗУ)

Оперативная память устанавливается в компьютер в виде флешек, которые довольно легко заменяются и обновляются. Современная оперативная память имеет форму интегральных схем, которые представляют собой крошечный чип, содержащий целую кучу более мелких электрических схем.

Он работает, сохраняя часто используемые программы с жесткого диска на него, чтобы сократить время чтения. Поскольку в оперативной памяти нет движущихся частей, у нее нет таких физических ограничений, как у жесткого диска. Однако он не хранит данные для длительного использования. Когда вы открываете и закрываете программы, старые программы удаляются из оперативной памяти, чтобы сохранить новые. Если у вас одновременно открыто слишком много программ, у вас заканчивается оперативная память, и ваш компьютер работает очень медленно или даже зависает.

Его преимущества заключаются в более быстром времени чтения/записи. Его недостатками являются ограничение по размеру и тот факт, что при отключении питания данные теряются.

Кэш

Кэш — это память, которая физически включена в процессор. Она может иметь несколько уровней, обозначаемых как L1, L2 и т. д., и является самой быстрой памятью на компьютере. Здесь хранятся программы, которые используются даже чаще, чем то, что находится в оперативной памяти. Вот почему, если вы открываете программу сразу после того, как закрыли ее, она откроется быстрее, чем если бы вы закрыли ее и открыли завтра.

Самым большим преимуществом является высокая скорость чтения/записи, а недостатком — небольшой размер.

БИОС

Мне нужно добавить это сюда для полноты картины. BIOS, или базовая система ввода-вывода, — это прошивка, определяющая, как компьютер будет идентифицировать и тестировать свое оборудование, а также то, как он будет загружать операционную систему. Прошивка означает, что она была встроена в материнскую плату, где хранится BIOS, и не может быть изменена. По крайней мере, не легко.

Как они работают вместе

Целью всей памяти компьютера является хранение данных для будущего использования. Это можно сделать только на жестком диске, потому что это единственная память, которая может хранить данные в выключенном состоянии. Поэтому, когда вы впервые нажимаете эту кнопку питания, первое, что происходит, это то, что BIOS включается и выполняет проверку оборудования. Затем он загружает операционную систему с жесткого диска.

Информация об операционной системе хранится в ОЗУ, а любые запускаемые программы считываются в ОЗУ, а затем в кэш. Вот почему отключение запускаемых программ может ускорить запуск компьютера.

Теперь, когда вы запускаете программу, компьютер сначала проверяет, находится ли она в кеше. Если это так, он загружает его очень быстро! Если нет, то смотрит на оперативную память. Если его все еще нет, он получает его с жесткого диска. Таким образом, он ищет самую быструю, но самую маленькую память и переходит к самой медленной, но самой большой памяти.

Вот почему твердотельный накопитель намного быстрее жесткого диска. Поскольку большинство программ хранится на этом диске, компьютеру не нужно беспокоиться о физическом перемещении жесткого диска, чтобы найти нужную ему информацию. Это похоже на чтение гигантской планки оперативной памяти (отчасти, но не совсем).

Итак, это краткое изложение того, что ваш компьютер на самом деле делает за кулисами. Надеюсь, это было просто, но точно. Вы можете читать об этом страницы и страницы, но если вы действительно хотите узнать больше, читайте Википедию!

БИОС

Кэш

"ОЗУ"

"Жесткий диск"