Понимание того, как компьютеры управляют и хранят данные, имеет решающее значение как для пользователей, так и для разработчиков. В этом уроке рассматриваются ключевые понятия управления памятью и ее хранением, а также рассматривается, как программное обеспечение использует эти ресурсы.
По своей сути память компьютера — это место, где данные временно хранятся для быстрого доступа процессора. Основными типами памяти компьютера являются оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
ОЗУ энергозависимо, то есть сохраняет данные только при включении питания. ПЗУ, с другой стороны, является энергонезависимым и хранит важные данные, такие как встроенное ПО системы, которое не часто меняется.
Управление памятью — это процесс контроля и координации памяти компьютера, назначение частей, называемых блоками, различным запущенным программам для оптимизации общей производительности.
Операционная система может выделять память программам несколькими способами:
Динамическое распределение можно разделить на выделение стека и распределение кучи. Распределение стека происходит быстро, но ограничено по размеру, тогда как распределение кучи более гибко, но требует ручного управления в таких языках, как C и C++.
Виртуальная память — это метод, позволяющий выполнять процессы, которые могут не полностью находиться в оперативной памяти. Он расширяет доступную память, используя часть жесткого диска в качестве временного хранилища или пространства подкачки.
Операционная система делит виртуальную память на страницы, каждая из которых может быть независимо перенесена в оперативную память по мере необходимости. Формула для расчета размера виртуальной памяти: \( \textrm{Виртуальная память} = \textrm{Размер оперативной памяти} + \textrm{Поменять пространство} \) .
В таких языках программирования, как Java и Python, управление памятью часто автоматизируется с помощью процесса, называемого сборкой мусора. Этот процесс автоматически освобождает память, выделенную для объектов, которые больше не используются программой.
Помимо временного хранения данных в оперативной памяти, требуется постоянное хранилище данных для приложений, файлов и самой операционной системы. Существует два основных типа запоминающих устройств:
Файловые системы используются для управления и организации данных, хранящихся на этих устройствах. Общие файловые системы включают FAT32, NTFS для Windows и EXT4 для Linux.
Данные в файловой системе организованы в иерархическую структуру, начиная с корневого каталога. Каждый файл или каталог может иметь такие атрибуты, как имя, размер и разрешения.
RAID (избыточный массив независимых дисков) — это технология, которая использует несколько устройств хранения как единый блок хранения, обеспечивая избыточность данных и повышенную производительность. Существует несколько уровней RAID, каждый из которых предлагает различный баланс производительности и избыточности.
Облачное хранилище позволяет пользователям хранить данные на удаленных серверах, доступ к которым осуществляется через Интернет. Он предлагает масштабируемость, избыточность данных и удобство доступа из любого места, где есть подключение к Интернету.
Эффективное управление памятью и правильные решения для хранения имеют решающее значение для бесперебойной работы компьютерных систем. От временного хранения данных в оперативной памяти до долгосрочного хранения данных на твердотельных накопителях и облачных сервисах — понимание этих концепций имеет важное значение для навигации в цифровом мире.
