Kuelewa jinsi kompyuta inavyodhibiti na kuhifadhi data ni muhimu kwa watumiaji na wasanidi programu. Somo hili linashughulikia dhana muhimu za usimamizi na uhifadhi wa kumbukumbu, ikichunguza jinsi programu inavyotumia rasilimali hizi.
Katika msingi wake, kumbukumbu ya kompyuta ni mahali ambapo data huhifadhiwa kwa muda kwa upatikanaji wa haraka na processor. Aina kuu za kumbukumbu kwenye kompyuta ni Kumbukumbu ya Ufikiaji Nasibu (RAM) na Kumbukumbu ya Kusoma Pekee (ROM).
RAM ni tete, kumaanisha kwamba huhifadhi data tu ikiwa imewashwa. ROM, kwa upande mwingine, haina tete, inahifadhi data muhimu kama programu dhibiti ya mfumo ambayo haibadiliki mara kwa mara.
Usimamizi wa kumbukumbu ni mchakato wa kudhibiti na kuratibu kumbukumbu ya kompyuta, kugawa sehemu zinazoitwa vitalu kwa programu mbalimbali zinazoendesha ili kuboresha utendaji wa jumla.
Kuna njia kadhaa mfumo wa uendeshaji unaweza kutenga kumbukumbu kwa programu:
Ugawaji unaobadilika unaweza kugawanywa zaidi katika mgao wa rafu na mgao wa lundo. Ugawaji wa rafu ni wa haraka lakini saizi ndogo, ilhali ugawaji wa lundo unaweza kunyumbulika zaidi lakini unahitaji udhibiti wa kibinafsi katika lugha kama vile C na C++.
Kumbukumbu halisi ni mbinu ambayo inaruhusu utekelezaji wa michakato ambayo inaweza kuwa haipo kabisa kwenye RAM. Hupanua kumbukumbu inayopatikana kwa kutumia sehemu ya diski kuu kama hifadhi ya muda, au kubadilishana nafasi.
Mfumo wa uendeshaji hugawanya kumbukumbu ya kawaida katika kurasa, ambayo kila moja inaweza kuletwa kwa kujitegemea kwenye RAM kama inahitajika. Fomula ya kukokotoa ukubwa wa kumbukumbu pepe ni \( \textrm{Kumbukumbu ya Mtandaoni} = \textrm{Ukubwa wa RAM} + \textrm{Badili Nafasi} \) .
Katika lugha za programu kama Java na Python, usimamizi wa kumbukumbu mara nyingi hujiendesha kupitia mchakato unaoitwa mkusanyiko wa takataka. Mchakato huu hupokea kiotomatiki kumbukumbu iliyogawiwa kwa vitu ambavyo havitumiki tena na programu.
Zaidi ya uhifadhi wa data wa muda katika RAM, hifadhi ya kudumu ya data inahitajika kwa programu, faili na mfumo wa uendeshaji yenyewe. Kuna aina mbili kuu za vifaa vya kuhifadhi:
Mifumo ya faili hutumiwa kudhibiti na kupanga data iliyohifadhiwa kwenye vifaa hivi. Mifumo ya faili ya kawaida ni pamoja na FAT32, NTFS kwa Windows, na EXT4 ya Linux.
Data katika mfumo wa faili imepangwa katika muundo wa hierarkia, kuanzia na saraka ya mizizi. Kila faili au saraka inaweza kuwa na sifa kama vile jina, saizi na ruhusa.
RAID (Redundant Array of Independent Disks) ni teknolojia inayotumia vifaa vingi vya uhifadhi kama kitengo kimoja cha kuhifadhi, kutoa upungufu wa data na utendakazi ulioboreshwa. Kuna viwango kadhaa vya RAID, kila moja ikitoa mizani tofauti ya utendakazi na upungufu.
Hifadhi ya wingu inaruhusu watumiaji kuhifadhi data kwenye seva za mbali zinazopatikana kupitia mtandao. Inatoa uwezekano, upunguzaji wa data, na urahisi wa ufikiaji kutoka mahali popote na muunganisho wa intaneti.
Usimamizi mzuri wa kumbukumbu na suluhisho sahihi za uhifadhi ni muhimu kwa uendeshaji mzuri wa mifumo ya kompyuta. Kuanzia uhifadhi wa data wa muda katika RAM hadi uhifadhi wa data wa muda mrefu katika SSD na huduma za wingu, kuelewa dhana hizi ni muhimu ili kuabiri ulimwengu wa kidijitali.
