Розуміння того, як комп’ютери керують і зберігають дані, має вирішальне значення як для користувачів, так і для розробників. У цьому уроці розглядаються ключові поняття керування пам’яттю та зберігання, а також розглядається, як програмне забезпечення використовує ці ресурси.
По суті, пам’ять комп’ютера – це місце, де тимчасово зберігаються дані для швидкого доступу процесора. Основними типами пам’яті в комп’ютері є оперативна пам’ять (RAM) і постійна пам’ять (ROM).
Оперативна пам’ять є енергозалежною, тобто вона зберігає дані лише під час живлення. ПЗУ, з іншого боку, є енергонезалежним, зберігаючи важливі дані, наприклад прошивку системи, яка не часто змінюється.
Управління пам’яттю – це процес контролю та координації пам’яті комп’ютера, призначення частин, які називаються блоками, різним запущеним програмам для оптимізації загальної продуктивності.
Операційна система може виділяти пам'ять для програм кількома способами:
Динамічне розподіл можна далі розділити на розподіл стека та розподіл купи. Розподіл стека швидкий, але обмежений за розміром, тоді як розподіл купи є більш гнучким, але вимагає ручного керування такими мовами, як C і C++.
Віртуальна пам'ять - це техніка, яка дозволяє виконувати процеси, які можуть бути не повністю в оперативній пам'яті. Він розширює доступну пам’ять, використовуючи частину жорсткого диска як тимчасове сховище або простір підкачки.
Операційна система ділить віртуальну пам'ять на сторінки, кожну з яких можна незалежно перенести в оперативну пам'ять за потреби. Формула для обчислення розміру віртуальної пам’яті така: \( \textrm{Віртуальна пам'ять} = \textrm{розмір оперативної пам'яті} + \textrm{Поміняти місце} \) .
У мовах програмування, таких як Java і Python, керування пам’яттю часто автоматизовано за допомогою процесу, який називається збиранням сміття. Цей процес автоматично відновлює пам’ять, виділену для об’єктів, які більше не використовуються програмою.
Крім тимчасового зберігання даних в оперативній пам’яті, постійне зберігання даних потрібне для програм, файлів і самої операційної системи. Існує два основних типи запам'ятовуючих пристроїв:
Файлові системи використовуються для керування та організації даних, що зберігаються на цих пристроях. Поширені файлові системи включають FAT32, NTFS для Windows і EXT4 для Linux.
Дані у файловій системі організовані в ієрархічній структурі, починаючи з кореневого каталогу. Кожен файл або каталог може мати такі атрибути, як ім’я, розмір і дозволи.
RAID (Редундантний масив незалежних дисків) — це технологія, яка використовує кілька пристроїв зберігання як єдиний блок зберігання, забезпечуючи надлишковість даних і покращену продуктивність. Існує кілька рівнів RAID, кожен з яких пропонує різний баланс продуктивності та резервування.
Хмарне сховище дозволяє користувачам зберігати дані на віддалених серверах, доступ до яких здійснюється через Інтернет. Він пропонує масштабованість, резервування даних і зручність доступу з будь-якого місця, де є підключення до Інтернету.
Ефективне керування пам’яттю та відповідні рішення для зберігання даних є критично важливими для безперебійної роботи комп’ютерних систем. Від тимчасового зберігання даних в оперативній пам’яті до довгострокового зберігання даних у твердотільних накопичувачах і хмарних службах, розуміння цих концепцій має важливе значення для навігації в цифровому світі.
