Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с RAM-диска )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья посвящена виртуальным дискам, эмулируемым с помощью программного обеспечения. Для аппаратных устройств хранения, использующих ОЗУ, см. Твердотельный накопитель . Информацию о файловых системах без эмуляции диска см. В tmpfs .

Диск ОЗУ (также называется RAM диска ) представляет собой блок памяти с произвольным доступом ( первичного хранения или энергонезависимой памяти ) , что программное обеспечение компьютера имеют обработки , как если память были диск ( вторичное хранилище ). Его иногда называют виртуальным RAM-диском или программным RAM-диском, чтобы отличить его от аппаратного RAM-диска, который использует отдельное оборудование, содержащее RAM, которое является типом твердотельного накопителя с батарейным питанием .

Производительность [ править ]

Производительность RAM-накопителя в целом на порядки выше, чем у других носителей информации, таких как SSD , жесткий диск , ленточный накопитель или оптический привод . [1] Такой прирост производительности обусловлен множеством факторов, включая время доступа, максимальную пропускную способность и тип файловой системы .

Время доступа к файлу значительно сокращается, поскольку RAM-диск является твердотельным (без механических частей). Физический жесткий диск или оптический носитель , такой как CD-ROM , DVD и Blu-ray, должен перемещать головку или оптический глаз в нужное положение, а ленточные накопители должны перематываться или перематываться в определенное положение на носителе, прежде чем можно будет читать или писать. Диски RAM могут получить доступ к данным только с адресом памяти данного файла без необходимости перемещения, выравнивания или позиционирования.

Во-вторых, максимальная пропускная способность RAM-диска ограничена скоростью RAM, шины данных и ЦП компьютера. Другие формы носителей данных дополнительно ограничены скоростью шины хранения, например IDE (PATA), SATA , USB или FireWire . Это ограничение усугубляется скоростью реальной механики приводных двигателей, головок или глаз.

В-третьих, используемая файловая система , такая как NTFS , HFS , UFS , ext2 и т. Д., Использует дополнительные операции доступа, чтения и записи на диск, которые, хотя и малы, могут быстро накапливаться, особенно в случае большого количества небольших файлов по сравнению с . несколько больших файлов (временные интернет-папки, веб-кеши и т. д.).

Поскольку хранилище находится в ОЗУ, это энергозависимая память , что означает, что она будет потеряна в случае отключения питания, будь то намеренное (перезагрузка или выключение компьютера) или случайное (сбой питания или сбой системы). В общем, это недостаток (данные должны периодически копироваться на постоянный носитель, чтобы избежать потери), но иногда это желательно: например, при работе с расшифрованной копией зашифрованного файла.

Во многих случаях данные, хранящиеся на диске RAM, создаются из данных, постоянно хранящихся в другом месте, для более быстрого доступа , и воссоздаются на диске RAM при перезагрузке системы.

Помимо риска потери данных, основным ограничением дисков RAM является их ограниченная емкость, которая ограничивается объемом оперативной памяти внутри машины. Постоянное хранилище емкостью несколько терабайт стало массовым продуктом с 2012 года, тогда как объем оперативной памяти по-прежнему измеряется в гигабайтах.

Диски RAM используют обычную RAM в основной памяти, как если бы это был раздел на жестком диске, вместо того, чтобы фактически обращаться к шине данных, обычно используемой для вторичного хранилища. Хотя RAM-диски часто могут поддерживаться непосредственно из операционной системы с помощью специальных механизмов в ядре операционной системы , можно также создавать RAM-диск и управлять им с помощью приложения. Обычно резервная батарея не требуется из-за временного характера информации, хранящейся в RAM-диске, но при необходимости бесперебойное питание может поддерживать работу всей системы во время отключения электроэнергии.

Некоторые RAM-диски используют сжатую файловую систему, такую ​​как cramfs, чтобы обеспечить доступ к сжатым данным на лету, не распаковывая их предварительно. Это удобно, потому что RAM-диски часто имеют небольшие размеры из-за более высокой цены за байт, чем обычные жесткие диски.

История и особенности операционной системы [ править ]

Первый программный RAM-накопитель для микрокомпьютеров был изобретен и написан Джерри Карлином в Великобритании в 1979/80 году. Программное обеспечение, известное как система кремниевого диска было доработано в коммерческий продукт и продается компанией JK Systems Research , которая стала микрокосмом Research Ltd , когда компания присоединилась Питер Cheesewright из микрокосма Ltd . Идея заключалась в том, чтобы позволить первым микрокомпьютерам использовать больше оперативной памяти, чем ЦП мог напрямую адресовать. Заставить оперативную память с переключением банков вести себя как дисковый накопитель было намного быстрее, чем у дисковых накопителей, особенно в те дни, когда жесткие диски не были доступны на таких машинах.

Silicon Disk был выпущен в 1980 году сначала для операционной системы CP / M, а затем для MS-DOS . Из-за ограничений в адресации памяти на компьютерах Atari 8-бит , серии Apple II и Commodore накопитель RAM был также популярным приложением в системах Atari 130XE , Commodore 64 и Commodore 128 с модулями расширения RAM и на компьютерах серии Apple II с более 64кБ ОЗУ. Компьютер Apple изначально поддерживал программный RAM-накопитель в ProDOS: в системах с ОЗУ 128 КБ и более ProDOS автоматически выделяет RAM-диск с именем / RAM .

В августе 1984 года IBM добавила RAM-диск с именем VDISK.SYS в PC DOS (версия 3.0), который стал первым компонентом DOS, использующим расширенную память . VDISK.SYS не был доступен в Microsoft «s MS-DOS , как она, в отличии от большинства компонентов ранних версий PC DOS, была написана IBM. Microsoft включила аналогичную программу RAMDRIVE.SYS в MS-DOS 3.2 (выпущенную в 1986 году), которая также могла использовать расширенную память . [2] Он был прекращен в Windows 7. DR-DOS и семейство многопользовательских операционных систем DR также поставлялись с RAM-диском с именем VDISK.SYS. В многопользовательской DOS, RAM-диск по умолчанию использует букву M: (для устройства памяти). AmigaOS имеет встроенный RAM-накопитель с момента выпуска версии 1.1 в 1985 году и до сих пор имеет его в AmigaOS 4.1 (2010). Apple Computer добавила функциональность к Apple Macintosh с панелью управления памятью System 7 в 1991 году и сохранила эту функцию на протяжении всей жизни Mac OS 9 . Пользователи Mac OS X могут использовать утилиты hdid , newfs (или newfs hfs ) и монтировать для создания, форматирования и монтирования RAM-диска.

Инновация RAM диск введена в 1986 году , но общедоступные в 1987 году [3] [4] с Перри Киволауиц для AmigaOSбыла способность RAM-диска выдерживать большинство сбоев и перезагрузок. Устройство, получившее название ASDG Recoverable Ram Disk, выдерживало перезагрузку, динамически выделяя память в порядке, обратном распределению памяти по умолчанию (функция, поддерживаемая базовой ОС), чтобы уменьшить фрагментацию памяти. «Суперблок» был написан с уникальной подписью, которая могла быть размещена в памяти после перезагрузки. Суперблок и все другие «блоки» диска RRD поддерживали контрольные суммы, чтобы сделать диск недействительным, если было обнаружено повреждение. Сначала ASDG RRD был привязан к платам памяти ASDG и использовался как коммерческая функция. Позже ASDG RRD стал доступен как условно-бесплатное ПО с предложенным пожертвованием в размере 10 долларов. Условно-бесплатная версия появилась на дисках Fred Fish 58 [5] и 241.[6] Сама AmigaOS получит восстанавливаемый RAM-диск (называемый «RAD») в версии 1.3. [7]

Многие Unix и Unix-подобные системы предоставляют ту или иную форму функциональности RAM-накопителя, например / dev / ram в Linux или md (4) [8] во FreeBSD . Диски RAM особенно полезны в высокопроизводительных приложениях с низким уровнем ресурсов, для которых иногда настраиваются Unix-подобные операционные системы. Также существует несколько специализированных «сверхлегких» дистрибутивов Linux, которые предназначены для загрузки со съемных носителей и хранятся на виртуальном диске в течение всего сеанса.

Выделенные аппаратные RAM-диски [ править ]

Были диски RAM, которые используют память DRAM, предназначенную исключительно для работы в качестве запоминающего устройства с чрезвычайно малой задержкой. Эта память изолирована от процессора и не доступна напрямую так же, как обычная системная память.

Ранний пример аппаратного RAM-накопителя был представлен компанией Assimilation Process, Inc. в 1986 году для Macintosh. Названный «Экскалибур», это был внешний диск ОЗУ объемом 2 МБ, который продавался в розницу по цене от 599 до 699 долларов США. При увеличении объема оперативной памяти с шагом 1 МБ, его внутренняя батарея, как утверждается, проработала от 6 до 8 часов, и, что необычно для того времени, она была подключена через порт для гибких дисков Macintosh. [9] [10]

В 2002 году Cenatek выпустила диск Rocket Drive емкостью до 4 ГБ, в котором было четыре слота DIMM для памяти PC133 с объемом памяти до четырех гигабайт . В то время обычные настольные компьютеры использовали от 64 до 128 мегабайт памяти PC100 или PC133. Один гигабайтный модуль PC133 (самый крупный из доступных на тот момент) стоит примерно 1300 долларов (что эквивалентно 1848 долларам в 2019 году). Полностью укомплектованный Rocket Drive с 4 ГБ дискового пространства стоил бы 5600 долларов (что эквивалентно 7960 долларам в 2019 году). [11]

В 2005 году компания Gigabyte Technology произвела i-RAM , макс. 4 ГБ, которая функционировала практически идентично Rocket Drive, за исключением того, что была обновлена ​​для использования новой технологии памяти DDR, хотя также была ограничена максимальной емкостью 4 ГБ. [12]

Для обоих этих устройств динамическое ОЗУ требует постоянного питания для хранения данных; при отключении питания данные исчезают. Для Rocket Drive был разъем для внешнего источника питания, отдельный от компьютера, и возможность подключения внешней батареи для сохранения данных во время сбоя питания. В i-RAM есть небольшая батарея прямо на плате расширения, обеспечивающая 10-16 часов защиты.

Оба устройства использовали интерфейс SATA 1.0 для передачи данных с выделенного RAM-диска в систему. Интерфейс SATA был медленным узким местом, ограничивавшим максимальную производительность обоих дисков RAM, но эти диски по-прежнему обеспечивали исключительно низкую задержку доступа к данным и высокие устойчивые скорости передачи по сравнению с механическими жесткими дисками.

В 2006 году компания Gigabyte Technology выпустила GC-RAMDISK , макс. 8 ГБ, который стал вторым поколением i-RAM. Его максимальная емкость составляет 8 ГБ, что вдвое больше, чем у i-RAM. Он использовал порт SATA-II, опять же вдвое больше, чем у i-RAM. Одним из его лучших преимуществ является то, что его можно использовать в качестве загрузочного устройства. [13]

В 2007 году компания ACard Technology произвела RAM-диск ANS-9010 Serial ATA объемом не более 64 ГБ. Цитата из технического отчета: ANS-9010 », который имеет восемь слотов DDR2 DIMM и поддерживает до 8 ГБ памяти на слот. ANS-9010 также имеет пару портов Serial ATA, что позволяет ему работать как один диск. или замаскироваться под пару дисков, которые можно легко разделить на еще более быстрый массив RAID 0 ». [14]

В 2009 году компания Acard Technology выпустила оперативный диск ACARD ANS-9010BA 5.25 Dynamic SSD SATA-II, макс. 64 ГБ. Он использует один порт SATA-II.

Оба варианта оснащены интерфейсом карты CompactFlash, расположенным на передней панели, что позволяет сохранять энергонезависимые данные, хранящиеся на диске RAM, для копирования на карту CompactFlash в случае сбоя питания и низкого заряда резервной батареи. Две кнопки, расположенные на передней панели, позволяют пользователю вручную создавать резервные копии / восстанавливать данные на RAM-диске. Сама карта CompactFlash недоступна для пользователя обычными средствами, поскольку карта CF предназначена исключительно для резервного копирования и восстановления ОЗУ. Обратите внимание, что емкость CF-карты должна соответствовать / превышать общую емкость модуля RAM, чтобы эффективно работать в качестве надежного резервного копирования.

В 2009 году компания DDRdrive, LLC выпустила DDRDrive X1, который претендует на звание самого быстрого твердотельного накопителя в мире. Накопитель представляет собой основной выделенный RAM-накопитель DDR на 4 ГБ для регулярного использования, который может выполнять резервное копирование на накопитель SLC NAND 4 ГБ и вызывать с него. Предполагаемый рынок предназначен для хранения и записи файлов журналов . При отключении питания данные могут быть сохранены на внутренний SSD-накопитель емкостью 4 ГБ за 60 секунд с помощью резервного аккумулятора. После этого данные могут быть восстановлены обратно в ОЗУ после восстановления питания. При отключении питания хоста DDRdrive X1 выполняет резервное копирование энергозависимых данных во встроенное энергонезависимое хранилище. [15] [16]

См. Также [ править ]

  • Кэш (вычисления) , область для хранения временных копий данных, записываемых или повторно считываемых с более медленного устройства.
  • Список программного обеспечения RAM-накопителя

Ссылки [ править ]

  1. ^ Добрый, Тобиас. «Тесты RAMDISK» (PDF) . Калифорнийский университет . Проверено 21 марта 2019 .
  2. ^ Збиковски, Марк ; Аллен, Пол ; Баллмер, Стив ; Борман, Рувим; Борман, Роб; Батлер, Джон; Кэрролл, Чак; Чемберлен, Марк; Челл, Дэвид; Коли, Майк; Кортни, Майк; Драйфус, Майк; Дункан, Рэйчел; Экхардт, Курт; Эванс, Эрик; Фермер, Рик; Гейтс, Билл ; Гири, Майкл; Гриффин, Боб; Хогарт, Дуг; Джонсон, Джеймс У .; Кермаани, Камель; Король, Адриан; Кох, Рид; Ландовски, Джеймс; Ларсон, Крис; Леннон, Томас; Липки, Дэн; Макдональд, Марк ; МакКинни, Брюс; Мартин, Паскаль; Мазерс, Эстель; Мэтьюз, Боб; Мелин, Дэвид; Mergentime, Чарльз; Невин, Рэнди; Ньюэлл, Дэн; Ньюэлл, Тани; Норрис, Дэвид; О'Лири, Майк; О'Рир, Боб ; Олссон, Майк; Остерман, Ларри; Остлинг, Ридж; Пай, Сунил;Патерсон, Тим ; Перес, Гэри; Питерс, Крис; Петцольд, Чарльз ; Поллок, Джон; Рейнольдс, Аарон ; Рубин, Дэррил; Райан, Ральф; Шульмейстер, Карл; Шах, Раджен; Шоу, Барри; Коротко, Энтони; Сливка, Бен; Смирл, Джон; Стиллмейкер, Бетти; Стоддард, Джон; Тиллман, Деннис; Уиттен, Грег; Юнт, Натали; Зек, Стив (1988). «Технические советники». Энциклопедия MS-DOS: версии с 1.0 по 3.2 . Дункан, Рэй; Боствик, Стив; Бургойн, Кейт; Байерс, Роберт А.; Хоган, Том; Кайл, Джим; Летвин, Гордон ; Петцольд, Чарльз ; Рабинович, Чип; Томлин, Джим; Уилтон, Ричард; Волвертон, Ван; Вонг, Уильям; Вудкок, Джоанна (Полностью переработанная ред.). Редмонд, Вашингтон, США: Microsoft Press. С. 907–909, 948–951. ISBN 1-55615-049-0. LCCN  87-21452 . OCLC  16581341 .(xix + 1570 страниц; 26 см) (NB. Это издание было опубликовано в 1988 году после обширной переработки отозванного первого издания 1986 года другой группой авторов. [1] Архивировано 14 октября 2018 г. в Wayback Machine )
  3. ^ Перри С. Kivolowitz (26 января 1987). «Накладные расходы и примечания по реализации ASDG RRD» . Группа новостей :  comp.sys.amiga . Архивировано из оригинала на 3 декабря 2013 года .
  4. ^ Перри С. Kivolowitz (21 января 1987). "Новости восстанавливаемого RAM-диска ASDG" . Группа новостей :  comp.sys.amiga . Архивировано 22 января 2011 года . Проверено 23 сентября 2014 года .
  5. ^ "README для диска 58" .
  6. ^ "README для диска 241" .
  7. ^ «Workbench Nostalgia: История графического интерфейса пользователя AmigaOS (GUI): версия 1.3» . Архивировано 24 октября 2014 года . Проверено 30 сентября 2014 .
  8. ^ md(4)  -  Руководство по интерфейсам ядра FreeBSD
  9. ↑ Грот, Нэнси (27 января 1986 г.). «Представлены продукты, совместимые с Apple» . InfoWorld . 8 (4): 56 . Проверено 19 августа 2020 .
  10. ^ «Что нового: Экскалибур увеличивает скорость и память для Mac» (PDF) . Байт Журнал . 11 (5): 38. май 1986 . Проверено 19 августа 2020 .
  11. ^ Майк Чин (2002-11-13). «Старт с ракетным двигателем Сенатека» . Бесшумный обзор ПК . Архивировано 03 февраля 2018 года . Проверено 3 февраля 2018 .
  12. ^ Geoff Gasior (2006-01-25). «RAM-диск без суеты» . Технический отчет . Архивировано 5 октября 2018 года . Проверено 5 октября 2018 .
  13. ^ Джефф Гасиор (2006-06-06). «Gigabyte увеличивает быстродействие i-RAM» . Технический отчет . Архивировано 5 октября 2018 года . Проверено 5 октября 2018 .
  14. ^ Geoff Gasior (2009-01-20). «Твердотельное хранилище под другим углом» . Технический отчет . Архивировано 5 октября 2018 года . Проверено 5 октября 2018 .
  15. ^ «DDRdrive X1: новое определение твердотельного хранилища» . ООО "ДДРдрайв" . 2014. Архивировано 17 августа 2018 года . Проверено 5 октября 2018 .
  16. ^ Джефф Гасиор (2009-03-04). «DDRdrive сразу же приступает к работе» . Перспектива ПК . Архивировано 5 октября 2018 года . Проверено 5 октября 2018 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Командная строка оболочки Unix для создания RAM-диска в Mac OS X
  • Тест некоторых RAM-дисков Windows
  • Обширный отчет о тестировании нескольких RAM-дисков Windows