Lưu trữ dữ liệu máy tính

Bài này đề cập đến bộ nhớ máy tính; về bộ nhớ sinh học, xem bài trí nhớ; về thiết bị nhớ cầm tay, xem bài thẻ nhớ.

Bộ nhớ máy tính (tiếng Anh: Computer data storage), thường được gọi là ổ nhớ (storage) hoặc bộ nhớ (memory), là một thiết bị công nghệ bao gồm các phần tử máy tính và lưu trữ dữ liệu, được dùng để duy trì dữ liệu số. Nó là một linh kiện cơ bản có chức năng cốt lõi của các máy tính.

Bộ nhớ máy tính bao gồm các bộ nhớ điện tĩnh (non-volatile memory) để lưu trữ được dữ liệu của máy tính một cách lâu dài (khi kết thúc một phiên làm việc của máy tính thì dữ liệu không bị mất đi), hoặc bộ nhớ điện động (volatile memory) để lưu dữ liệu tạm thời trong quá trình làm việc của máy tính (khi kết thúc một phiên làm việc của máy tính thì bộ nhớ này bị mất hết dữ liệu).

Các thiết bị lưu trữ dữ liệu cho bộ nhớ lâu dài bao gồm: Đĩa cứng, Đĩa mềm, Đĩa quang, Băng từ, ROM, các loại bút nhớ...

Các thiết bị lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình làm việc: RAM máy tính, Cache...

Hầu hết các bộ nhớ nêu trên thuộc loại bộ nhớ có thể truy cập dữ liệu ngẫu nhiên, riêng băng từ là loại bộ nhớ truy cập tuần tự.

Bộ nhớ máy tính có thể chia thành hai dạng: Bộ nhớ trong (main memory) và bộ nhớ ngoài (external storage).

Chức năng

Nếu không có một số lượng đáng kể bộ nhớ, một máy tính sẽ chỉ có thể thực hiện các hoạt động cố định và ngay lập tức xuất kết quả. Nó sẽ phải được cấu hình lại để thay đổi hành vi của nó. Điều này được chấp nhận cho các thiết bị như máy tính bỏ túi, bộ xử lý tín hiệu số và các thiết bị chuyên dụng khác. Máy tính Von Neumann khác biệt ở chỗ có một bộ nhớ trong đó chúng lưu trữ các lệnh vận hành và dữ liệu của chúng^[1]:20. Các máy tính von Neumann linh hoạt hơn ở chỗ chúng không cần phải cấu hình lại phần cứng của chúng cho mỗi chương trình mới, nhưng có thể được lập trình lại đơn giản với lệnh trong bộ nhớ mới; chúng cũng có xu hướng đơn giản hơn để thiết kế, trong đó một bộ xử lý tương đối đơn giản có thể giữ trạng thái giữa các tính toán liên tiếp để xây dựng các kết quả thủ tục phức tạp. Hầu hết các máy tính hiện đại đều là máy von Neumann.

Phân cấp lưu trữ

Bộ nhớ trong

Bộ nhớ trong được hiểu là các loại bộ nhớ nằm nội bộ bên trong thùng máy. Còn có tên gọi khác là bộ nhớ chính (Main Memory)

• Bộ nhớ đệm nhanh (cache memory):
  • Tốc độ truy xuất nhanh;
  • Thường nằm trong CPU, một số cache cũ có thể nằm ngoài CPU: như các cache trên đế cắm kiểu slot 1, hoặc cache dạng thanh, có thể tháo rời giống như các thanh RAM ngày nay;
  • Bao gồm Cache L1 và Cache L2, Cache L3 (L3 chỉ có ở một số CPU) có tốc độ truy xuất gần bằng tốc độ truyền dữ liệu trong CPU;
• Bộ nhớ chính (Main Memory):
  • Bộ nhớ RAM (Random Access Memory), hay Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên: Tốc độ truy cập nhanh, lưu trữ dữ liệu tạm thời, dữ liệu sẽ bị mất đi khi bị cắt nguồn điện;
  • Bộ nhớ ROM (Read Only Memory), hay Bộ nhớ chỉ đọc: Lưu trữ các chương trình mà khi mất nguồn điện cung cấp sẽ không bị (xóa) mất. Ngày nay còn có công nghệ FlashROM tức bộ nhớ ROM không những chỉ đọc mà còn có thể ghi lại được, nhờ có công nghệ này BIOS được cải tiến thành FlashBIOS.
• Bộ nhớ ảo (Virtual Memory);

Bộ nhớ ngoài

Bộ nhớ ngoài được hiểu là bộ nhớ máy tính gắn bên ngoài, có thể dùng để mang đi lại được giữa các máy tính.

Bao gồm:

• Bộ nhớ từ: đĩa cứng, Đĩa mềm,...
• Bộ nhớ quang: CD, DVD,...
• Bộ nhớ bán dẫn: flash disk, thẻ nhớ...
• Các loại bộ nhớ dựa trên công nghệ Flash ROM: Kết hợp với chuẩn giao tiếp máy tính USB (Universal Serial Bus) tạo ra các bộ nhớ máy tính di động thuận tiện và đa năng như: Các thiết bị giao tiếp USB lưu trữ dữ liệu, thiết bị giao tiếp USB chơi nhạc số, chơi video số; khóa bảo mật qua giao tiếp USB; thẻ nhớ... Dung lượng thiết bị lưu trữ Flash ROM đã lên tới 32GB (Samsung,Intel công bố năm 2005), trong tương lai, có thể Flash ROM sẽ dần thay thế các ổ đĩa cứng, các loại đĩa CD, DVD...
• Cách phân biệt trong và ngoài như trên chỉ mang tính tương đối. Ví dụ các loại ổ cứng, ổ đĩa CD có thể gắn ngoài (qua giao tiếp USB, DATA)tốc độ truy cập nhanh. Ổ đĩa mềm có thể đặt vào máy, lấy ra khỏi máy dễ dàng. dung lượng nhỏ tốc độ quay chậm, tốc độ truy cập chậm. Đĩa CD và USB là những thiết bị nhớ có dung lượng tương đối cao đến hàng trăm MB hoặc vài GB.

Cách thức lưu trữ

Bài chi tiết: Lưu trữ dữ liệu

Tham khảo

1. Patterson, David A.; Hennessy, John L. (2005). Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface (ấn bản thứ 3). Amsterdam: Morgan Kaufmann Publishers. ISBN 1-55860-604-1. OCLC 56213091.