กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 12 นาที

การจัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์

การจัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์ หรือ การจัดเก็บข้อมูลดิจิทัล คือการเก็บรักษา ข้อมูลดิจิทัล ผ่าน เทคโนโลยี ที่ประกอบด้วย ส่วนประกอบ คอมพิวเตอร์ และ สื่อบันทึก...

การจัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์

หน่วยความจำ SDRAMขนาด1  GiBที่ติดตั้งอยู่ในคอมพิวเตอร์ตัวอย่างของ หน่วยเก็บ ข้อมูลหลัก
ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDD) PATA ขนาด 15  GB จากปี 1999 เมื่อเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ จะทำหน้าที่เป็นหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง

การจัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์หรือการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัลคือการเก็บรักษาข้อมูลดิจิทัลผ่านเทคโนโลยีที่ประกอบด้วย ส่วนประกอบ คอมพิวเตอร์และสื่อบันทึกการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัลเป็นฟังก์ชันหลักและส่วนประกอบพื้นฐานของคอมพิวเตอร์[ 1 ] : 15–16

โดยทั่วไป ส่วนประกอบการจัดเก็บข้อมูลที่เร็วและระเหยง่ายจะเรียกว่า " หน่วยความจำ " ในขณะที่ส่วนประกอบที่ช้าและคงอยู่จะเรียกว่า "ที่เก็บข้อมูล" การแบ่งแยกนี้ได้รับการขยายในสถาปัตยกรรม Von Neumannซึ่งหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ประกอบด้วยสองส่วนหลัก ได้แก่หน่วยควบคุมและ หน่วย คำนวณและตรรกะ (ALU) หน่วยควบคุมจะควบคุมการไหลของข้อมูลระหว่าง CPU และหน่วยความจำ ในขณะที่หน่วยคำนวณและตรรกะจะทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์และตรรกะกับข้อมูล ในทางปฏิบัติ คอมพิวเตอร์เกือบทั้งหมดใช้ลำดับชั้นของหน่วยความจำ[ 1 ] : 468–473 ซึ่งวางหน่วยความจำไว้ใกล้กับ CPU และที่เก็บข้อมูลไว้ไกลออกไป

ในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDD) หรือโซลิดสเตทไดรฟ์ (SSD) มักถูกใช้เป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล

ข้อมูล

คอมพิวเตอร์ดิจิทัลสมัยใหม่แสดงข้อมูลโดยใช้ระบบเลขฐานสองเซลล์หน่วยความจำเป็นหน่วยพื้นฐานของหน่วยความจำคอมพิวเตอร์โดยเก็บข้อมูลเลขฐานสองหนึ่งบิต ซึ่งสามารถตั้งค่าให้เก็บค่า 1 รีเซ็ตเพื่อเก็บค่า 0 และเข้าถึงได้โดยการอ่านเซลล์[ 2 ] [ 3 ]

ข้อความ ตัวเลข รูปภาพ เสียง และข้อมูลเกือบทุกรูปแบบสามารถแปลงเป็นสตริงของบิตหรือเลขฐานสอง ซึ่งแต่ละบิตมีค่าเป็น 0 หรือ 1 หน่วยจัดเก็บข้อมูลที่ใช้กันมากที่สุดคือไบต์ซึ่งเท่ากับ 8 บิตข้อมูลดิจิทัลประกอบด้วยการแสดงผลแบบเลขฐานสองของข้อมูลชิ้นหนึ่ง โดยมักจะเข้ารหัสโดยการกำหนดรูปแบบบิตให้กับอักขระ ตัวเลขหรือวัตถุมัลติมีเดียแต่ละ ตัว มีมาตรฐานการเข้ารหัสอยู่มากมาย (เช่นการเข้ารหัสอักขระเช่นASCIIการเข้ารหัสภาพ เช่นJPEGและการเข้ารหัสวิดีโอ เช่นMPEG-4 )

การเข้ารหัส

ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัยข้อมูลบางประเภทอาจถูกเข้ารหัสในระหว่างการจัดเก็บเพื่อป้องกันความเป็นไปได้ในการสร้างข้อมูลขึ้นใหม่โดยไม่ได้รับอนุญาตจากส่วนของภาพรวมการจัดเก็บ การเข้ารหัสระหว่างการส่งจะปกป้องข้อมูลในขณะที่กำลังส่ง[ 4 ]

การบีบอัด

วิธี การบีบอัดข้อมูลช่วยให้ในหลายกรณี (เช่น ในฐานข้อมูล) สามารถแทนสตริงของบิตด้วยสตริงบิตที่สั้นกว่า ("บีบอัด") และสร้างสตริงเดิมขึ้นมาใหม่ ("คลายการบีบอัด") เมื่อจำเป็น วิธีนี้ใช้พื้นที่จัดเก็บน้อยลงอย่างมาก (หลายสิบเปอร์เซ็นต์) สำหรับข้อมูลหลายประเภท แต่ต้องแลกมาด้วยการคำนวณที่มากขึ้น (บีบอัดและคลายการบีบอัดเมื่อจำเป็น) การวิเคราะห์ความสมดุลระหว่างการประหยัดต้นทุนการจัดเก็บและต้นทุนของการคำนวณที่เกี่ยวข้อง รวมถึงความล่าช้าที่อาจเกิดขึ้นในการเข้าถึงข้อมูล จะดำเนินการก่อนที่จะตัดสินใจว่าจะเก็บข้อมูลบางอย่างไว้ในรูปแบบบีบอัดหรือไม่

ความเปราะบางและความน่าเชื่อถือ

ระบบจัดเก็บข้อมูลแต่ละประเภทมีจุดที่อาจเกิดความเสียหายแตกต่างกัน และมีวิธีการวิเคราะห์การทำนายความเสียหาย ที่หลากหลาย จุดอ่อนที่อาจนำไปสู่การสูญเสียข้อมูลทั้งหมดในทันที ได้แก่หัวอ่านเสียหายในฮาร์ดไดรฟ์แบบกลไก และความล้มเหลวของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในหน่วยจัดเก็บข้อมูลแบบแฟลช

ความซ้ำซ้อน

ระบบสำรองข้อมูลช่วยให้คอมพิวเตอร์ตรวจจับข้อผิดพลาดในข้อมูลที่เข้ารหัส (เช่นการเปลี่ยนแปลงบิต แบบสุ่ม เนื่องจากรังสี แบบสุ่ม ) และแก้ไขโดยใช้อัลกอริธึมทางคณิตศาสตร์ วิธี การตรวจสอบความซ้ำซ้อนแบบวนรอบ (CRC) มักใช้ในการสื่อสารและการจัดเก็บข้อมูลเพื่อตรวจจับข้อผิดพลาดโซลูชันการสำรองข้อมูลประกอบด้วยการจำลองข้อมูลในที่จัดเก็บ การทำมิเรอร์ดิสก์และ RAID ( Redundant Array of Independent Disks )

การตรวจจับข้อผิดพลาด

การวัดอัตราข้อผิดพลาดบนแผ่น DVD+Rข้อผิดพลาดเล็กน้อยสามารถแก้ไขได้และอยู่ในช่วงที่ยอมรับได้

ความล้มเหลวที่กำลังจะเกิดขึ้นกับฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ สามารถ ประเมินได้โดยใช้ ข้อมูลการวินิจฉัย SMARTซึ่งรวมถึงชั่วโมงการทำงานและจำนวนการหมุน แม้ว่าความน่าเชื่อถือจะยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ก็ตาม[ 5 ]สุขภาพของสื่อออปติคอลสามารถกำหนดได้โดยการวัดข้อผิดพลาดเล็กน้อยที่แก้ไขได้ซึ่งจำนวนที่สูงบ่งชี้ถึงสื่อที่เสื่อมสภาพและ/หรือคุณภาพต่ำ ข้อผิดพลาดเล็กน้อยที่เกิดขึ้นต่อเนื่องกันมากเกินไปอาจนำไปสู่ความเสียหายของข้อมูล ผู้ผลิตและรุ่นของไดรฟ์ออปติคอล บางรุ่นไม่ รองรับการสแกนข้อผิดพลาด[ 6 ]

สถาปัตยกรรม

หากไม่มีหน่วยความจำจำนวนมาก คอมพิวเตอร์จะสามารถดำเนินการได้เพียงจำนวนจำกัดและแสดงผลลัพธ์ทันที ซึ่งต้องมีการกำหนด ค่าฮาร์ดแวร์ใหม่เพื่อให้สามารถเรียกใช้โปรแกรมใหม่ได้ โดยทั่วไปมักใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ เช่นเครื่องคิดเลข ตั้งโต๊ะ เครื่องประมวลผลสัญญาณดิจิทัลและอุปกรณ์เฉพาะทางอื่นๆเครื่องจักรแบบฟอนนอยมันน์แตกต่างออกไปตรงที่มีหน่วยความจำที่ เก็บ คำสั่ง การทำงาน และข้อมูลไว้[ 1 ] : 20 ทำให้ไม่จำเป็นต้องกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ใหม่สำหรับแต่ละโปรแกรมใหม่ แต่สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้ ง่ายๆ ด้วยคำสั่งในหน่วยความจำใหม่ นอกจากนี้ยังมักออกแบบ ได้ง่ายกว่า เนื่องจากโปรเซสเซอร์ ที่ค่อนข้างง่าย สามารถเก็บสถานะระหว่างการคำนวณต่อเนื่องเพื่อสร้างผลลัพธ์เชิงกระบวนการที่ซับซ้อนได้ คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่เป็นเครื่องจักรแบบฟอนนอยมันน์

พื้นที่จัดเก็บและหน่วยความจำ

ในการใช้งานในปัจจุบัน คำว่า "ที่เก็บข้อมูล" โดยทั่วไปหมายถึงชุดย่อยของที่เก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์ซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลและสื่อที่ไม่สามารถเข้าถึงได้โดยตรงจากCPUนั่นคือ ที่เก็บข้อมูล รองหรือที่เก็บข้อมูลระดับที่สามรูปแบบทั่วไปของที่เก็บข้อมูล ได้แก่ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ได รฟ์ ออปติคัลดิสก์และ อุปกรณ์ ที่ไม่ระเหย (เช่น อุปกรณ์ที่ยังคงรักษาเนื้อหาไว้เมื่อคอมพิวเตอร์ปิดเครื่อง) [ 7 ]ในทางกลับกัน คำว่า " หน่วยความจำ " ใช้เพื่ออ้างถึงที่เก็บข้อมูลแบบอ่าน-เขียนเซมิคอนดักเตอร์ โดยทั่วไปคือ หน่วยความจำเข้าถึงแบบสุ่มไดนามิก (DRAM) หน่วยความจำเข้าถึงแบบสุ่มไดนามิก เป็นรูปแบบหนึ่งของหน่วยความจำแบบระเหยที่ต้องอ่านและ เขียนข้อมูลที่จัดเก็บไว้ใหม่เป็นระยะ หรือรีเฟรชหน่วยความจำแบบคงที่ (SRAM) คล้ายกับ DRAM แม้ว่าจะไม่จำเป็นต้องรีเฟรชตราบใดที่ยังมีการจ่ายไฟอยู่

ในการใช้งานในปัจจุบันลำดับชั้นของหน่วยความจำหลักและหน่วยความจำรองในบางกรณีหมายถึงสิ่งที่ในอดีตเรียกว่าหน่วยความจำรองและหน่วยความจำขั้นที่สามตาม ลำดับ [ 8 ]

หลัก

หน่วยเก็บข้อมูลมีหลายประเภท แบ่งตามระยะห่างจากหน่วยประมวลผลกลางส่วนประกอบพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ทั่วไป ได้แก่หน่วยคำนวณและตรรกะ วงจรควบคุมพื้นที่จัดเก็บข้อมูล และ อุปกรณ์ รับ/ส่งข้อมูลเทคโนโลยีและความจุเหมือนกับคอมพิวเตอร์บ้าน ทั่วไป ในช่วงปี 2548

หน่วยความจำหลัก (หรือที่รู้จักกันในชื่อหน่วยความจำปฐมภูมิหน่วยความจำภายในหรือหน่วยเก็บข้อมูลหลัก ) ซึ่งมักเรียกง่ายๆ ว่าหน่วยความจำคือหน่วยเก็บข้อมูลที่ซีพียูสามารถเข้าถึงได้โดยตรง ซีพียูจะอ่านคำสั่งที่จัดเก็บไว้ในนั้นอย่างต่อเนื่องและดำเนินการตามที่ต้องการ ข้อมูลใดๆ ที่ถูกประมวลผลอย่างต่อเนื่องก็จะถูกจัดเก็บไว้ในนั้นด้วยรูปแบบที่สม่ำเสมอ ในอดีตคอมพิวเตอร์ยุคแรกๆใช้สายหน่วงเวลาหลอดวิลเลียมส์หรือดรัมแม่เหล็ก หมุน เป็นหน่วยเก็บข้อมูลหลัก จนกระทั่งปี 1954 วิธีการที่ไม่น่าเชื่อถือเหล่านั้นส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยหน่วยความจำแบบแกนแม่เหล็กหน่วยความจำแบบแกนแม่เหล็กยังคงเป็นที่นิยมจนถึงทศวรรษ 1970 เมื่อความก้าวหน้าใน เทคโนโลยี วงจรรวมทำให้หน่วยความจำเซมิคอนดักเตอร์สามารถแข่งขันได้ในเชิงเศรษฐกิจ

สิ่งนี้นำไปสู่หน่วยความจำเข้าถึงแบบสุ่ม สมัยใหม่ ซึ่งมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และค่อนข้างแพง RAM ที่ใช้สำหรับการจัดเก็บข้อมูลหลักเป็นแบบระเหยได้ หมายความว่าข้อมูลจะหายไปเมื่อไม่ได้จ่ายไฟเป็นระยะเวลา หนึ่ง นอกจากการจัดเก็บโปรแกรมที่เปิดอยู่แล้ว ยังทำหน้าที่เป็นแคชดิสก์และบัฟเฟอร์การเขียนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการอ่านและการเขียน ระบบปฏิบัติการจะยืมความจุของ RAM สำหรับการแคชตราบใดที่ซอฟต์แวร์ที่กำลังทำงานอยู่ไม่ต้องการใช้งาน[ 9 ]หน่วยความจำสำรองสามารถใช้เป็นไดรฟ์ RAMสำหรับการจัดเก็บข้อมูลความเร็วสูงชั่วคราว นอกจาก RAM ความจุขนาดใหญ่หลักแล้ว ยังมีชั้นย่อยของการจัดเก็บข้อมูลหลักอีกสองชั้น:

  • รีจิสเตอร์ของโปรเซสเซอร์เป็นรูปแบบการจัดเก็บข้อมูลที่เร็วที่สุด เนื่องจากตั้งอยู่ภายในโปรเซสเซอร์ โดยแต่ละรีจิสเตอร์มักจะเก็บข้อมูลได้หนึ่งเวิร์ด (โดยทั่วไปคือ 32 หรือ 64 บิต) คำสั่งของซีพียูจะสั่งให้หน่วยคำนวณและตรรกะทำการคำนวณหรือดำเนินการอื่นๆ กับข้อมูลนี้
  • แคชของโปรเซสเซอร์เป็นขั้นตอนกลางระหว่างรีจิสเตอร์ที่เร็วกว่าและหน่วยความจำหลักที่ช้ากว่า โดยจะเร็วกว่าหน่วยความจำหลักแต่มีความจุต่ำกว่ามาก การตั้ง ค่าแคชแบบลำดับชั้น หลายระดับ ก็เป็นที่นิยมใช้เช่นกัน โดยแคชหลักจะมีขนาดเล็กที่สุดและเร็วที่สุด ในขณะที่แคชรองจะมีขนาดใหญ่กว่าและช้ากว่า

หน่วยความจำหลัก ได้แก่ROM , EEPROM , NOR flashและRAM [ 10 ]มักจะสามารถระบุตำแหน่งไบต์ได้หน่วยความจำดังกล่าวเชื่อมต่อกับหน่วยประมวลผลกลางโดยตรงหรือโดยอ้อมผ่านบัสหน่วยความจำซึ่งประกอบด้วยบัสที่อยู่และบัสข้อมูล CPU จะส่งหมายเลขที่เรียกว่าที่อยู่หน่วยความจำผ่านบัสที่อยู่ก่อน ซึ่งระบุตำแหน่งข้อมูลที่ต้องการ จากนั้นจะอ่านหรือเขียนข้อมูลในเซลล์หน่วยความจำโดยใช้บัสข้อมูล นอกจากนี้หน่วยจัดการหน่วยความจำ (MMU) เป็นอุปกรณ์ขนาดเล็กระหว่าง CPU และ RAM ที่คำนวณที่อยู่หน่วยความจำจริงใหม่ หน่วยจัดการหน่วยความจำช่วยให้สามารถจัดการหน่วยความจำได้ตัวอย่างเช่น อาจให้การสร้างนามธรรมของหน่วยความจำเสมือนหรืองานอื่นๆ

ไบโอส

หน่วยความจำหลักแบบไม่ลบเลือน ( BIOS ) ที่มีโปรแกรมเริ่มต้นขนาดเล็กอยู่ภายในใช้สำหรับบูตระบบคอมพิวเตอร์ กล่าวคือ อ่านโปรแกรมขนาดใหญ่จากหน่วยความจำรองแบบไม่ลบเลือนไปยัง RAM และเริ่มทำงาน หน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนที่ใช้เพื่อจุดประสงค์นี้เรียกว่าหน่วยความจำอ่านอย่างเดียว (ROM) ROM ส่วนใหญ่ไม่ได้เป็นแบบอ่านอย่างเดียวจริงๆ แต่การเขียนข้อมูลลงไปนั้นทำได้ยากและช้าระบบ ฝังตัว บางระบบทำงานโปรแกรมโดยตรงจาก ROM เนื่องจากโปรแกรมเหล่านั้นไม่ค่อยมีการเปลี่ยนแปลง คอมพิวเตอร์มาตรฐานส่วนใหญ่ไม่ได้จัดเก็บโปรแกรมจำนวนมากไว้ใน ROM นอกเหนือจากเฟิร์มแวร์และใช้หน่วยความจำรองที่มีความจุสูง

มัธยมศึกษา

หน่วยความจำสำรอง (หรือที่เรียกว่าหน่วยความจำภายนอกหรือหน่วยความจำเสริม ) แตกต่างจากหน่วยความจำหลักตรงที่ CPU ไม่สามารถเข้าถึงได้โดยตรง คอมพิวเตอร์ใช้ ช่อง ทางอินพุต/เอาต์พุตเพื่อเข้าถึงหน่วยความจำสำรองและถ่ายโอนข้อมูลที่ต้องการไปยังหน่วยความจำหลัก หน่วยความจำสำรองเป็นแบบไม่ลบเลือน เก็บรักษาข้อมูลได้แม้จะปิดเครื่องแล้ว ระบบคอมพิวเตอร์สมัยใหม่มักมีหน่วยความจำสำรองมากกว่าหน่วยความจำหลักถึงสองเท่า เนื่องจากหน่วยความจำสำรองมีราคาถูกกว่า

ในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ (HDD) หรือโซลิดสเตทไดรฟ์ (SSD) มักถูกใช้เป็นหน่วยเก็บข้อมูลสำรองเวลาในการเข้าถึงข้อมูลต่อไบต์สำหรับ HDD หรือ SSD โดยทั่วไปจะวัดเป็นมิลลิวินาทีในขณะที่เวลาในการเข้าถึงข้อมูลต่อไบต์สำหรับหน่วยเก็บข้อมูลหลักจะวัดเป็นนาโนวินาที อุปกรณ์ จัดเก็บข้อมูลแบบออปติคอลแบบหมุนเช่น ไดรฟ์ CDและDVDมีเวลาในการเข้าถึงข้อมูลที่ยาวนานกว่านั้น ตัวอย่างอื่นๆ ของเทคโนโลยีหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง ได้แก่แฟลชไดรฟ์ USB , ฟลอปปี้ดิสก์ , เทปแม่เหล็ก , เทปกระดาษ , บัตรเจาะรูและแรมดิสก์

เพื่อลดเวลาค้นหาและเวลาแฝงในการหมุน หน่วยความจำรอง รวมถึงHDD , ODDและSSDจะถูกถ่ายโอนไปยังและจากดิสก์ในบล็อกขนาดใหญ่ที่ต่อเนื่องกัน หน่วยความจำรองสามารถเข้าถึงได้โดยบล็อก เมื่อหัวอ่าน/เขียนของดิสก์บน HDD ไปถึงตำแหน่งที่เหมาะสมและข้อมูล ข้อมูลถัดไปบนแทร็กจะเข้าถึงได้อย่างรวดเร็ว อีกวิธีหนึ่งในการลดปัญหาคอขวด I/O คือการใช้ดิสก์หลายตัวแบบขนานเพื่อเพิ่มแบนด์วิดท์ระหว่างหน่วยความจำหลักและหน่วยความจำรอง เช่น การใช้RAID [ 11 ]

หน่วยความจำสำรองมักถูกจัดรูปแบบตาม รูปแบบ ระบบไฟล์ซึ่งให้การแบ่งส่วนที่จำเป็นในการจัดระเบียบข้อมูลเป็นไฟล์และไดเร็กทอรีพร้อมทั้งให้ข้อมูลเมตาที่อธิบายถึงเจ้าของไฟล์ เวลาเข้าถึง สิทธิ์การเข้าถึง และข้อมูลอื่นๆระบบปฏิบัติการ คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ ใช้แนวคิดของหน่วยความจำเสมือนทำให้สามารถใช้ความจุของหน่วยความจำหลักได้มากกว่าที่มีอยู่จริงในระบบ เมื่อหน่วยความจำหลักเต็ม ระบบจะย้ายส่วนที่ใช้งานน้อยที่สุด ( เพจ ) ไปยังไฟล์สวอปหรือไฟล์เพจในหน่วยความจำสำรอง และเรียกใช้ในภายหลังเมื่อจำเป็น

ระดับตติยภูมิ

ตู้เก็บเทปขนาดใหญ่โดยมีตลับเทปวางเรียงอยู่บนชั้นวางด้านหน้า และแขนหุ่นยนต์เคลื่อนที่อยู่ด้านหลัง ความสูงที่มองเห็นได้ของตู้เก็บเทปนี้ประมาณ 180 เซนติเมตร

หน่วยความจำระดับที่สามหรือหน่วยความจำระดับที่สามโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับแขนหุ่นยนต์ซึ่งติดตั้งและถอดสื่อจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่แบบถอดได้จากฐานข้อมูล แคตตาล็อก ไปยังอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลตามความต้องการของระบบ โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการเก็บถาวรข้อมูลที่เข้าถึงไม่บ่อยนัก เนื่องจากช้ากว่าหน่วยความจำระดับที่สองมาก (เช่น 5–60 วินาที เทียบกับ 1–10 มิลลิวินาที) ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับที่เก็บข้อมูลขนาดใหญ่มากที่เข้าถึงได้โดยไม่ต้องมีผู้ปฏิบัติงาน ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ไลบรารีเทป ตู้เพลงออปติคอลและอาร์เรย์ดิสก์ที่ไม่ได้ใช้งานขนาดใหญ่ ( MAID ) หน่วยความจำระดับที่สามยังเป็นที่รู้จักในชื่อหน่วยความจำแบบ nearlineเนื่องจาก "ใกล้เคียงกับออนไลน์" [ 12 ]การจัดการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลแบบลำดับชั้นเป็นกลยุทธ์การเก็บถาวรที่เกี่ยวข้องกับการย้ายไฟล์ที่ไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานานโดยอัตโนมัติจากที่เก็บข้อมูลฮาร์ดดิสก์ความเร็วสูงไปยังไลบรารีหรือตู้เพลง

ออฟไลน์

การจัดเก็บข้อมูลแบบออฟไลน์คือการจัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์บนสื่อหรืออุปกรณ์ที่ไม่อยู่ภายใต้การควบคุมของหน่วยประมวลผล [ 13 ] สื่อดังกล่าวจะถูกบันทึกไว้ โดยปกติในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลสำรองหรืออุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลระดับที่สาม จากนั้นจึงนำออกหรือตัดการเชื่อมต่อทางกายภาพ แตกต่างจากการจัดเก็บข้อมูลระดับที่สามตรงที่ไม่สามารถเข้าถึงได้หากไม่มีการโต้ตอบจากมนุษย์ มีการใช้เพื่อถ่ายโอนข้อมูลเนื่องจากสื่อที่แยกออกมาสามารถขนส่งได้ง่าย ในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลสมัยใหม่ สื่อจัดเก็บข้อมูลสำรองและระดับที่สามส่วนใหญ่ยังใช้สำหรับการจัดเก็บข้อมูลแบบออฟไลน์ด้วย

การเชื่อมต่อเครือข่าย

อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลสำรองหรืออุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลลำดับที่สามอาจเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์โดยใช้เครือข่ายคอมพิวเตอร์แนวคิดนี้ไม่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลหลัก

คลาวด์

พื้นที่จัดเก็บข้อมูลบนคลาวด์นั้นอาศัยโครงสร้างพื้นฐานเสมือน ขั้นสูง [ 14 ] ซึ่ง เป็นส่วนย่อยของการประมวลผลบนคลาวด์ มีอินเทอร์เฟซเฉพาะสำหรับคลาวด์ ความยืดหยุ่นและความสามารถในการปรับขนาด ที่รวดเร็ว การเช่าหลายรายและ ทรัพยากร ที่วัดได้บริการจัดเก็บข้อมูลบนคลาวด์สามารถใช้งานได้จากบริการภายนอกหรือติดตั้งใช้งานภายในองค์กร[ 15 ]

รูปแบบการใช้งาน

รูปแบบการปรับใช้ระบบคลาวด์กำหนดปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้ให้บริการคลาวด์และลูกค้า[ 16 ]

  • ตัวอย่างเช่นคลาวด์ส่วนตัว ถูกนำมาใช้ใน การรักษาความปลอดภัยบนคลาวด์เพื่อลดพื้นที่เสี่ยงต่อการโจมตี ที่เพิ่มขึ้น จากการจัดเก็บข้อมูลภายนอก[ 17 ]คลาวด์ส่วนตัวคือโครงสร้างพื้นฐานคลาวด์ที่ดำเนินการเฉพาะสำหรับองค์กรเดียว ไม่ว่าจะจัดการภายในหรือโดยบุคคลที่สาม หรือโฮสต์ภายในหรือภายนอก[ 18 ]
  • ระบบ จัดเก็บข้อมูลแบบไฮบริดคลาวด์เป็นอีกหนึ่งโซลูชันด้านความปลอดภัยของคลาวด์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับโครงสร้างพื้นฐานการจัดเก็บข้อมูลที่ใช้ทรัพยากรการจัดเก็บข้อมูลภายในองค์กรร่วมกับการจัดเก็บข้อมูลบนคลาวด์ โดยปกติแล้วองค์กรจะเป็นผู้จัดการการจัดเก็บข้อมูลภายในองค์กร ในขณะที่ผู้ให้บริการจัดเก็บข้อมูลบนคลาวด์สาธารณะจะเป็นผู้รับผิดชอบในการจัดการและรักษาความปลอดภัยของข้อมูลที่จัดเก็บไว้บนคลาวด์[ 19 ] [ 20 ]การใช้โมเดลไฮบริดช่วยให้สามารถนำข้อมูลเข้ามาในรูปแบบเข้ารหัส โดยที่คีย์จะถูกเก็บไว้ภายในโครงสร้างพื้นฐานภายในองค์กร และสามารถจำกัดการเข้าถึงการใช้เกตเวย์จัดเก็บ ข้อมูลบนคลาวด์ภายในองค์กร ซึ่งอาจมีตัวเลือกในการเข้ารหัสข้อมูลก่อนการถ่ายโอน[ 21 ]
  • บริการคลาวด์ถือเป็น "สาธารณะ" เมื่อมีการส่งมอบผ่านทางอินเทอร์เน็ตสาธารณะ[ 22 ]
    • ลาวด์ส่วนตัวเสมือน (VPC) คือกลุ่มทรัพยากรที่ใช้ร่วมกันภายในคลาวด์สาธารณะซึ่งให้การแยกในระดับหนึ่งระหว่างผู้ใช้ต่างๆ ที่ใช้ทรัพยากร VPC บรรลุการแยกผู้ใช้ผ่านการจัดสรรซับเน็ต IP ส่วนตัว และโครงสร้างการสื่อสารเสมือน (เช่นVLANหรือชุด ช่องทางการ สื่อสารที่เข้ารหัส ) ระหว่างผู้ใช้ ตลอดจนการใช้เครือข่ายส่วนตัวเสมือน (VPN) ต่อผู้ใช้ VPC แต่ละราย ซึ่งรักษาความปลอดภัยการเข้าถึงระยะไกลขององค์กรไปยังทรัพยากร VPC โดยวิธีการตรวจสอบสิทธิ์และการเข้ารหัส[ 23 ]

ประเภท

บริการจัดเก็บข้อมูลบนคลาวด์มี 3 ประเภท:

  • การจัดเก็บวัตถุ[ 24 ] [ 25 ]
  • การจัดเก็บไฟล์
  • การจัดเก็บ ข้อมูลระดับบล็อกเป็นแนวคิดในการคงอยู่ของข้อมูล ที่โฮสต์บนคลาวด์ โดยที่บริการคลาวด์จำลองพฤติกรรมของอุปกรณ์บล็อก แบบดั้งเดิม เช่นฮาร์ดไดรฟ์ ทางกายภาพ [ 26 ]ซึ่งการจัดเก็บข้อมูลจะถูกจัดระเบียบเป็นบล็อกการจัดเก็บข้อมูลระดับบล็อกแตกต่างจากที่เก็บข้อมูลแบบออบเจ็กต์หรือ 'ที่เก็บข้อมูลแบบบัคเก็ต' หรือฐานข้อมูลบน คลาวด์ ซึ่งทำงานในระดับนามธรรมที่สูงกว่าและสามารถทำงานกับเอนทิตีต่างๆ เช่น ไฟล์ เอกสาร รูปภาพ วิดีโอ หรือระเบียนฐานข้อมูล[ 27 ]ในอดีต การจัดเก็บข้อมูลระดับบล็อกให้บริการโดยSANและ NAS ให้บริการการจัดเก็บข้อมูลระดับไฟล์[ 28 ]ด้วยการเปลี่ยนจากการโฮสต์ในสถานที่ไปเป็นบริการคลาวด์ ความแตกต่างนี้จึงเปลี่ยนไป[ 29 ]
    • Instance store เป็นรูปแบบหนึ่งของพื้นที่จัดเก็บข้อมูลระดับบล็อกที่โฮสต์บนคลาวด์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคลาวด์ อิน สแตนซ์[ 30 ]แตกต่างจากพื้นที่จัดเก็บข้อมูลระดับบล็อกรูปแบบอื่น ๆ ข้อมูลใน Instance store จะสูญหายเมื่อคลาวด์อินสแตนซ์หยุดทำงาน[ 31 ]

ลักษณะเฉพาะ

โมดูล RAM DDR2ขนาด 1 GiB สำหรับแล็ปท็อป

เทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลในทุกระดับของลำดับชั้นการจัดเก็บข้อมูลสามารถจำแนกความแตกต่างได้โดยการประเมินคุณลักษณะหลักบางประการ รวมถึงการวัดคุณลักษณะเฉพาะของการใช้งานแต่ละแบบ คุณลักษณะหลักเหล่านี้ได้แก่:

ภาพรวม
ลักษณะเฉพาะ ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์แผ่นดิสก์ออปติคัลหน่วยความจำแฟลชหน่วยความจำเข้าถึงแบบสุ่มเทปเชิงเส้นเปิด
เทคโนโลยี ดิสก์แม่เหล็ก ลำแสง เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ เทปแม่เหล็ก
ความผันผวน เลขที่ เลขที่ เลขที่ ระเหย เลขที่
การเข้าถึงแบบสุ่ม ใช่ ใช่ ใช่ ใช่ เลขที่
ความหน่วง (เวลาในการเข้าถึง) ~15 มิลลิวินาที (สวิฟต์) ~150 มิลลิวินาที (ระดับปานกลาง) ไม่มี (ทันที) ไม่มี (ทันที) ขาดการเข้าถึงแบบสุ่ม (ช้ามาก)
ตัวควบคุม ภายใน ภายนอก ภายในภายใน ภายนอก
ความล้มเหลวที่อาจทำให้ ข้อมูลสูญหายในทันทีศีรษะกระแทกวงจร
การตรวจจับข้อผิดพลาด การวินิจฉัย ( SMART ) การวัดอัตราข้อผิดพลาดแสดงให้เห็นได้จากอัตราการโอนที่ลดลงอย่างรวดเร็ว (เก็บรักษาในระยะสั้น) ไม่ทราบ
ราคาต่อพื้นที่ ต่ำ ต่ำ สูง สูงมาก ราคาต่ำมาก (แต่ไดรฟ์มีราคาแพง)
ราคาต่อหน่วย ปานกลาง ต่ำ ปานกลาง สูง การเดินทางระดับปานกลาง (แต่ราคาแพง)
แอปพลิเคชันหลัก การจัดเก็บข้อมูลระยะกลาง การสำรองข้อมูลเป็นประจำ การขยายพื้นที่จัดเก็บข้อมูลสำหรับเซิร์ฟเวอร์และเวิร์กสเตชัน การเก็บรักษาในระยะยาวการแจกจ่าย เอกสารฉบับพิมพ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา; ระบบปฏิบัติการ เรียลไทม์ การเก็บรักษาเอกสารระยะยาว

สื่อ

เซมิคอนดักเตอร์

หน่วยความจำเซมิคอนดักเตอร์ใช้ชิปวงจรรวม (IC) ที่ทำจากเซมิคอนดักเตอร์ ในการจัดเก็บข้อมูล โดยทั่วไปข้อมูลจะถูกจัดเก็บใน เซลล์หน่วยความจำแบบโลหะ-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์ (MOS) ชิปหน่วยความจำเซมิคอนดักเตอร์อาจมีเซลล์หน่วยความจำนับล้านเซลล์ ซึ่งประกอบด้วยทรานซิสเตอร์สนามแม่เหล็ก MOS (MOSFET) ขนาดเล็ก และ/หรือตัวเก็บประจุ MOS หน่วยความจำเซมิคอนดักเตอร์มี ทั้ง แบบ ระเหยได้และแบบคงอยู่ โดยแบบระเหยได้ใช้ MOSFET มาตรฐาน และแบบคงอยู่ใช้MOSFET แบบเกตลอยตัว

ในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ หน่วยเก็บข้อมูลหลักเกือบทั้งหมดประกอบด้วยหน่วยความจำแบบเซมิคอนดักเตอร์แรมแบบไดนามิก (RAM) โดยเฉพาะอย่างยิ่งหน่วยความจำแบบไดนามิกแรม (DRAM) นับตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 21 หน่วยความจำแบบเซมิคอนดักเตอร์ชนิดไม่ระเหยที่เรียกว่าหน่วยความจำแฟลช ได้รับส่วนแบ่งเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในฐานะหน่วยเก็บข้อมูลแบบออฟไลน์สำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล หน่วยความจำแบบเซ มิคอนดักเตอร์ชนิดไม่ระเหยยังใช้สำหรับหน่วยเก็บข้อมูลรองในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูงต่างๆ และคอมพิวเตอร์เฉพาะทางที่ออกแบบมาเพื่ออุปกรณ์เหล่านั้นด้วย

ตั้งแต่ปี 2006 ผู้ผลิต โน้ตบุ๊กและคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ เริ่มใช้ ไดรฟ์โซลิดสเตทแบบแฟลช(SSD) เป็นตัวเลือกการกำหนดค่าเริ่มต้นสำหรับหน่วยเก็บข้อมูลรอง ไม่ว่าจะเพิ่มเติมจากหรือแทนที่ HDD แบบดั้งเดิม[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]

แม่เหล็ก

การจัดเก็บข้อมูลแบบแม่เหล็กใช้รูปแบบการจัดเรียงตัวของสนามแม่เหล็ก ที่แตกต่างกัน บน พื้นผิวเคลือบ แม่เหล็กเพื่อจัดเก็บข้อมูล การจัดเก็บข้อมูลแบบแม่เหล็กเป็นแบบไม่ลบเลือนการเข้าถึงข้อมูลทำได้โดยใช้หัวอ่าน/เขียนหนึ่งหัวหรือมากกว่า ซึ่งอาจมีตัวแปลงสัญญาณบันทึกหนึ่งตัวหรือมากกว่า หัวอ่าน/เขียนจะครอบคลุมเพียงบางส่วนของพื้นผิว ดังนั้นหัวอ่าน/เขียนหรือสื่อบันทึก หรือทั้งสองอย่างจะต้องเคลื่อนที่สัมพันธ์กันเพื่อเข้าถึงข้อมูล ในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ การจัดเก็บข้อมูลแบบแม่เหล็กจะมีรูปแบบดังต่อไปนี้:

ในคอมพิวเตอร์ยุคแรก การจัดเก็บข้อมูลด้วยแม่เหล็กยังถูกนำมาใช้ในรูปแบบต่างๆ ดังนี้:

หน่วยความจำแม่เหล็กไม่มีข้อจำกัดที่แน่นอนของรอบการเขียนซ้ำเหมือนกับหน่วยความจำแฟลชและสื่อออปติคอลที่เขียนซ้ำได้ เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไม่ก่อให้เกิดการสึกหรอทางกายภาพ แต่ช่วงอายุการใช้งานจะถูกจำกัดด้วยชิ้นส่วนทางกล[ 41 ] [ 42 ]

ออปติคอล

การจัดเก็บข้อมูลแบบออปติ คอล เช่นแผ่นดิสก์ออปติ คอลทั่วไป จะจัดเก็บข้อมูลไว้ในรอยบุ๋มบนพื้นผิวของแผ่นดิสก์ทรงกลม และอ่านข้อมูลนี้โดยการส่องแสงเลเซอร์ไดโอด ไปที่พื้นผิว และสังเกตการสะท้อน การจัดเก็บข้อมูลแบบแผ่นดิสก์ออปติคอลเป็นแบบไม่ระเหย รอยบุ๋มอาจเป็นแบบถาวร (สื่ออ่านอย่างเดียว) สร้างขึ้นเพียงครั้งเดียว (สื่อเขียนได้ครั้งเดียว) หรือสามารถย้อนกลับได้ (สื่อบันทึกได้หรือสื่ออ่าน/เขียน) รูปแบบต่อไปนี้เป็นที่นิยมใช้กันทั่วไปในปี 2552: [ 43 ]

  • ซีดี , ซีดีรอม , ดีวีดี , บีดีรอม : หน่วยเก็บข้อมูลแบบอ่านอย่างเดียว ใช้สำหรับการแจกจ่ายข้อมูลดิจิทัลจำนวนมาก (เพลง วิดีโอ โปรแกรมคอมพิวเตอร์)
  • CD-R , DVD-R , DVD+R , BD-R : แผ่นบันทึกข้อมูลแบบเขียนได้ครั้งเดียว ใช้สำหรับการจัดเก็บข้อมูลสำรองและแบบออฟไลน์
  • CD-RW , DVD-RW , DVD+RW , DVD-RAM , BD-RE : หน่วยความจำแบบเขียนช้า อ่านเร็ว ใช้สำหรับจัดเก็บข้อมูลสำรองและแบบออฟไลน์
  • แผ่นออปติคอลความหนาแน่นสูงพิเศษหรือ UDO มีความจุใกล้เคียงกับBD-R หรือ BD-REและเป็นหน่วยเก็บข้อมูลแบบเขียนช้า อ่านเร็ว ใช้สำหรับการจัดเก็บข้อมูลสำรองและแบบออฟไลน์

การจัดเก็บข้อมูลแบบดิสก์แม่เหล็กไฟฟ้า (Magneto-optical disc storage)คือการจัดเก็บข้อมูลแบบดิสก์ออปติคอล โดยใช้สถานะแม่เหล็กบน พื้นผิว เฟอร์โรแมกเนติกในการเก็บข้อมูล ข้อมูลจะถูกอ่านด้วยแสง และเขียนโดยการผสมผสานวิธีการทางแม่เหล็กและแสง การจัดเก็บข้อมูลแบบดิสก์แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นหน่วยความ จำแบบไม่ลบเลือน ( non-volatile) เข้าถึงข้อมูล ตามลำดับ (sequential access ) เขียนข้อมูลได้ช้า อ่านข้อมูลได้เร็ว เหมาะสำหรับหน่วยความจำสำรอง (tertiary storage) และหน่วยความจำแบบออฟไลน์ (off-line storage)

นอกจากนี้ยังมีการเสนอแนวคิด การจัดเก็บข้อมูลเชิงแสงแบบ 3 มิติ อีกด้วย

การหลอมละลายของสนามแม่เหล็กที่เหนี่ยวนำด้วยแสงในตัวนำแสงแม่เหล็กยังได้รับการเสนอสำหรับการจัดเก็บข้อมูลแม่เหล็กแสงความเร็วสูงที่ใช้พลังงานต่ำอีกด้วย[ 44 ]

กระดาษ

การจัดเก็บข้อมูลด้วยกระดาษซึ่งโดยทั่วไปอยู่ในรูปของเทปกระดาษหรือบัตรเจาะรูถูกนำมาใช้ในการจัดเก็บข้อมูลเพื่อการประมวลผลอัตโนมัติมาเป็นเวลานาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งก่อนที่จะมีคอมพิวเตอร์อเนกประสงค์ ข้อมูลจะถูกบันทึกโดยการเจาะรูลงบนกระดาษหรือกระดาษแข็ง และอ่านด้วยกลไก (หรือต่อมาด้วยระบบแสง) เพื่อตรวจสอบว่าตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งบนสื่อนั้นเป็นส่วนที่ทึบหรือมีรูอยู่บาร์โค้ดทำให้สามารถติดข้อมูลที่คอมพิวเตอร์อ่านได้ไว้อย่างปลอดภัยบนสินค้าที่จำหน่ายหรือขนส่งได้

ข้อมูลดิจิทัลจำนวนค่อนข้างน้อย (เมื่อเทียบกับการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัลอื่นๆ) อาจถูกสำรองไว้บนกระดาษในรูปแบบบาร์โค้ดเมทริกซ์เพื่อการจัดเก็บระยะยาวมาก เนื่องจากอายุการใช้งานของกระดาษโดยทั่วไปจะยาวนานกว่าการจัดเก็บข้อมูลแม่เหล็กเสียอีก[ 45 ] [ 46 ]

อื่น

ดูเพิ่มเติม

หัวข้อเกี่ยวกับการจัดเก็บข้อมูลระดับทุติยภูมิ ระดับตติยภูมิ และแบบออฟไลน์

หมายเหตุ

อ่านเพิ่มเติม

  • Amelia Acker. 2025. เครื่องจัดเก็บข้อมูล: จากบัตรเจาะรูสู่แพลตฟอร์ม . สำนักพิมพ์ MIT.
  • Goda, K.; Kitsuregawa, M. (2012). "ประวัติศาสตร์ของระบบจัดเก็บข้อมูล" . Proceedings of the IEEE . 100 : 1433– 1440. doi : 10.1109/JPROC.2012.2189787 .
  • หน่วยความจำและการจัดเก็บข้อมูล , พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์คอมพิวเตอร์
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Computer_data_storage&oldid=1360147648#Primary_storage "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การจัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์

การจัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์ หรือ การจัดเก็บข้อมูลดิจิทัล คือการเก็บรักษา ข้อมูลดิจิทัล ผ่าน เทคโนโลยี ที่ประกอบด้วย ส่วนประกอบ คอมพิวเตอร์ และ สื่อบันทึก...

ข้อมูล

คอมพิวเตอร์ ดิจิทัล สมัยใหม่แสดง ข้อมูล โดยใช้ ระบบเลขฐานสอง เซลล์ หน่วยความจำเป็นหน่วยพื้นฐานของ หน่วยความจำคอมพิวเตอร์ โดยเก็บข้อมูลเลขฐานสองหนึ่งบิต ซึ่งสามารถตั้งค่าให้เก็บค่า 1 รีเซ็ตเพื่อเก็บค่า 0 และเข้าถึงได้โดยการอ่านเซลล์ [ 2 ] [ 3 ]

การเข้ารหัส

ด้วย เหตุผลด้านความปลอดภัย ข้อมูลบางประเภทอาจถูก เข้ารหัส ในระหว่างการจัดเก็บเพื่อป้องกันความเป็นไปได้ในการสร้างข้อมูลขึ้นใหม่โดยไม่ได้รับอนุญาตจากส่วนของภาพรวมการจัดเก็บ การเข้ารหัสระหว่างการส่งจะปกป้องข้อมูลในขณะที่กำลังส่ง [ 4 ]

การบีบอัด

วิธี การบีบอัดข้อมูล ช่วยให้ในหลายกรณี (เช่น ในฐานข้อมูล) สามารถแทนสตริงของบิตด้วยสตริงบิตที่สั้นกว่า ("บีบอัด") และสร้างสตริงเดิมขึ้นมาใหม่ ("คลายการบีบอัด") เมื่อจำเป็น วิธีนี้ใช้พื้นที่จัดเก็บน้อยลงอย่างมาก (หลายสิบเปอร์เซ็นต์) สำหรับข้อมูลหลายประเภท...