Mälu (arvuti): erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Resümee puudub
1. rida:
{{Mälu tüübid}} {{Keeletoimeta|kuu=juuli|aasta=2020}}
'''Arvuti mälu''' on funktsionaalüksus ([[mäluseade]]) või keskkond, millesse saab [[andmed |andmeid]] paigutada, milles neid saab hoida ja millest neid saab kasutamiseks võtta.<ref> [http://termin.eki.ee/esterm/ Esterm (Eesti Keele Instituudi mitmekeelne terminibaas)] </ref> Peamiselt on arvutis kasutusel mitut liiki [[pooljuhtmälu]]d, mille algüksused – mäluelemendid – põhinevad [[transistorlüliti]]tel. Mäluelementidesse salvestatakse andmed lüliti kahe olekuna ([[elektrivool |voolu]] juhtiv/mittejuhtiv), mis esitavad [[kahendsüsteem]]is [[bitt|biti]] väärtust 1 või 0. Andmete talletamiseks rakendatakse veel ka [[magnetsalvestus]]e tehnikat.
'''Mälu''' on [[arvuti]] komponent, kuhu talletatakse andmeid, mida hiljem saab kasutada arvuti või selle külge ühendatud seadmed. Üldiselt see viitab [[pooljuhtmälu]]dele, täpsemalt MOS- (''Metal-Oxide-Semiconductor'') mälule, kus andmeid hoitakse MOS-mälurakkudes. Ühte mälurakku mahub 1 bit väärtusega 0 või 1. Igal mälurakkul on oma aadress, mis varieerub nullist kuni mälusuurusest ühe võrra väiksema arvuni.
 
Mälu mahtu mõõdetakse [[bait]]ides, võisee on ühtlasi vähim [[bittmäluaadress |adresseeritav]]ides andmehulk.
Arvuti mälu peab olema võimeline tegema tööd väga suurel kiirusel. Töökiiruse suurendamiseks on kasutusele võetud vahemälu, mis võimaldab tõsta ka protsessori jõudlust. Kui on vajalik, siis võib arvutimälu viia ümber ka teisele säilitamise tasemele. Tavaliselt tehakse seda [[virtuaalmälu]] kasutusele võtmisega.
 
== Mälu tüübid ==
Mälu mahtu mõõdetakse [[bait]]ides või [[bitt]]ides.
Arvuti töökiirus on määratud [[keskseade |protsessor]]i (CPU) ja mälu jõudlusega. Mälu peaks olema võimalikult suuremahuline ja kiire. Niisugune mäluseade oleks aga väga kallis ja seepärast moodustatakse mälu mitmest üksusest, kusjuures protsessori (või selle [[Mitmetuumaline protsessor |tuuma]]) [[Aritmeetika-loogikaplokk |aritmeetika-loogikaplokile]] (ALU) vahetus läheduses on suhteliselt väiksemahuline, aga kiire mäluüksus [[register (arvutitehnika) |register]]. Siin hoitakse neid andmeid, mida läheb kõige tõenäolisemalt peatselt vaja Selle kõrval (samuti protsessori [[kiip |kiibil]]) on veidi suurem ja aeglasem [[vahemälu]]. Protsessoriga on mälu[[siin]]i kaudu otseühenduses [[põhimälu]] (muutmälu), mille töökiirus on eelmistest väiksem, aga andmemahutavus suur (mõõdetakse gigabaitides). Need mäluüksused – register, vahemälu ja põhimälu – moodustavad kokku arvuti sisemälu; neid üksusi nimetatakse ka primaarsalvestiteks.
Mälu jaguneb primaar- ja sekundaar[[salvesti]]teks.
 
[[Välismälu]]ks ehk sekundaarsalvestiteks loetakse mäluüksusi, mis paiknevad väljaspool arvuti emaplaati ja millele protsessoril on juurdepääs ainult sisend-väljundkanalite kaudu. Välismäluks võib olla [[kõvaketas]] (HDD), [[pooljuhtketas]] (SSD),[[mälukaart]] ja [[mälupulk]]. Niisuguseid suure [[Mahutavus (andmekandja) |andmemahutavusega sekundaarsalvesteid]] nimetatakse ka [[massmälu]]deks).
Primaarsalvesti moodustavad operatiiv- ehk põhi- ehk [[muutmälu]] (RAM) ja teised "sisseehitatud" [[seadis]]ed, sh [[püsimälu]] kiibid (ROM).
 
[[Pilt:Personaalarvuti andmete salvestamise tyybid.PNG|pisi|püsti=1.8|Personaalarvuti mälude paigutus]]
Sekundaarsalvestid ehk [[välismälu]]d on järgmised:
* [[kõvaketas|kõvakettad]],
* [[lindiseade|magnetlintsalvesti]]d,
* [[mälupulk|mälupulgad]],
* [[CD-ROM]] ja muud [[välisseade|välisseadmed]].<ref name=salvesti>[http://www.vallaste.ee/sona.asp?Type=UserId&otsing=2582 e-teatmik. Salvesti]</ref>
 
== Primaarsalvestid ==
Tähtis on teada, et eri tüüpi mälud on väga erinevad ning kõik mälutüübid ei pruugi kõikidele arvutitele sobida. <ref>{{Netiviide|url=https://www.elektroonika24.ee/arvuti-malu-operatiivmalu-muutmalu-pohimalu-heal-lapsel-mitu-nime/|pealkiri=Arvuti mälu, operatiivmälu, muutmälu, põhimälu – heal lapsel mitu nime|väljaanne=elektroonika24.ee|aeg=29. jaanuar 2020|vaadatud=30.04.2020}}</ref>
=== Protsessori registrid ===
[[Register (arvutitehnika)|Register]] on spetsiaalne eriti kiire mälupiirkond [[keskprotsessor]]is. Enne töötlemist peavad kõik andmed olema registrisse üle viidud. Registris võib olla ka üksnes mälupesa aadress, mitte andmed ise.<ref name=register>[http://www.vallaste.ee/sona.asp?Type=UserId&otsing=2444 e-teatmik. Register]</ref>
 
Keskprotsessori registrite arv ja suurus määrab ära protsessori jõudluse. Näiteks [[32-bitine keskprotsessor|32-bitise keskprotsessori]] iga register on 32 bitti lai.<ref name=register/>
== Ajalugu ==
1837. aastal [[Charles Babbage]] tutvustas avalikkusele esmakordselt täisautomaatset arvutusmasinat, mida tunti ka analüütilise masina nime all. See oli esimene arvuti, mis kasutas perfokaarte mäludena.
 
=== Vahemälu ===
1932. aastal Gustav Tauschek leiutas [[trummelmälu]], mis oli arvutimälude eelkäija. 10 aasta pärast leiutati ka esimene arvuti, mis kasutas seda.
{{Vaata|Vahemälu}}
[[Vahemälu]] on mälu sageli kasutatavate andmete ajutiseks säilitamisekstalletamiseks. Andmete lugemine vahemälust toimub palju kiiremini kui nende alalisest asukohast põhimälus. SealVahemälus hoitakse põhiliselt andmeid, mida protsessor kasutab kõige tihedamini oma töös protsessor. Oma vahemälu võib olla keskprotsessoril (sinna loetakse andmed põhimälust), [[brauser]]il (sinna loetakse andmed [[veeb]]ist) jaka kõvakettal.<ref> [http://www.vallaste.ee/sona.ASP?Type=UserId&otsing=551 e-teatmik. Vahemälu]</ref>
 
=== Põhimälu (RAM) ===
1946. aastal leiutasid Freddie Williams ja Tom Kilburn esimese arvuti muutmälu, mida tuntakse kui Williamsi-Kilburni toru. Sinna mahtus kõigest 128 40-bitist sõna. 1940. aastate lõpul tuli teadlastel mõte kasutada arvutites [[ferriitmälu]].
{{Vaata|VirtuaalmäluMuutmälu}}
Põhimälu onehk mälu,muutmälu midaehk saaboperatiivmälu protsessorehk otseRAM kasutada.(''Random SeeAccess sisaldabMemory'', erisuvapöördusmälu) liikion mälusidarvuti mälu, näiteksmille vahemälu ja süsteemiiga [[püsimälumälupesa]] (ROM).poole Tihtisaa seostatakseprotsessor sedaotse aga hoopis [[muutmälu]]ga (RAM)kasutada.<ref> {{Netiviide|url=https://techterms.com/definition/primary_memory|pealkiri=Primary Memory|väljaanne=techterms.com|aeg=8. detsember 2012|vaadatud=30.04.2020}}</ref>
 
ErinevaltPõhimälus [[püsimälu]]sthoitakse toimubparasjagu kasutatavaid andmeid ja seadme tööks vajalikke programme, seal toimub ka pidev andmevahetus protsessori ja teiste mäluseadmete vahel.<ref> [http://www.vallaste.ee/sona.asp?Type=UserId&otsing=1637 e-teatmik. Põhimälu]</ref> Muutmälu puuduseks on voolu kadumiselvab andmetetööks kaotsipidevat minektoitevoolu.
1950. aastal Ameerika valitsus avaldasid UNIVAC 1101 või ERA 1101, mis oli esimene arvuti, mis suutis kirjutada programme mällu ning neid sealt jooksutada. 50-ndate keskpaigas Konrad Zuse sai valmis esimese arvuti, mis kasutas magnetsalvestust.
 
Muutmälu võib olla staatiline ([[SRAM]]) või dünaamiline ([[DRAM]]). Dünaamilise muutmälu kiirem variant on [[SDRAM]] ehk sünkroonne DRAM, mis sünkroniseerib oma talitluse protsessorisiiniga.
1960. aastatel valmistas John Schmidt 64-bitise MOS-mälu. Sama kümnendi lõpus kirjeldati ka esmakordselt ühetransistorilist DRAM-i mälupesa, mis hiljem hakkas asendama ferriitmälu. [[Intel]] esitles oma esimest toodet 3301 Schottky bipolaarset 1024-bitist ROM-i.
 
Staatilise muutmälu salvestuselement (1 biti salvestamiseks) on harilikult triger, mis säilitab oma oleku (1 või 0) ka toitepinge väljalülitamisel. SRAM on kiire, ent kuna mitmest transistorist koosnev triger vajab palju kiibi pinda ja toitevoolu, siis ei saa staatilise muutmälu komponente valmistada kuigi suuremahulisena. Arvutis on need mäluseadmed kasutusel 2. taseme vahemäluna.
1970. aastal Intel esitles DRAM-i, mis võimaldas hoiustada 1024 bitti ehk 1 kilobiti andmeid. Samal kümnendil avaldati ka [[EPROM]] (''Erasable Programmable Read Only Memory''), mis oli esimene püsimälu, mida sai vajaduselt muuta ultraviolettkiirguse abil. George Perlegos koos Inteliga tõi avalikuse ette esimese EEPROM (''Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory'' ehk elektriliselt kustutatav programmeeritav püsimälu).
 
Arvuti põhimäluna kasutatakse dünaamilist muutmälu SDRAM, sest seda saab valmistada suuremahulisena suhteliselt odavalt. Dünaamilise muutmälu salvestuselemendi moodustab ühest transistorist ja kondensaatorist koosnev lülitus, mis salvestab biti kondensaatori laenguna. Niisugused elemendid võtavad kiibil vähe ruumi ja tarbivad ka vähe voolu. Kuna kondensaatori laeng lekkevoolu tõttu paratamatult väheneb, tuleb laengut toitepinge impulssidega perioodiliselt regenereerida ehk värskendada. Mälukiibile moodustatud mälupesad koosnevad kaheksast salvestuselemendist, nii et igasse pessa mahub 8-bitine koodisõna, seega 1 bait. Iga salvestatud bait saab oma aadressi. Mälu mahtu väljendab baitide arv, mida on võimalik mälupesadesse salvestada.
1984. aastal Fuijo Masuoka leiutas [[välkmälu]]. <ref>{{Netiviide|url=https://www.computerhope.com/history/memory.htm|pealkiri=Computer memory history|väljaanne=computerhope.com|vaadatud=30.04.2020}}</ref> [[Pilt:Personaalarvuti andmete salvestamise tyybid.PNG|pisi|400px|Personaalarvuti mälutüüpide suhted]]
 
Arvutites kasutatakse üldiselt mälukomponente [[DDR SDRAM]], mis erinevad baastüübist ([[SDRAM]]) selle poolest, et andmebitte edastatakse nii taktimpulsi esikülje (frondi) ka tagakülje ajal. Vajalik arv mälukomponente – [[kiip]]e – on monteeritud väiksele trükkplaadile – kahe viigureaga mälumoodulile DIMM (sülearvuteil SO-DIMM).
== Primaarsalvestid ==
Primaarsed andmesalvestid peavad olema ühendatud arvuti [[protsessor]]iga. Pöördumine primaarsalvesti poole on palju kiirem pöördumisest sekundaarsalvesti poole, sest nende tööpõhimõtted on täiesti erinevad ja pealegi asub primaarsalvesti protsessorile väga lähedal <ref name=salvesti/>. Primaarsalvesteid on kolme tüüpi: protsessori registrid, põhimälu ja vahemälu.
 
=== Protsessori registridPüsimälu ===
=== {{Vaata|Püsimälu ===}}
[[Register (arvutitehnika)|Register]] on spetsiaalne eriti kiire mälupiirkond [[keskprotsessor]]is. Enne töötlemist peavad kõik andmed olema registrisse üle viidud. Registris võib olla ka üksnes mälupesa aadress, mitte andmed ise.<ref name=register>[http://www.vallaste.ee/sona.asp?Type=UserId&otsing=2444 e-teatmik. Register]</ref>
[[Püsimälu]] (ehk ROM, ''Read-Only Memory'' ) on ainult loetav andmesalvesti, milles andmed säilivad püsivalt (ka ilma elektritoiteta).<ref> {{Netiviide|url=https://en.wikipedia.org/wiki/Read-only_memory|pealkiri=Read-only memory|väljaanne=en.wikipedia.org|vaadatud=30.04.2020}}</ref> Arvutite algusaastail oli ROM kasutusel arvuti käivitamist juhtiva programmikomplekti ([[BIOS]]) salvestamiseks, tänapäeval põhineb see [[välkmälu]]l.
 
== Sekundaarsalvestid ==
Keskprotsessori registrite arv ja suurus määrab ära protsessori jõudluse. Näiteks [[32-bitine keskprotsessor|32-bitise keskprotsessori]] iga register on 32 bitti lai.<ref name=register/>
{{Vaata|Välismälu}}
Sekundaarsalvestid ehk [[välismälu]]d on mälud, mis ühendatakse küll arvuti külge, mitte aga otse protsessori külge. Nende peal on mugav talletada andmeid, mis ei ole kasutuses pidevalt ning vajavad suuri mälumahtusid. Välismälud on näiteks mälukaardid ja -pulgad, välised kõvakettad ning [[CD-ROM]]. Need sobivad ka andmete varundamiseks.
 
=== PõhimäluKõvaketas ===
=== {{Vaata|Kõvaketas ===}}
Põhimälu on mälu, mida saab protsessor otse kasutada. See sisaldab eri liiki mälusid, näiteks vahemälu ja süsteemi [[püsimälu]] (ROM). Tihti seostatakse seda aga hoopis [[muutmälu]]ga (RAM).<ref>{{Netiviide|url=https://techterms.com/definition/primary_memory|pealkiri=Primary Memory|väljaanne=techterms.com|aeg=8. detsember 2012|vaadatud=30.04.2020}}</ref>
[[Kõvaketas]] (HDD, ''Hard Disk Drive'') on andmesalvestusseade, mis kasutab andmete talletamiseks pöörlevaid mittemagnetilisi kettaid, mis on kaetud õhukese magnetilise ferrooksiidlakikihiga. Andmeid loetakse ja kirjutatakse kettale digitaalselt kodeerituna ning need säilivad ka toitevooluvoolu kadumisel.
 
=== MuutmäluPooljuhtketas ===
{{Vaata|Pooljuhtketas}}
[[Muutmälu]] (''Random Access Memory'' ehk RAM) on arvutimälu see osa, kus hoitakse parasjagu kasutatavaid andmeid ja seadme tööks vajalikke programme.
Pooljuhtketas (SSD, ''solid state drive'') on [[välkmälu]]l põhinev [[andmesalvesti]], millel erinevalt [[kõvaketas|HDD-kettast]] puuduvad liikuvad osad. SSD (nagu ka HDD) võib statsionaarselt kuuluda arvuti koosseisu, kuid selle võib ühendada arvutiga [[USB]]-ühenduse vahendusel.
Erinevalt [[püsimälu]]st toimub seal pidev andmevahetus protsessori ja teiste mäluseadmete vahel.<ref>[http://www.vallaste.ee/sona.asp?Type=UserId&otsing=1637 e-teatmik. Põhimälu]</ref> Muutmälu puuduseks on voolu kadumisel andmete kaotsi minek.
 
=== Mälukaart ===
Muutmälu (RAM) jaguneb kaheks: [[DRAM]] (dünaamiline muutmälu) ja [[SRAM]] (staatiline muutmälu). SRAM on selline suvapöördusmälu, mis suudab säilitada oma andmed pinge korral, DRAMis peab andmeid aga mingi aja tagant uuendama. Seetõttu on SRAMi mõnevõrra lihtsam toota ja see tarbib vähem voolu kui DRAM. Samas läheb SRAMi puhul aga iga biti salvestamiseks vaja 6 transistorit, kuid DRAMil läheb vaja ainult ühte transistori ja ühte kondentsaatorit. Seega on DRAM mõnevõrra odavam ja on tänapäeval levinuim muutmälutüüp [[personaalarvuti]]tel.<ref>[http://www.differencebetween.net/technology/difference-between-sram-and-dram/ "Difference Between SRAM and DRAM | Difference Between | SRAM vs DRAM"]</ref>
{{Vaata|Mälukaart}}
[[Mälukaart]] on elektrooniline andmete säilitamiseks mõeldud seade, mis tüüpiliselt kasutab välkmälu. Tavaliselt neid kasutatakse neid kaasaskantavates seadmetes.<ref> {{Netiviide|url=https://en.wikipedia.org/wiki/Memory_card|pealkiri=Memory card|vaadatud=01.05.2020}}</ref>
== Ajalugu ==
1837. aastal [[Charles Babbage]] tutvustas avalikkusele esmakordselt täisautomaatset arvutusmasinat, mida tunti ka analüütilise masina nime all. See oli esimene arvuti, mis kasutas perfokaarte mäludena.
 
1932. aastal leiutas Gustav Tauschek leiutas [[trummelmälu]], mis oli arvutimälude eelkäija. 10 aasta pärast leiutati ka esimene arvuti, mis kasutas seda.
=== Püsimälu ===
[[Püsimälu]] (''Read-Only Memory'' ehk ROM) on mälu, kuhu saab salvestada andmeid ning need ei kao ära toite puudumisel. Seal on mõistlik säilitada andmeid, mida ei muudeta süsteemi tööaja jooksul, sest püsimällu kirjutatud informatsiooni ei saa enam elektrooniliselt muuta. <ref>{{Netiviide|url=https://en.wikipedia.org/wiki/Read-only_memory|pealkiri=Read-only memory|väljaanne=en.wikipedia.org|vaadatud=30.04.2020}}</ref>
 
1946. aastal leiutasid Freddie Williams ja Tom Kilburn esimese arvuti [[muutmälu]], mida tuntakse kui Williamsi-Kilburni toru. Sinna mahtus kõigest 128 40-bitist sõna. 1940. aastate lõpul tuli teadlastel mõte kasutada arvutites [[ferriitmälu]].
=== Vahemälu ===
{{Vaata|Vahemälu}}
[[Vahemälu]] on mälu sageli kasutatavate andmete ajutiseks säilitamiseks. Andmete lugemine vahemälust toimub palju kiiremini kui nende alalisest asukohast. Seal hoitakse põhiliselt andmeid, mida kasutab kõige tihedamini oma töös protsessor. Oma vahemälu võib olla keskprotsessoril (sinna loetakse andmed põhimälust), [[brauser]]il (sinna loetakse andmed [[veeb]]ist) ja kõvakettal.<ref>[http://www.vallaste.ee/sona.ASP?Type=UserId&otsing=551 e-teatmik. Vahemälu]</ref>
 
1950. aastal Ameerika valitsus avaldasidavaldatud UNIVAC 1101 või ERA 1101, mis oli1101oli esimene arvuti, mis suutis kirjutada programme mällu ning neid sealt jooksutada. 50-ndate keskpaigas Konrad Zuse sai valmis esimese arvuti, mis kasutas magnetsalvestust.
===Virtuaalmälu===
{{Vaata|Virtuaalmälu}}
Virtuaalmälu on suurarvutites kasutatav süsteem, mille puhul programmis antakse infole tingaadressid. Süsteem seab need ise automaatselt vastavusse tegeliku asukohaga põhi- või välismälus.
 
1960. aastatel valmistas John Schmidt 64-bitise MOS-mälu. Sama kümnendi lõpus kirjeldati ka esmakordselt ühetransistorilist [[DRAM-]]i ühetransistorilist mälupesa, mis hiljem hakkas asendama ferriitmälu. [[Intel]] esitles oma esimest toodet 3301 Schottky bipolaarset 1024-bitist ROM-i.
== Sekundaarsalvestid ==
Sekundaarsalvestid ehk [[välismälu]]d on mälud, mis ühendatakse arvuti külge mitte otse protsessori külge. Nende peal on mugav talletada andmeid, mis ei ole kasutuses pidevalt ning vajavad suuri mälumahtusid. Välismälud on näiteks mälukaardid ja -pulgad, välised kõvakettad ning CD. Need sobivad ka andmete varundamiseks.
 
1970. aastal Intel esitles Intel [[DRAM-i]]ii, mis võimaldas hoiustadatalletada 1024 bitti ehk 1 kilobiti andmeid. Samal kümnendil avaldati ka [[EPROM]] (''Erasable Programmable Read Only Memory''), mis oli esimene püsimälu, mida sai vajaduselt muuta ultraviolettkiirguse abil. George Perlegos koos Inteliga tõi avalikuse ette esimese EEPROM (''Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory'' ehk elektriliselt kustutatav programmeeritav püsimälu).
=== Kõvaketas ===
[[Kõvaketas]] (''Hard Disk Drive'' ehk HDD) on andmesalvestusseade, mis kasutab andmete talletamiseks pöörlevaid mittemagnetilisi kettaid. Andmeid kirjutatakse sinna digitaalselt kodeeritult ning need säilivad ka pärast elektritoite katkemist. Välised kõvakettad sobivad ideaalselt andmete hoiustamiseks ning sellega aitavad säilitada arvuti enda mälu tihedamini kasutatavate andmete säilitamiseks.
 
1984. aastal Fuijo Masuoka leiutas Masuoka [[välkmälu]]. <ref> {{Netiviide|url=https://www.computerhope.com/history/memory.htm|pealkiri=Computer memory history|väljaanne=computerhope.com|vaadatud=30.04.2020}}</ref> [[Pilt:Personaalarvuti andmete salvestamise tyybid.PNG|pisi|400px|Personaalarvuti mälutüüpide suhted]]
=== Mälukaart ===
[[Mälukaart]] on elektrooniline andmete säilitamiseks mõeldud seade, mis tüüpiliselt kasutab välkmälu. Tavaliselt neid kasutatakse kaasaskantavates seadmetes.<ref>{{Netiviide|url=https://en.wikipedia.org/wiki/Memory_card|pealkiri=Memory card|vaadatud=01.05.2020}}</ref>
 
== Kasutamine ==
Mälu õigesti kasutamine on oluline, et arvutisüsteem töötaks korrapäraselt. Tänapäevastel operatsioonisüsteemidel on keerulised korraldused mälu õigesti kasutamiseks. Mälu valesti kasutamine võib kaasa tuua aeglase toimise ning vigu töösse, halvemal juhul ka viirusi.<ref>{{Netiviide|url=https://en.wikipedia.org/wiki/Computer_memory|pealkiri=Computer memory|vaadatud=30.04.2020}}</ref>
 
=== Vead ===
Arvutimälu valesti kasutamine toob kaasa vead töösse. Näiteks kui mälu otsa saab, siis võib salvestuda ühe numbri asemel teine.
 
==Vaata ka==
* [[MuutmäluMäluseade]]
* [[PüsimäluVälkmälu]]
* [[Ferriitmälu]]
* [[Mitmekanaliline mälu arhitektuur]]
* [[Virtuaalmälu]]
* [[Välkmälu]]
 
== Viited ==