Unidade de RAM - RAM drive
Uma unidade RAM (também chamada de disco RAM ) é um bloco de memória de acesso aleatório ( armazenamento primário ou memória volátil ) que o software de um computador está tratando como se a memória fosse uma unidade de disco ( armazenamento secundário ). Às vezes, é referido como uma unidade de RAM virtual ou unidade de RAM de software para distingui-lo de uma unidade de RAM de hardware que usa hardware separado contendo RAM, que é um tipo de unidade de estado sólido alimentada por bateria .
atuação
O desempenho de uma unidade de RAM é geralmente ordens de magnitude mais rápido do que outras formas de armazenamento digital, como SSD , fita , óptico , disco rígido e disquetes drives. Esse ganho de desempenho se deve a vários fatores, incluindo tempo de acesso, taxa de transferência máxima e características do sistema de arquivos .
O tempo de acesso ao arquivo é bastante reduzido, pois uma unidade RAM é de estado sólido (sem peças móveis). Um disco rígido físico, óptico (por exemplo, CD-ROM , DVD e Blu-ray ) ou outra mídia (por exemplo , bolha magnética , armazenamento acústico , fita magnética ) deve mover as informações para uma posição específica antes que a leitura ou gravação possa ocorrer. As unidades de RAM podem acessar dados apenas com o endereço, eliminando essa latência .
Em segundo lugar, a taxa de transferência máxima de uma unidade de RAM é limitada pela velocidade da RAM, do barramento de dados e da CPU do computador. Outras formas de mídia de armazenamento são ainda mais limitadas pela velocidade do barramento de armazenamento, como IDE (PATA), SATA , USB ou FireWire . A agravar esta limitação é a velocidade da mecânica real dos motores de acionamento, cabeças ou olhos.
Terceiro, o sistema de arquivos em uso, como NTFS , HFS , UFS , ext2, etc., usa acessos extras, leituras e gravações na unidade, que embora pequenos, podem aumentar rapidamente, especialmente no caso de muitos arquivos pequenos vs .alguns arquivos maiores (pastas temporárias da Internet, caches da web, etc.).
Como o armazenamento é em RAM, é uma memória volátil , o que significa que será perdida em caso de perda de energia, seja intencional (reinicialização ou desligamento do computador) ou acidental (falha de energia ou travamento do sistema). Isso é, em geral, uma fraqueza (os dados devem ser periodicamente copiados para um meio de armazenamento persistente para evitar perdas), mas às vezes é desejável: por exemplo, ao trabalhar com uma cópia descriptografada de um arquivo criptografado ou usando a RAM unidade para armazenar os arquivos temporários do sistema .
Em muitos casos, os dados armazenados na unidade de RAM são criados a partir de dados armazenados permanentemente em outro lugar, para acesso mais rápido , e são recriados na unidade de RAM quando o sistema é reinicializado.
Além do risco de perda de dados, a principal limitação das unidades de RAM é a capacidade, que é limitada pela quantidade de RAM instalada. O armazenamento SSD de vários terabytes se tornou comum, mas a RAM ainda é medida em gigabytes.
As unidades de RAM usam a memória normal do sistema como se fosse uma partição em um disco rígido físico, em vez de acessar o barramento de dados normalmente usado para armazenamento secundário. Embora as unidades de RAM possam frequentemente ser suportadas diretamente no sistema operacional por meio de mecanismos especiais no kernel O / S , geralmente é mais simples acessar uma unidade de RAM por meio de um driver de dispositivo virtual . Isso torna a natureza não-disco das unidades de RAM invisível tanto para o O / S quanto para os aplicativos.
Normalmente, nenhum backup de bateria é necessário devido à natureza temporária das informações armazenadas na unidade de RAM, mas uma fonte de alimentação ininterrupta pode manter o sistema funcionando durante uma curta queda de energia.
Algumas unidades de RAM usam um sistema de arquivos compactado, como cramfs, para permitir que os dados compactados sejam acessados em tempo real, sem descompactá-los primeiro. Isso é conveniente porque as unidades de RAM costumam ser pequenas devido ao preço mais alto por byte do que o armazenamento em disco rígido convencional.
História e especificações do sistema operacional
O primeiro software de drive de RAM para microcomputadores foi inventado e escrito por Jerry Karlin no Reino Unido em 1979/80. O software, conhecido como o Disk System Silicon foi desenvolvido em um produto comercial e comercializado pela JK Systems Research que se tornou Microcosmo Research Ltd, quando a empresa foi acompanhado por Peter Cheesewright de Microcosmo Ltd . A ideia era permitir que os primeiros microcomputadores usassem mais RAM do que a CPU poderia endereçar diretamente. Fazer com que a RAM comutada por banco se comportasse como uma unidade de disco era muito mais rápido do que as unidades de disco - especialmente naqueles dias, antes que os discos rígidos estivessem disponíveis nessas máquinas.
O Silicon Disk foi lançado em 1980, inicialmente para o sistema operacional CP / M e posteriormente para o MS-DOS . Devido às limitações de endereçamento de memória em computadores Atari 8-bit , série Apple II e Commodore , uma unidade de RAM também era um aplicativo popular nos sistemas Atari 130XE , Commodore 64 e Commodore 128 com unidades de expansão de RAM e em computadores da série Apple II com mais de 64kB de RAM. A Apple Computer suportava uma unidade de RAM de software nativamente no ProDOS : em sistemas com 128kB ou mais de RAM, o ProDOS alocaria automaticamente uma unidade de RAM chamada / RAM .
A IBM adicionou uma unidade RAM chamada VDISK.SYS ao PC DOS (versão 3.0) em agosto de 1984, que foi o primeiro componente do DOS a usar memória estendida . VDISK.SYS não estava disponível no Microsoft 's MS-DOS , uma vez que, ao contrário da maioria dos componentes de versões anteriores do PC DOS, foi escrito pela IBM. A Microsoft incluiu o programa semelhante RAMDRIVE.SYS no MS-DOS 3.2 (lançado em 1986), que também podia usar memória expandida . Ele foi descontinuado no Windows 7. O DR-DOS e a família DR de sistemas operacionais multiusuário também vieram com um disco RAM denominado VDISK.SYS. No DOS multiusuário , o padrão do disco RAM é a letra da unidade M: (para unidade de memória). O AmigaOS tem um drive de RAM embutido desde o lançamento da versão 1.1 em 1985 e ainda o possui no AmigaOS 4.1 (2010). A Apple Computer adicionou a funcionalidade ao Apple Macintosh com painel de controle System 7 's Memory em 1991, e manteve o recurso durante a vida do Mac OS 9 . Os usuários do Mac OS X podem usar os utilitários hdid , newfs (ou newfs hfs ) e mount para criar, formatar e montar uma unidade RAM.
Uma inovação do drive RAM introduzida em 1986, mas geralmente disponível em 1987 por Perry Kivolowitz para o AmigaOS, foi a capacidade do drive RAM de sobreviver à maioria das falhas e reinicializações. Chamado de ASDG Recoverable Ram Disk, o dispositivo sobreviveu a reinicializações alocando memória dinamicamente na ordem reversa da alocação de memória padrão (um recurso suportado pelo sistema operacional subjacente) de modo a reduzir a fragmentação da memória. Um "super-bloco" foi escrito com uma assinatura exclusiva que pode ser localizada na memória na reinicialização. O super-bloco e todos os outros "blocos" do disco RRD mantiveram as somas de verificação para permitir a invalidação do disco se a corrupção fosse detectada. No início, o ASDG RRD foi bloqueado para placas de memória ASDG e usado como um recurso de venda. Posteriormente, o ASDG RRD foi disponibilizado como shareware com uma doação sugerida de 10 dólares. A versão shareware apareceu nos discos Fred Fish 58 e 241. O próprio AmigaOS ganharia um disco de memória RAM recuperável (chamado "RAD") na versão 1.3.
Muitos Unix e Unix-like sistemas fornecem alguma forma de funcionalidade unidade de RAM, como / dev / ram em Linux , ou md (4) no FreeBSD . As unidades de RAM são particularmente úteis em aplicativos de alto desempenho e poucos recursos para os quais os sistemas operacionais do tipo Unix às vezes são configurados. Existem também algumas distribuições Linux "ultraleves" especializadas que são projetadas para inicializar a partir de uma mídia removível e armazenadas em um ramdisk para toda a sessão.
Unidades de RAM de hardware dedicadas
Existem unidades de RAM que usam memória DRAM exclusivamente dedicada a funcionar como um dispositivo de armazenamento de latência extremamente baixa. Essa memória é isolada do processador e não pode ser acessada diretamente da mesma maneira que a memória normal do sistema.
Um dos primeiros exemplos de unidade de RAM de hardware foi introduzido pela Assimilation Process, Inc. em 1986 para o Macintosh. Chamado de "Excalibur", era um drive externo de 2 MB de RAM e custava entre US $ 599 e US $ 699. Com a capacidade de RAM expansível em incrementos de 1 MB, sua bateria interna era considerada eficaz por 6 a 8 horas e, incomum para a época, era conectada através da porta de disquete do Macintosh.
Em 2002, a Cenatek produziu o Rocket Drive , de no máximo 4 GB, que tinha quatro slots DIMM para memória PC133, com até no máximo quatro gigabytes de armazenamento. Na época, os computadores de mesa comuns usavam de 64 a 128 megabytes de memória PC100 ou PC133. Os módulos PC133 de um gigabyte (o maior disponível na época) custam aproximadamente US $ 1.300 (equivalente a US $ 1.871 em 2020). Um Rocket Drive totalmente equipado com quatro GB de armazenamento teria custado US $ 5.600 (equivalente a US $ 8.058 em 2020).
Em 2005, a Gigabyte Technology produziu o i-RAM , no máximo 4 GB, que funcionou essencialmente de forma idêntica ao Rocket Drive, exceto pelo upgrade para usar a mais nova tecnologia de memória DDR, embora também limitada a uma capacidade máxima de 4 GB.
Para ambos os dispositivos, a RAM dinâmica requer energia contínua para reter os dados; quando a energia é perdida, os dados desaparecem. Para o Rocket Drive, havia um conector para uma fonte de alimentação externa separada do computador e a opção de uma bateria externa para reter os dados durante uma queda de energia. O i-RAM incluiu uma pequena bateria diretamente na placa de expansão, para 10-16 horas de proteção.
Ambos os dispositivos usaram a interface SATA 1.0 para transferir dados da unidade RAM dedicada para o sistema. A interface SATA era um gargalo lento que limitava o desempenho máximo de ambas as unidades de RAM, mas essas unidades ainda forneciam latência de acesso de dados excepcionalmente baixa e altas velocidades de transferência sustentadas, em comparação com discos rígidos mecânicos.
Em 2006, a Gigabyte Technology produziu o GC-RAMDISK , de no máximo 8 GB, que foi a criação de segunda geração para o i-RAM. Ele tem capacidade máxima de 8 GB, o dobro do i-RAM. Ele usou a porta SATA-II, novamente o dobro do i-RAM. Um de seus melhores argumentos de venda é que ele pode ser usado como um dispositivo de inicialização.
Em 2007, a ACard Technology produziu o disco ANS-9010 Serial ATA RAM, máximo de 64 GB. Citação do relatório técnico: O ANS-9010 "que possui oito slots DDR2 DIMM e suporte para até 8 GB de memória por slot. O ANS-9010 também possui um par de portas Serial ATA, permitindo que funcione como um único drive ou mascarado como um par de unidades que podem ser facilmente divididas em uma matriz RAID 0 ainda mais rápida. "
Em 2009, a Acard Technology produziu o ACARD ANS-9010BA 5.25 Dynamic SSD SATA-II RAM Disk, máximo de 64 GB. Ele usa uma única porta SATA-II.
Ambas as variantes são equipadas com uma interface de cartão CompactFlash localizada no painel frontal, permitindo que dados não voláteis armazenados na unidade de RAM sejam copiados para o cartão CompactFlash em caso de falha de energia e bateria de backup fraca. Dois botões localizados no painel frontal permitem que o usuário faça backup / restaure manualmente os dados na unidade de RAM. O cartão CompactFlash em si não é acessível ao usuário por meios normais, pois o cartão CF é destinado exclusivamente para backup e restauração de RAM. Observe que a capacidade do cartão CF deve atender / exceder a capacidade total do módulo de RAM para funcionar efetivamente como um backup confiável.
Em 2009, a DDRdrive, LLC produziu o DDRDrive X1, que afirma ser o drive de estado sólido mais rápido do mundo. A unidade é uma unidade RAM primária de 4 GB DDR dedicada para uso regular, que pode fazer backup e recuperar a partir de uma unidade SLC NAND de 4 GB. O mercado pretendido é manter e registrar arquivos de log . Se houver uma perda de energia, os dados podem ser salvos em um SSD interno de 4 GB em 60 segundos, por meio do uso de uma bateria reserva. Depois disso, os dados podem ser recuperados de volta para a RAM assim que a energia for restaurada. Uma perda de energia do host aciona o DDRdrive X1 para fazer backup de dados voláteis para armazenamento não volátil on-board.
Veja também
- Cache (computação) , uma área para armazenar cópias temporárias de dados sendo gravados ou lidos repetidamente de um dispositivo mais lento
- Lista de software de drive de RAM