حافظه و انواع آن در كامپيوتر حافظه با هدف ذخيره سازي اطلاعات ( دائم ، موقت ) در كامپيوتر استفاده مي گردد. انواع متفاوتي از حافظه دركامپيوتراستفاده مي شود: · RAM · ROM · Cache · Dynamic RAM · Static RAM · Flash Memory · Virtual Memory · Video Memory · BIOS استفاده از حافظه صرفا" محدود به كامپيوترهايشخصي نبوده و در دستگاههاي متفاوتي نظير : تلفن هاي سلولي، PDA ، راديوهاي اتومبيل، VCR ، تلويزيون و ... نيز در ابعاد وسيعي از آنها استفاده مي شود.
هر يك از دستگاه هاي فوق مدل هاي متفاوتي از حافظه را استفاده ميكنند. مباني اوليه حافظه با اينكه مي توان واژه " حافظه " را بر هر نوع وسيله ذخيرهسازي الكترونيكي اطلاق كرد، ولي اغلب ازاين واژه براي مشخص نمودن حافظه هاي سريع باقابليت ذخيره سازي موقت استفاده مي شود. در صورتيكه پردازنده مجبور باشد برايبازيابي اطلاعات مورد نياز خود بصورت دائم از هارد ديسك استفاده كند، قطعا" سرعتعمليات پردازنده ( با آن سرعت بالا) كند خواهد گرديد. زمانيكه اطلاعات مورد نيازپردازنده در حافظه ذخيره گردند، سرعت عمليات پردازنده از بعد دستيابي به داده هايمورد نياز بيشتر خواهد گرديد. از حافظه هاي متعددي به منظور نگهداري موقت اطلاعاتاستفاده مي گردد. همانگونه كه در شكل فوق مشاهده مي گردد ، مجموعه متنوعي ازانواعحافظه ها وجود دارد . پردازنده با توجه به ساختار سلسله مراتبي فوق به آنها دستيابيپيدا خواهد كرد. زمانيكه در سطح حافظه هاي دائمي نظير هارد يا حافظه دستگاه هائينظير صفحه كليد، اطلاعاتي موجود باشد كه پردازنده قصد استفاده از آنها را داشتهباشد ، اطلاعات فوق از طريق حافظه RAM در اختيار پردازنده قرار مي گيرند. در ادامهپردازنده، اطلاعات و داده هاي مورد نياز خود را در حافظه Cache و دستورالعمل هايخاص عملياتي خود را در رجيسترها ذخيره مي نمايد. تمام عناصر سخت افزاري ( پردازنده،هارد ديسك ، حافظه و ...) و عناصر نرم افزاري ( سيستم عامل و...) بصورت يك گروهعملياتي به كمك يكديگر وظايف محوله را انجام مي دهند . بدون شك در اين گروه " حافظه " داراي جايگاهي خاص است . از زمانيكه كامپيوتر روشن تا زمانيكه خاموش مي گردد ،پردازنده بصورت پيوسته و دائم از حافظه استفاده مي نمايد. بلافاصله پس از روشننمودن كامپيوتر اطلاعات اوليه ( برنامه POST) از حافظه ROM فعال شده و در ادامهوضعيت حافظه از نظر سالم بودن بررسي مي گردد ( عمليات سريع خواندن ، نوشتن ) .درمرحله بعد كامپيوتر BIOS را از طريق ROM فعال خواهد كرد. BIOS اطلاعات اوليه وضروري در رابطه با دستگاه هاي ذخيره سازي، وضعيت درايوي كه مي بايست فرآيند بوت ازآنجا آغاز گردد، امنيت و ... را مشخص مي كند. در مرحله بعد سيستم عامل از هارد بهدرون حافظه RAM استقرار خواهد يافت . بخش هاي مهم و حياتي سيستم عامل تا زمانيكهسيستم روشن است در حافظه ماندگار خواهند بود. در ادامه و زمانيكه يك برنامه توسطكاربر فعال مي گردد، برنامه فوق در حافظه RAM مستقر خواهد شد. پس از استقرار يكبرنامه در حافظه و آغاز سرويس دهي توسط برنامه مورد نظر در صورت ضرورت فايل هايمورد نياز برنامه فوق، در حافظه مستقر خواهند شد و در نهايت زماني كه به حيات يكبرنامه خاتمه داده مي شود (Close) يا يك فايل ذخيره مي گردد ، اطلاعات بر روي يكرسانه ذخيره سازي دائم ذخيره و در نهايت حافظه از وجود برنامه و فايل هاي مرتبط ،پاكسازي ! مي گردد. همانگونه كه اشاره گرديد در هر زمان كه اطلاعاتي ، مورد نيازپردازنده باشد، اطلاعات درخواستي در حافظه RAM مستقر شده تا زمينه استفاده از آنانتوسط پردازنده فراهم گردد. چرخه درخواست اطلاعات موجود درRAM توسط پردازنده ،پردازش اطلاعات توسط پردازنده و نوشتن اطلاعات جديد در حافظه يك سيكل كاملا" پيوستهبوده و در اكثر كامپيوترها سيكل فوق ممكن است در هر ثانيه ميليون ها مرتبه تكرارگردد. نياز به سرعت دليلي بر وجود حافظه هاي متنوع چرا حافظه در كامپيوتر تا بدينميزان متنوع و متفاوت است ؟ در پاسخ مي توان به موارد ذيل اشاره نمود: پردازنده هايبا سرعت بالا نيازمند دستيابي سريع و آسان به حجم بالائي از داده ها به منظورافزايش بهره وري و كارآئي خود مي باشند. در صورتيكه پردازنده قادر به تامين ودستيابي به داده هاي مورد نياز در زمان مورد نظر نباشد، مي بايست عمليات خود رامتوقف و در انتظار تامين داده هاي مورد نياز باشد. پردازنده هاي جديد و با سرعت يكگيگا هرتز به حجم بالائي از داده ها ( ميليارد بايت در هر ثانيه ) نياز خواهند داشت . پردازنده هائي با سرعت اشاره شده گران قيمت بوده و قطعا" اتلاف زمان مفيد آنانمطلوب و قابل قبول نخواهد بود. طراحان كامپيوتر به منظور حل مشكل فوق ايده " لايهبندي حافظه" را مطرح نموده اند. در اين راستا از حافظه هاي گران قيمت با ميزان اندكاستفاده و از حافظه هاي ارزان تر در حجم بيشتري استفاده به عمل مي آيد. ارزانترينحافظه متداول ، هارد ديسك است . هارد ديسك يك رسانه ذخيره سازي ارزان قيمت با توانذخيره سازي حجم بالائي از اطلاعات است . با توجه به ارزان بودن فضاي ذخيره سازياطلاعات بر روي هارد، اطلاعات مورد نظر بر روي آنها ذخيره و با استفاده از روش هايمتفاوتي نظير : حافظه مجازي مي توان به سادگي و به سرعت و بدون نگراني از فضايفيزيكي حافظه RAM ، از آنها استفاده نمود. حافظه RAM سطح دستيابي بعدي در ساختارسلسله مراتبي حافظه است . اندازه بيت يك پردازنده نشان دهنده تعداد بايت هائي ازحافظه است كه در يك لحظه مي توان به آنها دستيابي داشت. مثلا" يك پردازنده شانزدهبيتي ، قادر به پردازش دو بايت در هر لحظه است . مگاهرتز واحد سنجش سرعت پردازش درپردازنده ها است و معادل "ميليون در هر ثانيه" است . مثلا" يك كامپيوتر 32 بيتيپنتيوم iii با سرعت 800-MHz ، قادر به پردازش چهار بايت بصورت همزمان و 800 ميليونبار در ثانيه است . حافظه RAM به تنهائي داراي سرعت مناسب براي همسنگ شدن با سرعتپردازنده نيست . به همين دليل است كه از حافظه هاي Cache استفاده مي گردد. بديهياست هر اندازه كه سرعت حافظه RAM بالا باشد مطلوب تر خواهد بود.اغلب تراشه هايمربوطه امروزه داراي سرعتي بين 50 تا 70 Nanoseconds مي باشند. سرعت خواندن يانوشتن در حافظه ارتباط مستقيم با نوع حافظه استفاده شده دارد .در اين راستا ممكناست از حافظه هاي DRAM,SDRAM,RAMBUS استفاده گردد. سرعت RAM توسط پهنا و سرعت Bus كنترل مي گردد. پهناي Bus ، تعداد بايتي كه مي تواند بطور همزمان براي پردازندهارسال گردد را مشخص و سرعت BUS به تعداد دفعاتي كه مي توان يك گروه از بيت ها را درهر ثانيه ارسال كرد اطلاق مي گردد. سيكل منظم حركت داده ها از حافظه به سمتپردازنده را Bus Cycle مي گويند. مثلا" يك Bus با وضعيت : 100MHz و 32 بيت، بصورتتئوري قادر به ارسال چهار بايت به پردازنده و يكصد ميليون مرتبه در هر ثانيه است . در حاليكه يك BUS شانرده بيتي 66MHZ بصورت تئوري قادر به ارسال دو بايتو 66 ميليونمرتبه در هر ثانيه است . با توجه به مثال فوق مشاهده مي گردد كه با تغيير پهناي BUS از شانزده به سي و دو و سرعت از 66MHz به 100MHz سرعت ارسال داده براي پردازنده سهبرابر گرديد. رجيستر و Cache با توجه به سرعت بسيار بالاي پردازنده حتي در صورتاستفاده از Bus عريض وسريع همچنان مدت زماني طول خواهد كشيد تا داده ها از حافظه RAM براي پردازنده ارسال گردند. Cache با اين هدف طراحي شده است كه داده هاي موردنياز پردازنده را كه احتمال استفاده از آنان بيشتر است ، در دسترس بيشتري قرار دهد . عمليات فوق از طريق بكارگيري مقدار اندكي از حافظه Cache كه Primary يا Level 1 ناميده مي شود صورت مي پذيرد. ظرفيت حافظه هاي فوق بسيار اندك بوده و از دو كيلوبايت تا شصت و چهار كيلو بايت را شامل مي گردد. نوع دوم Cache كه Secodray يا level 2 ناميده مي شود بر روي يك كارت حافظه و در مجاورت پردازنده قرار مي گيرد. اين نوع Cache داراي يك ارتباط مستقيم با پردازنده است. يك مدار كنترل كننده اختصاصي بر رويبرد اصلي كه " كنترل كننده L2 " ناميده مي شود مسئوليت عمليات مربوطه را برعهدهخواهد گرفت . با توجه به نوع پردازنده ، اندازه حافظه فوق متغير بوده و داراي دامنهاي بين 256Kb تا 2MB است. برخي از پردازنده هاي با كارائي بالا اخيرا" اين نوع Cache را به عنوان جزئي جداناپذير در كنار خود دارند. ( بخشي از تراشه پردازنده ) در اين نوع پردازنده ها با توجه به اينكه Cache بخشي از پردازنده محسوب مي گردد،اندازه آن متغير بوده و به عنوان يكي از مهمترين شاخص ها در كارائي پردازنده مطرحاست. نوع ديگري از RAM با نام SRAM ( حافظ هاي با دستيابي تصادفي ايستا ) نيز وجودداشته كه در آغاز براي Cache استفاده مي گرديد. اين نوع حافظه ها از چندينترانزيستور ( معمولا" چهار تا شش ) براي هر يك از سلول هاي حافظه خود استفاده مينمايند. حافظه هاي فوق داراي مجموعه اي از فليپ فلاپ ها با دو وضعيت خواهند بود. بنابراين حافظه هاي فوق قادر به بازخواني اطلاعات بصورت پيوسته نظير حافظه هاي DRAM نخواهند بود. هر يك از سلول هاي حافظه ماداميكه منبع تامين انرژي آنها فعال (On) باشد داده هاي خود را ذخيره نگاه خواهند داشت . در اين حالت ضرورتي به بازخوانياطلاعات بصورت پريوديك نخواهد بود . سرعت حافظه هاي فوق بسيار بالا است ، ولي بهدليل قيمت بالا ، در حال حاضر بعنوان جايگزيني استاندارد براي حافظه هاي RAM مطرحنمي باشند. انواع حافظه حافظه ها را مي توان بر اساس شاخص هاي متفاوتي تقسيم بنديكرد . Volatile و Nonvolatile نمونه اي از اين تقسيم بندي ها است . حافظه هاي volatile بلافاصله پس از خاموش شدن سيستم اطلاعات خود را از دست مي دهند. و هموارهبراي نگهداري اطلاعات خود به منبع تامين انرژي نياز خواهند داشت . اغلب حافظه هاي RAM در اين گروه قرار مي گيرند. حافظه هاي Nonvolatile داده هاي خود را همچنان پساز خاموش شدن سيستم حفظ خواهند كرد. حافظه ROM نمونه اي از اين نوع حافظه ها است . برگرفته از سايت Srco.ir
حافظه و انواع آن در کامپیوتر
