آشنایی با انواع حافظه در رایانه

RAM
ROM
Cache
Dynamic RAM

Static RAM

Flash Memory

Virtual Memory

Video Memory

BIOS

استفاده از حافظه صرفا” محدود به کامپیوترهای شخصی نبوده و در دستگاههای متفاوتی نظیر : تلفن ها ، رادیوهای اتومبیل ، VCR ، تلویزیون و … نیز در ابعاد وسیعی از آنها استفاده بعمل می آید.هر یک از دستگاههای فوق مدل های متفاوتی از حافظه را استفاده می نمایند.

مبانی اولیه حافظه :

با اینکه می توان واژه ” حافظه ” را بر هر نوع وسیله ذخیره سازی الکترونیکی اطلاق کرد، ولی اغلب از واژه فوق برای مشخص نمودن حافظه های سریع با قابلیت ذخیره سازی موقت استفاده بعمل می آید.

در صورتیکه پردازنده مجبور باشد برای بازیابی اطلاعات مورد نیاز خود بصورت دائم از هارد دیسک استفاده نماید، قطعا” سرعت عملیات پردازنده ( با آن سرعت بالا) کند خواهد گردید. زمانیکه اطلاعات مورد نیاز پردازنده در حافظه ذخیره گردند، سرعت عملیات پردازنده از بعد دستیابی به داده های مورد نیاز بیشتر خواهد گردید. از حافظه های متعددی بمنظور نگهداری موقت اطلاعات استفاده می گردد.

مجموعه متنوعی ازانواع حافظه ها وجود دارد . پردازنده با توجه به ساختار سلسله مراتبی فوق به آنها دستیابی پیدا خواهد کرد. زمانیکه در سطح حافظه های دائمی نظیر هارد و یا حافظه دستگاههائی نظیر صفحه کلید، اطلاعاتی موجود باشد که پردازنده قصد استفاده از آنان را داشته باشد ، می بایست اطلاعات فوق از طریق حافظه RAM در اختیار پردازنده قرار گیرند. در ادامه پردازنده اطلاعات و داده های مورد نیاز خود را در حافظه Cache [1]و دستورالعمل های خاص عملیاتی خود را در رجیسترها ذخیره می نماید.

  از زمانیکه کامپیوتر روشن تا زمانیکه خاموش می گردد ، پردازنده بصورت پیوسته و دائم از حافظه استفاده می نماید. بلافاصله پس از روشن نمودن کامپیوتر اطلاعات اولیه از حافظه ROM فعال شده و در ادامه وضعیت حافظه از نظر سالم بودن بررسی می گردد ( عملیات سریع خواندن ، نوشتن ) .در مرحله بعد کامپیوتر BIOS [2]را ازطریق ROM فعال خواهد کرد. BIOS اطلاعات اولیه و ضروری در رابطه با دستگاههای ذخیره سازی، وضعیت درایوی که می بایست فرآیند بوت از آنجا آغاز گردد، امنیت و … را مشخص می نماید. در مرحله بعد سیستم عامل از هارد به درون حافظه RAM استقرار خواهد یافت .

بخش های مهم و حیاتی سیستم عامل تا زمانیکه سیستم روشن است در حافظه ماندگار خواهند بود.به همین دلیل است که می گویند مثلاً ویندوز ایکس پی نیاز به حداقل ۱۲۸ مگابایت حافظه دارد، در ادامه و زمانیکه یک برنامه توسط کاربر فعال می گردد، برنامه فوق در حافظه RAM مستقر خواهد شد. پس از استقرار یک برنامه در حافظه و آغاز سرویس دهی توسط برنامه مورد نظر در صورت ضرورت فایل های مورد نیاز برنامه فوق، در حافظه مستقر خواهند شد.و در نهایت زمانیکه به حیات یک برنامه خاتمه داده می شود (Close) و یا یک فایل ذخیره می گردد ، اطلاعات بر روی یک رسانه ذخیره سازی دائم ذخیره و نهایتا” حافظه از وجود برنامه و فایل های مرتبط ، پاکسازی ! می گردد.

همانگونه که اشاره گردید در هر زمان که اطلاعاتی ، مورد نیاز پردازنده باشد، می بایست اطلاعات درخواستی در حافظه RAM مستقر تا زمینه استفاده از آنان توسط پردازنده فراهم گردد. چرخه درخواست اطلاعات موجود درRAM توسط پردازنده ، پردازش اطلاعات توسط پردازنده و نوشتن اطلاعات جدید در حافظه یک سیکل کاملا” پیوسته بوده و در اکثر کامپیوترها سیکل فوق ممکن است در هر ثانیه میلیون ها مرتبه تکرار گردد.

پس به محل ذخیره کردن محاسباتی که توسط کامپیوتر انجام میگیرد حافظه گویند. در کامپیوتر ها دو نوع متداول حافظه وجود دارد. در واقع حافظه اصلی کامپیوتر شامل دو بخش است : حافظه فقط خواندنی (ROM) و حافظه با دسترسی تصادفی (RAM) که حافظه خواندنی و نوشتنی است.

RAM

حافظه (RAM[3](Random Access Memory  شناخته ترین نوع حافظه در دنیای کامپیوتر است . روش دستیابی به این نوع از حافظه ها تصادفی است . چون می توان به هر سلول حافظه مستقیما” دستیابی پیدا کرد . در مقابل حافظه های RAM ، حافظه های(SAM(Serial Access Memory وجود دارند.

حافظه های SAM اطلاعات را در مجموعه ای از سلول های حافظه ذخیره و صرفا” امکان دستیابی به آنها بصورت ترتیبی وجود خواهد داشت. ( نظیر نوار کاست ) در صورتیکه داده مورد نظر در محل جاری نباشد هر یک از سلول های حافظه به ترتیب بررسی شده تا داده مورد نظر پیدا گردد. حافظه های SAM در مواردیکه پردازش داده ها الزاما” بصورت ترتیبی خواهد بود مفید می باشند ( نظیر حافظه موجود بر روی کارت های گرافیک ). داده های ذخیره شده در حافظه RAM با هر اولویت دلخواه قابل دستیابی خواهند بود.

ROM

حافظه ROM یک نوع مدار مجتمع (IC) است که در زمان ساخت داده هائی در آن ذخیره می گردد. این نوع از حافظه ها علاوه بر استفاده در کامپیوترهای شخصی در سایر دستگاههای الکترونیکی نیز بخدمت گرفته می شوند. حافظه های ROM از لحاظ تکنولوژی استفاده شده، دارای انواع زیر می باشند:

ROM
PROM
EPROM
EEPROM
Flash Memory

هر یک از مدل های فوق دارای ویژگی های منحصربفرد خود می باشند . حافظه های فوق در موارد زیردارای ویژگی مشابه می باشند: داده های ذخیره شده در این نوع تراشه ها ” غیر فرار ” بوده و پس از خاموش شدن منبع تامین انرژی اطلاعات خود را از دست نمی دهند. همچنین داده های ذخیره شده در این نوع از حافظه ها غیر قابل تغییر بوده و  اعمال تغییرات در آنها مستلزم انجام عملیات خاصی است.

انواع RAM

 SRAM (Static random access Memory) این نوع حافظه ها از چندین ترانزیستور (چهار تا شش) برای هر سلول حافظه استفاده می نمایند و برای هر سلول از خازن استفاده نمی گردد. این نوع حافظه ها در ابتدا بمنظور cache استفاده می شدند.

Dynamic random access memory) DRAM). در این نوع حافظه ها برای سلول های حافظه از یک زوج ترانزیستورو خازن استفاده می گردد .

Fast page mode dynamic random access memory)FPM DRAM) . شکل اولیه ای از حافظه های DRAM می باشند.در تراشه ای فوق تا زمان تکمیل فرآیند استقرار یک بیت داده توسط سطر و ستون مورد نظر، می بایست منتظر و در ادامه بیت خوانده خواهد شد.( قبل از اینکه عملیات مربوط به بیت بعدی آغاز گردد) .حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل ۱۷۶ مگابایت در هر ثانیه است .

Extended data-out dynamic random access memory) EDO DRAM). این نوع حافظه ها در انتظار تکمیل و اتمام پردازش های لازم برای اولین بیت نشده و عملیات مورد نظر خود را در رابطه با بیت بعد بلافاصله آغاز خواهند کرد. پس از اینکه آدرس اولین بیت مشخص گردید EDO DRAM عملیات مربوط به جستجو برای بیت بعدی را آغاز خواهد کرد. سرعت عملیات فوق پنج برابر سریعتر نسبت به حافظه های FPM است . حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل ۲۷۶ مگابایت در هر ثانیه است .

Synchronous dynamic random access memory) SDRM) از ویژگی “حالت پیوسته” بمنظور افزایش و بهبود کارائی استفاده می نماید .بدین منظور زمانیکه سطر شامل داده مورد نظر باشد ، بسرعت در بین ستون ها حرکت و بلافاصله پس از تامین داده ،آن را خواهد خواند. SDRAM دارای سرعتی معادل پنج برابر سرعت حافظه های EDO بوده و امروزه در اکثر کامپیوترها استفاده می گردد.حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل ۵۲۸ مگابایت در ثانیه است .

(Rambus dynamic random access memory) RDRAM  یک رویکرد کاملا” جدید نسبت به معماری قبلی DRAM است. این نوع حافظه ها از Rambus in-line memory module)RIMM) استفاده کرده که از لحاظ اندازه و پیکربندی مشابه یک DIMM استاندارد است. وجه تمایز این نوع حافظه ها استفاده از یک گذرگاه داده با سرعت بالا با نام “کانال Ramous ” است . تراشه های حافظه RDRAM بصورت موازی کار کرده تا بتوانند به سرعت ۸۰۰ مگاهرتز دست پیدا نمایند.