Ram و انواع آن در کامپیوتر- بخش اول

Ram و انواع آن در کامپیوتر- بخش اول

- درآموزش, مقالات
308
۰

سلام دوستان. بعد از مروری که در BIOS کامپیوتر داشتیم، امروز می‎خواهیم در مورد Ram و انواع مختلف اون در کامپیوتر صحبت کنیم. با ما همراه باشید.

RAM یا Random Access Memory نوعی ذخیره‎ساز داده‎ی کامپیوتری می‎باشد. یک Random Access Memory(حافظه با دسترسی تصادفی ) امکان دسترسی(خواندن و نوشتن) به اقلام داده را در کمترین زمان ممکن و صرف نظر از محل ذخیره‎سازی فیزیکی داده، درون حافظه را فراهم می‎سازد. تفاوت آن با دیگر رسانه‎های ذخیره‎سازی داده با دسترسی مستقیم از قبیل هارد دیسک‎ها، DVD و CD درایوها و دیگر حافظه های ذخیره سازی مغناطیسی، این است که زمان خواندن و نوشتن اقلام مختلف داده در آن‎ها به میزان قابل توجهی بستگی به محل ذخیزه‎سازی فیزیکی داده در رکورد ها دارد، و دلیل آن محدودیت های مکانیکی از قبیل سرعت گردش دیسک ها و تاخیرهای حرکتی بازو در هارد دیسک می‎یاشد.

امروزه، Random access Memory از مدارهای مجتمع شکل می‎گیرد. حافظه Ram به طور معمول با حافظه های فرّار ازقبیل ماژول های حافظه DRAM شناخته می‎شود، جایی که اطلاعات ذخیره شده با قطع شدن برق از بین می‎رود، به همین منظور تلاش‎‎های زیادی برای ساخت و توسعه‎ی تراشه‎های حافظه DRAM غیر فرار انجام شده است. نمونه های دیگری از حافظه‎ی غیرفرّار وجود دارد که دسترسی تصادفی را برای عملیات خواندن فراهم می‎کند، اما در هرصورت اجازه‎ی عملیات نوشتن را نداده یا دارای محدودیت‎هایی در آن می‎باشد. این شامل نمونه‎های بسیاری از ROM یا حافظه Flash که NOR-Flash نامیده می‎شود، است.

تراشه‎های مدارهای مجتمع RAM در اواخر سال 1960، با تراشه‎ی Intel 1103 که اولین تراشه‎ی DRAM موجود در بازار بود، در اکتبر سال 1970 میلادی معرفی شد.

کامپیوتر های اولیه از تقویت کننده‎ها، شمارنده‎های مکانیکی و خطوط تاخیر به عنوان توابع حافظه اصلی استفاده می‎کردند. خطوط تاخیر التراسونیک تنها قادر به ایجاد دوباره‎ی داده به منظور نوشتن دوباره‎ی همان داده می‎باشند. حافظه‎ی طبله‎ای(Drum Memory) یا حافظه کوبه‎ای دارای هزینه نسبتا پایینی می‎باشد اما برای بهینه کردن سرعت بازیابی و کارامد از اقلام حافظه نیاز به داشتن آگاهی از چگونگی طراحی فیزیکی این حافظه می‎باشد. نوارهای فلزی ساخته شده از لامپ های سه قطبی و لوله‎های خلاء و بعدها از ترانزیستورهای گسسته(ثبّات ها) برای حافظه های کوچکتر وسریع تر استفاده شدند. چنین ثبات هایی برای استفاده در مقادیر زیاد داده، نسبتا بزرگ و پرهزینه بودند، به طور کلی تنها چند ده  یا چند صد بیت از این حافظه می‎توانست استفاده شود. برای اولین بار شکل عملی RAM که Williams Tube نام داشت در سال 1947 توسط کمپانی IBM ساخته شد. اون اطلاعات را به صورت نقاط باردار الکتریکی بر روی سطح یک لامپ اشعه‎ی کاتدی ذخیره می‎کرد. از آنجا که اشعه‎ی الکترونی CRT توانانی خواندن و نوشتن در هر نقطه‎ی درخواستی از لامپ را داراست، حافظه از نوع دسترسی تصادفی بود. گنجایش Williams Tube از چندصد تا حدود هزار بیت بود، اما آن بسیار کوچک تر، سریع تر و قدرتمند تر از نوار لامپ‎های خلاء منحصربه فرد بود. آن در دانشگاه منچستر انگلیس توسعه یافته بود، Williams Tube واسط نخستین برنامه‎ی ذخیره شده در حاظه الکترونبکی را فراهم می‎کرد که در ماشین کامپیوتر تجربی کوچک مقیاس تجربی منچستر ایجاد شده بود که اولین موفقیت آن در اجرای برنامه در تاریخ 21 ماه ژانویه سال 1948 بود. در واقع، بیش از این که Williams Tube برای دانشگاه منچستر طراحی شده باشد، دانشگاه منچستر یک بستر آزمایشی برای نشان دادن کارآمدی آن حافظه بود.

حافظه هسته مغناطیسی در سال 1947 اختراع شد و تا اواسط دهه‎ی 1970 میلادی ساخته شد. اون به فرم گسترده‎ای از Random Access Memory با تکیه بر مجموعه ای از حلقه‎های مغناطیسی تبدیل شد. با تغییر جهت هر یک از حلقه های مغناطیسی داده می‎شد هر بیت از داده را روی هر حلقه ذخیره کرد.

از آنجا که هر یک حلقه دارای ترکیبی از سیم های آدرس برای انتخاب، و نوشتن و خواندن می‎باشد، دسترسی به هر نقطه از حافظه در هر رشته ممکن بود. حافظه هسته مغناطیسی شکل استانداردی از حافظه بود تا زمانی که توسط حافظه حالت جامد در مدارهای مجتمع که اوایل دهه 1970 به وجود آمدند از رده خارج شد.

Robert H. Dennard(همکار IBM) در سال 1968 حافظه‎ی DRAM یا Dynamic Random Access Memory را اختراع کرد. این جایگزین کردن 4 تا 6 مدار ترانزیستور را با 1 ترانزیستور برای هر یک از بیت‎های حافظه فراهم می‎کرد، که تراکم حافظه را در هزینه نواسانات تا حد زیادی افزایش می‎داد.

داده ها درون خازن های کوچک در هر ترانزیستور ذخیره شده و باید قبل از اینکه شارژ دچار نشتی شود، هر چند میلی ثانیه به صورت دوره‎ای تجدید شود.

قبل از ایجاد مدارهای حافظه ROM، حافظه های RAM اغلب از دیودهای ماتریسی همراه با رمزگشاهای آدرس استفاده می‎کردند.

Williams_tube.agr

SONY DSC

انواع حافظه RAM

دو نوع اصلی از حافظه‎های پیشرفته RAM، حافظه‎های Static RAM و Dynamic RAM می‎باشند. در حافظه‎ی SRAM، هریک بیت از داده، با استفاده از حالت سلول حافظه شش ترانزیستوری ذخیره می‎شود. تولید کردن اینگونه از حافظه هزینه بالایی دارد، اما بطور کلی سریع تر بوده و نیاز به توان کمتری نسبت به DRAM دارد، و در کامپیوترهای جدید اغلب به عنوان حافظه‎ی Cache برای پردازنده استفاده می‎شود. حافظه DRAM هریک بیت از داده را به وسیله‎ی یک ترانزیستور و یک جفت خازن، که با یکدیگر یک سلول حافظه‎ی DRAM را تشکیل می‎دهند ذخیره می‎کند. خازن شار را به شکل بالا یا پایین(1 یا 0) نگه می‎دارد، و ترانزیستور به عنوان یک سوئیچ عمل می‎کند، که به مدار کنترلی روی تراشه اجازه‎ می‎هد که خازن حالت شارژ داشته باشد یا آن را تغییر دهد. از آنجا که تولید این نوع حافظه، از حافظه‎ی SRAM ارزان تر است، این شکل از حافظه به عنوان RAM در کامپبوترهای جدید استفاده می‎شود. هر دو نوع SRAM و DRAM فرّار می‎باشند، یعنی این که با قطع برق در سیستم کامپیوتر، داده‎های روی آنها از بین می‎رود. در مقابل، حافظه‎ی فقط خواندنی ROM داده ها را به شکل دائمی با فعال و غیر فعال کردن ترانزیستورهای انتخابی ذخیره می‎کند، به طوری که حافظه قابل تغییر نیست.

انواع ROM های قابل نوشتن( از قبیل EEPROM و Flash Memory)، خواص هر دو نوع ROM و RAM را به اشتراک می‎گذارند، قادر به نگهداری داره به صورت دائم بوده و بدون نیاز به تجهیزات خاص بروزرسانی می‎شوند. این شکل مداوم از نیمه هادی ROM، درایوهای فلش USB، کارت‎های حافظه برای دوربین ها و دستگاه‎های قابل حمل و … را شامل می‎شود. حافظه‎ی ECC( یا همان SRAM یا DRAM) دارای مدارات خاصی برای شناسایی و/یا تصحیح  خطاهای تصادفی در داده‎های ذخیره شده می‎یاشد، که از بیت توازن یا کد تشخیص خطا استفاده می‎کند.

سلسله مراتب حافظه RAM

عدد یک می‎تواند داده را خوانده و دوباره در حافظه بنویسد. بسیاری از سیستم های کامپیوتری دارای یک سلسله مراتب حافظه‎ا‎ی تشکیل شده از ثبّات های پردازنده، On-Die SRAM Cache ها، حافظه های خارجی، DRAM، سیستم های صفحه بندی و حافظه های مجازی یا فضای Swap برروی یک هارد دیسک می‎باشند. تمامی مجموعه‎ی این حافظه ها ممکن است برای بسیاری از توسعه دهندگان به عنوان RAM اشاره شود. با این که زیرسیستم های مختلف می‎توانند دارای زمان دسترسی متفاوتی باشند، مفهوم اصلی را در پشت واژه‎ی دسترسی تصادفی در حافظه نقض می‎کنند. حتی درون یک سطح سلسله مراتبی مثل DRAM، ردیف خاص، ستون، انباره، ارزش، شیار، یا سازماندهی لایه های اجزا، زمان دسترسی را متغیر می‎کند، اگرچه نه به حدی که رسانه‎ی ذخیره سازی یا نوار متغیر است. هدف اصلی استفاده از سلسله مراتب حافظه رسیدن به بهترین میانگین ممکن زمان دسترسی درحین پایین آوردن هزینه‎ی کلی تمام سیستم حافظه می‎باشد. در بسیاری از کامپیوترهای شخصی جدید، حافظه به شکل قابل بروزرسانی آسان ماژولها که ماژولهای حافظه یا ماژول های DRAM نام برده می‎شوند در انواع اندازه ها و به کوچکی یک آدامس موجود است. هر زمانی که آنها آسیب دیدند و یا نیاز به تعویض داشته باشند، به سرعت قابل جایگزین کردن هستند. همانطور که در بالا اشاره شد، همچنین نمونه های کوچکتر RAM( بیشتر SRAM) به صورت یکپارچه در پردازنده و دیگر مدارات مجتمع روی روی Mother Board از قبیل هاردیسک، درایو CD، و چندین قطعه دیگر از سیستم کامپیوتر استفاده می‎شوند.

0

ارسال یک دیدگاه

همچنین ممکن است دوست داشته باشید

آموزش مفاهیم اولیه شبکه Network+ (بخش دوم)

سلام امروز بخش دوم مفاهیم اولیه‎ی شبکه را