انواع حافظه ها

[rezalaghaian]

مبانی اوليه حافظه
با اينکه می توان واژه " حافظه " را بر هر نوع وسيلهذخيره سازی الکترونيکی اطلاق کرد،ولی اغلب از واژهفوق برای مشخص نمودن حافظه های سريع با قابليت ذخيره سازی موقت استفاده بعمل میآيد. در صورتيکهپردازنده مجبور باشد برای بازيابیاطلاعات مورد نياز خود بصورت دائم ازهارد ديسک استفادهنمائد،قطعا" سرعت عمليات پردازنده ( با آن سرعت بالا) کندخواهد گرديد. زمانيکه اطلاعات مورد نياز پردازنده در حافظه ذخيرهگردند،سرعت عمليات پردازنده از بعد دستيابی به داده هایمورد نياز بيشتر خواهد گرديد. از حافظه های متعددی بمنظور نگهداری موقت اطلاعاتاستفاده می گردد.

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می گردد، محموعه متنوعی ازانواع حافظه ها وجود دارد . پردازنده با توجه به ساختار سلسله مراتبی فوق بهآنها دستيابی پيدا خواهد کرد. زمانيکه در سطح حافظه های دائمی نظيرهارد و يا حافظه دستگاههائی نظيرصفحه کليد،اطلاعاتی موحودباشد که پردازنده قصد استفاده از آنان را داشته باشد،می بايست اطلاعات فوق از طريق حافظهRAM در اختيار پردازنده قرار گيرند. درادامه پردازنده اطلاعات و داده های مورد نياز خود را در حافظهCache و دستورالعمل های خاص عملياتی خود را درريجسترها ذخيره می نمايد.
تمام عناصر سخت افزاری ( پردازنده،هارد ديسک ،حافظه و ...) وعناصر نرم افزاری ( سيستم عامل و...) بصورتيک گروه عملياتی بکمک يکديگر وظايف محوله را انجام می دهند . بدون شک در اين گروه " حافظه " دارای جايگاهی خاص است . از زمانيکه کامپيوتر روشن تا زمانيکه خاموش میگردد،پردازنده بصورت پيوسته و دائم از حافظه استفاده مینمايد. بلافاصله پس از روشن نمودن کامپيوتر اطلاعات اوليه ( برنامه POST) از حافظه ROM فعال شده و درادامه وضعيت حافظه از نظر سالم بودن بررسی می گردد ( عمليات سريع خواندن،نوشتن ) .در مرحله بعد کامپيوتر BIOS را ازطريق ROM فعال خواهد کرد. BIOS اطلاعات اوليه و ضروری در رابطه با دستگاههای ذخيرهسازی،وضعيت درايوی که می بايست فرآيند بوت از آنجا آغازگردد،امنيت و ... را مشخص می نمايد. در مرحله بعد سيستمعامل از هارد به درون حافظه RAM استفرار خواهد يافت . بخش های مهم و حياتی سيستم عامل تا زمانيکه سيستم روشن است در حافظه ماندگار خواهندبود. در ادامه و زمانيکه يک برنامه توسط کاربر فعال می گردد،برنامه فوق در حافظه RAM مستقر خواهد شد. پس از استقرار يک برنامه در حافظه و آغاز سرويس دهی توسط برنامهمورد نظر در صورت ضرورت فايل های مورد نياز برنامه فوق، در حافظه مستفر خواهندشد.و در نهايت زمانيکه به حيات يک برنامه خاتمه داده می شود (Close) و يا يک فايل ذخيره می گردد،اطلاعات بر روی يک رسانه ذخيره سازی دائم ذخيره و نهايتا" حافظه از وجودبرنامه و فايل های مرتبط،پاکسازی ! می گردد.
در هر زمان که اطلاعاتی،مورد نياز پردازنده باشد،می بايست اطلاعات درخواستی در حافظه RAM مستقر تا زمينه استفاده از آنان توسط پردازنده فراهم گردد. چرخه درخواست اطلاعات موجود درRAM توسط پردازنده،پردازش اطلاعات توسط پردازنده و نوشتن اطلاعات جديددر حافظه يک سيکل کاملا" پيوسته بوده و در اکثر کامپيوترها سيکل فوق ممکن است درهر ثانيه ميليون ها مرتبه تکرار گردد.

[rezalaghaian]

نياز به سرعت دليلی بر وجود حافظه های متنوع
چرا حافظه در کامپيوتر تا بدين ميزان متنوع و متفاوتاست ؟ در پاسخ می توان به موارد ذيل اشاره نمود:
پردازنده های با سرعت بالا نيازمند دستيابی سريع وآسان به حجم بالائی از داده ها بمنظور افزايش بهره وری و کارآئی خود می باشند.. درصورتيکه پردازنده قادر به تامين و دستيابی به داده های مورد نياز در زمان مورد نظرنباشد،می بايست عمليات خود را متوقف و در انتظار تامينداده های مورد نياز باشد. پردازند ه های جديد وبا سرعت يک گيگا هرتز به حجم بالائیاز داده ها ( ميليارد بايت در هر ثانيه ) نياز خواهند داشت . پردازنده هائی با سرعتاشاره شده گران قيمت بوده و قطعا" اتلاف زمان مفيد آنان مطلوب و قابل قبول نخواهدبود. طراحان کامپيوتر بمنظور حل مشکل فوق ايده " لايه بندی حافظه " را مطرحنموده اند. در اين راستا از حافظه های گران قيمت با ميزان اندک استفاده و از حافظههای ارزان تر در حجم بيشتری استفاده بعمل می آيد. ارزانترين حافظه متدواول،هارد ديسکاست . هاردديسک يک رسانه ذخيره سازی ارزان قيمت با توان ذخيره سازی حجم بالائی از اطلاعات است . با توجه به ارزان بودن فضای ذخيره سازی اطلاعات بر روی هارد،اطلاعات مورد نظر بر روی آنها ذخيره و با استفادهاز روش های متفاوتی نظير : حافظه مجازیمی توانبسادگی و بسرعت بدون نگرانی از فضای فيزيکی حافظهRAM، از آنها استفاده نمود.
در این قسمت بطور خلاصه با بعضی از حافظه ها اشنا می شویم
هارد ديسک
برروی هرکامپيوترحداقل يک هارد ديسک وجود دارد. برخی ازسيستم ها ممکن است دارای بيش ازيک هارد ديسک باشند. هارد ديسک يک محيط ذخيره سازی دائم برای اطلاعات را فراهم می نمايد. اطلاعات ديجيتال در کامپيوتر می بايست به گونه ای تبديل گردند که بتوان آنها را به صورت دائم بر روی هارد ديسک مغناطيسی ذخيره کرد.


. هارددیسک در سال ۱۹۵۰ اختراع گردید. در آن زمان هارددیسک ها با قطر ۲۰ اینچ یعنی ۵۰/۸ سانتی متر و توانایی ذخیره سازی چندین مگابایت را داشتند. به این دیسک ها دیسک ثابت می گفتند. اما برای تمایز آنها با فلاپی دیسک هارددیسک نام گرفتند.این هارددیسک ها دارای یک صفحه برای نگهداری محیط مغناطیسی می باشند. در واقع هارددیسک مشابه یک نوار کاست می باشد و از روش نوار کاست برای ضبط مغناطیسی استفاده می نمایند. در این حالت به سادگی می توان اطلاعات را حذف و بازنویسی کرد. این اطلاعات مدت ها باقی خواهند ماند.
تمایز هارددیسک با نوار کاست - در هارددیسک لایه مغناطیسی بر روی دیسک شیشه ای و یا یک آلومینیوم اشباع شده قرار خواهد گرفت که به خوبی سطح آنها صیقل داده می شود.
- در هارددیسک می توان به سرعت در هر نقطه دلخواه اطلاعات را ذخیره و بازیابی نمود، به این صورت که احتیاجی به ترتیب ذخیره اطلاعات نمی باشد.
- در هارددیسک هد خواندن و نوشتن دیسک را لمس نخواهد کرد.
- گرداننده هارددیسک هد مربوط به هارد را در هر ثانیه ۳۰۰۰ اینچ به چرخش در می آورد.
- هارددیسک می تواند حجم بسیار بالایی از اطلاعات را در فضایی کم و با سرعت بالا ذخیره سازد. این اطلاعات در قالب فایل ذخیره می شوند. در واقع فایل مجموعه ای از بایت هاست. زمانی که برنامه ای اجرا می شود هارددیسک اطلاعات مربوط به برنامه را برای استفاده به پردازنده ارسال خواهد کرد.
جنس هارددیسک همانطور که گفته شد دیسک های سخت دارای چند صفحه هستند که به طور عمودی روی هم قرار دارند. جنس این صفحه ها عموماً از شیشه، آلیاژ آلومینیوم، ترکیب سرامیک و شیشه، سرامیک و سایر مواد ساخته می شود. به این علت که دیسک ها باید سبک و مقاوم باشند و در اثر سرما و گرما تغییر حالت ندهند. به طور کلی جنس دیسک ها از آلومینیوم همراه با پوششی از اکسید آهن یا آلیاژ کبالت است که بسیار با ظرافت بر روی آن قرار می گیرد. این پوشش مغناطیسی به سطح حامل اطلاعات امکان مغناطیسی شدن می دهد. علاوه بر این بسیار نازک می باشد و در برابر برخورد با هد قابل خواندن و نوشتن است.
جهت اندازه گیری کارآیی یک هارددیسک از دو روش استفاده می گردد:
1- اندازه گیری زمان جست وجو: مدت زمان بین درخواست یک فایل توسط پردازنده تا ارسال اولین بایت فایل مورد نظر.
2- اندازه گیری میزان داده: تعداد بایت های ارسالی در هر ثانیه برای پردازنده که این اندازه معمولاً بین ۵ تا ۴۰ مگا بایت در هر ثانیه است.

هادردیسک دارای موتوری می باشد که این موتور باعث چرخش صفحات هارددیسک می شود. در کنار برد کنترل کننده، کانکتورهای مربوط به موتور قرار دارد.
مکانیزمی که باعث حرکت بازوها بر روی هارددیسک می گردد سرعت و دقت هارد را تعیین می کند. در این حالت از یک موتور خطی با سرعت بالا استفاده می شود.
عیب یابی دیسک سخت با اینکه بیشتر اشکال های دیسک سخت در هنگام نصب آن بوجود می آید، اما پس از آن نیز به دلایل مختلف ممکن است اشکال هایی در آن بوجود بیاید:
- ممکن است دیسک کار نکند به این علت که کابل تغذیه (برق) شل باشد و یا در جهت عکس و نادرست نصب شده باشد.
- اگر چراغ دیسک سخت پس از روشن شدن رایانه به حالت چشمک زن درآید این احتمال وجود دارد که کابل روبانی داده ها نادرست نصب شده باشد.
- در صورتی که بایوس دیسک سخت را می شناسد اما F disk قادر به شناسایی آن نیست، وارد Setup شوید و گزینه ای که مربوط به شناسایی نوع ورودی و خروجی است را از حالت خودکار درآورید و آن را به صورت دستی تنظیم کنید.
- همان طور که می دانید بیشتر سخت افزارها و نرم افزارها بدون ایراد نمی باشند و باعث آسیب رساندن به هارد می شوند.
- بعضی از ویروس ها باعث صدمه دیدن هارد می شوند.
- گاهی ممکن است نوک های خواندن و نوشتن به صفحه های دیسک سخت برخورد کنند و روی آنها خش بیاندازند.
- اگر هنگام کار با دیسک سخت، نمایشگر شروع به نوسان کند، ممکن است دسترسی به دیسک سخت سبب شود جریان بیشتری از منبع تغذیه کشیده شود، در نتیجه بر جریان ارسالی به کارت گرافیکی اثر بگذارد. برای همین لازم است منبع تغذیه آزمایش و بررسی شود.

[rezalaghaian]

حافظه RAM
اطلاعات را در مجموعه ای از سلول های حافظه ذخيره و صرفاً امکان دستيابی به آنها به صورت ترتيبی وجود خواهد داشت. ( نظير نوار کاست ) در صورتي که داده مورد نظر در محل جاری نباشد هر يک ازسلول های حافظه به ترتيب بررسی شده تا داده مورد نظر پيدا گردد. حافظه های حافظه RAM ( Random Access Memory ) شناخته ترين نوع حافظه در دنيای کامپيوتر است. روش دستيابی به اين نوع از حافظه ها تصادفی است، چون می توان به هر سلول حافظه مستقيماً دستيابی پيدا کرد. در مقابل حافظه های RAM ، حافظه های SAM ( Serial Access Memory) وجود دارند. حافظه های SAMSAM در مواردي که پردازش داده ها الزاماً به صورت ترتيبی خواهد بود مفيد می باشند ( نظير حافظه موجود بر روی کارت های گرافيک ). داده های ذخيره شده در حافظه RAM با هراولويت دلخواه قابل دستيابی خواهند بود.

[rezalaghaian]

انواح حافظه RAM
Staticrandomaccessmemory)SRAM) . اين نوع حافظه ها از چندين ترانزيستور ( چهار تا شش ) برای هر سلول حافظه استفاده می نمايند. برای هر سلول از خازن استفاده نمی گردد. اين نوع حافظه در ابتدا بمنظور cache استفاده می شدند.
Dynamicrandomaccessmemory)DRAM) . در اين نوع حافظه ها برای سلول های حافظه از يک زوج ترانزيستورو خازن استفاده می گردد .


Static Random Access Memory ) SRAM)
حافظه های SRAM دارای يک تکنولوژی کاملاً متفاوت می باشند. در اين نوع از حافظه ها ازفليپ فلاپ برای ذخيره سازی هر بيت حافظه استفاده می گردد. يک فليپ فلاپ برای يک سلول حافظه، از چهار تا شش ترانزيستور استفاده می کند. برای هرسلول از خازن استفاده نمی گردد. حافظه های SRAM نيازمند بازخوانی / بازنويسی اطلاعات نخواهند بود، بنابراين سرعت اين نوع از حافظه ها به مراتب از حافظه های DRAM بيشتراست. با توجه به اين که حافظه های SRAM از خش های متعددی تشکيل می گردد، فضای استفاده شده آنها بر روی يک تراشه به مراتب بيشتر از يک سلول حافظه از نوع DRAM خواهد بود. در چنين مواردی ميزان حافظه بر روی يک تراشه کاهش پيدا کرده وهمين امر می تواند باعث افزايش قيمت اين نوع از حافظه ها گردد. بنابراين حافظه های SRAM سريع و گران و حافظه های DRAM ارزان و کند می باشند. با توجه به موضوع فوق، از حافظه های SRAM در ابتدا به منظور افزايش سرعت پردازنده ( Cache ) استفاده می شد، و از حافظه های DRAM برای فضای حافظه RAM در کامپيوتر استفاده می گردد.

[rezalaghaian]

Dynamic Random Access Memory ) DRAM )
در اين نوع حافظه ها برای سلول های حافظه از يک زوج ترانزيستور و خازن استفاده می گردد. خازن اطلاعات مربوط به بيت را که " يک " و يا " صفر" است، در خود نگهداری خواهد کرد. عملکرد ترانزيستور مشابه يک سؤيچ بوده که امکان کنترل مدارات موجود بر روی تراشه حافظه را به منظور خواندن مقدار ذخيره شده در خازن و يا تغييروضعيت مربوط به آن، فراهم می نمايد. خازن قادر به نگهداری الکترون ها است. به منظور ذخيره سازی مقدار " يک " در حافظه، خازن می بايست ازالکترونها پرگردد. برای ذخيره سازی مقدار صفر، می بايست خازن خالی گردد. مسئله مهم در رابطه با خازن، نشت اطلاعات است بدين ترتيب پس از گذشت چندين ميلی ثانيه يک خازنِ مملو از الکترون تخليه می گردد. بنابراين به منظور اين که حافظه به صورت پويا اطلاعات خود را نگهداری نمايد، می بايست پردازنده و يا " کنترل کننده حافظه " قبل از تخليه شدن خازن، مکلف به شارژ مجدد آن به منظور نگهداری مقدار" يک " باشند. بدين منظور کنترل کننده حافظه اطلاعات حافظه را خوانده و مجدداً اطلاعات را بازنويسی می نمايد. عمليات فوق ( Refresh ) ، هزاران مرتبه در يک ثانيه تکرار خواهد شد.
علت نامگذاری DRAM بدين دليل است که اين نوع حافظه ها مجبوربه باز خوانی اطلاعات به صورت پويا خواهند بود. فرآيند تکراری " بازخوانی / بازنويسی اطلاعات " در اين نوع حافظه ها باعث می شود که زمان تلف و سرعت حافظه کند گردد. سلول های حافظه بر روی يک تراشه سيليکون و به صورت آرایه ای مشتمل ازستون ها ( خطوط بيت ) و سطرها ( خطوط کلمات ) تشکيل می گردند. نقطه تلاقی يک سطر و ستون بيان گر آدرس سلول حافظه است. حافظه های DRAM با ارسال يک شارژ به ستون مورد نظرباعث فعال شدن ترانزيستور در هربيت ستون، خواهند شد. در زمان نوشتن خطوط سطر شامل وضعيتی خواهند شد که خازن می بايست به آن وضغيت تبديل گردد. در زمان خواندن Sense-amplifier ، سطح شارژ موجود در خازن را اندازه گيری می نمايد. در صورتي که سطح فوق بيش از50% باشد مقدار" يک " خوانده شده و درغيراين صورت مقدار"صفر" خوانده خواهد شد. مدت زمان انجام عمليات فوق بسيارکوتاه بوده و برحسب نانوثانيه ( يک ميلياردم ثانيه ) اندازه گيری می گردد. سلول های حافظه در صورتي که ازروش هایی به منظور اخذ اطلاعات موجود در سلول ها استفاده ننمايند، به تنهایی فاقد ارزش خواهند بود. بنابراين لازم است سلول های حافظه دارای يک زير ساخت کامل حمايتی از مدارات خاص ديگر باشند.
مدارات فوق عمليات زير را انجام خواهند داد:
مشخص نمودن هر سطر و ستون ( انتخاب آدرس سطر و انتخاب آدرس ستون )
نگهداری وضعيت بازخوانی و باز نويسی داده ها ( شمارنده )
خواندن و برگرداندن سيگنال از يک سلول ( Sense Amplifier )
اعلام خبر به يک سلول که می بايست شارژ گردد و يا ضرورتی به شارژ وجود ندارد ( Write Enable )
ساير عمليات مربوط به " کنترل کننده حافظه " شامل مواردی نظير مشخص نمودن نوع سرعت، ميزان حافظه و بررسی خطاء است.

[rezalaghaian]

حالت صفحه سریع ( FPM DRAM )
( Fast Page Mode Dynamic Random Access Memory )یکی از مشکل هایی که در روش قدیمی خواندن داده ها از حافظه وجود داشت، این بود که برای خواندن هر بیت باید روند آشکارسازی سطر / ستون به طور کامل انجام می شد. اما در اغلب موارد داده هایی که به صورت متوالی که در یک سطر از تراشه قرار دارند، خوانده یا نوشته می شوند. در انواعی از DRAM که حالت صفحه سریع یا ( FPM-DRAM ) نامیده می شوند، به ازای هر بار خواندن سیگنال RAS (Row Access Strobe ) فعال نمی گردد. ( کنترل گر حافظه سیگنالی به تراشه ارسال می کند، و تراشه را از ارسال آدرس سطر واحد حافظه مورد نظر آگاه می سازد. به این سیگنال RAS می گویند. ) به این ترتیب اگر کنترل گر ببیند که آدرس بعدی نیز در همان سطر قرار دارد، دیگر آدرس سطر را تغییر نداده، و فقط آدرس ستون را تغییر می دهد. در این حالت اگر کنترل گر با غیر فعال کردن و فعال کردن مجدد خط CAS (Column Access Strobe ) ( کنترل گر حافظه سیگنالی به تراشه ارسال می کند، و تراشه را از ارسال آدرس ستون واحد حافظه مورد نظرآگاه می سازد. به این سیگنال CAS می گویند. ) به تراشه می گوید که انتظارآدرس ستون دیگری در همان سطر را داشته باشد. با این کار در ورود و آشکارسازی آدرس سطر صرفه جویی به عمل می آید. همچنین زمان پیش از شارژ مورد نیاز خط بیتهای ستون نیز صرفه جویی می شود. به این ترتیب زمان دسترسی تا %50 و زمان چرخه حافظه که معادل کوتاه ترین زمان ممکن بین 2 دسترسی متوالی به محتویات حافظه است تا %70 کاهش می یابد. البته این مطلب در مورد اولین اقدام به خواندن هر سطر صدق نمی کند.

[rezalaghaian]

داده های خروجی توسعه یافته ( EDO DRAM )
(Extended Data-out Dynamic Random Access Memory)روش جدید تری برای بهبود بیشتر سرعت عملکرد حافظه مورد استفاده قرار گرفته است، که RAM با داده های خروجی توسعه یافته یا ( EDO-RAM ) نامیده می شود. این روش که فقط کمی با FPM تفاوت دارد، می تواند سرعت عملکرد حافظه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. دراین روش دیگر لازم نیست برای تعیین آدرس ستون در هر سطر، ابتدا آن را غیر فعال و سپس دوباره فعال کرد. بلکه فقط اِعمال آدرس ستون جدید، برای ایجاد خروجی از همان سطر کافی می باشد. در این حالت زمان بیشتری صرفه جویی می شود. سرعت عملیات فوق 5 برابر سریعتر نسبت به حافطه های FPM است. امروزه حافطه های EDO در بین کامپیوترهای شخصی خوب متداول شده اند. علت اصلی رواج این حافطه هم این است که برای ساخت حافطه EDO تغییر بسیارکوچکی در حافطه غیر EDO لازم است. بنابراین مقرون به صرفه نیز می باشد.

[rezalaghaian]

DRAM همزمان ( SDRAM)
Synchronous Dynamic Random Access Memory )) به طورکلی اصطلاح ( هم زمان ) به عملکرد هایی اطلاق می شود، که با فواصل زمانی منظم صورت می پذیزند ( مانند زمان شروع هرپالس ساعت ). عملکردهایی را ( ناهمزمان ) می گویند، که وقایع آنها به صورت منظم دسته بندی نشده اند ( مانند زنگ زدن ساعت ). عملکرد DRAM معمولی به صورت ناهمزمان است. وقتی واقعه ای مانند آشکارسازی آدرس سطرکامل شود، واقعه بعدی آغاز خواهد شد که مثلاً می تواند آشکارسازی آدرس ستون باشد. این کار بدون انتظار برای شروع پالس ساعت جدید صورت می گیرد. در DRAM همزمان یا SDRAM تمام واقعه ها همگام با پالس ساعت پیش می روند.
DRAM های همزمان به طورکلی از نمونه های معمولی ( غیرهمزمان ) سریعتر هستند. در ابتدا شاید این طور به نظر برسد که عملکرد غیرهمزمان باید سریعتر باشد. زیرا وقایع آن به انتظار شروع پالس ساعت جدید نمی ایستند. اما عوامل دیگری هم وجود دارند که باید مورد توجه قرار گیرند.
اول این که عملکرد ناهمزمان ممکن است به سربار عملیاتی بیشتری نیاز داشته باشد. زیرا باید راهی برای اعلام به پایان رسیدن هر واقعه وجود داشته باشد، تا واقعه بعدی بتواند شروع شود.
نکته دیگر این که اگر انتقال به صورت ناهمزمان باشد، پردازنده نمی تواند زمان دقیق آماده بودن داده ها را متوجه شود. زیرا آماده شدن داده ها به زمان مورد نیازبرای پردازش در خواست داده ها بستگی خواهد داشت. بنابراین پردازنده باید برای آماده شدن داده ها منتظر شود، ویا به وقفه دیگری بپردازد. اما در انتقال همزمان، می تواند بین ضربه های پالس ساعت به کار دیگری بپردازد. SDRAM دارای سرعتی معادل 5 برابر سرعت حافظه های EDO بوده و امروزه در اکثر کامپیوترها استفاده می گردند.

[rezalaghaian]

Rambus Dynamic Random Access Memory ) RDRAM)
يک روي کرد کاملاً جديد نسبت به معماری قبلی DRAM است. اين نوع حافظه ها از RIMM (Rambus In-line Memory Modul ) استفاده کرده که ازلحاظ اندازه و پيکربندی مشابه يک DIMM استاندارد است. وجه تمايزاين نوع حافظه ها استفاده از يک گذرگاه داده با سرعت بالا به نام " کانال Rambus " است. تراشه های حافظه RDRAM به صورت موازی کارکرده تا بتوانند به سرعت 800 مگاهرتزدست پيدا نمايند.

[rezalaghaian]

Memory Card Credit
يک نمونه کاملاً اختصاصی از توليد کنندگان خاص بوده و شامل ماژول های DRAM بوده که در يک نوع خاص اسلات، در کامپيوترهای Note Book استفاده می گردد.

PCMCIA memory card
نوع ديگر از حافظه شامل ماژول های DRAM بوده که در Note Book استفاده می شود.

[rezalaghaian]

به چه ميزان حافظه نياز است ؟
حافظه ram يکی از مهم ترين فاکتورهای موجود در زمينه ارتقاء کارآیی يک کامپيوتر است. افزايش حافظه بر روی يک کامپيوتر با توجه به نوع استفاده می تواند در مقاطع زمانی متفاوتی انجام گيرد. در صورتي که ازسيستم های عامل ويندوز95 و يا 98 استفاده می گردد حداقل به 32 مگابايت حافظه نياز خواهد بود ( البته 64 مگابايت توصيه می گردد ). اگر از سيستم عامل ويندوز 2000 استفاده می گردد حداقل به 64 مگابايت حافظه نياز خواهد بود ( البته 128 مگابايت توصيه می گردد ). سيستم عامل لينوکس صرفاً به 4 مگابايت حافظه نياز دارد. در صورتي که از سيستم عامل اپل استفاده می گردد به 16 مگابايت حافظه نياز خواهد بود ( البته64 مگابايت توصيه می گردد). ميزان حافظه اشاره شده برای هريک از سيستم های فوق بر اساس کاربردهای معمولی ارائه شده است. دستيابی به اينترنت، استفاده از برنامه های کاربردی خاص و سر گرم کننده، نرم افزارهای خاص طراحی، انيميشن سه بعدی و... مستلزم استفاده از حافظه به مراتب بيشتری خواهد بود .

[rezalaghaian]

بررسی خطاء
اکثر حافظه هائی که امروزه در کامپيوتر استفاده می گردند دارای ضريب اعتماد بالائی می باشند.در اکثر سيستم ها ،" کنترل کننده حافظه " درزمان روشن کردن سيستم عمليات بررسی صحت عملکرد حافظه را انجام می دهد. تراشه های حافظه با استفاده از روشی با نام Parity ، عمليات بررسی خطاء را انحام می دهند. تراشه های Parity دارای يک بيت اضافه برای هشت بيت داده می باشند.روشی که Parity بر اساس آن کار می کند بسيار ساده است . در ابتداParity زوج بررسی می گردد. زمانيکه هشت بيت ( يک بايت) داده ئی را دريافت می دارند، تراشه تعداد يک های موجود در آن را محاسبه می نمايد.در صورتيکه تعداد يک های موجود فرد باشد مقدار بيت Parity يک خواهد شد. در صورتيکه تعداد يک های موجود زوج باشد مقدار بيت parity صفر خواهد شد. زمانيکه داده از بيت های مورد نظر خوانده می شود ، مجددا" تعداد يک های موجود محاسبه و با بيت parity مقايسه می گردد.درصورتيکه مجموع فرد و بيت Parity مقدار يک باشد داده مورد نظر درست بوده و برای پردازنده ارسال می گردد. اما در صورتيکه مجموع فرد بوده و بيت parity صفر باشد تراشه متوجه بروز يک خطاء در بيت ها شده و داده مورد نظر کنار گذاشته می شود. parity فرد نيز به همين روش کار می کند در روش فوق زمانی بيت parity يک خواهد شد که تعداد يک های موجود در بايت زوج باشد.
مسئله مهم در رابطه با Parity عدم تصحيح خطاء پس از تشخيص است . در صورتيکه يک بايت از داده ها با بيت Parity خود مطابقت ننمايد داده دور انداخته شده سيستم مجددا" سعی خود را انجام خواهد داد. کامپيوترها نيازمند يک سطح بالاتربرای برخورد با خطاء می باشند.برخی از سيستم ها از روشی با نام به errorcorrectioncode)ECC) استفاده می نمايند. در روش فوق از بيت های اضافه برای کنترل داده در هر يک از بايت ها استفاده می گردد. اختلاف روش فوق با روش Parity در اين است که از چندين بيت برای بررسی خطاء استفاده می گردد. ( تعداد بيت های استفاده شده بستگی به پهنای گذرگاه دارد ) حافظه های مبتنی بر روش فوق با استفاده از الگوريتم مورد نظر نه تنها قادر به تشخيص خطا بوده بلکه امکان تصحيح خطاهای بوجود آمده نيز فراهم می گردد. ECCهمچنين قادر به تشخيص خطاها در مواردي است که يک يا چندين بيت در يک بايت با مشکل مواجه گردند.

[rezalaghaian]

حافظه ROM

MROM ( Mask Read-only Memory )
همان طور که اشاره گرديد، تراشه ROM ، مستلزم برنامه نويسی و ذخيره داده در زمان ساخت است. يک تراشه استاندارد ROM را نمی توان برنامه ريزی مجدد و اطلاعات جديدی را در آن نوشت، که در اصطلاح به آن MROM گفته می شود. در صورتي که داده ها درست نبوده و يا مستلزم تغيير و يا ويرايش باشند، می بايست تراشه را دور انداخت و مجدداً از ابتدا عمليات برنامه ريزی يک تراشه جديد را انجام داد. فرآيند ايجاد تمپليت اوليه برای تراشه های ROM دشواراست. اما مزيت حافظه ROM بر برخی معايب آن غلبه می نمايد. زماني که تمپليت تکميل گرديد تراشه آماده شده، می تواند به صورت انبوه و با قيمت ارزان به فروش رسد. اين نوع از حافظه ها از برق ناچيزی استفاده کرده، قابل اعتماد بوده و در رابطه با اغلب دستگاههای الکترونيکی کوچک، شامل تمامی دستورالعمل های لازم به منظور کنترل دستگاه مورد نظر خواهند بود. استفاده از اين نوع تراشه ها در برخی از اسباب بازي ها برای نواختن موسيقی، آواز و... متداول است.
حافظه های ROM از لحاظ تکنولوژی استفاده شده، دارای انواع زير می باشند:

ROM
PROM
EPROM
EEPROM
FlashMemory

هر يک از مدل های فوق دارای ويژگی های منحصربفرد خود می باشند . حافظه های فوق در موارد زيردارای ويژگی مشابه می باشند:

داد های ذخيره شده در اين نوع تراشته ها " غير فرار " بوده و پس از خاموش شدن منبع تامين انرژی اطلاعات خود را از دست نمی دهدند.
داده های ذخيره شده در اين نوع از حافظه ها غير قابل تغيير بوده و يا اعمال تغييرات در آنها مستلزم انجام عمليات خاصی است.

[rezalaghaian]

حافظه PROM
توليد تراشه های ROM مستلزم صرف وقت و هزينه بالائی است .بدين منظور اغلب توليد کنندگان ، نوع خاصی از اين نوع حافظه ها را که PROM )ProgrammableRead-OnlyMemory) ناميده می شوند ، توليد می کنند.اين نوع از تراشه ها با محتويات خالی با قيمت مناسب عرضه شده و می تواند توسط هر شخص با استفاده از دستگاههای خاصی که Programmer ناميده می شوند ، برنامه ريزی گردند. ساختار اين نوع از تراشه ها مشابه ROM بوده با اين تفاوت که در محل برخورد هر سطر و ستون از يک فيوز( برای اتصال به يکديگر) استفاده می گردد. يک شارژ که از طريق يک ستون ارسال می گردد از طريق فيوز به يک سلول پاس داده شده و بدين ترتيب به يک سطر Grounded که نماينگر مقدار "يک" است ، ارسال خواهد شد. با توجه به اينکه تمام سلول ها دارای يک فيوز می باشند، درحالت اوليه ( خالی )، يک تراشه PROM دارای مقدار اوليه " يک" است . بمنظور تغيير مقدار يک سلول به صفر، از يک Programmer برای ارسال يک جريان خاص به سلول مورد نظر، استفاده می گردد.ولتاژ بالا، باعث قطع اتصال بين سطر و ستون (سوختن فيوز) خواهد کرد. فرآيند فوق را " Burning thePROM " می گويند. حافظه های PROM صرفا" يک بار قابل برنامه ريزی هستند. حافظه های فوق نسبت به RAM شکننده تر بوده و يک جريان حاصل از الکتريسيته ساکن، می تواند باعث سوخته شدن فيور در تراشه شده و مقدار يک را به صفر تغيير نمايد. از طرف ديگر ( مزايا ) حافظه ای PROM دارای قيمت مناسب بوده و برای نمونه سازی داده برای يک ROM ، قبل از برنامه ريزی نهائی کارآئی مطلوبی دارند.

[rezalaghaian]

حافظه EPROM
استفاده کاربردی از حافظه های ROM و PROM با توجه به نياز به اعمال تغييرات در آنها قابل تامل است ( ضرورت اعمال تغييرات و اصلاحات در اين نوع حافظه ها می تواند به صرف هزينه بالائی منجر گردد)حافظه هایEPROM)Erasableprogrammableread-onlymemory) پاسخی مناسب به نياز های مطح شده است ( نياز به اعمال تغييرات ) تراشه های EPROM را می توان چندين مرتبه باز نويسی کرد. پاک نمودن محتويات يک تراشه EPROM مشتلزم استفاده از دستگاه خاصی است که باعث ساطع کردن يک فرکانس خاص ماوراء بنفش باشد.. پيکربندی اين نوع از حافظه ها مستلزم استفاده از يک Programmer از نوع EPROM است که يک ولتاژ را در يک سطح خاص ارائه نمايند ( با توجه به نوع EPROM استفاده شده ) اين نوع حافظه ها ، نيز دارای شبکه ای مشتمل از سطر و ستون می باشند. در يک EPROM سلول موجود در نقظه برخورد سطر و ستون دارای دو ترانزيستور است .ترانزيستورهای فوق توسط يک لايه نازک اکسيد از يکديگر جدا شده اند. يکی از ترانزيستورها FloatingGate و ديگری Control Gate ناميده می شود. Floating gate صرفا" از طريق Controlgate به سطر مرتبط است. ماداميکه لينک برقرارباشد سلول دارای مقدار يک خواهد بود. بمنظور تغيير مقدار فوق به صفر به فرآيندی با نام Fowler-Nordheim tunneling نياز خواهد بود .Tunneling بمنظور تغيير محل الکترون های Floating gate استفاده می گردد.يک شارژ الکتريکی بين 10 تا 13 ولت به floating gate داده می شود.شارژ از ستون شروع و پس از ورود به floating gate در ground تخليه خواهد گرديد. شارژ فوق باعث می گردد که ترانزيستور floating gate مشابه يک "پخش کننده الکترون " رفتار نمايد . الکترون های مازاد فشرده شده و در سمت ديگر لايه اکسيد به دام افتاد و يک شارژ منفی را باعث می گردند. الکترون های شارژ شده منفی ، بعنوان يک صفحه عايق بين control gate و floating gate رفتار می نمايند.دستگاه خاصی با نام Cell sensor سطح شارژ پاس داده شده به floatinggate را مونيتور خواهد کرد. در صورتيکه جريان گيت بيشتر از 50 درصد شارژ باشد در اينصورت مقدار "يک" را دارا خواهد بود.زمانيکه شارژ پاس داده شده از 50 درصد آستانه عدول نموده مقدار به "صفر" تغيير پيدا خواهد کرد.يک تراشه EPROM دارای گيت هائی است که تمام آنها باز بوده و هر سلول آن مقدار يک را دارا است.
بمنظور باز نويسی يک EPROM می بايست در ابتدا محتويات آن پاک گردد. برای پاک نمودن می بايست يک سطح از انرژی زياد را بمنظور شکستن الکترون های منفی Floating gate استفاده کرد.در يک EPROM استاندارد ،عمليات فوق از طريق اشعه ماوراء بنفش با فرکانس 253/7 انحام می گردد.فرآيند حذف در EPROM انتخابی نبوده و تمام محتويات آن حذف خواهد شد. برای حذف يک EPROM می بايست آن را از محلی که نصب شده است جدا کرده و به مدت چند دقيقه زير اشعه ماوراء بنفش دستگاه پاک کننده EPROM قرار داد.

[rezalaghaian]

حافظه های EEPROM و Flash Memory
با اينکه حافظه ای EPROM يک موفقيت مناسب نسبت به حافظه های PROM از بعد استفاده مجدد می باشند ولی کماکن نيازمند بکارگيری تجهيزات خاص و دنبال نمودن فرآيندهای خسته کننده بمنظور حذف و نصب مجدد آنان در هر زمانی است که به يک شارژ نياز باشد. در ضمن، فرآيند اعمال تغييرات در يک حافظه EPROM نمی تواند همزمان با نياز و بصورت تصاعدی صورت پذيرد و در ابتدا می بايست تمام محتويات را پاک نمود.حافظه های ElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemory)EEO PROM) پاسخی مناسب به نيازهای موجود است . در حافظه های EEPROM تسهيلات زير ارائه می گردد:
§ برای بازنويسی تراشه نياز به جدا نمودن تراشه از محل نصب شده نخواهد بود.
§ برای تغيير بخشی از تراشه نياز به پاک نمودن تمام محتويات نخواهد بود.
§ اعمال تغييرات در اين نوع تراشه ها مستلزم بکارگيری يک دستگاه اختصاصی نخواهد بود.
در عوض استفاده از اشعه ماوراء بنفش، می توان الکترون های هر سلول را با استفاده از يک برنامه محلی و بکمک يک ميدان الکتريکی به وضعيت طبيعی برگرداند. عمليات فوق باعث حذف سلول های مورد نظر شده و می توان مجددا" آنها را بازنويسی نمود.تراشه های فوق در هر لحظه يک بايت را تغيير خواهند داد.فرآيند اعمال تغييرات در تراشه های فوق کند بوده و در مواردی که می بايست اطلاعات با سرعت تغيير يابند ، سرعت لازم را نداشته و دارای چالش های خاص خود می باشند.
توليدکنندگان با ارائه Flash Memory که يک نوع خاص از حافظه های EEPROM می باشد به محدوديت اشاره شده پاسخ لازم را داده اند.در حافظه Falsh از مدارات از قبل پيش بينی شده در زمان طراحی ، بمنظور حذف استفاده می گردد ( بکمک ايجاد يک ميدان الکتريکی). در اين حالت می توان تمام و يا بخش های خاصی از تراشه را که " بلاک " ناميده می شوند، را حذف کرد.اين نوع حافظه نسبت به حافظه های EEPROM سريعتر است ، چون داده ها از طريق بلاک هائی که معمولا" 512 بايت می باشند ( به جای يک بايت در هر لحظه ) نوشته می گردند. شکل زير حافظه BIOS را که نوع خاصی از حافظه ROM مدل Flash memory است ، نشان می دهد.

[rezalaghaian]

حافظه Cache
اگر تا کنون برای خود کامپيوتری تهيه کرده باشيد ، واژه " Cache " برای شما آشنا خواهد بود. کامپيوترهای جديد دارای Cache از نوع L1 و L2 می باشند. شايد درهنگام خريد يک کامپيوتر از طرف دوستانتان توصيه هایی به شما شده باشد مثلاً: " سعی کن از تراشه های Celeron استفاده نکنی چون دارای Cache نمی باشند!."
Cache يک مفهوم کامپيوتری است که بر روی هرنوع کامپيوتر با يک شکل خاص وجود دارد. حافظه های Cache ، نرم افزارهای با قابليت Cache هارد ديسک و صفحات Cache همه به نوعی از مفهوم Caching استفاده می نمايند. حافظه مجازی که توسط سيستم های عامل ارائه می گردد نيز از مفهوم فوق استفاده می نمايد.. سرعت دستيابی به اين نوع حافظه دو مرتبه سريعتر نسبت به حافظه اصلی است .اين نوع حافظه راL2 Cache می نامند. فرض کنيد از يک حافظه بمراتب سريعتر ولی با حجم کمتر استفاده و آن را مستقيما" با پردازنده اصلی درگير نمود. سرعت دستيابی به حافظه فوق می بايست در حد و اندازه سرعت پردازنده باشد .اين نوع حافظه ها را L1 Cache می گويند.
يکی از سوالاتی که ممکن است در اين بخش خطور پيدا کند اين است که " چرا تمام حافظه کامپيوترها از نوع L1 Cache نمی باشند تا ديگر ضرورتی به استفاده از Cache وجود نداشته باشد؟" در پاسخ می بايست گفت که اشکالی ندارد وهمه چيز هم بخوبی کار خواهد کرد ولی قيمت کامپيوتر بطرز قابل ملاحظه ای افزايش خواهد يافت . ايده Cache ، استفاده از يک مقدار کم حافظه ولی با سرعت بالا( قيمت بالا) برای افزايش سرعت و کارآئی ميزان زيادی حافظه ولی با سرعت پايين ( قيمت ارزان ) است.

[rezalaghaian]

حافظه های فلش
حافظه های الکترونيکی با اهداف متفاوت و به اشکال گوناگون تاکنون طراحی و عرضه شده اند. حافظه فلش، يک نمونه از حافظه های الکترونيکی است که برای ذخيره سازی آسان و سريع اطلاعات استفاده می گردد. حافظه فلش اغلب مشابه يک هارد استفاده می گردد تا حافظه اصلی.
در تجهيزات زير از حافظه فلش استفاده می گردد:
تراشه BIOS در کامپيوتر، متداول ترين نوع حافظه فلش است. کارت های SmartMedia و ComapctFlash و Stick Memory نيز نمونه های ديگری از حافظه های فلش بوده که اخيراً متداول شده اند. از کارت های فوق به عنوان " فيلم های الکترونيکی " در دوربين های ديجيتال، استفاده می گردد. کارتهای حافطه PCMCIA نوع I و II و کارتهای حافظه برای بازيهای کامپيوتری نظير Sega وPlayStation نمونه های ديگری از حافظه های فلش می باشند. استفاده از حافظه فلش نسبت به هارد دارای مزايای زير است :
حافظه های فلش نويز پذيرنمی باشند.
سرعت دستيابی به حافظه های فلش بالا است .
حافظه های فلش دارای اندازه کوچک هستند.
حافظه فلش دارای عناصر قابل حرکت ( نظير هارد ) نمی باشند.
* قيمت حافظه های فلش نسبت به هارد بيشتراست.