تحقیق : بررسی حافظه های کامپیوتری‏

تحقیق : بررسی حافظه های کامپیوتری‏

پردازنده های با سرعت بالا نيازمند دستيابی سريع و آسان به حجم بالائی از داده ها به منظور افزايش بهره وری و کارآئی  خود می باشند در صورتيکه پردازنده قادر به تامين و دستيابی به داده های مورد نياز در زمان مورد نظر  نباشد، ‏می بايست عمليات خود را متوقف و در انتظار تامين داده های مورد نياز  باشد. پردازند ه های جديد وبا سرعت يک ‏گيگا هرتز به حجم بالائی از داده ها ( ميليارد بايت در هر ثانيه ) نياز خواهند داشت . پردازنده هائی با سرعت اشاره شده  ‏گران قيمت بوده و قطعا" اتلاف زمان مفيد آنان مطلوب و قابل قبول نخواهد بود. طراحان کامپيوتر به منظور حل مشکل ‏فوق ايده " لايه بندی حافظه " را مطرح نموده اند. در اين راستا از حافظه های گران قيمت با ميزان  اندک استفاده و از ‏حافظه های ارزان تر در حجم بيشتری استفاده بعمل می آيد. ارزانترين  حافظه  متدواول ، هارد ديسک است . هارد ‏ديسک 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 استفاده از روش های متفاوتی ‏نظير : حافظه مجازی می توان بسادگی و بسرعت بدون نگرانی از فضای فيزيکی حافظه ‏RAM‏ ، از آنها استفاده نمود. ……

حافظه با هدف ذخيره سازی اطلاعات ( دائم ، موقت ) در کامپيوتر استفاده می گردد و دارای انواع متفاوتی است : ‏

RAM‏ ‏

ROM‏ ‏

Cache‏ ‏

Dynamic RAM‏ ‏

Static RAM‏ ‏

Flash Memory‏ ‏

Virtual Memory‏ ‏

Video Memory‏ ‏

BIOS‏ ‏

استفاده از حافظه صرفا" محدود به کامپيوترهای شخصی نبوده و در دستگاههای متفاوتی نظير : تلفن های سلولی، ‏PDA‏ ، راديوهای اتومبيل ، ‏VCR‏ ، تلويزيون و . نيز در ابعاد وسيعی استفاده می گردد .هر يک از دستگاه های فوق ‏مدل های خاصی از حافظه را استفاده می نمايند.‏

حافظه ‏RAM‏ سطح دستيابی بعدی در ساختار سلسله مراتبی حافظه است . اندازه بيت يک پردازنده نشاندهنده تعداد ‏بايت هائی از حافظه است که در يک لحظه می توان به آنها دستيابی داشت. مثلا" يک پردازنده  شانزده بيتی ، قادر به ‏پردازش دو بايت در هر لحظه است . مگاهرتز واحد سنجش سرعت پردازش  در پردازنده ها است  و معادل "ميليون در ‏هر ثانيه" است . مثلا" يک کامپيوتر 32 بيتی  پنتيوم ‏iii‏  با سرعت 800-‏MHz‏ ، قادر به پردازش چهار بايت بصورت ‏همزمان و 800 ميليون بار در ثانيه است . حافظه ‏RAM‏  بتنهائی دارای سرعت مناسب برای همسنگ شدن با سرعت ‏پردازنده نيست .  بهمين دليل است که از حافظه های ‏Cache‏ استفاده می گردد. بديهی است هر اندازه که سرعت ‏حافظه ‏RAM‏ بالا باشد مطلوب تر خواهد بود.اغلب تراشه های مربوطه امروزه دارای سرعتی بين 50 تا 70 ‏Nanoseconds‏ می باشند. سرعت خواندن و يا نوشتن در حافظه  ارتباط مستقيم با نوع حافظه استفاده شده دارد .در ‏اين راستا ممکن است از حافظه های ‏DRAM,SDRAM,RAMBUS‏ استفاده گردد. سرعت ‏RAM‏ توسط پهنا ‏و سرعت  ‏Bus‏ ، کنترل می گردد. پهنای  ‏Bus‏ ، تعداد بايتی که می تواند بطور همزمان برای پردازنده ارسال گردد را ‏مشخص   و سرعت ‏BUS‏ به تعداد دفعاتی که می توان يک گروه از بيت ها را در هر ثانيه ارسال کرد اطلاق می گردد.  ‏سيکل منظم حرکت  داده ها از حافظه بسمت پردازنده را ‏Bus Cycle‏  می گويند مثلا" يک ‏Bus‏ با وضعيت : ‏‏100‏MHz‏ و 32 بيت، بصورت تئوری قادر به ارسال چهار بايت  به پردازنده و  يکصد ميليون مرتبه در هر ثانيه است . ‏در حاليکه يک ‏BUS‏ شانرده بيتی 66‏MHZ‏ بصورت تئوری قادر به ارسال دو بايت و 66 ميليون مرتبه در هر ثانيه ‏است . با توجه به مثال فوق مشاهده می گردد که با تغيير پهنای  ‏BUS‏ از شانزده به سي و دو و سرعت از 66‏MHz‏ به ‏‏100‏MHz‏ سرعت ارسال داده برای پردازنده سه برابر گرديد. ‏.

حافظه ‏ROM‏ از تراشه هائی شامل شبکه ای از سطر و ستون تشکيل شده است(نظير حافظه ‏RAM‏). هر سطر و ستون ‏در يک نقظه يکديگر را قطع می نمايند. تراشه های ‏ROM‏ دارای تفاوت  اساسی با تراشه های  ‏RAM‏ میباشند. ‏حافظه ‏RAM‏ از " ترانزيستور " به منظور فعال و يا غيرفعال نمودن دستيابی به يک " خازن " در نقاط  برخورد سطر و ‏ستون ، استفاده می نمايند.در صورتيکه تراشه های  ‏ROM‏ از يک " ديود" (‏Diode‏) استفاده مینمايد. در صورتيکه ‏خطوط مربوطه "يک"  باشند برای اتصال از ديود استفاده شده و اگر مقدار "صفر"  باشد خطوط به يکديگر متصل ‏نخواهند شد. ديود، صرفا"  امکان حرکت " جريان " را در يک جهت ايجاد کرده و دارای يک نفطه آستانه خاص ‏است . اين نقطه اصطلاحا" (‏Forward breakover‏) ناميده می شود. نقطه فوق ميزان جريان مورد نياز برای عبور ‏توسط ديود را مشخص می کند. در تراشه ای مبتنی بر سيلي نظير پردازنده ها و حافظه ، ولتاژ ‏Forward ‎breakover‏ تقريبا" معادل  شش دهم ولت است .با بهره گيری از ويژگی منحصر بفرد ديود،  يک تراشه ‏ROM‏ قادر ‏به ارسال يک شارژ بالاتر از ‏Forward breakover‏  و پايين تر از ستون متناسب با سطر انتخابی  ‏ground‏ شده  در ‏يک سلول خاص است .در صورتيکه  ديود در سلول مورد نظر ارائه گردد،  شارژ هدايت  شده (از طريق ‏Ground‏ ) و ‏با توجه به سيستم باينری ( صفر و يک )، سلول يک خوانده می شود ( مقدار آن 1 خواهد بود) در صورتيکه مقدار ‏سلول صفر باشد در محل برخورد سطر و ستون ديودی وجود نداشته و شارژ در ستون ، به سطر مورد نظر منتقل نخواهد ‏شد.‏.