حافظه و انواع آن در رایانه

حافظه و انواع آن در رایانه

اسلاید 1: به نام خدا کارگاه کامپیوترتنظیم: فاطمه خوشدل

اسلاید 2: حافظه و انواع آن (Memory)حافظه قطعات سخت افزاري كه اطلاعات كامپيوتري درون آن ذخيره مي شود.حافظه ها بر دو نوعند :حافظه هاي فرار (حافظه هاي اوليه )اين نوع حافظه ها با قطع ولتاژ باطري اطلاعات خود را از دست مي دهند و به عنوان حافظه هاي موقت در كامپيوتر مورد استفاده قرار مي گيرند. مثال : حافظه RAM (Random Access Memory) (حافظه با دسترسي تصادفي)حافظه هاي غير فرار (حافظه هاي ثانويه)اين نوع حافظه در صورت قطع ولتاژ باطري اطلاعات خود را نگهداري مي كنند. به اين نوع حافظه ها حافظه هاي دائمي نيز مي گويند. مثال : حافظه ROM (Read Only Memory) (حافظه فقط خواندني )انواع ديگري از حافظه هاي دائمي مانند : ديسك سخت (Hard Disk) ديسك فشرده يا CD (Compact Disk) دي وي دي ، نوار مغناطيسي ، انواع فلش و...

اسلاید 3: RAM RAM مخفف اصطلاح Random Access Memory يا حافظه با دستيابي تصادفي بوده (از آنجايي كه دستيابي به سلول هاي حافظه آن بلافاصله قابل دسترسي هست ) و حافظه‌اي قابل خواندن و نوشتن مي‌باشد . از انواع حافظه هاي موقت و با قطع ولتاژ اطلاعات آن پاك مي شود.حافظه RAM ، يك تراشه مدار مجتمع(IC)  بوده كه از ميليون ها ترانزيستور و خازن تشكيل شده است .اصولاً اطلاعات و داده‌هاي مربوط به هر برنامه‌اي كه مي‌خواهد اجرا شود، روي RAM قرار مي‌گيرد. دليل انجام اين عمل ايجاد تعادل بين سرعت CPU و ديسك سخت مي‌باشد. از آنجايي كه سرعت CPUها بسيار زياد است و سرعت ديسكهاي سخت نسبت به آنها پايين مي‌باشد، RAM مي‌تواند با قرارگيري بين اين دو يك تعادل سرعت ايجاد نمايد. حافظه های RAMدر دو مدل عملیاتی قرار می گیرند:استاتیک SRAM دینامیک DRAM

اسلاید 4: مراحل خواندن داده از حافظه : -1 پردازنده ، آدرس سلول مورد نظر را روي گذرگاه آدرس قرار مي دهد .2 - پردازنده ، پايه ي خواندن را فعال کرده تا به حافظه بگويد که قصد خواندن از حافظه را دارد .3 - حافظه ، محتواي سلولي را که آدرس آن را گذرگاه آدرس دريافت مي کند روي گذرگاه داده قرار مي دهد- پردازنده ، داده ي مورد نظر را از گذرگاه داده دريافت مي کند .مراحل نوشتن داده در حافظه :1 - پردازنده ، آدرس سلول موردنظر را روي گذرگاه آدرس قرار مي دهد .2 - پردازنده ، پايه نوشتن را فعال کرده تا به حافظه بگويد که قصد نوشتن در حافظه را دارد .3 - پردازنده ، داده ي مورد نظر را روي گذرگاه داده قرار مي دهد .4 - حافظه ، داده ي ارسالي را از گذرگاه داده دريافت نموده و آن را در سلولي که آدرسش را از گذرگاه آدرس خوانده است ذخيره مي کند

اسلاید 5: DRAMخازن، اطلاعات مربوط به بیت را که یک و یا صفر است، در خود نگهداری خواهد کرد. عملکرد ترانزیستور مشابه یک سوییچ بوده که امکان کنترل مدارات موجود بر روی تراشه حافظه را به منظور خواندن مقدار ذخیره شده در خازن و یا تغییر وضعیت مربوط به آن، فراهم می نماید. خازن مشابه یک ظرف (سطل) بوده ، بمنظور ذخیره سازی مقدار یک در حافظه، ظرف فوق می‌بایست از الکترونها پر گردد. برای ذخیره سازی مقدار صفر، می بایست ظرف فوق خالی گردد. مسئله مهم در رابطه با خازن، نشت اطلاعات است (وجود سوراخ در ظرف) بدین ترتیب پس از گذشت چندین میلی‌ثانیه یک ظرف مملو از الکترون تخلیه می گردد. بنابراین به منظور اینکه حافظه بصورت پویا اطلاعات خود را نگهداری نماید، می بایست پردازنده و یا کنترل کننده حافظه قبل از تخلیه شدن خازن، آن را دوباره شارژ نماید. عملیات فوق (Refresh) است، هزاران مرتبه در یک ثانیه تکرار خواهد شد. علت نامگذاری DRAM بدین دلیل است که این نوع حافظه ها مجبور به بازخوانی اطلاعات بصورت پویا خواهند بود. فرآیند تکراری بازخوانی / بازنویسی اطلاعات در این نوع حافظه ها باعث می شود که زمان تلف و سرعت حافظه کند گردد.

اسلاید 6: SRAMیک تکنولوژی کاملاً متفاوت با Dynamic RAM است.هر سلول حافظه از چهار تا شش ترانزیستور تشکیل شده است.در این نوع حافظه، ضرورتی به عملیات Refreshing، نبوده و بدیهی است که سرعت آنان در مقایسه با حافظه های Dynamic به مراتب بیشتر است.با توجه به این که این نوع از حافظه ها دارای بخش ها و عناصر بیشتری می باشند، در نتیجه یک سلول حافظه Static فضای به مراتب بیشتری را نسبت به یک سلول حافظه Dynamic بر روی تراشه، اشغال خواهد کرد.بنابراین حافظه کمتری را در هر تراشه خواهیم داشت و بدیهی است که قیمت آن نیز افزایش می یابد.پس حافظه های Static سریع و گرانقیمت و حافظه های Dynamic ارزان و کند هستند.با توجه به موضوع فوق ، از حافظه های SRAM بمنظور افزايش سرعت پردازنده ( استفاده در Cache) و از حافظه های DRAM برای فضای حافظه RAM در کامپيوتر استفاده می گردد.

اسلاید 7: انواع RAM(Synchronous Dynamic RAM) SDRAMدر این نوع حافظه از تکنولوژی Bursting استفاده شده است. CPU به جای اینکه اطلاعات را تکه تکه دریافت کند یک بلوک بزرگ اطلاعاتی از آدرسهای مختلف را درخواست می کند. بدون اینکه درخواست های متوالی بگذارد با یک درخواست یک بلوک شامل چندین سلول اطلاعات را انتقال می‌دهد. این امر باعث می شود که سرعت ارسال در این نوع ماژول ها خیلی بیشتر از نوع DRAM باشد.

اسلاید 8: انواع RAMDDRRAM (Double Data Rate RAM)این نوع حافظه به معنی دو برابر بودن نرخ انتقال اطلاعات است . در RAMهای معمولی مانند SD-RAM انتقال اطلاعات فقط در لحظه تقطه اوج موج clock صورت می گیرد ولی در تکنولوژی DDR-RAM عمل انتقال اطلاعات هم در لحظه تقطه اوج موج و هم در پایین ترین لحظه سقوط موج clockصورت می گیرد که بسهولت می توان نتیجه گرفت : نرخ انتقال اطلاعات یا سرعت انتقال اطلاعات در DDR-RAM دو برابر سرعت انتقال در SD-RAM است یا به عبارت دیگر DDR-RAM دو برابر سریع تراز SD-RAM می باشد

اسلاید 9: انواع RAMRAM هاي DDR (Double Data Rate RAM) که تا به حال سه نسل انها وارد بازار شدند.از نوع RAMهاي پويا هستند در اين نوع حافظه ها براي سلول هاي حافظه از يك زوج ترانزيستور و خازن استفاده مي گردد. اين حافظه ها در فرکانس کاري ، ولتاژ کاري ، توان مصرفي و توان تلفاتي با يکديگر تفاوت دارند . به ترتيب پيشرفت ، توان مصرفي و تلفاتي و ولتاژ کاري کم مي شوند و فرکانس کاري افزايش مي يابد . براي مثال ولتاژ هاي کاري نامي براي DDR ، DDR2 و DDR3 به ترتيب 2.5 ، 1.8 و  1.5 ولت مي باشند .

اسلاید 10: شکاف های RAM شکاف های حافظه RAM بر اساس نوع حافظه به دو دسته تقسیم می شود شکاف های حافظه SIMM:این نوع شکاف بر روی بردهای اصلی قدیمی برای حافظه RAM از نوع SIMM با تعداد 32 پایه یا 72 پایه استفاده می شود و اگر محل قرار گرفتن RAM 168 پایه باشد به شکاف DIMMمی گویند همچنين گفتني است RAMهاي قديمي‌تر كه اندازة كوچكتري داشتند با نام SIMM و RAMهاي كنوني كه بزرگتر هستند را با نام DIMM مي‌شناسند.

اسلاید 11: درهنگام خرید RAM باید به چه چیزهایی توجه کنیم تفاوت ظاهري اين دو نوع RAM در برشهايي است كه روي پايه‌هاي آنها مشاهده مي‌شود، SDRAMها داراي 2 برش روي پايه‌هايشان هستند در حاليكه RAMهاي DDR تنها يك برش بر روي پايه دارند.  هنگامي‌که مي‌خواهيد يک RAM بخريد، قبل از انتخاب RAM ، بايد Main Board انتخاب شده‌باشد . سپس براساس نوع پشتيباني RAM توسط Main Board ، نوع RAM را که DDR يا SDR مي باشد مشخص مي نماييم . در مرحله بعد بايستي با توجه به مقدار Bus پشتیبانی شده از طرف مادربرد ، RAM را انتخاب نمود. بهترين حالت، انتخاب مقداري برابر براي RAM است. انتخاب مقدار بيشتر براي RAM ، تفاوتي در ميزان کارايي سيستم ندارد و انتخاب مقدار کمتر علاوه بر پايين آوردن کارايي کامپيوتر، گاهي ممکن است مشکلاتي را نيز از قبيل اشکال در عملکرد صحيح سيستم، به وجود مي‌آورد.

اسلاید 12: واحد شمارش حافظهبيت : كوچكترين جزء اطلاعات را بيت گويند و كوچكترين محل ذخيره در حافظه ها را نيز بيت گويند . در اين محل اطلاعات صفر و يا يك ذخيره مي شود.بايت : هر هشت بيت يك بايت اطلاعات را تشكيل مي دهد. اين محل (هشت بيت) محل ذخيره اعداد ، حروف و الفبا مي باشد.(محل ذخيره اعداد 0-9 و A-Z و a-z)واحدهاي شمارش ديگر عبارتند از : كيلو بايت (KB) : 1024 بايت = 2 به توان 10 بايتمگا بايت (MB) : 1048576 بايت = 2 به توان 20 بايتگيگا بايت (GB) : ‌1073741824 بايت = 2 به توان 30 بايتترا بايت (TB) : 1099511000000 بايت = 2 به توان 40 بايتپتا بايت (PB) : 1125899900000000 بايت = 2 به توان 50 بايتاگزا بايت (EB) :‌ 1,152,921,504,606,846,976 بايت = 2 به توان 60 بايتزتا بايت (ZB) : 1,180,591,620,717,411,303,424 بايت = 2 به توان 70 بايتيوتا بايت (YB) ‌: 1208925819614629174706176 بايت = 2 به توان 80 بايت آدرس حافظه : اطلاعات ذخيره شده در حافظه به وسيله آدرس قابل دسترسي مي باشند اين آدرس توسط واحد مركزي پردازش اعمال و كنترل مي شود.

اسلاید 13: ناممخففاندازهKiloK2^10 = 1,024MegaM2^20 = 1,048,576GigaG2^30 = 1,073,741,824TeraT2^40 = 1,099,511,627,776PetaP2^50 = 1,125,899,906,842,624ExaE2^60 = 1,152,921,504,606,846,976ZettaZ2^70 = 1,180,591,620,717,411,303,424YottaY2^80 = 1,208,925,819,614,629,174,706,176